使用LabVIEW簡化音頻測量

　　聲音強度測量

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

　　圖10：使用SVT從采集數(shù)據(jù)計算多個聲音強度測量。

　　音階分析

　　分數(shù)音階分析是分析音頻與聲學信號中廣泛使用的技術，因為這種分析展示了類比于人耳響應的特性。這個過程包括通過帶通濾波器發(fā)送時域信號，計算信號 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)標準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 階分數(shù)定義。NI DSA板卡以及SVT能夠創(chuàng)建與國際標準完全兼容的分數(shù)音階分析儀。SVT包含符合ANSI和IEC標準的VI，它們可以進行全音階直至1/24音階分 析。圖11展示了使用SVT進行三分之一音階分析。

　　圖11：基于ANSI標準完成1/3音階分析。

　　頻帶功率

　　頻率測量常用于音頻應用中。SVT包含用于頻率分析的強大工具。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。它計算指定頻率范圍內的總功率。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。結果根據(jù)輸入單位，用適當?shù)膯挝贿M行表示。

　　圖12：找出指定頻帶中的功率。

　　頻率響應

　　進行頻率響應分析的目的通常是得到被測系統(tǒng)頻率響應函數(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)兩個輸入生成頻率曲線，它們通常是被測單元(UUT)的激勵和響 應。

　　頻率響應分析需要的常見配置要求使用UUT的寬帶激勵(通常是噪聲信號或多音高信號)。然后同時采集UUT的激勵和響應。完成雙通道頻率分析可以獲 得UUT的頻率響應和相位響應以及信號連續(xù)性。為了改進FRF測量，您可以對響應取平均值，通過對FRF取平均值，您可以獲得更為精確的響應曲線。這個方 法的優(yōu)點是能夠克服噪聲、失真和非相關效應。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從采集到的激勵與響應中獲得波特圖的 VI。

　　圖13：使用跨頻譜方法獲得頻率響應函數(shù)。

　　結論

　　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測量過程，包括采集數(shù)據(jù)、分析與顯示。LabVIEW的強大功能和靈活性可以擴展系統(tǒng)，生成多個測量結果、自動化測試、生成報告，從而可以提高性能并且降低總成本。