使用LabVIEW簡(jiǎn)化音頻測(cè)量

　　加權(quán)濾波器

　　測(cè)量硬件通常被設(shè)計(jì)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?yàn)樵谠S多情況下，最終的傳感器是人耳，我們需要對(duì)測(cè)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(guò)，SVT提供了時(shí)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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(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(cè)量

　　在完成音頻信號(hào)的采集、換算與加權(quán)之后，我們現(xiàn)在可以利用計(jì)算機(jī)的處理能力完成復(fù)雜的信號(hào)分析。本小節(jié)描述了行業(yè)中所使用的常見(jiàn)音頻測(cè)量。在簡(jiǎn)單的 說(shuō)明之后，我們將給出演示如何使用SVT進(jìn)行這些測(cè)量的實(shí)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(cè)量;第二部分演示了借助SVT 如何使用簡(jiǎn)單的LabVIEW代碼進(jìn)行高級(jí)音頻測(cè)量。

　　單頻信息

　　音頻測(cè)量中的多種標(biāo)準(zhǔn)方法需要利用單音頻信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)和分析。LabVIEW提供了從信號(hào)中提取關(guān)于一定音頻的重要信息的高級(jí)VI。Extract Single Tone Information.vi可以找出信號(hào)中幅值最大的頻率成分，并且計(jì)算其幅值、頻率和相位。這個(gè)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(hào)的選項(xiàng)。此VI還可以在某個(gè)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(duì)帶有噪聲的正弦波信號(hào)進(jìn)行分析的結(jié)果。這個(gè)范例僅限于對(duì)單通道信息進(jìn)行分析，但只要稍加修改，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)通道信號(hào)的同步分析。

　　圖4：提取信號(hào)中單音頻的頻率、幅值和相位。

　　RMS

　　對(duì)于一些應(yīng)用而言，信號(hào)幅值并不能提供足夠信息。在例如需要計(jì)算增益與功率、信號(hào)均方根值等許多測(cè)量中，LabVIEW提供了可以通過(guò)對(duì)瞬間信號(hào)數(shù) 據(jù)取平方、對(duì)給定時(shí)間進(jìn)行積分、計(jì)算開(kāi)根號(hào)結(jié)果功能方便地計(jì)算均方根數(shù)值。Basic Averages DC-RMS.vi還能夠?qū)?duì)信號(hào)計(jì)算得到的均方根數(shù)值取平均值。這個(gè)VI還包含了時(shí)間窗選項(xiàng)，可以得到更好的測(cè)量結(jié)果。圖5展示了如何使用 LabVIEW使用漢寧窗計(jì)算線性平均直流與均方根數(shù)值。

　　圖5：獲得采集信號(hào)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(xiàng)基本測(cè)量。系統(tǒng)取得激勵(lì)信號(hào)并產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)。系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大的因數(shù)稱(chēng)為增益。在不同頻率下計(jì)算一系列增益測(cè)量時(shí)， 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(lì)與響應(yīng)，計(jì)算系統(tǒng)增益的基本VI。這個(gè)例子通過(guò)計(jì)算響應(yīng)的均方根數(shù)值對(duì)輸入均方根數(shù)值的比例得到增 益。這個(gè)實(shí)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(hào)計(jì)算系統(tǒng)增益。