Πρόγραμμα ανάλυσης σήματος συχνότητας για τα Windows 8

SpectraLab

Καλώς ήρθατε στο SpectraLAB!

SpectraLAB- ισχυρός αναλυτής φάσματος δύο καναλιών. Οι επαφές του προγράμματος οποιοδήποτε Windowsσύμφωνος κάρτα ήχου. Παρέχει φασματική ανάλυση σε πραγματικό χρόνο, καθώς και δυνατότητες εγγραφής, αναπαραγωγής και μετα-επεξεργασίας.

Σας επιτρέπει να λαμβάνετε απόκριση συχνότητας και παραμόρφωση, και σας επιτρέπει επίσης να πραγματοποιείτε λειτουργικές μετρήσεις. Υποστηρίζει Γρήγορο Μετασχηματισμό Fourier (FFT) (65536 μεγέθη), παράθυρο εξομάλυνσης, ψηφιακό φιλτράρισμα, επεξεργασία επικάλυψης, μέσο όρο, κράτημα αιχμής, ενεργοποίηση, αποδεκατισμό, στένωση ζώνης ή οκτάβας (1/1, 1/3, 1/6, 1 / 9, 1/12), κλιμακώνει και εμφανίζει, εξάγει και εκτυπώνει Χρονική Ακολουθία, Φάσμα, Φάση, τρισδιάστατη γραφική παράσταση επιφάνειας και Φασματογράφημα.

Το βοηθητικό πρόγραμμα Signal Generator παράγει ροζ/λευκό θόρυβο, σαρώσεις, τόνους και παλμούς. Αν και όλη η επεξεργασία σήματος εκτελείται στην CPU, η εκτέλεση σε πραγματικό χρόνο είναι δυνατή με τις σημερινές μηχανές (συνήθης ρυθμός διόρθωσης 30 Hz σε Pentium 60 MHz με FFT 1024 σημείων)

1. Παραδείγματα τρεξίματος

Το πρόγραμμα παρέχει μια σειρά από παραδείγματα που θα σας βοηθήσουν να εξερευνήσετε τα πολλά χαρακτηριστικά και τις δυνατότητες αυτού ισχυρό πρόγραμμα. Στη διαχείριση προγράμματος εγκαθίστανται εικονίδια που σας επιτρέπουν να εκκινήσετε γρήγορα τον αναλυτή με τη σωστή ρύθμιση για κάθε παράδειγμα.
Απλώς κάντε διπλό κλικ σε ένα από τα εικονίδια ή χρησιμοποιήστε την επιλογή File/Load Configuration για να εκτελέσετε αυτό το παράδειγμα.

2. Προστασία αντιγραφής

Αυτό το λογισμικό είναι ένα προστατευμένο αντίγραφο που χρησιμοποιεί μια τεχνική "Κλειδί άδειας" που περιορίζει την επεξεργασία σε έναν συγκεκριμένο υπολογιστή. Δεν απαιτείται υλικό dongle.

Εάν αγοράσατε το λογισμικό, πρέπει να αποκτήσετε ένα Κλειδί εξουσιοδότησης προκειμένου το λογισμικό να είναι πλήρως λειτουργικό.

Εάν δεν έχετε αγοράσει ακόμη το λογισμικό, ενδέχεται να λάβετε ένα προσωρινό κλειδί εξουσιοδότησης δωρεάν ή με υποχρέωση.

Ανεξάρτητα από την κατάσταση άδειας χρήσης, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη λειτουργία μετα-επεξεργασίας για να αναλύσετε οποιοδήποτε από τα παρεχόμενα δείγματα αρχείων .WAV.

3. Λήψη του κλειδιού άδειας

Το "Κλειδί Άδειας" είναι μοναδικός κωδικός, που επιτρέπει την εκτέλεση μιας λειτουργίας προγράμματος. Αυτό το κλειδί άδειας έχει συζευχθεί με έναν "Κεντρικό κώδικα" που είναι μοναδικός στον υπολογιστή σας. Επειδή ο Κεντρικός Κωδικός είναι συγκεκριμένος για κάθε υπολογιστή, δεν μπορούμε να σας παράσχουμε το κατάλληλο Κλειδί Άδειας μέχρι να μας στείλετε τον Κεντρικό Κωδικό σας. Αυτός ο Κεντρικός Κωδικός αποκτάται εύκολα επιλέγοντας την εντολή μενού Άδεια / Κατάσταση και Εξουσιοδότηση και ακολουθώντας τις οδηγίες που εμφανίζονται στην οθόνη.

Τι είναι ο Αναλυτής Φάσματος;
​

Ένας αναλυτής φάσματος είναι ένα εργαλείο για τη μετατροπή ενός σήματος από χρόνο σε συχνότητα. Εάν είστε εξοικειωμένοι με έναν κανονικό παλμογράφο, τότε ξέρετε πώς φαίνεται η εξάρτηση από το χρόνο.
Η εξάρτηση από τη συχνότητα είναι γνωστή ως φάσμα. Εκτός εάν μετράτε έναν μόνο τόνο, ο παλμογράφος παρέχει λίγες πληροφορίες σχετικά με τη συχνότητα.
Ωστόσο, ο αναλυτής φάσματος δείχνει σίγουρα αυτές τις πληροφορίες. Ένας Αναλυτής Φάσματος Ήχου, εξ ορισμού, περιορίζεται στην επεξεργασία σημάτων στη ζώνη ήχου (20 Hz έως 20.000 Hz).
Το συγκεκριμένο όριο συχνότητας καθορίζεται από τις δυνατότητες της κάρτας ήχου σας (δείτε Sample Rate για περισσότερες πληροφορίες).

1. Τι μπορεί να κάνει;

2. Πώς λειτουργεί;

Το πρόγραμμα λειτουργεί μαζί με την κάρτα ήχου στον υπολογιστή σας. Συνδέστε το σήμα ήχου που πρόκειται να μετρηθεί στην είσοδο γραμμής ή στην υποδοχή μικροφώνου στο πίσω πλευράκάρτα ήχου.
Στη συνέχεια, το SpectraLAB χρησιμοποιεί αυτήν την κάρτα για να πραγματοποιήσει μετατροπή "Αναλογικό σε Ψηφιακό" στο ηχητικό σήμα. Αυτός ο ψηφιοποιημένος ήχος θα περάσει στη συνέχεια μαθηματικός αλγόριθμος, γνωστός ως Fast Fourier Transform (FFT), ο οποίος μετατρέπει ένα σήμα από τομέα χρόνου σε τομέα συχνότητας. Ο υπολογιστής σας χρησιμοποιεί την CPU για να πραγματοποιήσει αυτήν τη μετατροπή.

Απαιτήσεις συστήματος
​

1. Απαιτήσεις υλικού:

- Υπολογιστής IBM ή συμβατός με CPU 80386 DX ή νεότερη (συνιστάται ελάχιστη 486DX) + ελάχιστη μνήμη RAM 8 MB.
- Οθόνη VGA, με δυνατότητα προβολής 256 χρωμάτων.
- HDDμε ελεύθερος χώρος 4 MB. Απαιτείται επιπλέον χώρος για την αποθήκευση αρχείων ήχου.
- Μαθηματικός συνεπεξεργαστής.
-Κάρτα ήχου συμβατή με Windows: Συνιστάται κάρτα 16-bit
- Ποντίκι ή άλλη συσκευή κατάδειξης.

2. Απαιτήσεις λογισμικού:

Microsoft Windows 95, Windows 3.1 + Win32s, WindowsNT
- Προγράμματα οδήγησης κάρτας ήχου (υποστηρίζει την κάρτα ήχου σας)

1. ΜΕΤΡΗΣΗ
​

1.1 Βασική λειτουργία

Το πρόγραμμα έχει τρεις ειδικούς τρόπους επεξεργασίας σήματος και πέντε τρόπους παρουσίασης μιας εικόνας εξάρτησης σήματος.

1.1.1 Τρόποι επεξεργασίας σήματος

- ΣΕ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟ ΧΡΟΝΟ, ο ήχος λαμβάνεται απευθείας από την κάρτα ήχου, το πρόγραμμα τον επεξεργάζεται και εμφανίζει τα αποτελέσματα. Ακατέργαστος ψηφιακός ήχοςδεν φορτώνεται στη μνήμη και δεν μπορεί να αποθηκευτεί στο δίσκο. Μπορείτε, ωστόσο, να το εκτελέσετε για αόριστο χρονικό διάστημα.

Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΕΓΓΡΑΦΗΣ σάς επιτρέπει να αποθηκεύετε ακατέργαστο ψηφιακό ήχο στον σκληρό σας δίσκο σε μορφή αρχείου .WAV. Μπορείτε επίσης να αναπαράγετε τον ήχο χρησιμοποιώντας σύστημα ηχείωνσυνδεδεμένο στην κάρτα ήχου σας.

Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΕΤΑ-ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ σάς επιτρέπει να επεξεργάζεστε δεδομένα ήχου που έχουν προηγουμένως εγγραφεί και φορτωθεί στο δίσκο ως αρχείο .WAV. Αυτή η λειτουργία είναι πιο κατάλληλη για ανάλυση από τις προηγούμενες λειτουργίες. Ειδικότερα, αυτή η λειτουργία επιτρέπει τη χρήση Επεξεργασμένων Επικαλύψεων για την αποτελεσματική αναπαράσταση μιας προσωρινής λύσης σε ένα φασματογράφημα και ένα τρισδιάστατο γραφικό επιφάνειας.

1.1.2 Μέθοδοι αναπαράστασης της εξάρτησης σήματος

- Η Time Series εμφανίζει μια ψηφιακή εικόνα του ήχου παρόμοια με την εικόνα στην οθόνη του παλμογράφου (πλάτος έναντι χρόνου).

Η εικόνα της εξάρτησης του πλάτους του σήματος από τη συχνότητα μπορεί να φανεί με τη μορφή ενός Φάσματος.

Το Phase εμφανίζει την εξάρτηση της φάσης του σήματος από τη συχνότητα.

Το φασματόγραμμα δείχνει την εξάρτηση του φάσματος από το χρόνο. Το πλάτος εμφανίζεται σε έγχρωμη ή γκρι κλίμακα.

Η τρισδιάστατη προβολή επιφάνειας σάς επιτρέπει να βλέπετε την προοπτική του φάσματος στο χρόνο.

1.2 Εγκατάσταση του αναλυτή

Μπορείτε να κατεβάσετε το πρόγραμμα SpectraLab και να διαβάσετε το πλήρες κείμενο των οδηγιών στο παρακάτω συνημμένο...

Ζυγαριές SpectraLab
​

1. Ζυγαριά μέτρησης τάσεων

Στον αναλυτή φάσματος του προγράμματος SpectraLab, 2 βολτόμετρα ενεργών (ενεργών ή ριζικού μέσου τετραγώνου) τιμών τάσης λειτουργούν πάντα ταυτόχρονα. Το ένα μετρά την πραγματική τιμή της συνιστώσας φάσματος με το μέγιστο επίπεδο και το αποτέλεσμα εμφανίζεται στην οθόνη Πλάτος κορυφής rms Επίπεδο δύναμης. Το βολτόμετρο ενός παλμογράφου μετρά την τιμή κορυφής των τάσεων. Το ένα μετρά την πραγματική τιμή της συνιστώσας φάσματος με το μέγιστο επίπεδο και το αποτέλεσμα εμφανίζεται στην οθόνη Πλάτος κορυφής rms. Ένα άλλο βολτόμετρο μετρά την τιμή rms όλων των στοιχείων του φάσματος στην περιοχή από 20 έως 20.000 Hz, ανεξάρτητα από την επιλογή της συχνότητας δειγματοληψίας. Τα αποτελέσματα μέτρησης αυτού του βολτόμετρου εμφανίζονται στην οθόνη Επίπεδο δύναμης.

Το βολτόμετρο ενός παλμογράφου μετρά την τιμή κορυφής των τάσεων. Οι κλίμακες αυτών των βολτόμετρων μπορούν να κλιμακωθούν σε ποσοστό σε σχέση με τη μέγιστη επιτρεπόμενη τάση, βολτ ή χιλιοστοβολτ ( κορυφήή rms). Για τη μέτρηση των επιπέδων σήματος ανά ισχύ, οι κλίμακες αυτών των βολτόμετρων μπορούν επίσης να βαθμολογηθούν σε ντεσιμπέλ κλίμακας FS.

Δυστυχώς, μια γραμμική κλίμακα συχνά παραμορφώνει την εμφάνιση της μετρούμενης απόκρισης συχνότητας, ειδικά όταν οι μετρήσεις γίνονται σε πολύ διαφορετικά επίπεδα σήματος δοκιμής.

Οι κλίμακες λογαριθμικού πλάτους δεν έχουν αυτό το μειονέκτημα. Για παράδειγμα στο Σχ. παρουσιάζονται δύο χαρακτηριστικά συχνότηταςσε διαφορετικές κλίμακες. Στο Σχ. ΕΝΑεμφανίζει κάθετα την πραγματική τάση εξόδου της υπό μελέτη συσκευής σε βολτ. Όπως μπορείτε να δείτε, αυτές οι δύο αποκρίσεις συχνότητας δεν είναι πολύ παρόμοιες. Στο Σχ. σιΔεν είναι βολτ, αλλά ντεσιμπέλ που εμφανίζονται κάθετα. Είναι αμέσως σαφές ότι αυτά τα χαρακτηριστικά είναι πανομοιότυπα, μόνο το ένα είναι ελαφρώς υψηλότερο και το άλλο χαμηλότερο.
2. Ζυγαριές για τη μέτρηση των επιπέδων σήματος

Στο πρόγραμμα SpectraLab μέτρηση των επιπέδων αναλογικού ηλεκτρικού σήματος χρησιμοποιώντας βολτόμετρα μπορούν να παραχθούν σε κλίμακες dBu, dBV και dB FS (Πλήρης κλίμακα). Συνήθως σε αναλογικές διαδρομές το εύρος κλίμακας είναι dBVεκτείνεται από μείον 3 έως +25 dBu. Δυστυχώς, η μέγιστη τάση εισόδου των καρτών ήχου δεν υπερβαίνει τα 5 V, επομένως στο πρόγραμμα SpectraLab η κλίμακα στάθμης περιορίζεται από πάνω στο +6...12 dBV .

Στο πρόγραμμα SpectraLab, η κύρια κλίμακα για τη μέτρηση των επιπέδων σήματος είναι η κλίμακα dBFS ( Πλήρης Κλίμακα). Σε αυτήν την κλίμακα, το 0 dBFS αντιστοιχεί σε ένα ψηφιακό σήμα με όλα τα bit να περιέχουν μόνο λογικά, αυτό μπορεί να είναι 24, 16 ή 8 bit.
Αυτό το επίπεδο μπορεί να αντιστοιχεί οποιαδήποτε τάση αιχμής , που δεν υπερβαίνει το μέγιστο επιτρεπόμενο επίπεδο εισόδου της κάρτας ήχου για υπερφόρτωση. Το εύρος των μετρούμενων επιπέδων σε αυτήν την κλίμακα εκτείνεται από 0 έως μείον 190 dBFS, κλιμακώνεται σε επίπεδα της πραγματικής τιμής τάσης. (κατά επίπεδα ισχύος).

Το πρόγραμμα SpectraLab παρέχει τη δυνατότητα παρουσίασης ενός παλμογράφου στον οποίο το επίπεδο σήματος μετράται στην κλίμακα FS χρησιμοποιώντας τις ενεργές τιμές ενός βολτόμετρου για τη μέτρηση της τάσης (Εικ. παραπάνω).
Στη μηχανική ήχου ηχητική πίεση και ένταση των ηχητικών δονήσεων συνήθως μετριέται σε ντεσιμπέλ στην κλίμακα dBSPL ( Στάθμη ηχητικής πίεσης). Αυτή η δυνατότητα παρέχεται στο πρόγραμμα SpectraLab.
Σε αυτήν την κλίμακα, συμφωνήθηκε να ληφθεί η ένταση ήχου ίση με I0 = 10 (στην –12η ισχύ) W/m2 ως επίπεδο μηδενικής έντασης. Το μηδενικό επίπεδο ηχητικής πίεσης P0 προσδιορίζεται με υπολογισμό χρησιμοποιώντας τον τύπο

και είναι ίσο με 2,04 10 (στην ισχύ –5) Pa.
Σε αυτή τη φόρμουλα Π – αντίστασηαέρας, Π= 1,23 kg/m3, Cs είναι η ταχύτητα διάδοσης του ήχου, Cs = 340 m/s.

Για απεικόνιση στο Σχ. Παρακάτω είναι ένα γράφημα των πιθανών επιπέδων ηχητικής πίεσης.
Αυτό το σχήμα δείχνει δύο κλίμακες: σε ντεσιμπέλ - η κλίμακα είναι γραμμική και σε Pascal - μη γραμμική, επομένως είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθεί.
Στο πρόγραμμα SpectraLab, σε λειτουργία λογαριθμικής κλίμακας, οι μετρήσεις γίνονται σε κλίμακα SPL και σε λειτουργία γραμμικής κλίμακας - σε Pascals.

Τονική συχνότητα, kHz
Εξάρτηση συχνότητας των ορίων ακοής απόλυτου και πόνου

Για να μετρηθούν τα επίπεδα ηχητικής πίεσης στην κλίμακα FS, αυτή η κλίμακα πρέπει να συντονιστεί με την κλίμακα SPL. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να ρυθμίσετε τη μέγιστη στάθμη ηχητικής πίεσης στην κλίμακα SPL - Lmax, η οποία θα αντιστοιχεί σε 0 dB στην κλίμακα FS. Στη συνέχεια, όταν μετράτε ένα επίπεδο ηχητικής πίεσης 0 dB στην κλίμακα SPL, θα αντιστοιχεί το επίπεδο μείον Lmax στην κλίμακα FS.
Με βάση αυτό το επίπεδο, δημιουργείται ένα γράφημα του απόλυτου ορίου ακοής στην κλίμακα FS.

Συνήθως θεωρείται ότι το Lmax είναι 120 dBspl, τότε στην κλίμακα FS 0 dBspl = -120 dBFS. Το παραπάνω σχήμα δείχνει την απόκριση συχνότητας του ίδιου φωνογράμματος στις κλίμακες FS και SPL. Κατασκευάζονται με την υπόθεση ότι Lmax = 90 dBspl, επομένως τα γραφήματα απλώς μετατοπίζονται στην κλίμακα κατά αυτά τα 90 ντεσιμπέλ. Σε αυτήν την περίπτωση, 0 dB SPL στην κλίμακα FS αντιστοιχεί σε μείον 90 dB FS.

3. Κλίμακες συχνότητας

Στο πρόγραμμα SpectraLab, κατά τη μέτρηση της απόκρισης συχνότητας, η κλίμακα συχνότητας μπορεί να είναι γραμμική, λογαριθμική και οκτάβα.

Γραμμική κλίμακα συχνοτήτων στην ηλεκτροακουστική χρησιμοποιείται σπάνια όταν είναι απαραίτητο να μετρηθεί η απόκριση συχνότητας σε στενό εύρος συχνοτήτων.
Λογαριθμική κλίμακα συχνοτήτων στην ηλεκτροακουστική χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της απόκρισης συχνότητας των ηλεκτρικών μονοπατιών. Η λογαριθμική κλίμακα έχει την ιδιότητα της περιοδικότητας (Εικ. παρακάτω). Αποτελείται από μια ακολουθία πανομοιότυπες βασικές λογαριθμικές κλίμακες , που διαφέρει σε κλίμακα κατά 10 φορές: 1, 10, 100, 1000, 10000, 100000 Hz. Η κύρια λογαριθμική κλίμακα συχνότητας έχει εύρος μιας δεκαετίας με το λόγο των συχνοτήτων στην αρχή και στο τέλος της κλίμακας ίσο με 10. Μέσα σε αυτήν την κλίμακα, το μήκος του τμήματος κλίμακας b από την αρχή της αρχής F σε μια δεδομένη συχνότητα Το F είναι ανάλογο με τον λογάριθμο του λόγου αυτών των συχνοτήτων όπου D είναι το φυσικό μήκος της κύριας λογαριθμικής κλίμακας.

Στην κύρια λογαριθμική κλίμακα συχνοτήτων δεν υπάρχουν σημεία αναφοράς στα διαστήματα συχνοτήτων 1 – 2, 10-20, 100-200….Hz. Όταν σχεδιάζετε γραφήματα, ο παραπάνω τύπος σας επιτρέπει να λάβετε τη θέση των σημείων για τις συχνότητες σε αυτά τα διαστήματα. Εάν, για παράδειγμα, το μήκος κλίμακας της κύριας λογαριθμικής κλίμακας είναι 3 cm και θέλετε να προσδιορίσετε τη θέση της ένδειξης συχνότητας των 16 kHz. Χρησιμοποιώντας τον παραπάνω τύπο παίρνουμε: b 0,6 cm.

Η λογαριθμική κλίμακα είναι εξαιρετικά βολική για την εμφάνιση πολύ μεγάλων περιοχών συχνοτήτων τόσο για ηλεκτρικές όσο και για ηλεκτροακουστικές μετρήσεις. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι σύγχρονες ηλεκτρικές και ηλεκτροακουστικές διαδρομές έχουν πολύ μεγάλο εύρος συχνοτήτων. Έτσι, ο λόγος της ανώτερης συχνότητας προς τη χαμηλότερη συχνότητα στο εύρος συχνοτήτων ήχου είναι 1000, και ένα τόσο μεγάλο εύρος σε γραμμική κλίμακα είναι απλά αδύνατο να φανταστεί κανείς. εύρος συχνοτήτωνσύγχρονους ενισχυτές ολοκληρωμένα κυκλώματαακόμη ευρύτερο - από μηδέν έως 10 ή περισσότερα MHz.

Στην ηλεκτροακουστική, ένα επιπλέον πλεονέκτημα της λογαριθμικής κλίμακας συχνότητας είναι ότι η αίσθηση του ύψους είναι ανάλογη με τον λογάριθμο της κρούσης. Επομένως, στη μουσική, οι νότες που διαφέρουν στη συχνότητα κατά δύο εκλαμβάνονται ως η ίδια νότα και το διάστημα μεταξύ των νότων του μισού τόνου αντιστοιχεί στην αναλογία των συχνοτήτων τους 21/12.
Γι' αυτό η μουσική κλίμακα είναι λογαριθμική.
Ωστόσο, μια λογαριθμική κλίμακα για τη μέτρηση της απόκρισης συχνότητας των μεγαφώνων χρησιμοποιείται σπάνια, καθώς σε αυτήν την κλίμακα είναι αδύνατο να μετρηθεί η ηχητική πίεση ενός μεγαφώνου και ακόμη και πολύ μικρές κορυφές και βυθίσεις είναι ορατές στην απόκριση συχνότητας, οι οποίες δεν γίνονται αντιληπτές από αυτί (Εικ. παραπάνω.)

Κλίμακα συχνότητας οκτάβας . Σε αυτή την κλίμακα το εύρος συχνότητες ήχουμπορεί να χωριστεί σε οκτάβες και κλάσματα μιας οκτάβας (1/2, 1/3,1/6....). Εάν αυτή η κλίμακα περιλαμβάνει συχνότητα 1 kHz, ονομάζεται κύρια κλίμακα. Οι τιμές της κλίμακας συχνότητας της οκτάβας καθορίζονται με υπολογισμό χρησιμοποιώντας τον τύπο

όπου x = 0,1,2,3,.... m = 1,2,3,6,12... . Όταν m = 1, αυτή είναι μια κλίμακα συχνότητας οκτάβας, το m 2 είναι μια κλίμακα συχνότητας μισής οκτάβας, το m 3 είναι μια κλίμακα συχνότητας τρίτης οκτάβας. Για τους μη ειδικούς στον τομέα της ηλεκτροακουστικής, αυτές οι συχνότητες φαίνονται ασυνήθιστες. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη κλίμακα συχνότητας 1/3 οκτάβας είναι: 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500…….Hz

Σε αυτήν την κλίμακα, σύμφωνα με το πρότυπο AES17, η απόκριση συχνότητας των μεγαφώνων απαιτείται να μετρηθεί με σημεία, λογαριθμικό τόνο ολίσθησης και ροζ θόρυβο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μόνο με τέτοιες μετρήσεις η περιοχή της απόκρισης συχνότητας είναι ανάλογη με την πίεση του μεγαφώνου.

Στο πρόγραμμα SpectraLab, το επίπεδο ισχύος όλων των στοιχείων του φάσματος μετράται ταυτόχρονα με την απόκριση συχνότητας. Με βάση αυτό το επίπεδο, υπολογίζεται η ηχητική πίεση του μεγαφώνου σε μια δεδομένη περιοχή συχνοτήτων. Η επιλογή της κλίμακας 1/3 οκτάβας οφείλεται στο γεγονός ότι, σύμφωνα με το πρότυπο, οι κορυφές και τα κατώτατα όρια της απόκρισης συχνότητας πλάτους μικρότερης από 1/6 οκτάβας δεν γίνονται αντιληπτά από το αυτί.
Επομένως, εξαιρούνται κατά τη μέτρηση της ανομοιομορφίας απόκρισης συχνότητας και τον υπολογισμό της ηχητικής πίεσης.

Το παραπάνω σχήμα δείχνει τα φάσματα του ίδιου φωνογράμματος στην κλίμακα συχνότητας οκτάβας, μετρημένα με χρήση ροζ θορύβου χρησιμοποιώντας διαφορετικές ρίγεςκατά μέσο όρο: 1, 1/3, 1/6 και 1/24 οκτάβες. Ακόμη και με μια ματιά μπορείτε να προσδιορίσετε πόσο διαφέρει η ανομοιομορφία τους.

4. Κλίμακες μέτρησης φασματογραμμάτων

Στο πρόγραμμα SpectraLab είναι δυνατή η μέτρηση δισδιάστατων και τρισδιάστατων φασματογραμμάτων φωνογραφημάτων (Εικ. παρακάτω) στην κλίμακα: συχνότητα - χρόνος και χρόνος - συχνότητα - πλάτος. Σε αυτήν την περίπτωση, το επίπεδο σήματος επισημαίνεται με χρώμα.

5. Δοκιμή σημάτων του προγράμματος SpectraLab

Ο θόρυβος και τα χαρακτηριστικά του​

Θόρυβος επιπέδου ισχύος a είναι το επίπεδο συνολικής ισχύος όλων των συνιστωσών του φάσματος Lnεντός του καθορισμένου εύρους συχνοτήτων στην κλίμακα FS. Κατά τη διάρκεια της μέτρησης, αυτό το επίπεδο εμφανίζεται στην οθόνη Επίπεδο δύναμηςή Σύνολο Prw. Τα επίπεδα αιχμής θορύβου υποδεικνύονται στην οθόνη Peak Amplitude. Σε έναν παλμογράφο, το επίπεδο ισχύος θορύβου μετράται με ένα βολτόμετρο RMS στη ζώνη από 0 έως τη συχνότητα Nyquist και εμφανίζεται στην οθόνη του.

Επίπεδο φασματικής πυκνότητας ισχύος είναι το επίπεδο ισχύος θορύβου σε μια ζώνη συχνοτήτων πλάτους 1 Hz.

Φάσμα θορύβου– αυτά είναι γραφήματα που δείχνουν την εξάρτηση του επιπέδου φασματικής πυκνότητας ισχύος θορύβου από τη συχνότητα.

Ανώμαλο φάσμα θορύβου είναι η διαφορά σε ντεσιμπέλ μεταξύ του μέγιστου και ελάχιστα επίπεδαφάσμα θορύβου.

λευκός θόρυβοςείναι θόρυβος του οποίου το επίπεδο φασματικής πυκνότητας ισχύος δεν εξαρτάται από τη συχνότητα. Το φάσμα αυτού του θορύβου μετράται σε μια λογαριθμική κλίμακα συχνοτήτων. Θεωρητικά, το γράφημα φάσματος θα πρέπει να έχει τη μορφή ευθείας γραμμής κατά μήκος του άξονα συχνότητας.

Στο πρόγραμμα SpectraLab, το φάσμα του λευκού θορύβου διαφέρει σημαντικά από το θεωρητικό και η ανομοιομορφία του στην περιοχή 20-20000 Hz φτάνει τα 20 dB (Εικ. παρακάτω ΜΕ).

Μέση τιμή Επίπεδο φασματικής πυκνότητας ισχύος λευκού θορύβου Τα Lds στην περιοχή από 0 έως συχνότητα Nyquist Fmax υπολογίζονται με τον τύπο
Σε Fmax = 20000 Hz, το επίπεδο Lds είναι 43 dB χαμηλότερο από το επίπεδο Ln (Εικ. ΜΕ). Χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο, λύνεται και το αντίστροφο πρόβλημα, όταν το επίπεδο ισχύος θορύβου Ln προσδιορίζεται από το μετρούμενο επίπεδο Lds.

Το φάσμα θορύβου στα γραφήματα καθορίζεται από τη γραμμή Δάπεδο θορύβου.(ρύζι. μι). Αυτό το επίπεδο διαφέρει από το επίπεδο φασματικής πυκνότητας ισχύος στο ότι μετράται από ένα εύρος ζώνης σάρωσης όχι ίσο με 1 Hz. Για να μετακινηθείτε από το επίπεδο Δάπεδο θορύβου(Lnfloor) στο επίπεδο Lds είναι απαραίτητο να εισαγάγετε έναν συντελεστή διόρθωσης Kww.

Αυτή η διόρθωση εξαρτάται από τον συντελεστή συνάρτησης παραθύρου SB, τη συχνότητα δειγματοληψίας fs και το μέγεθος FFT του γρήγορου μετασχηματισμού Fourier. Υπολογίζεται σύμφωνα με τον τύπο

Ανάλογα με τον συντελεστή διόρθωσης, το επίπεδο Δάπεδο θορύβουανεβαίνει ή πέφτει. Με σωστά επιλεγμένες παραμέτρους μετασχηματισμού Fourier, ο συντελεστής διόρθωσης είναι κοντά στο μηδέν και μετά Lds = Lnfloor. Μέση αξία Lnfloorμετρήθηκε χρησιμοποιώντας σταυρόνημα σε συχνότητα 1000 Hz.

Ανωμαλία Το φάσμα λευκού θορύβου N ορίζεται ως η διαφορά σε ντεσιμπέλ μεταξύ του μέγιστου και του ελάχιστου επιπέδου δαπέδου θορύβου στο εύρος συχνοτήτων ενδιαφέροντος. Η επιπεδότητα μετριέται στην οθόνη του αναλυτή φάσματος χρησιμοποιώντας ένα σταυρόνημα που καλείται πατώντας το αριστερό κουμπί του ποντικιού.

Ροζ θόρυβοςείναι ο θόρυβος στον οποίο το επίπεδο της φασματικής πυκνότητας ισχύος μειώνεται με την αύξηση της συχνότητας σε αντίστροφη αναλογία προς τη συχνότητα. Για τέτοιο θόρυβο, η ισχύς θορύβου στη ζώνη συχνοτήτων της οκτάβας είναι η ίδια σε όλο το εύρος ήχου. Επομένως, όταν χρησιμοποιείτε ροζ θόρυβο για τη μέτρηση της απόκρισης συχνότητας, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μόνο κλίμακα συχνότητας οκτάβας με μέσο διάστημα 1/12 ή 1/24 οκτάβας. Σε μια τέτοια κλίμακα στο πρόγραμμα SpectraLab, το φάσμα του ροζ θορύβου έχει τη μορφή κοντά σε μια ευθεία γραμμή κατά μήκος του άξονα συχνότητας, το εύρος μέτρησης συχνότητας είναι 30-16000 Hz, η ανομοιομορφία του φάσματος φτάνει τα 6-8 dB (Εικ. ρε).

Συρόμενο τονικό σήμα

Χαρακτηριστικά σήματος συρόμενου τόνου : αρχικές και τελικές συχνότητες, χρόνος σάρωσης, νόμος αλλαγής συχνότητας ( γραμμική και λογαριθμική ).

Η επιλογή του νόμου συχνότητας ολισθαίνοντα τόνου εξαρτάται από την κλίμακα συχνότητας του αναλυτή φάσματος που χρησιμοποιείται. Στην περίπτωση γραμμικών και λογαριθμικών κλιμάκων, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί ο γραμμικός νόμος της μεταβολής της συχνότητας. Εάν χρησιμοποιείται μια κλασματική κλίμακα οκτάβας, τότε είναι απαραίτητο να επιλέξετε έναν λογαριθμικό νόμο.

Συχνότητα συρόμενου τόνου βάσει γραμμικού νόμου αυξάνεται γραμμικά με το χρόνο, επομένως, με μια λογαριθμική κλίμακα συχνότητας κατά χαμηλές συχνότητεςπροκύπτουν δυναμικά σφάλματα. Είναι μεγαλύτερα, όσο μικρότερος είναι ο χρόνος σάρωσης και τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση του αναλυτή φάσματος. Το εύρος συχνοτήτων μέτρησης είναι 2-20000 Hz· σε συχνότητες κάτω των 200 Hz υπάρχουν μεγάλα σφάλματα οργάνων στη μέτρηση του επιπέδου απόκρισης συχνότητας (Εικ. μι).

Η συχνότητα του ολισθαίνοντος τόνου με έναν λογαριθμικό νόμο αυξάνεται πιο αργά στις χαμηλές συχνότητες και πιο γρήγορα σε υψηλές συχνότητες, παρά με έναν γραμμικό νόμο. Επομένως, με μια κλίμακα συχνότητας οκτάβας σε χαμηλές συχνότητες, τα δυναμικά σφάλματα είναι σημαντικά μικρότερα. Το εύρος συχνοτήτων μέτρησης είναι 30-16000 Hz, τα σφάλματα οργάνων είναι μικρά (Εικ. φά).

Σήμα ράμπας

Χαρακτηριστικά σήματος με ράμπα τάσης στο χρόνο: αρχική και τελική στάθμη σήματος, συχνότητα σήματος και χρόνος ανόδου. Στο Σχ. σολ. Ταλαντογράμματα ενός σήματος με τάση που αυξάνεται σε γραμμικές και λογαριθμικές κλίμακες εμφανίζονται σκόπιμα προκειμένου να καταδειχθεί το πλεονέκτημα των λογαριθμικών κλιμάκων. Όπως μπορείτε να δείτε, σε μια γραμμική κλίμακα το γράφημα k μοιάζει περισσότερο με μια εκθετική ή τετραγωνική συνάρτηση, ενώ σε μια λογαριθμική κλίμακα είναι ένα πριόνι.

6.Μέτρηση τεχνικά χαρακτηριστικάηλεκτροακουστική διαδρομή

Μέτρηση θορύβου διαδρομής

Στο πρόγραμμα SpectraLab, χρησιμοποιώντας έναν αναλυτή φάσματος, μετρώνται τα ακόλουθα: φάσμα θορύβου και επίπεδο ισχύος θορύβου στην επιλεγμένη περιοχή συχνοτήτων , Επίπεδο δαπέδου θορύβου, ανομοιομορφία φάσματος και μέσο επίπεδοφασματική πυκνότητα ισχύος θορύβου. Με χρήση παλμογράφου μετριέται ενσωματωμένο επίπεδο ισχύος θορύβου στην περιοχή συχνοτήτων από 0 έως συχνότητα Nyquist.

Μέτρηση THD, THD+N, SNR και DR στο λογισμικό SpectraLab

Αρμονική Παραμόρφωση THD ορίζεται ως ο λόγος της συνολικής πραγματικής τιμής της αρμονικής τάσης προς την πραγματική τιμή της τάσης της πρώτης αρμονικής του σήματος. Αυτός ο συντελεστής μετράται ως ποσοστό, με το αποτέλεσμα της μέτρησης να εμφανίζεται στην οθόνη THD.
Αρμονική παραμόρφωση THD+N ορίζεται ως ο λόγος της συνολικής τάσης rms των αρμονικών και του θορύβου προς την τάση rms ολόκληρου του σήματος V. Αυτός ο συντελεστής μετράται ως ποσοστό και το αποτέλεσμα της μέτρησης εμφανίζεται στην οθόνη THD+N.

Στα τεχνικά χαρακτηριστικά των ηλεκτροακουστικών διαδρομών ήχου, οι τιμές των THD και THD+N δίνονται συχνά σε ντεσιμπέλ. Η μετάβαση από τα ποσοστά στα ντεσιμπέλ γίνεται σύμφωνα με τους τύπους:

Οι συντελεστές THD και THD+N μπορούν να μετρηθούν σε οποιοδήποτε επίπεδο σήματος.

Στο πρόγραμμα SpectraLab, το SNR ορίζεται ως ο λόγος της ισχύος της πρώτης αρμονικής του σήματος P1 προς τη συνολική ισχύ των αρμονικών και του θορύβου Pn, ο οποίος περιλαμβάνει όλα τα μη αρμονικά διακριτά στοιχεία του φάσματος, εάν υπάρχουν. Μετριέται σε ντεσιμπέλ σε οποιαδήποτε στάθμη σήματος με το αποτέλεσμα της μέτρησης να εμφανίζεται στην οθόνη SNR.

Σε αυτόν τον τύπο, η υψηλότερη αρμονική προσδιορίζεται από το φίλτρο συχνότητας ή ζώνης Nyquist στην είσοδο του αναλυτή φάσματος. Συγκρίνοντας τους παραπάνω τύπους, μπορείτε να το δείτε

Στην ψηφιακή διαδρομή, η τιμή SNR μπορεί να εξαρτάται από τη στάθμη του σήματος, λόγω της αύξησης των μη γραμμικών παραμορφώσεων στο ADC σε επίπεδο σήματος κοντά στα 0 dB FS. Επομένως, στο πρόγραμμα SpectraLab, για να χαρακτηρίσετε την αναλογία σήματος προς θόρυβο της διαδρομής μέτρησης, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τη μέγιστη τιμή SNR max. Το επίπεδο σήματος στο οποίο μετράται αυτή η παράμετρος επιλέγεται πειραματικά. Συνήθως, αυτό είναι από μείον 0,1 έως μείον 3 dB FS.

Μέτρηση SNR AES17

Σε μια ψηφιακή διαδρομή, ο λόγος σήματος προς θόρυβο ορίζεται ως ο λόγος της μέγιστης στάθμης σήματος (0 dBFS), ανεξάρτητα από το μέγεθος της μη γραμμικής παραμόρφωσης, προς το επίπεδο θορύβου στη διαδρομή απουσία σήματος (παύση ). Σύμφωνα με το πρότυπο AES17, το AES SNR είναι ίσο με το επίπεδο ισχύος θορύβου Ln με το αντίθετο πρόσημο

Οι μετρήσεις πρέπει να γίνονται χρησιμοποιώντας ένα φίλτρο στάθμισης τύπου Α, έτσι ώστε τα αποτελέσματα των μετρήσεων να συσχετίζονται καλύτερα με την ακουστική αντίληψη.
Το πρόγραμμα SpectraLab παρέχει τη δυνατότητα μέτρησης της ισχύος θορύβου με τρία φίλτρα στάθμισης τύπου: A, B και C. Τα χαρακτηριστικά συχνότητάς τους φαίνονται στο Σχ. H. Η τιμή SNR που μετράται σύμφωνα με το πρότυπο AES17 είναι πάντα μεγαλύτερη από τη μέγιστη τιμή SNR που μετράται στο πρόγραμμα SpectraLab.

Μέτρηση δυναμικού εύρους AES17 DR

Σε μια ψηφιακή διαδρομή, το δυναμικό εύρος ορίζεται ως ο λόγος της μέγιστης στάθμης σήματος (0 dBFS), ανεξάρτητα από το μέγεθος της μη γραμμικής παραμόρφωσης, προς το επίπεδο θορύβου και μη γραμμικής παραμόρφωσης στη διαδρομή παρουσία σήματος. Το DR είναι ένα χαρακτηριστικό ADC. Εξ ορισμού, το DR είναι (THD+N)dB με το αντίθετο πρόσημο.

Σύμφωνα με το πρότυπο AES17, το THD+N dB μετράται σε συχνότητα 997 Hz σε επίπεδο σήματος μείον 60 dB προκειμένου να μειωθεί ο αντίκτυπος της αρμονικής παραμόρφωσης ADC και των σφαλμάτων κβαντισμού. Οι μετρήσεις πρέπει να γίνονται χρησιμοποιώντας ένα φίλτρο στάθμισης τύπου Α, έτσι ώστε τα αποτελέσματα των μετρήσεων να συσχετίζονται καλύτερα με την ακουστική αντίληψη. Σε αυτή την περίπτωση, το DR υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τους τύπους

Τα DRa είναι πάντα μεγαλύτερα από το DRmax και αρέσει στους κατασκευαστές καρτών ήχου. Οι τιμές SNR και DR που μετρώνται σύμφωνα με το πρότυπο AES17 διαφέρουν ελάχιστα. Γι' αυτό συχνά ταυτίζονται αυτά τα δύο χαρακτηριστικά.

Μέτρηση IMD

Τα μέτρα του προγράμματος SpectraLab παράγοντας παραμόρφωσης ενδοδιαμόρφωσης IMD χρησιμοποιώντας δύο τυπικά σήματα δοκιμής με συχνότητα 250 και 8020 Hz. Το σήμα υψηλής συχνότητας είναι 12 dB χαμηλότερο από το σήμα χαμηλής συχνότητας. Συντελεστής IMDορίζεται ως το επίπεδο ισχύος των προϊόντων διαφοράς μη γραμμικών παραμορφώσεων τρίτης τάξης. Αυτός ο συντελεστής μετράται ως ποσοστό και το αποτέλεσμα της μέτρησης εμφανίζεται στην οθόνη IMD.

Μέτρηση χαρακτηριστικών πλάτους-συχνότητας (AFC)

Στο πρόγραμμα SpectraLab, η απόκριση συχνότητας της διαδρομής που μελετήθηκε μετράται ως σύνθετη Λειτουργία μετάδοσης(ενότητα και φάση). Αυτή η συνάρτηση υπολογίζεται ως η διαφορά μεταξύ των επιπέδων εισόδου και εξόδου της διαδρομής υπό μελέτη, επομένως, οι παραμορφώσεις πλάτους και φάσης των σημάτων δοκιμής εξαιρούνται σε αυτήν τη μέτρηση.

Αυτό σας επιτρέπει να χρησιμοποιείτε λευκό και ροζ θόρυβο, γραμμικά και λογαριθμικά σήματα ολισθαίνοντα τόνου με οποιαδήποτε κλίμακα συχνότητας με περίπου το ίδιο σφάλμα μέτρησης για τη μέτρηση της απόκρισης συχνότητας.
Στο Σχ. Εγώ. Για παράδειγμα, εμφανίζεται η απόκριση συχνότητας μιας επαγγελματικής κάρτας ήχου, η οποία έχει εγγραφεί χρησιμοποιώντας λευκό και ροζ θόρυβο, καθώς και έναν γραμμικό τόνο ολίσθησης. Όλα τα γραφήματα συγχωνεύονται και η ανομοιομορφία της απόκρισης συχνότητας δεν υπερβαίνει τα 0,015 dB στην περιοχή από 1 έως 20000 Hz.

Κατάσταση θέματος: Κλειστό.