使用LabVIEW簡化音頻測量

　　聲音強(qiáng)度測量

　　最常見的音頻測量可能是聲音強(qiáng)度。聲音強(qiáng)度定義為聲壓的動態(tài)變化。通常測量參照人類可以產(chǎn)生 聽覺的臨界值(通常為20µP)進(jìn)行度量，并且按照對數(shù)強(qiáng)度比例用分貝進(jìn)行表示。在進(jìn)行聲音強(qiáng)度測量時(shí)，您通常使用加權(quán)濾波和平均。SVT能夠方便地進(jìn)行 多種聲音強(qiáng)度測量。在圖12中，我們給出了計(jì)算基于采集數(shù)據(jù)的不同聲音壓力。還可以進(jìn)行重復(fù)測量，計(jì)算反響次數(shù)或是一定時(shí)間內(nèi)的等效噪聲強(qiáng)度。

　　圖10：使用SVT從采集數(shù)據(jù)計(jì)算多個(gè)聲音強(qiáng)度測量。

　　音階分析

　　分?jǐn)?shù)音階分析是分析音頻與聲學(xué)信號中廣泛使用的技術(shù)，因?yàn)檫@種分析展示了類比于人耳響應(yīng)的特性。這個(gè)過程包括通過帶通濾波器發(fā)送時(shí)域信號，計(jì)算信號 的均方值以及在方塊圖上顯示這些數(shù)值。ANSI與國際電工委員會(IEC)標(biāo)準(zhǔn)定義了音階分析儀的規(guī)范。帶通濾波器特性與圖表通過所需的頻率帶和所需的音 階分?jǐn)?shù)定義。NI DSA板卡以及SVT能夠創(chuàng)建與國際標(biāo)準(zhǔn)完全兼容的分?jǐn)?shù)音階分析儀。SVT包含符合ANSI和IEC標(biāo)準(zhǔn)的VI，它們可以進(jìn)行全音階直至1/24音階分 析。圖11展示了使用SVT進(jìn)行三分之一音階分析。

　　圖11：基于ANSI標(biāo)準(zhǔn)完成1/3音階分析。

　　頻帶功率

　　頻率測量常用于音頻應(yīng)用中。SVT包含用于頻率分析的強(qiáng)大工具。我們有用于基帶FFT、基帶子集分析與zoom FFT的工具，它們能夠獲取功率譜、功率譜密度等等。SVT Power in band.vi是頻率譜分析VI之一。它計(jì)算指定頻率范圍內(nèi)的總功率。如圖12所示，您可以從功率譜、功率譜密度、幅值譜或連續(xù)輸出功率譜中獲得頻帶功 率。結(jié)果根據(jù)輸入單位，用適當(dāng)?shù)膯挝贿M(jìn)行表示。

　　圖12：找出指定頻帶中的功率。

　　頻率響應(yīng)

　　進(jìn)行頻率響應(yīng)分析的目的通常是得到被測系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)(FRF)的特征。FRF表示在頻域中輸出對輸入的比例。FRF曲線是音頻設(shè)備中的典型規(guī) 范。有多種方法可以得到FRF，雙通道頻率分析可能是其中最快的方法。交叉頻譜方法根據(jù)兩個(gè)輸入生成頻率曲線，它們通常是被測單元(UUT)的激勵(lì)和響 應(yīng)。

　　頻率響應(yīng)分析需要的常見配置要求使用UUT的寬帶激勵(lì)(通常是噪聲信號或多音高信號)。然后同時(shí)采集UUT的激勵(lì)和響應(yīng)。完成雙通道頻率分析可以獲 得UUT的頻率響應(yīng)和相位響應(yīng)以及信號連續(xù)性。為了改進(jìn)FRF測量，您可以對響應(yīng)取平均值，通過對FRF取平均值，您可以獲得更為精確的響應(yīng)曲線。這個(gè)方 法的優(yōu)點(diǎn)是能夠克服噪聲、失真和非相關(guān)效應(yīng)。它唯一的局限性是頻率信噪比可能比掃頻測量低。圖13展示了基于SVT從采集到的激勵(lì)與響應(yīng)中獲得波特圖的 VI。

　　圖13：使用跨頻譜方法獲得頻率響應(yīng)函數(shù)。

　　結(jié)論

　　這里討論的測量只是LabVIEW用于音頻測量的簡介。將硬件與軟件整合在一起完成整個(gè)測量過程，包括采集數(shù)據(jù)、分析與顯示。LabVIEW的強(qiáng)大功能和靈活性可以擴(kuò)展系統(tǒng)，生成多個(gè)測量結(jié)果、自動化測試、生成報(bào)告，從而可以提高性能并且降低總成本。