Vamos esclarecer algumas coisas sobre o Sweeps

As varreduras são um método popular no campo da medição de áudio para descrever a mudança em um valor de saída medido sobre um parâmetro de entrada progressiva. O parâmetro de entrada progressiva mais comumente usado é a frequência variada na largura de banda de áudio padrão de 20 Hz a 20 kHz. Mas há muito mais para uma varredura. Este artigo fornece uma visão geral, bem como explicações detalhadas de vários métodos, parâmetros e otimizações sobre varreduras.

Definições

Quando as medições de varredura são plotadas em um gráfico, o eixo y identifica os resultados da medição. O gráfico é nomeado de acordo com o que está sendo medido junto com a palavra “resposta”. Por exemplo, os resultados podem ser nomeados como “resposta de amplitude”, “resposta de impedância” ou “resposta de fase”. Uma exceção a esta convenção de nomenclatura é o termo "resposta de frequência". Para ser tecnicamente correta, a resposta em frequência refere-se tanto à resposta em amplitude como à resposta em fase em conjunto. Esteja ciente de que, no entanto, também é comum na prática que a resposta em frequência se refira apenas à resposta em amplitude.


Frequency Response
Resposta de Frequência

 
O sinal de entrada pode ser variado em frequência ou amplitude (eixo x). A convenção é que, na ausência de mais informações, pode presumir-se que a frequência é utilizada como entrada variável para o eixo x.

A secção seguinte descreve como o sinal de entrada de varrimento pode variar e como estas variações podem ser parametrizadas.

 

Glide Sweep
Uma Glide Sweep (ou chirp) é um sinal contínuo no qual a frequência aumenta ou diminui logaritmicamente com o tempo. Isto fornece a gama completa de frequências de teste entre a frequência de início e de paragem. Uma vantagem sobre a varredura escalonada é que a duração do sinal pode ser reduzida pelo usuário sem qualquer perda de resolução de frequência nos resultados. Isto permite um teste rápido.

A resposta ao impulso de um dispositivo em teste pode ser calculada a partir dos resultados medidos. A partir daí são calculadas as medições de amplitude, fase e distorção. Reflexões acústicas indesejadas podem ser reduzidas através de uma janela de tempo.


Glide Sweep signal
Glide Sweep signal

 

Como a duração exata do sinal de varredura é conhecida, a varredura de deslizamento é ideal para medir sinais que não são reproduzidos pelo próprio sistema de teste de áudio, mas sim pelo dispositivo em teste. Para indicar ao sistema de medição que o sinal de teste está prestes a começar, o sinal de varredura é precedido por uma breve sequência de disparo. Este método é particularmente útil quando se medem dispositivos que não têm um canal de entrada de áudio, por exemplo, smartphones, tablets ou dispositivos inteligentes.

Embora a teoria por trás do glide sweep seja conhecida há várias décadas, seu uso em dispositivos de medição de áudio só evoluiu nos últimos anos. A razão para isso está na alta potência de computação necessária.

Stepped Sweep
Em uma varredura escalonada, um parâmetro de entrada variável (frequência ou amplitude) é incrementado ou diminuído em passos discretos. Após cada alteração, o analisador espera até que uma leitura estável seja detectada antes de mudar para o próximo passo. A escala dos passos é linear ou logarítmica. A condição de estabilidade (estabilização) pode ser definida pelo usuário.

Uma vez que o tempo de estabilização de diferentes objetos de teste não pode ser previsto, a duração de uma varredura escalonada não pode ser determinada exatamente com antecedência.

Para a determinação da resposta em amplitude ou em frequência, a varredura escalonada foi largamente substituída pela varredura de planeio. A principal aplicação para a varredura escalonada é medir a linearidade dos sistemas. Aqui, a frequência do sinal de teste é mantida constante enquanto a amplitude é variada. Tipicamente a amplitude e a distorção do dispositivo em teste são medidas. Isso também é chamado de "varredura de amplitude".


Linearity measurement
Medição da linearidade

 

Ponderação da Amplitude
Com a frequência seleccionada como parâmetro de entrada variável, o perfil de amplitude do sinal de entrada pode ser definido. Por exemplo, isto permite a equalização de um amplificador ou altifalante de modo a obter uma resposta de amplitude eléctrica ou acústica plana como saída. Este método pode ser aplicado tanto à varredura de deslizamento como à varredura em passos.

Time Sweep
No caso de uma varredura temporal, o eixo X representa o tempo. Novamente o eixo y representa um valor medido, por exemplo, amplitude. A mudança no valor medido é observada ao longo do tempo. Por exemplo, como a resposta do dispositivo em teste muda durante um longo período de tempo?

Table Sweep
Uma forma especial raramente usada da varredura escalonada é a varredura de mesa. Aqui o sinal de entrada é produzido a partir de uma tabela como uma seqüência de qualquer pares de freqüência e amplitude.

Aplicações práticas

Dispositivos e sistemas de áudio e acústicos são operados em toda a faixa audível e além dela. Esta gama abrange as duas dimensões de frequência e nível. Por conseguinte, as medições em sistemas áudio e acústicos devem medir e avaliar os parâmetros pertinentes nestas dimensões. As medições básicas utilizadas são medições de varrimento.

Para uma medição significativa e precisa, os parâmetros de varredura mais importantes a serem definidos são os valores iniciais e finais para a frequência ou amplitude, bem como os passos (número de pontos de medição desejados) ou a duração da medição (no caso de um GlideSweep).

Medições em componentes acústicos
Para medições de varredura em componentes acústicos, como alto-falantes, vários itens devem ser considerados. Além da resposta em frequência acústica em dBSPL (esquerda), a resposta em frequência de impedância (direita) também pode ser interessante. As freqüências de início e de parada devem, portanto, ser selecionadas de modo que não apenas a largura de banda de resposta especificada do alto-falante seja coberta, mas que a varredura também comece suficientemente abaixo da freqüência de ressonância.

A duração do GlideSweep depende da frequência de início. Quanto menor for a frequência, mais tempo o sistema eletromecânico terá de ser excitado. Na seguinte medição de um alto-falante de médio porte, 1,5 segundo de duração do sinal foi usado para uma largura de banda de medição de 20 Hz - 20 kHz.


Frequency response
Resposta de frequência

A medição foi realizada em condições de campo não livre. As reflexões resultantes aparecem na resposta em frequência (curva verde) na forma de ondulações. Estas são removidas por meio de uma curva de deslizamento média (curva vermelha). Alternativamente, as reflexões também podem ser eliminadas pelo uso de uma janela de tempo.

Medições em dispositivos de reprodução
Os dispositivos de reprodução são identificáveis pela ausência de uma trajetória de sinal fechado, ou seja, não é possível reproduzir um sinal de ensaio gerado pelo gerador de áudio diretamente no dispositivo, reproduzindo simultaneamente o sinal como saída do dispositivo. Sem este circuito fechado, o analisador de áudio não pode sincronizar com o sinal. Exemplos típicos de dispositivos de reprodução são telefones celulares ou computadores tablet, bem como a maioria dos aparelhos com alto-falantes embutidos.

Para estes dispositivos, o sinal de teste do GlideSweep é gravado e pré-carregado no dispositivo como um arquivo wav ou mp3 para reprodução e análise. Para superar a falta de sincronização entre o gerador de áudio e o analisador, o sinal de teste GlideSweep pode ser precedido por um curto disparo audível, em um intervalo fixo antes do sinal de varredura, que é reconhecido pelo analisador.


Quando o disparador é detectado pelo analisador de áudio, a medição começa automaticamente. Como a duração do GlideSweep é conhecida, o analisador é exatamente sincronizado com o sinal de teste sendo reproduzido.

Measurements on audio devices
Trata-se de dispositivos com entradas e saídas de áudio analógicas ou digitais, por exemplo, amplificadores ou mesas de mixagem. É possível uma conexão de entrada e saída de loop fechado para o gerador e analisador de áudio. Este exemplo mede um estágio de entrada de microfone de um mixer de áudio. Amplitude e distorção em toda a faixa de frequência audível são medidas com um GlideSweep rápido de 500 ms de 20 Hz - 20 kHz. O nível de saída e a distorção em função do nível de entrada são medidos com uma varredura de amplitude na faixa de -100 dBV a -20 dBV.


Mic input
Entrada do microfone

Especial atenção é necessária em sistemas com comportamento de controle dinâmico, como o Controle Automático de Ganho (AGC) ou limitador de nível. Neste caso, para garantir que o sistema em teste esteja em um estado estável antes da medição real, o sinal de varredura é prefixado com um "pré-tom" com, por exemplo, 1 segundo de duração.;