使用LabVIEW簡化音頻測量

　　加權(quán)濾波器

　　測量硬件通常被設(shè)計為在音頻帶寬中具有線性響應(yīng)。另一方面，人耳具有非線性性響應(yīng)。因為在許多情況下，最終的傳感器是人耳，我們需要對測量按照人耳 模型進(jìn)行補(bǔ)償。使用加權(quán)濾波器是描述聲音主觀感知的最佳標(biāo)準(zhǔn)方法。加權(quán)濾波器通常使用模擬組件進(jìn)行構(gòu)建，不過，SVT提供了時域數(shù)據(jù)與頻域數(shù)據(jù)的數(shù)字加權(quán) 濾波器。圖3是使用加權(quán)濾波器的VI，它和NI硬件結(jié)合在一起，符合美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(ANSI)的標(biāo)準(zhǔn)。

　　圖3：將加權(quán)濾波器應(yīng)用于SVT的換算數(shù)據(jù)。

　　使用LabVIEW進(jìn)行音頻測量

　　在完成音頻信號的采集、換算與加權(quán)之后，我們現(xiàn)在可以利用計算機(jī)的處理能力完成復(fù)雜的信號分析。本小節(jié)描述了行業(yè)中所使用的常見音頻測量。在簡單的 說明之后，我們將給出演示如何使用SVT進(jìn)行這些測量的實例代碼。第一部分涵蓋了僅僅使用LabVIEW就能夠完成的標(biāo)準(zhǔn)測量;第二部分演示了借助SVT 如何使用簡單的LabVIEW代碼進(jìn)行高級音頻測量。

　　單頻信息

　　音頻測量中的多種標(biāo)準(zhǔn)方法需要利用單音頻信號進(jìn)行激勵和分析。LabVIEW提供了從信號中提取關(guān)于一定音頻的重要信息的高級VI。Extract Single Tone Information.vi可以找出信號中幅值最大的頻率成分，并且計算其幅值、頻率和相位。這個VI還提供了導(dǎo)出所提取的音頻或去除此音頻后的原始信 號的選項。此VI還可以在某個頻帶內(nèi)進(jìn)行更細(xì)分的搜索，以獲取更準(zhǔn)確的結(jié)果。如圖4所示，為Extract Single Tone Information.vi 對帶有噪聲的正弦波信號進(jìn)行分析的結(jié)果。這個范例僅限于對單通道信息進(jìn)行分析，但只要稍加修改，即可實現(xiàn)對多個通道信號的同步分析。

　　圖4：提取信號中單音頻的頻率、幅值和相位。

　　RMS

　　對于一些應(yīng)用而言，信號幅值并不能提供足夠信息。在例如需要計算增益與功率、信號均方根值等許多測量中，LabVIEW提供了可以通過對瞬間信號數(shù) 據(jù)取平方、對給定時間進(jìn)行積分、計算開根號結(jié)果功能方便地計算均方根數(shù)值。Basic Averages DC-RMS.vi還能夠?qū)π盘栍嬎愕玫降木礁鶖?shù)值取平均值。這個VI還包含了時間窗選項，可以得到更好的測量結(jié)果。圖5展示了如何使用 LabVIEW使用漢寧窗計算線性平均直流與均方根數(shù)值。

　　圖5：獲得采集信號的平均均方根數(shù)值。

　　增益

　　增益是在音頻系統(tǒng)中進(jìn)行的一項基本測量。系統(tǒng)取得激勵信號并產(chǎn)生響應(yīng)信號。系統(tǒng)對信號進(jìn)行放大的因數(shù)稱為增益。在不同頻率下計算一系列增益測量時， 能夠生成系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。圖6給出了根據(jù)采集激勵與響應(yīng)，計算系統(tǒng)增益的基本VI。這個例子通過計算響應(yīng)的均方根數(shù)值對輸入均方根數(shù)值的比例得到增 益。這個實例用分貝表示增益，它是衡量響應(yīng)的常用方法。

　　圖6：根據(jù)采集信號計算系統(tǒng)增益。