הדפסה כיצד לבחור אזניות תעופתיות

כל טייס או חניך טייס נתקל באזניות הזוועתיות שמספקים בתי הספר לטיסה לחניכים במסגרת קורס טיס אזרחי, או לטייסים השוכרים מטוסים. קשה להאשים את בתי הספר לטיסה בישראל, מפני שבעולם הרחב לא תמיד נהוג לספק אזניות: במקומות רבים בתי הספר מצפים  מהטייסים וחניכי הטיס שירכשו עבור עצמם אזניות.בכל מקרה,להלן מאמר, פרי עטו של מהנדס אלקטרוניקה וטייס בעל מספר מאות שעות, איש התעשיה האווירית, אלי שוסטרמן. במאמר סוקר אלי את הצד הטכני כמו גם את השיקולים הכלכליים בקניית אזניות. בהתאם לרוח האתר, אין במאמר התיחסות לפירמה כזאת או אחרת, אלא מובאים הפרמטרים המקצועיים, וכל אחד יוכל ליישם אותם לפי שיקוליו האישיים.

למען הקיצור בחר אלי לקרוא לאזניות התעופתיות בראשי התיבות של השם באנגלית AH (היינו Aviation Headset).

 

נושא של ׂ(AH) קרוב לליבו (ולאוזנו) של כל טייס.המאמר שלפניכם מטפל בשני נושאים : נושא ראשון – אפיונים שונים  בבחירת ׂ(AH) ( התאמה אישית וכו') ;נושא השני – הכרת מפרט טכני מקיף של ׂ(AH) , כולל הגדרת הפרמטרים  (חלק זה באנגלית ומקצועי ברמת המושגים ,כי לא בטוח שזוכרים את ההגדרות המדויקות).
בנספח המצורף הסבר של טכניקות  ( ANR)  ב- (AH) ו" תקלות " אופייניות ב- (AH).

אפיונים  בבחירת (AH)
הצורך בזוג אוזניות אישי מתחיל בדבר בסיסי – הגיינה .להעביר (AH)   מראש לראש (זיעה באוזניות, שיעול לתוך מיקרופון וכו' ) דרך מצוינת להעביר שפעת ......נו טוב חלק זה מובן!  
הקריטריונים הבסיסיים למיון יוגדרו באמצעות שלושה C  (Triple C)
Comfort- נוחות
Compatibility- תיאום
Cost- עלות

Comfort- נוחות

משקל הוא פרמטר מרכזי בנוחות האוזניות. באופן כללי ניתן לומר – כמה שיותר קל ,יותר טוב.
אוזניות שמשקלן מתחת ל-300 גר' נחשבות קלות מאוד (10  Oz) .
 כעת נעשה היכרות עם שני מונחים שבאמצעותם ניתן להעריך את איכות האוזניות:
1. PNR     (Passive Noise Reduction) או NRR (Noise Reduction Rating).
מושגים אלה מגדירים את רמת האטימה ובידוד בין סביבת הרעש לבין האוזן המוגנת באוזניה.
PNR קיים בכל מערכת להגנה מפני רעשים - וודאי נתקלתם בו במטווחי הירי בצבא או בעבודה באזורי רעש.
"הנחתה" (כלומר שיעור הפחתת הרעש) (Attenuation) אופיינית לאוזניות נעה בין   dB 20-24  (בין 100 ל-250 פעם).
ככל שמספר המציין הנחתה  גדול יותר כך טוב יותר.פרמטר זה תלוי בסוג החומר האוטם ועוצמת ההידוק על הראש- כך שלמשקל האוזניות יש מה לתרום בפרמטר זה.
*  כדאי להעיר שאטימה חזקה מתחילה להפריע בטיסות ארוכות (יותר משעה) ובמיוחד במזג אוויר חם.
*  מומלץ לנסות אוזניות בטיסה טרם רכישתן (Try/fly before you buy). במידה ולא קיימת אפשרות זאת ,ניתן גם להרכיבן על הראש ולנסותן במשך כחצי שעה ובזמן זה לקרא ספר.

2. ANR (Active Noise Reduction). האוזניות חוסמות פאסיבית רעשים בספקטרום (תחום)  התדרים הגבוהים של
השמיעה של האדם.רעשים בתדר הנמוך חודרים את המחסום הפאסיבי (ספוג, פלסטיק) ונקלטים באוזן השומעת. עיקרון של מערכת זו( הידועה גם בשם ENR -Electronic Noise Reduction), הוא לקלוט רעשים בתדרים הנמוכים, שחדרו לאפרכסת , להפוך את הפאזה שלהם ולחבר לאות החשמלי הקיים באוזניות. כתוצאה מכך, שני האותות מבטלים זה את זה, או לפחות מקטינים משמעותית את עוצמת הרעש בתחום הנמוך.רעש הפרופלור ורעש של מפלט המנוע נמצאים דווקא בתחום זה.
ספקטרום הרעש האופייני מצוי בתחום הנמוך מ- Hz 450. מערכת זו מאפשרת קשב ברור ונקי להודעות, מקטינה עייפות כתוצאה מהאזנה ממושכת לרעשי קשר- ולכן, השפעתו מורגשת לטובה בטיסות ארוכות (קחו זאת בחשבון).

נושא נוסף קשור להקטנת הרעש במערכת קשר במטוס - Noise Canceling. מערכת קשר פנים במטוס מצויה  במצב של Hot
Mike- כלומר, המיקרופון פתוח וכל רעש אמור לחדור למערכת האוזניות. מיקרופונים בד"כ דו-צדדיים - הצד הפונה לפה והצד החיצוני.מערכת NC משווה בין אותות משני צדי המיקרופון ורק כאשר יש שינוי בין שני האותות (דיבור), הסיגנל נכנס למערכת. בכל יתר המקרים, המערכת מבטלת אותם. התוצאה: קשר פנים שקט יותר.

תיאום Compatibility:
מהי התאמה?
באופן כללי, כל סוגי האוזניות אמורים להתאים למערכת. גורם אי-התאמה מופיע במקרים בהם מחוברות שתי מערכות אוזניות בעלות מיקרופונים מסוגים שונים (AH תקינות לחלוטין).
שני סוגי המיקרופונים הנפוצים הם- (הסוג הישן) המיקרופון הדינאמי Dynamic Microphone ,והסוג השני – נקרא
 Electret  Microphone
.
Dynamic Microphone  - המיקרופון הדינאמי מצטיין בקשיחות ועמידות בפני לחות. כמו-כן,התנגדות הסליל נמוכה ,בטווח של עד כמה עשרות  אום.
עיקרון הפעולה שלו – ממברנה מתנדנדת בתוך שדה מגטי קבוע ויוצרת זרם בסליל. עוצמת התנודה היא  יחסית ללחץ האקוסטי של הדיבור , והזרם שנוצר בסליל הוא יחסי ללחץ האקוסטי.. עיקרון זה מתקיים גם ברמקול רק בכוון הפוך.
תכונה נוספת - להפעלת מיקרופון זה אין צורך במתח הזנה כי המיקרופון מהווה חלק מהמעגל .

Electret Microphone- משתייך לקבוצה של מיקרופונים קיבוליים, בהם הלחץ על הממברנה משנה קיבול – כלומר,התמרה של קול.
במיקרופון זה הממברנה היא חומר Electret – פולימר דיאלקטרי המצופה מתכת - מהווה חלק ממבנה קבל ההתמרה. מבנה קבל זה מצטיין בהתנגדות גבוהה ומחובר למגבר בעל התנגדות כניסה גבוהה מאוד. להפעלת מיקרופון זה דרוש מקור מתח המכונה- מתח נסתר (Phantom Voltage).
כאשר שני סוגי מיקרופונים זהים מחוברים לקשר פנים,אין בעיית תאום Compatibility  .כאשר סוגי מיקרופונים שונים, בגלל שוני בעומסים (התנגדויות של המיקרופונים), עלולה להווצר בעיה של חוסר תאום.
ככלל אצבע, כדאי להשתמש במיקרופונים מאותו סוג (חשוב לציין, הבעיה אינה AH אלא סוגים שונים של מיקרופונים באותה מערכת קשר פנים ).






מחיר COST

כאן יש אפשרות לצטט אמרה ייקית האומרת:" אנחנו לא עד-כדי-כך עשירים כדי לקנות דברים זולים". באופן כללי ניתן לאמור : מערכת אוזניות בעלת ANR מכפילה את מחיר האוזניות .תוספת של אוזניות MONO\STEREO מייקר גם כן.הוספת מרכיבים כמו PTT או חיבור לסלולר ,יכולה להראות הזויה במבט ראשון אך שווה לתת לזה מחשבה נוספת, במיוחד החיבור לנייד (חיבור זה אינו חלק אינטגראלי מהאוזניות אלא חיבור מקשר שנקנה בניפרד).



חלק שני

כשלים אופייניים  במערכת

פתרון לבעיית חוסר תאום שהזכרנו קודם. זוג פועל וזוג לא ,מנתקים את הזוג הפועל ואם הזוג "המקולקל"  חזר לפעולה,הזוג שנותק הוא הגורם לבעיה.
אוזניות תעופתיות מצטיינות באמינות יוצאת מן הכלל.כשלים עיקריים הם מחברי מיקרופון \אוזניות מלוכלכים . ניתן לנקות מחברים אלה בעדינות, עם נייר זכוכית עדין מאוד ולנגב במטלית יבשה.
הערה נוספת –מנתקים את המחברים מתוך החיבור בעזרת גוף המחבר ולא על-ידי משיכה בחוט.
כאשר אוזניות הן STEREO\MONO ומערכת קשר פנים MONO, במצב STEREO אוזניה אחת לא תעבוד.
פיתרון – לעבור למצב MONO.










TECHNICAL INFORMATION
Aviation headset
Sound pressure levels (SPL) are relative to 20 micropascals.
sound pressure level or SPL. A measure of intensity. The rms sound pressure expressed in dB re 20 micro Pa (the lowest threshold of hearing for 1 kHz). [As points of reference, 0 dB-SPL equals the threshold of hearing, while 140 dB-SPL equals irreparable hearing damage.]. Blue whales, the largest living animals, also make the loudest sounds by any living source. Their low-frequency pulses have been measured at 188 dB-SPL and detected 530 miles away according to The Guinness Book of World Records®. [Note: there is no mention of the reference level, so if this is referenced to the normal 20 micro PA for gases then it is, in fact, 26 dB less, or 162 dB-SPL due to the reference level for water being 1 micro PA-- still an impressive number.]
Headphone Damage could occur to avionics equipment
that is intended for use only with 600-ohm headsets. If in doubt, consult the avionics equipment manufacturer.

Headphones
 An electromagnetic transducer usually based on the principle of electromagnetic induction used to convert the electrical energy output of a headphone amplifier into acoustic energy. Popular nickname: "cans."

Impedance Monaural mode: 160 ohms (ON) and 230
ohms (OFF) at 1 kHz
Stereo mode: 320 ohms (ON), 460 ohms (OFF)
impedance A measure of the complex resistive and reactive attributes of a component in an alternating-current (AC) circuit. Impedance is what restricts current flow in an AC electrical circuit; impedance is not relevant to DC circuits. In DC circuits, resistors limit current flow (because of their resistance). In AC circuits, conductors and capacitors similarly limit the AC current flow, but this is now because of their inductive or capacitive reactance. Impedance is like resistance but it is more. Impedance is the sum of a circuit, or device's resistance AND reactance. Reactance is measured in ohms (like resistance and impedance) but is frequency-dependent. Think of impedance as the complete or total current limiting ohms of the circuit -- the whole banana. Since AC circuits involve phase shift -- i.e., the voltage and current are rarely in phase due to the storage effects (think time; it takes time to charge and discharge) of capacitors and inductors, the reactance is termed "complex," that is there is a "real" part (resistive) and an "imaginary" part (bad terminology, but it means the phase shifting resistance part). To summarize: resistance has no phase shift; reactance (capacitors & inductors in AC circuits) includes phase shift; and impedance, is the sum of resistance and reactance. Just that simple.
stereo or stereophonic sound
 1. "The word stereophonics was derived by combining two Greek words: stereo, which means solid and implicates the three spatial dimensions (depth, breadth, and height), and phonics, which means the science of sound. Thus, stereophonics denotes the science of 3-dimensional sound"]
 2. Term applied to any system of recording (or transmission) using multiple microphones for capturing and multiple loudspeakers for reproduction the sound.

Frequency response
15 Hz to 15 kHz      Sensitivity: 90 dB SPL typical, measured at
1 mw, 1 kHz, full volume.
frequency response
 Audio electronics. It connotes amplitude-frequency response and quantifies a device's maximum and of an audio device. The measure of any audio device's ability to respond to a sine wave program, and therefore is a complex function measuring gain and phase shift (see phasor). It is used to express variation of gain, loss, amplification, or attenuation as a function of frequency, normally referred to a standard 1 kHz reference point.
•    headphone sensitivity
•    The standard is to apply one milliwatt and then measure the sound pressure level at the earpiece (using a dummy head with built-in microphones).
Microphone (Electret)
Bias required: 8 to 16 VDC through 220 to  2200 ohms
Sensitivity: Varies depending upon bias and radio AC input impedance. Typical output is 600 mV at 114 dB SPL. To assure proper modulation of the radio, it is recommended that an avionics technician adjust its input to
match the output of the microphone.
electret microphone
 A microphone design similar to that of condenser mics except utilizing a permanent electrical charge, thus eliminating the need for an external polarizing voltage. This is done by using a material call an electret [acronym for electricity + magnet] that holds a permanent charge (similar to a permanent magnet, i.e., a solid dielectric that exhibits persistent dielectric polarization). Because electret elements exhibit extremely high output impedance, they often employ an integral built-in impedance converter (usually a single JFET) that requires external power to operate. This low voltage power is often supplied single-ended over an unbalanced connection, or it may operate from standard phantom power
microphone sensitivity The standard is to apply a 1 kHz sound source equal to 94 dB SPL (one pascal) and then measure the output level and express it in mV/PA (millivolts per pascal).
Microphone (Dynamic)
Impedance: 5 ohms    Sensitivity: Equivalent to M-87/M-101
dynamic microphone A microphone design where a wire coil (the voice coil) is attached to a small diaphragm such that sound pressure causes the coil to move in a magnetic field, thus creating an electrical voltage proportional to the sound pressure. Works in almost the exact opposite of a dynamic loudspeaker where an electrical voltage is applied to the voice coil attached to a large cone (diaphragm) causing it to move in a magnetic field, thus creating a change in the immediate sound pressure. In fact, under the right circumstances, both elements will operate as the other, i.e., a dynamic loudspeaker will act as a microphone and a dynamic microphone will act as a loudspeaker – although not too loud.
Maximum ambient noise level
115 dBC and 105 dBA SPL
•    A-weighting (not official but commonly written as dBA) The A-
•    curve is a wide bandpass filter centered at 2.5 kHz, with ~20 dB
•    attenuation at 100 Hz, and ~10 dB attenuation at 20 kHz, therefore it tends to heavily roll-off the low end, with a more modest effect on high frequencies.. [: Low-cost audio equipment often list an A-weighted noise spec -- not because it correlates well with you hearing -- but because it helps "hide" nasty low-frequency hum components that make for bad noise specs. Sometimes A-weighting can "improve" a noise spec by 10 dB. Words to the wise: always wonder what a manufacturer is hiding when they use A-weighting.]
C-weighting (not official but commonly written as dBC)
The C-curve is "flat, but with limited bandwidth, with -3 dB corners of 31.5 Hz and 8 kHz, respectively.
Power source Battery powered: 2 AA alkaline, IEC LR6
Aircraft powered: 10 to 32 VDC

Battery life Alkaline: Up to 40 hours in typical general aviation aircraft noise. Battery life varies with ambient noise level, temperature, ear cushion condition and age of batteries.
Current Operating: 25 ma in typical aircraft noise
Fuse/breaker recommended
1/4-amp, fast-blow fuse (AGC 1/4-amp fuse) or 1/2-amp circuit breaker
Headset weight 12 ounces (340 grams) on the head when
cable is supported by the mounting clip
Headset size range
Breadth: 4.8 to 6.3 inches Height: 4.5 to 5.7 inches

Temperature and Altitude
(Category A)
Operating: 5 to 131°F (-15 to 55°C) Storage: -67 to 158°F (-55 to 70°C)
Altitude: 15,000 feet maximum pressure altitude
for full cancellation.


נספח לנושא   Aviation headset

Noise cancelling headphones
Special headphones incorporating a microphone built into the headset that samples the ambient sound and adds it back out-of-phase to the headphone signal. This method actively cancels or nulls out background noise -- works best with low frequencies.
Noise cancelling microphone
A special dynamic microphone designed so both sides of the diaphragm are exposed to the sound field. Close direct sound strikes primarily one side of the diaphragm causing it to move while sounds from far away tend to be canceled because they strike the diaphragm from all sides with no net force

Why would you want Electronic Noise Cancellation?
Communication headsets used in high noise conditions are typically of the circumaural type. A rigid cup encloses the ear, and a cushion seals the cup to the side of the head. These headsets passively attenuate noise by isolation. Hearing protection is provided by a rigid wall between the ear and the noise.
In a carefully designed headset this passive attenuation is very effective at reducing a broad spectrum of audio noise, but it does not achieve high attenuation for low frequencies (e.g.
below 200 Hz). This is unfortunate because most aircraft generate very high sound levels at low frequencies. In response to these conditions developed the Electronic Noise Canceling Headset System. (ENC)

How does Electronic Noise Cancellation work?

Active reduction of unwanted noise is achieved by a process which amounts to cancellation of the noise by generating a signal identical in sound pressure level (SPL) but exactly reversed in phase to the offending noise; the effect being a cancellation. This is accomplished in the following manner:

  A miniature microphone is placed in the ear cup next to the earphone element and as near as possible to the entrance of the ear canal. This microphone senses the noise as it enters the ear. The signal developed by the sensing microphone represents noise which has penetrated the passive attenuation barrier, and is composed of predominantly low frequencies. This signal is fed to a circuit where it is inverted in phase, amplified, and then drives an earphone creating an anti-noise signal which cancels the intruding noise. This is a type of feedback  control system.
 
An important feature of the product, is true "fail-safe" operation. By having dual earphone drivers, which are electronically independent, no interruption of communication can result from failure of the ENC system or its power source.
            
 
Superior passive attenuation is combined with state of the art electronic noise cancellation in a product providing exceptional communication clarity.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

הערה2

spacer.png, 0 kB