一種基于電腦聲卡的聲級(jí)測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于電腦聲卡的聲級(jí)測(cè)量方法，包括參數(shù)初始化、采樣、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定量分析、顯示測(cè)量結(jié)果5個(gè)步驟，最后得到時(shí)-幅波形、頻-幅波形，以及采樣時(shí)間段的聲級(jí)-時(shí)間曲線。該方法具有比傳統(tǒng)傳統(tǒng)聲級(jí)計(jì)更豐富的功能，比如數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)，對(duì)噪聲的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定量分析，數(shù)據(jù)的圖形顯示等；也可根據(jù)需要方便地修改、擴(kuò)充功能；降低用戶購(gòu)買儀器費(fèi)用和維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。
【專利說明】一種基于電腦聲卡的聲級(jí)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噪音聲級(jí)測(cè)量方法，特別是涉及一種基于電腦聲卡的聲級(jí)測(cè)量方法，屬于測(cè)量與儀器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聲級(jí)計(jì)是聲學(xué)測(cè)量中最基本、最常用的測(cè)量?jī)x器。然而，普通聲級(jí)計(jì)單獨(dú)使用時(shí)有著諸多的局限性，比如，只能進(jìn)行各種計(jì)權(quán)下的關(guān)于聲壓級(jí)的測(cè)量，需要外接記錄器以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)字顯示位數(shù)不多，頻率分辨率不高，等等。更沒有噪聲的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定量分析、實(shí)時(shí)曲線顯示和長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)記錄等其他功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于電腦聲卡的聲級(jí)測(cè)量方法，該方法通過采集噪音信號(hào)，經(jīng)過快速傅里葉變換、計(jì)權(quán)運(yùn)算等一系列處理，得到高分辨率聲壓級(jí)量值，可以存儲(chǔ)噪音信號(hào)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定量分析、曲線圖形顯示和長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)記錄等其他功能。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種基于電腦聲卡的聲級(jí)測(cè)量方法，其步驟如下:
1.參數(shù)初始化:初始化的參數(shù)包括采樣頻率、采樣持續(xù)時(shí)間、校準(zhǔn)數(shù)值，設(shè)置單個(gè)樣本的采樣時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)，噪音信號(hào)值復(fù)位。
[0005]2.采樣，該步驟具體為:
2.1為聲卡創(chuàng)建模擬信號(hào)輸入對(duì)象。
[0006]2.2設(shè)置信號(hào)通道:增加左聲道和右聲道作為信號(hào)通道。
[0007]2.3配置屬性值:給聲卡的基本設(shè)置屬性賦值，包括:設(shè)置采樣頻率為初始化參數(shù)值、每個(gè)觸發(fā)器的樣本數(shù)據(jù)量(等于單個(gè)樣本的采樣時(shí)長(zhǎng)*采樣頻率)、觸發(fā)器類型為人工方式、開始時(shí)間、采樣的樣本個(gè)數(shù)(取小于或等于采樣持續(xù)時(shí)間除以單個(gè)樣本的采樣時(shí)長(zhǎng)的整數(shù))，并且創(chuàng)建用于后續(xù)分析的兩個(gè)變量，其數(shù)值分別等于每個(gè)觸發(fā)器的樣本數(shù)據(jù)量、采樣頻率。檢索實(shí)際采樣率，因?yàn)樗赡鼙灰嬖O(shè)置成為不同于指定值的另一值，采樣持續(xù)時(shí)間除以單個(gè)樣本的采樣時(shí)長(zhǎng)計(jì)算得采樣的樣本個(gè)數(shù)。
[0008]2.4獲取數(shù)據(jù):對(duì)于每一個(gè)樣本，由啟動(dòng)模擬信號(hào)輸入對(duì)象，發(fā)出一個(gè)人工觸發(fā)器，從把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的轉(zhuǎn)換器提取所有數(shù)據(jù)，得到數(shù)字化的反映傳聲器振動(dòng)的電平信號(hào)時(shí)間系列數(shù)據(jù)，即時(shí)-幅數(shù)據(jù)；例如從左聲道和右聲道提取數(shù)據(jù)，得到數(shù)字化的反映傳聲器振動(dòng)的電平信號(hào)時(shí)間系列數(shù)據(jù)。在觸發(fā)器發(fā)出之前，應(yīng)該已經(jīng)開始發(fā)出噪音信號(hào)至傳聲器并輸送至聲卡。
[0009]3.數(shù)據(jù)處理:將采集到的時(shí)-幅數(shù)據(jù)先通過快速離散傅里葉變換，轉(zhuǎn)換為頻-幅數(shù)據(jù)，以展現(xiàn)其規(guī)律性，然后通過各頻率增益值的計(jì)權(quán)計(jì)算，得到噪音的各頻率成分的分貝值。再求各頻率成分的分貝值的算術(shù)平均值，得到一個(gè)總分貝值，結(jié)合參數(shù)初始化時(shí)給定的校準(zhǔn)數(shù)值，作為噪音聲級(jí)讀數(shù)。
[0010]4.根據(jù)步驟3得到的噪音聲級(jí)讀數(shù)，對(duì)噪聲進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定量分析，得到聲級(jí)-時(shí)間數(shù)據(jù)。
[0011]5.顯示測(cè)量結(jié)果，用圖形顯示樣本的時(shí)-幅波形、頻-幅波形，以及采樣時(shí)間段的聲級(jí)-時(shí)間曲線。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明由外部傳聲器采集噪聲信號(hào)，送入電腦聲卡，經(jīng)過采樣和轉(zhuǎn)換，電平信號(hào)變?yōu)閿?shù)值量，經(jīng)過快速傅里葉變換等一系列處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)噪音測(cè)量、頻譜分析、圖形顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。該方法不僅具有比傳統(tǒng)聲級(jí)計(jì)更豐富的功能，比如數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)，對(duì)噪聲的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定量分析，數(shù)據(jù)的圖形顯示等；也可根據(jù)需要方便地修改、擴(kuò)充功能；降低了用戶購(gòu)買儀器費(fèi)用和維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是一個(gè)樣本的時(shí)-幅波形圖；
圖2是一個(gè)樣本的頻-幅波形圖；
圖3是采樣時(shí)間段的聲級(jí)-時(shí)間曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面以應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器噪音測(cè)量的基于電腦聲卡的聲級(jí)測(cè)量方法為例，結(jié)合圖1至圖3進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0015]本發(fā)明的一種基于電腦聲卡的聲級(jí)測(cè)量方法，其步驟如下:
1.參數(shù)初始化:初始化的參數(shù)包括采樣頻率(8000Hz)、采樣持續(xù)時(shí)間(15Sec)、校準(zhǔn)數(shù)值(OdB)，設(shè)置單個(gè)樣本的采樣時(shí)長(zhǎng)(5Sec)，同時(shí)，噪音信號(hào)值復(fù)位。
[0016]2.采樣，由下面幾個(gè)分步驟組成。
[0017]2.1創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備對(duì)象:為聲卡創(chuàng)建模擬信號(hào)輸入對(duì)象。
[0018]2.2設(shè)置信號(hào)通道:增加左聲道和右聲道作為信號(hào)通道。
[0019]2.3配置屬性值:給聲卡的基本設(shè)置屬性賦值，包括:設(shè)置采樣頻率為初始化參數(shù)值8000Hz、每個(gè)觸發(fā)器的樣本數(shù)據(jù)量(等于單個(gè)樣本的采樣時(shí)長(zhǎng)*采樣頻率=5*8000)、觸發(fā)器類型為人工方式、開始時(shí)間、采樣的樣本個(gè)數(shù)(取小于或等于采樣持續(xù)時(shí)間除以單個(gè)樣本的采樣時(shí)長(zhǎng)的整數(shù)=15/3)，并且創(chuàng)建用于后續(xù)分析的兩個(gè)變量，其數(shù)值分別等于每個(gè)觸發(fā)器的樣本數(shù)據(jù)量、采樣頻率。檢索實(shí)際采樣率，因?yàn)樗赡鼙灰嬖O(shè)置成為不同于指定值的另一值。
[0020]2.4獲取數(shù)據(jù):對(duì)于每一個(gè)樣本，啟動(dòng)模擬信號(hào)輸入對(duì)象，發(fā)出一個(gè)人工觸發(fā)器，從把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的轉(zhuǎn)換器提取所有數(shù)據(jù)，得到數(shù)字化的反映傳聲器振動(dòng)的電平信號(hào)時(shí)間系列數(shù)據(jù)，即時(shí)-幅數(shù)據(jù)；例如從左聲道和右聲道提取數(shù)據(jù)，得到數(shù)字化的反映傳聲器振動(dòng)的電平信號(hào)時(shí)間系列數(shù)據(jù)。在觸發(fā)器發(fā)出之前，應(yīng)該已經(jīng)開始發(fā)出噪音信號(hào)至傳聲器并輸送至聲卡。
[0021]3.數(shù)據(jù)處理，具體為:
3.1快速傅里葉變換。
[0022]前一分步驟獲取的是表現(xiàn)聲音強(qiáng)弱隨時(shí)間變化過程特性的數(shù)據(jù)，這種時(shí)-幅數(shù)據(jù)中，無法看出噪聲的頻率規(guī)律。為了能夠?qū)υ肼曔M(jìn)行頻域定量分析，把時(shí)-幅數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成頻-幅數(shù)據(jù)，以展現(xiàn)其規(guī)律性。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化通過快速離散傅里葉變換完成。
[0023]3.2計(jì)權(quán)運(yùn)算。
[0024]對(duì)經(jīng)過快速離散富立葉變換的數(shù)據(jù)，進(jìn)行各頻率增益值的A計(jì)權(quán)計(jì)算，得到噪音的分貝值。
[0025]由于人體聽覺對(duì)噪音信號(hào)強(qiáng)弱刺激反應(yīng)不是線形的，而是成對(duì)數(shù)比例關(guān)系，所以采用分貝來表達(dá)聲級(jí)值。為了能夠使測(cè)量值反映人的主觀響度感覺評(píng)價(jià)量，在聲級(jí)測(cè)量中采用一種叫計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的特殊濾波器，當(dāng)含有各種頻率的信號(hào)通過時(shí)，對(duì)不同頻率成分實(shí)施不同程度的衰減。例如，本發(fā)明采用A計(jì)權(quán)聲級(jí)，模擬人耳對(duì)55dB以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性。
[0026]3.3算術(shù)平均值計(jì)算。
[0027]對(duì)前一分步驟計(jì)算得到的各頻率成分的分貝值，計(jì)算算術(shù)平均值，得到一個(gè)總分貝值，結(jié)合校準(zhǔn)數(shù)值，作為噪音聲級(jí)讀數(shù)。
[0028]4.根據(jù)步驟3得到的噪音聲級(jí)讀數(shù)，對(duì)噪聲進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定量分析，尋找最大聲級(jí)值，及其出現(xiàn)的頻率，得到聲級(jí)-時(shí)間數(shù)據(jù)。
[0029]5.顯示測(cè)量結(jié)果數(shù)值，用圖形顯示樣本的時(shí)-幅波形，如圖1所示、頻-幅波形，如圖2所示、以及長(zhǎng)度為300秒采樣時(shí)間段的聲級(jí)-時(shí)間曲線，如圖3所示。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電腦聲卡的聲級(jí)測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)參數(shù)初始化:初始化的參數(shù)包括采樣頻率、采樣持續(xù)時(shí)間、校準(zhǔn)數(shù)值等，設(shè)置單個(gè)樣本的采樣時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)，噪音信號(hào)值復(fù)位； (2)采樣，該步驟具體為: (2.1)為聲卡創(chuàng)建模擬信號(hào)輸入對(duì)象； (2.2)設(shè)置信號(hào)通道:增加左聲道和右聲道作為信號(hào)通道； (2.3)配置屬性值:給聲卡的基本設(shè)置屬性賦值，包括:設(shè)置采樣頻率為初始化參數(shù)值；設(shè)置每個(gè)觸發(fā)器的樣本數(shù)據(jù)量為單個(gè)樣本的采樣時(shí)長(zhǎng)X采樣頻率；設(shè)置觸發(fā)器類型為人工方式；設(shè)置開始時(shí)間；設(shè)置采樣的樣本個(gè)數(shù)取小于或等于采樣持續(xù)時(shí)間除以單個(gè)樣本的采樣時(shí)長(zhǎng)的整數(shù)；并且創(chuàng)建用于后續(xù)分析的兩個(gè)變量，其數(shù)值分別等于每個(gè)觸發(fā)器的樣本數(shù)據(jù)量和采樣頻率； (2.4)獲取數(shù)據(jù):對(duì)于每一個(gè)樣本,啟動(dòng)模擬信號(hào)輸入對(duì)象,發(fā)出一個(gè)人工觸發(fā)器,提取所有數(shù)據(jù)，得到數(shù)字化的反映傳聲器振動(dòng)的電平信號(hào)時(shí)間系列數(shù)據(jù)，即時(shí)-幅數(shù)據(jù)； (3)數(shù)據(jù)處理:將采集到的時(shí)-幅數(shù)據(jù)先通過快速離散傅里葉變換，轉(zhuǎn)換為頻-幅數(shù)據(jù)；然后將頻-幅數(shù)據(jù)，通過各頻率增益值的計(jì)權(quán)計(jì)算，得到噪音的各頻率成分的分貝值；再求各頻率成分的分貝值的算術(shù)平均值，得到一個(gè)總分貝值，結(jié)合參數(shù)初始化時(shí)給定的校準(zhǔn)數(shù)值，作為噪音聲級(jí)讀數(shù)； (4)根據(jù)步驟3得到的噪音聲級(jí)讀數(shù)，對(duì)噪聲進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定量分析，得到聲級(jí)-時(shí)間數(shù)據(jù)； (5)顯示測(cè)量結(jié)果，用圖形顯示樣本的時(shí)-幅波形、頻-幅波形，以及采樣時(shí)間段的聲級(jí)-時(shí)間曲線。
【文檔編號(hào)】G01R29/26GK104034970SQ201410217959
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】李凌豐 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)