基于MATLAB的声音信号频谱分析仪设计

1 ?概述

随着软硬件技术的发展，仪器的智能化与虚拟化已成为未来实验室及研究机构的发展方向

［1］。虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。基于计算机软硬件平台的虚拟仪器可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等［2］。从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪

器到虚拟仪器，由于计算机性能的飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来连锅端的技术更新速率。目前已经有许多较成熟的频谱分析软件，如SpectraLAB、RSAVu、dBFA 等。

声卡是多媒体计算机最基本的配置硬件之一，价格便宜，使用方便。MATLAB 是一个数据

分析和处理功能十分强大的工程实用软件，他的数据采集工具箱为实现数据的输入和输岀提供了十分方便的函数和命令［3］。本文将给岀基于声卡与MATLAB的声音信号频谱分析仪的设计原理

与实现方法，功能包括：

(1) 音频信号信号输入，从声卡输入、从WAV文件输入、从标准信号发生器输入；

(2) 信号波形分析，包括幅值、频率、周期、相位的估计，以及统计量峰值、均值、均方值和方差的计算；

(3) 信号频谱分析，频率、周期的估计，图形显示幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱和功率谱的曲线。

2 ?设计原理2.1波形分析原理2.1.1信号频率、幅值和相位估计

(1)频率(周期)检测

对周期信号来说，可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波

峰的时间差、或过零点的时间差。这里采用过零点(ti)的时间差T(周期)。频率即为f = 1/T，由于

能够求得多个T值(ti有多个)，故采用它们的平均值作为周期的估计值。

(2 )幅值检测

在一个周期内，求岀信号最大值y max与最小值y min的差的一半，即A = (y max - y min)/2，同

样，也会求岀多个A值，但第1个A值对应的y max和y min不是在一个周期内搜索得到的，故以除第1个以外的A值的平均作为幅值的估计值。

⑶相位检测

采用过零法，即通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然后换成相应的相位差。$ =2 n1-ti/T)，｛x｝表示x的小数部分，同样，以$的平均值作为相位的估计值。

频率、幅值和相位估计的流程如图1所示。

屮为2n(l T {H/liH 的平均也

(給;〕

图1频率、幅值和相位估计的流程图

其中ti n 表示第n 个过零点，y i 为第i 个采样点的值，Fs 为采样频率。 2.1.2数字信号统计量估计

(1) 峰值P 的估计

在样本数据x 中找出最大值与最小值，其差值为双峰值，双峰值的一半即为峰值

P=0.5[max(y i )-min(y i )]

(2) 均值估计

1諏

E (y) =石乞

k

i-0

式中，N 为样本容量，下同。

i-1

'「如化-"丿的平均饥LI 点…

C=l/T

(3) 均方值估计

(4) 方差估计

2.2频谱分析原理

时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除单频率分量的简单波形外，很难明确 提示信号的频率组成和各频率分量大小，而频谱分析能很好的解决此问题。由于从频域能获得的 主要是频率信息，所以本节主要介绍频率 (周期)的估计与频谱图的生成。

221 DFT 与 FFT

对于给定的时域信号 y ，可以通过Fourier 变换得到频域信息

丫。丫可按下式计算

X-l

N-1

式中，N 为样本容量，△ t = 1/Fs 为采样间隔。

采样信号的频谱是一个连续的频谱，不可能计算出所有的点的值，故采用离散 Fourier 变换

(DFT)，即

jtf-1 r (W)="严讥L

止=0丄2 (1)

式中，△ f = Fs/N 。但上式的计算效率很低，因为有大量的指数 (等价于三角函数)运算，故实

际中多采用快速 Fourier 变换(FFT)。其原理即是将重复的三角函数算计的中间结果保存起来，以 减少重复三

角函数计算带来的时间浪费。由于三角函数计算的重复量相当大，故 FFT 能极大地

提高运算效率。 2.2.2频率、周期的估计

对于丫(k A f)，如果当k A f ='时，丫(k A f)取最大值，则，为频率的估计值，由于采样间隔 的误差，』也存在误差，其误差最大为

A f / 2。

周期T=1/f 。

从原理上可以看岀，如果在标准信号中混有噪声，用上述方法仍能够精确地估计岀原标准 信号的频率和周期，这个将在下一章做出验证 2.2.3频谱图

为了直观地表示信号的频率特性，工程上常常将 Fourier 变换的结果用图形的方式表示，即 |Y(f)|为纵

坐标，可以得到幅值谱； arg Y(f)为纵坐标，可以得到相位谱; Re Y(f)为纵坐标，可以得到实频谱; Im Y(f)为纵坐标，可以得到虚频谱。

根据采样定理，只有频率不超过 Fs/2的信号才能被正确采集，

即 Fourier 变换的结果中频率

大于Fs/2的部分是不正确的部分，故不在频谱图中显示。即横坐标 f € [0, Fs/2]

频谱图。

以频率f 为横坐标,

以频率f 为横坐标,

以频率f 为横坐标,

以频率f 为横坐标,

2.3.模块划分

模块化就是把程序划分成独立命名且可独立访问的模块，每个模块完成一个子功能，把这些模块集成起来构成一个整体，可以完成指定的功能满足用户需求。根据人类解决一般问题的经验，如果一个问题由两个问题组合而成，那么它的复杂程度大于分别考虑每个问题时的复杂程度之和，也就是说把复杂的问题分解成许多容易解决的小问题，原来的问题也就容易解决了。这就是模块化的根据。

在模块划分时应遵循如下规则⑷：改进软件结构提高模块独立性；模块规模应该适中；深

度、宽度、扇出和扇入都应适当；模块的作用域应该在控制域之内；力争降低模块接口的复杂程度；设计单入口单岀口的模块；模块功能应该可以预测。

本着上述的启发式规则，对软件进行如图2所示的模块划分。

图2频谱分析仪的模块划分

3 ?软件实现3.1界面设计

MATLAB是Mathworks公司推岀的数学软件，它将数值分析、矩阵计算、信号处理和图形

显示结合在一起，为众多学科领域提供了一种简洁、高效的编程工具。它提供的GUIDE工具为可视化编程工具，使得软件的界面设计像VB —样方便。故本文采用MATLAB作为编程语言实

现声音信号频谱分析仪，以下所讲的都是在MATLAB7.0环境中。

为了实现预期的功能，设计如图3所示的界面。

图3频谱分析仪的界面设计

最上面的部分为标题区，用于显示软件标题等信息，不具人机交互功能。 再往下是信号输入区，包含

3种输入方式，考虑到 WAV 文件可能是多声道，故提供了声道

选择的界面，因为每次只能对单个声道进行分析。在信号发生器中加入了混迭选项，从而可以将 产生的信号与原有的信号进行混迭。界面应该具有：只有当每个单选框被选中时才允许使用对应 的输入框、按钮等；采样点数输入框在声卡与 WAV 文件的输入方式下作为输岀，在信号发生器

的输入方式下作为输入。

再往下是分析区。对于 WAV 文件及录音的信号，有时只对其中一部分信号进行分析，故

提供了分析对象范围设定的界面。另外就是时域分析与频域分析的按钮，该软件的核心代码都在 这两个按钮的回调函数中。

分析区下面是分析结果区，用于显示波形基本参数与统计量的计算结果。 分析结果区的下面是波形显示区，用于显示时域波形，在录音结束、打开 或者信号发生器生成波形时会更新显示。

右边为频谱图显示区，用于显示各种频谱的谱线，在点击频域分析后会更新显示。 3.2输入模块的实现

采样频率Fs 与采样点数N 是声音信号输入时共同需要作用的参数，故将其独立岀来。下面 为别介绍三种输入方式的实现。 3.2.1声卡输入

这里声卡输入是指由麦克风录音得到的声音信号的输入， MATLAB 提供了 wavrecord 函

数，该函数能够实现读取麦克风录音信号。以下是“开始录音”按钮的回调函数内容。

%首先获得设定的 Fs 值

Fs=str2double(get(fi ndobj('Tag','samplerate'),'Stri ng')); %根据设定的录音时长进行录音，将其存入 handles.y 中

han dles.y=wavrecord(str2double(get(ha ndles.recordtime,'Stri ng'))*Fs, Fs,' in t16');

WAV 文件成功

声音佶号频谱分析仪

却惟：并颉"「：圭晋

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….

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%保存han dies结构体，使得han dles.y在别的函数中也能使用

guidata(hObject,ha ndles);

%在波形显示区绘岀波形

plot(ha ndles.time,ha ndles.y);

title('WAVE');

%将所采到的点的数量输出在“采样点数”中

ysize=size(ha ndles.y)

set(ha ndles.sample num,'Str in g' ,n um2str(ysize(1)));

322 WAV 文件输入

MATLAB提供了wavread函数，该函数能够方便的打开并读取WAV文件中的声音信息，

并且同时读取所有声道。下面是“打开文件”按钮回调函数的部分代码。其它代码与声卡输入的类似。

%从WAV文件中读取的声音信息并临时存放到temp变量中

temp = wavread(get(fi ndobj('Tag','file name'),'Stri ng'));

%获得所选择的声道

cha nn el=str2double(get(ha ndles.cha nn el,'Stri ng'));

%将指定声道的信息存放到handles.y中

han dles.y=temp(:,cha nn el);

3.2.3信号发生器

MATLAB有产生标准信号的函数，如sawtooth能够产生三角波或柜齿波，首先利用get函数获得波形soundtype，频率frequency，幅值amp和相位phase,然后是以下代码。

switch sou ndtype

case 1 %标准正弦波

y=amp*s in( 2*pi*x*freque ncy+phase);

case 2 %方波

y=amp*sig n(sin( 2*pi*x*freque ncy+phase));

case 3 %三角波

y=amp*sawtooth(2*pi*x*freque ncy+phase,0.5);

case 4 %柜齿波

y=amp*sawtooth(2*pi*x*freque ncy+phase);

case 5 %白噪声

y=amp*(2*ra nd(size(x))-1);

otherwise

errordlg('Illegal wave type','Choose errer');

end

if get(ha ndles.add,'Value')==0.0

han dles.y=y; %若没有勾选上“混迭"，则将生成的波形赋给else %否则将生成的波形与原有波形叠加han dles.y=ha ndles.y+y;

end 3.3分析模块

由于MATLAB的绘图功能很强大，所以图形显示模块不用单独开发，可直接调用axis等函数实现图形显示功能，故图形显示也将在分析模块中给岀3.3.1时域分析

2.1.2节给岀时域分析中的过零检测算法流程，故这里不给岀过零检测的代码han dles.y

plot、

MATLAB 提

供了mean, std函数，能够方便地计算均值、标准差。下面是过零检测之后的代码，其中T为过零检测得到的周期(向量)，amp为过零检测得到的幅值(向量)，n为过零点数。

freq=Fs/mea n(T); %计算频率

set(handles.outt,'String',1/freq); % 输岀周期估计值

set(ha ndles.outfreq,'Str in g' ,n um2str(freq)); % 输岀频繁估计值

%计算并输出幅值，以幅值均值作为其估计

set(ha ndles.outamp,'Str in g', num2str(mea n(amp(2: n-1))));

%将待分析信号的过零点与标准信号的过零点相比较，从而得岀相位

phase=2*pi*(1-(ti(1: n-1)-1)./T+floor((ti(1: n-1)-1)./T));

set(ha ndles.outphase,'Stri ng', num2str(mea n( phase)));

%最大值与最小值的一半即为峰值

set(handles.outpeak,'String',(max(handles.y(from:to))-min(handles.y(from:to)))/2); %from，to 即是界面中的“从第from点到第to点”

%计算并输出均值

set(ha ndles.outmea n,'Stri ng',mea n(ha ndles.y(from:to)));

%计算并输出均方值

set(ha ndles.outmea nsquare,'Stri ng',mea n(ha ndles.y(from:to).A2));

%计算半输出方差

set(ha ndles.outs,'Stri ng',std(ha ndles.y(from:to)F2);

3.3.2频域分析

频域分析需要作Fourier变换，MATLAB提供了fft函数，能够方便地实现快速Fourier变

换算法。以下代码省去了从界面中获得from、to、Fs的部分，也省去了绘图后设置横、纵坐标

轴的名称的部分。

%首先提取岀待分析的样本，将其存入sample中

sample=ha ndles.y(from:to);

%生成离散化的频率点，以采样频率作为离散化的间隔

f=li nspace(0,Fs/2,(to-from+1)/2);

%对样本作快速Fourier变换，变换结果存入丫中

Y=fft(sample,to-from+1);

[C,l]=max(abs(Y)); %获得幅值最大的点及其所对应的下标值

%则f(l)为最大的幅值所对应的频率，即信号频率的估计值set(ha ndles.foutt,'Str in g',1/f(l)); % 计算并输岀周期的估计值set(ha ndles.foutfreq,'Stri ng',f(l)); % 输岀频率的估计值

Y=Y(1:(to-from+1)/2);

%为与f对应，只取丫的前半部分绘

制幅值谱曲线

%绘制相位谱曲线

%绘制实频谱曲线

%绘制虚频谱曲线

%绘制功率谱曲线

plot(handles.plot1,f,2*sqrt(Y.*conj(Y))); %

plot(ha ndles.plot2,f,a ngle(Y));

plot(ha ndles.plot3,f,real(Y)); plot(ha ndles.plot4,f,imag(Y));

plot(ha ndles.plot5,f,abs(Y).A2);

4 ?运行实例与误差分析

声音质量的评价

声音质量的评价 默认分类2007-02-26 10:00:19 阅读6 评论0 字号：大中小订阅 音质标准 所谓声音的质量，是指经传输、处理后音频信号的保真度。目前，业界公认的声音质量标准分为4级，即数字激光唱盘CD-DA质量，其信号带宽为10Hz~20kHz；调频广播FM质量，其信号带宽为20Hz~15kHz；调幅广播AM质量，其信号带宽为50Hz~7kHz；电话的话音质量，其信号带宽为 200Hz~3400Hz。可见，数字激光唱盘的声音质量最高，电话的话音质量最低。除了频率范围外，人们往往还用其它方法和指标来进一步描述不同用途的音质标准。对模拟音频来说，再现声音的频率成分越多，失真与干扰越小，声音保真度越高，音质也越好。如在通信科学中，声音质量的等级除了用音频信号的频率范围外，还用失真度、信噪比等指标来衡量。对数字音频来说，再现声音频率的成分越多，误码率越小，音质越好。通常用数码率（或存储容量）来衡量，取样频率越高、量化比特数越大，声道数越多，存储容 量越大，当然保真度就高，音质就好。 声音的类别特点不同，音质要求也不一样。如，语音音质保真度主要体现在清晰、不失真、再现平面声象；乐音的保真度要求较高，营造空间声象主要体现在用多声道模拟立体环绕声，或虚拟双声道3D环绕声等方法，再现原来声源的一切声象。音频信号的用途不同，采用压缩的质量标准也不一样。如，电话质量的音频信号采用ITU－TG·711标准，8kHz取样，8bit量化，码率64Kbps。AM广播采用ITU－TG·722标准，16kHz取样，14bit量化，码率224Kbps。高保真立体声音频压缩标准由ISO和ITU-T联合制订，CD11172-3MPEG音频标准为48kHz、44.1kHz、32kHz取样，每声道数码率32Kbps~448Kbps，适合CD-DA光盘用。对声音质量要求过高，则设备复杂；反之，则不能满足应用。一般以"够用，又不浪费"为 原则。 音质评价方法 评价再现声音的质量有主观评价和客观评价两种方法。例如： 1．语音音质 评定语音编码质量的方法为主观评定和客观评定。目前常用的是主观评定，即以主观打分（MOS）来度量，它分为以下五级：5（优），不察觉失真；4（良），刚察觉失真，但不讨厌；3（中），察觉失真，稍微讨厌；2（差），讨厌，但不令人反感；1（劣），极其讨厌，令人反感。一般再现语音频率若达7kHz 以上，MOS可评5分。这种评价标准广泛应用于多媒体技术和通信中，如可视电话、电视会议、语音电子 邮件、语音信箱等。 2.乐音音质 乐音音质的优劣取决于多种因素，如声源特性（声压、频率、频谱等）、音响器材的信号特性（如失真度、频响、动态范围、信噪比、瞬态特性、立体声分离度等）、声场特性（如直达声、前期反射声、混响声、两耳间互相关系数、基准振动、吸声率等）、听觉特性（如响度曲线、可听范围、各种听感）等。所以，对音响设备再现音质的评价难度较大。通常用下列两种方法：一是使用仪器测试技术指标；二是凭主观聆听各种音效。由于乐音音质属性复杂，主观评价的个人色彩较浓，而现有的音响测试技术又只能从某些侧面反映其保真度。所以，迄今为止，还没有一个能真正定量反映乐音音质保真度的国际公认的评价标准。但也有报道，国际电信联盟（ITU-T）近期已批准一种客观评价音质的被称之为电子耳的新型测量方法，可对任何音响器材的音质进行客观听音评价，也可用于检测电话通讯语音编码系统的缺陷。 现将乐音音质评价方法综述如下： （1）主观听判音效 通常，据乐音音质听感三要素，即响度、音调和愉快感的变化和组合来主观评价音质的各种属性，如低频响亮为声音丰满，高频响亮为声音明亮，低频微弱为声音平滑，高频微弱为声音清澄。下面结合声源、 声场及信号特性介绍几种典型的听感。

交通信号控制系统方案

交通信号 控制系统（ATC）设计方案 x x x x有限责任公司

目录 1.概述 (1) 1.1系统简介 (1) 1.2设计原则 (2) 1.3系统设计依据及执行标准 (4) 2．总体设计方案 (6) 2.1控制系统总体功能 (6) 2.2通信系统总体结构 (6) 2.3通信系统主要优势 (8) 3.详细设计方案 (9) 3.1监测点设备 (9) 3.1.1设备功能描述 (9) 3.1.2监测点设备组成、结构及特点 (9) 3.2防雷保护及安全设计 (14) 3.3详细设备说明 (15) 3.3.1高清晰摄像机 (15) 3.3.2标清视频检测 (15) 3.3.3补光设备 (15) 3.3.4嵌入式存储 (15) 3.3.5 GOE210千兆工业以太网交换机 (15) 3.3.6 POE工业以太网光纤收发器 (17) 3.4系统典型配置清单 (18)

1.概述 城市发展交通智能信号灯，减少道路拥堵，最终达到智能化区域交通信号控制系统。智能交通信号灯迎合实现绿色经济的时代潮流，为了解决这个问题，提出智能交通信号灯及网络技术，会根据路口车辆多少，自动调节时间，可减少等候时间在75%以上，从而大大节省了人们的出行时间，减少了路口的无效等候，使出行更快捷。 在智能交通系统中，以往的常规摄像机是对所有通过该地点的机动车辆的车牌进行拍摄、记录与处理。由于受到图像采集设备分辨率的制约，图片仅能反映出车型、车身颜色、车牌号码等简单信息。公安执法部门对部分治安案件、交通肇事案件的取证要求上，希望能掌握更详细更清楚的资料，如驾驶员的面貌特征、车内驾驶室的情况、清晰的车辆信息、货车的装载情况。采用高清晰摄像机做前端采集，可以实现所抓拍的图像中用肉眼清楚地分辨：车辆的颜色、特征、车牌的号码、车牌颜色、司乘人员的面部特征。 如此一来智能化同时也带来了网络数据流量的剧增，对网络通信的可靠传输提出了更高的要求。工业以太网交换机在区域交通信号控制系统网络中稳定性、高可靠性、高安全性成为关键中的关键。 1.1系统简介 区域交通信号控制系统(ATC) 智能化区域交通信号控制系统采用百万像素的数字化网络摄像机（1600×1200 CCD传感器），一台摄像机覆盖两条车道，准确抓拍正常行驶、压线行驶、并行通过的车辆，并自动识别车牌号码，抓拍的车辆图片可清晰地显示车辆特征及前排司乘人员的面部特征。摄像机工作于外触发方式，通过视频分析、环形线圈或者窄波雷达检测通过车辆，在抓拍车辆的同时可获取车辆的行驶速度。两条车道共用一台高清数字摄像机的方式在保障系统性能的前提下，大大降低了系统成本。

信号处理实验七音频频谱分析仪设计与实现

哈尔滨工程大学 实验报告 实验名称：离散时间滤波器设计 班级：电子信息工程4班 学号： 姓名： 实验时间：2016年10月31日18：30 成绩：________________________________ 指导教师：栾晓明 实验室名称：数字信号处理实验室哈尔滨工程大学实验室与资产管理处制

实验七音频频谱分析仪设计与实现 一、 实验原理 MATLAB 是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，其数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数命令。本实验要求基于声卡和MTLAB 实现音频信号频谱分析仪的设计原理与实现，功能包括： (1)音频信号输入，从声卡输入、从WAV 文件输入、从标准信号发生器输入； (2)信号波形分析，包括幅值、频率、周期、相位的估计、以及统计量峰值、均值、均方值和方差的计算。 (3)信号频谱分析，频率、周期的统计，同行显示幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱和功率谱的曲线。 1、频率(周期)检测 对周期信号来说，可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。这里采用过零点(ti)的时间差T(周期)。频率即为f = 1/T ，由于能够求得多个T 值(ti 有多个)，故采用它们的平均值作为周期的估计值。 2、幅值检测 在一个周期内，求出信号最大值ymax 与最小值ymin 的差的一半，即A = (ymax - ymin)/2，同样，也会求出多个A 值，但第1个A 值对应的ymax 和ymin 不是在一个周期内搜索得到的，故以除第1个以外的A 值的平均作为幅值的估计值。 3、相位检测 采用过零法，即通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然后换成相应的相位差。φ=2π(1-ti/T)，{x}表示x 的小数部分，同样，以φ的平均值作为相位的估计值。 频率、幅值和相位估计的流程如图1所示。 4、数字信号统计量估计 (1) 峰值P 的估计 在样本数据x 中找出最大值与最小值，其差值为双峰值，双峰值的一半即为峰值。 P=0.5[max(yi)-min(yi)] (2)均值估计 i N i y N y E ∑== 1 )( 式中，N 为样本容量，下同。 (3) 均方值估计 () 20 2 1 ∑== N i i y N y E (4) 方差估计 ∑=-=N i i Y E y N y D 0 2))((1)(

基于Matlab的语音信号的特征提取与分类

基于Matlab的语音信号的特征提取与分类语音信号处理是研究数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。本文采用Matlab7.0综合运用GUI界面设计，各种函数调用等对语音信号进行采集、提取、变频、变幅，傅里叶变换、滤波等简单处理。程序界面简练，操作简便，具有一定的实际应用意义。 关键词：语音信号Matlab 信号处理GUI 1、语音信号的低通滤波 本文中设计了一个截止频率为200Hz切比雪夫—Ⅰ型低通滤波器，它的性能指标为：wp=0.075pi, ws=0.125pi, Rp=0.25;Rs=50dB。低通滤波器处理程序如下： [x,fs,bits]=wavread('voice.wav'); wp=0.075;ws=0.125;Rp=0.25;Rs=50; [N,Wn]=cheb1ord(wp,ws,Rp,Rs); [b,a]=cheby1(N,Rp,Wn); [b,a]=cheby1(N,Rp,Wn); X=fft(x); subplot(221);plot(x);title('滤波前信号的波形'); subplot(222);plot(X);title('滤波前信号的频谱'); y=filter(b,a,x); %IIR低通滤波 sound(y,fs,bits);%听取滤波后的语音信号

wavwrite(y,fs,bits,’低通’);%将滤波后的信号保存为“低通.wav” Y=fft(y); subplot(223);plot(y);title(' IIR滤波后信号的波形'); subplot(224);plot(Y);title(' IIR滤波后信号的频谱'); 经过低通滤波器处理后，比较滤波前后的波形图的变化 低通滤波后，听到声音稍微有些发闷，低沉，原因是高频分量被低通滤波器衰减。但是很接近原来的声音。 2、语音信号的高通滤波 运用切比雪夫—Ⅱ型数字高通滤波器，对语音信号进行滤波处理。高通滤波器性能指标：wp=0.6, ws=0.975 ,Rp=0.25;Rs=50dB。高通滤波器处理程序如下： [x,fs,bits]=wavread('voice.wav'); wp=0.6;ws=0.975;Rp=0.25;Rs=50;

频谱分析仪的原理及应用

频谱分析仪的原理及应用 （远程互动方式） 一、实验目的： 1、熟悉远程电子实验系统客户端程序的操作，了解如何控制远地服务器主机，操作与其连接的电子综合实验板和PCI-1200数据采集卡，具体可参照实验操作说明。 2、了解FFT 快速傅立叶变换理论及数字式频谱分析仪的工作原理，同时了解信号波形的数字合成方法以及程控信号源的工作原理。 3、在客户端程序上进行远程实验操作，由程控信号源分别产生正弦波、方波、三角波等几种典型电压波形，并由数字频谱分析仪对这几种典型电压波形进行频谱分析，并对测量结果做记录。 二、实验原理： 1、理论概要 数字式频谱分析仪是通过A/D 采样器件，将模拟信号转换为数字信号，传给微处理器系统或计算机来处理和显示，与模拟仪器相比，数据的量化更精确，而且很容易实现存储、传输、控制等智能化的功能。电压测量的分辨率取决于A/D 采样器件的位数，例如12位A/D 采样的分辨率是1/4096。在对交流信号的测量中，根据奈奎斯特采样定理，采样速率必须是信号频率的两倍以上，采样频率越高，时间轴上的信号分辨力就越高，所获得的信号就越接近原始信号，在频谱上展现的频带就越宽。 本实验系统基于虚拟仪器构建，数字频谱分析仪是通过PCI-1200数据采集卡来实现的。通过虚拟仪器软件提供的网络通信功能，实现客户端与服务器之间的远程通信。由客户端程序发出操作请求，由服务器接受并按照要求控制硬件实验系统，然后将采集到的实验数据发给客户端，由客户端程序进行处理。 频谱分析仪是在频域进行信号分析测量的仪器之一，它采用滤波或傅立叶变换的方法，分析信号中所含各个频率份量的幅值、功率、能量和相位关系。频谱仪按工作原理，大致可分为滤波法和计算法两大类，本实验所用的数字频谱分析仪采用的是计算法。 计算法频谱分析仪的构成如图1所示： 图1 计算法频谱分析仪构成方框图 数据采集部分由数据采集部分由抗混低通滤波（LP ）、采样保持（S/H ）和模数转换（A/D ）几个部分组成。 数字信号处理（DSP ）部分的核心是FFT 运算。 有限离散序列Xn 和它的频谱X m 之间的傅立叶变换可表示如下： N-1 nm X m = ∑ Xn ·W N n=0 -j2π/N 式中W N = C n,m = 0,1,……,N-1 1 N-1 -nm Xn = － ∑ X m ·W N N m=0 X m 有N 个复数值，由它可获得振幅和相位谱∣X m ∣,φm 。由于时间信号Xn 总是实函数，X m 的N 个值的前后半部分共轭对称。 由于数据采集进行的是有限时间内的信号采集，而不是无限时间信号，在进行FFT 变

音质标准音质标准与音质评价方法

音质标准音质标准与音质评价方法 ●音质标准 所谓声音的质量，是指经传输、处理后音频信号的保真度。目前，业界公认的声音质量标准分为4级，即数字激光唱盘CD-DA质量，其信号带宽为10Hz~20kHz；调频广播FM质量，其信号带宽为20Hz~15kHz；调幅广播AM质量，其信号带宽为50Hz~7kHz；电话的话音质量，其信号带宽为200Hz~3400Hz。 可见，数字激光唱盘的声音质量最高，电话的话音质量最低。除了频率范围外，人们往往还用其它方法和指标来进一步描述不同用途的音质标准。 对模拟音频来说，再现声音的频率成分越多，失真与干扰越小，声音保真度越高，音质也越好。如在通信科学中，声音质量的等级除了用音频信号的频率范围外，还用失真度、信噪比等指标来衡量。对数字音频来说，再现声音频率的成分越多，误码率越小，音质越好。通常用数码率（或存储容量）来衡量，取样频率越高、量化比特数越大，声道数越多，存储容量越大，当然保真度就高，音质就好。 声音的类别特点不同，音质要求也不一样。如，语音音质保真度主要体现在清晰、不失真、再现平面声象；乐音的保真度要求较高，营造空间声象主要体现在用多声道模拟立体环绕声，或虚拟双声道3D环绕声等方法，再现原来声源的一切声象。 音频信号的用途不同，采用压缩的质量标准也不一样。如，电话质量的音频信号采用ITU－TG·711标准，8kHz取样，8bit量化，码率64Kbps。AM广播采用ITU－TG·722标准，16kHz取样，14bit量化，码率224Kbps。高保真立体声音频压缩标准由ISO和ITU-T联合制订，CD11172-3MPEG音频标准为48kHz、44.1kHz、32kHz取样，每声道数码率32Kbps~448Kbps，适合CD-DA光盘用。 对声音质量要求过高，则设备复杂；反之，则不能满足应用。一般以“够用，又不浪费”为原则。 ●音质评价方法 评价再现声音的质量有主观评价和客观评价两种方法。例如：

信息采集系统解决方案

信息采集系统解决方案

信息采集系统解决方案 1系统概述 信息采集是信息服务的基础，为信息处理和发布工作提供数据来源支持。信息数据来源的丰富性、准确性、实时性、覆盖度等指标是信息服务的关键一环，对信息服务质量的影响至关重要。针对交通流信息数据，包括流量、速度、密度等，目前主要是基于微波、视频、地磁等固定车辆检测器以及浮动车等移动式车辆检测器进行采集，各种采集方式都存在响应的利弊。针对车驾管以及出入境数据，包括车辆信息、驾驶人信息、出入境办证进度信息等，主要是通过和公安相关的数据库进行对接，此类信息将在信息分析处理系统进行详细介绍。 针对目前交通信息来源的多样性以及今后服务质量水平发展对信息来源种类扩展要求，需要建设一套统一的，具备良好兼容性和前瞻性的交通信息统一接入接口。一方面，本期项目的各种交通信息来源可以使用该接口进行数据接入，另一方面，当新的或第三方的交通信息来源需要加入到本系统中来时，可以使用该接口进行数据接入，不需要再次投入资源进行额外开发。 统一接入接口建成后，根据各种数据来源系统的网络环境、系统技术特性和交通流信息数据特点，开发相应的交通信息数据对接程序，逐一完成微波采集系统、浮动车分析系统、人工采集等来源的交通信息数据采集接入。 2系统架构及功能介绍 2.1统一接入接口 统一接入接口的建设的关键任务包括接口技术规范制定、路网路段编码规则约定及交通信息数据结构约定等多个方面。

2.1.1接口技术规范 一方面由于本系统接入的交通信息数据来源多样，开发语言和系统运行的环境均存在差异，不具备统一的技术特性；另一方面，考虑到以后可能需要接入更多新的或第三方的信息系统作为数据来源，应当选择较成熟和通用的接口实现技术作为本项目的交通流信息采集统一接入接口实现技术。 根据目前信息系统建设的行业现状，选择Web Service和TCP/UDP Socket 作为数据传输接口的实现技术是较优的选择。Web Service和TCP/UDP Socket 具有实时性强、通用性强、应用广泛、技术支持资源丰富等优势，可以实现跨硬件平台、跨操作系统、跨开发语言的数据传输和信息交换。 项目实施时需要根据现有的信息采集系统的技术特点来具体分析，以选定采用Web Service或TCP/UDP Socket作为接口实现技术，必要时可以两种方式并举，提供高兼容度的接口形式。 为了保护接入接口及其数据传输的安全性，避免恶意攻击访问，避免恶意数据窃取，可以使用身份认证、加密传输等技术来加以保证。 统一数据采集接口的工作流程可以如下进行：

matlab频谱分析仪

频谱分析仪 摘要频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，是一种多用途的电子测量仪器。随着软硬件技术的发展，仪器的智能化与虚拟化已成为未来实验室及研究机构的发展方向。虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。本文介绍了一种使用GUI工具箱用matlab实现的简易虚拟频谱分析仪的设计方法。 关键词matlab，频谱分析仪，时域分析，频域分析

目录 1概述 (3) 2技术路线 (4) 3实现方法 (5) 3.1搭建GUI界面 (5) 3.2信号输入 (6) 3.2.1选择信号输入 (6) 3.2.2声卡输入 (7) 3.2.3读取wav文件 (7) 3.2.4信号发生器输入 (7) 3.3时域分析 (8) 3.4频域分析 (9) 3.5仿真 (10) 3.5.1声卡输入 (10) 3.5.2读取wav文件 (10) 3.5.3信号发生器 (11) 4存在的问题 (15) 5致谢...................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 (15)

1概述 MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件。可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。图形用户界面(Graphical User Interface，简称GUI，又称图形用户接口)是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。MATLAB自带了强大的GUl工具[1]。在本文中，将利用MATLAB的GUI工具，设计出数字频谱分析仪。 频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，能分析1赫兹以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号[2]。目前已经有许多较成熟的频谱分析软件，如SpectraLAB、RSAVu、dBFA等[3]。本文将给出的则是通过MATLAB软件实现的基于FFT的数字频谱分析仪。 FFT（Fast Fourier Transformation），即为快速傅氏变换，是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。它对傅氏变换的理论并没有新的发现，但是对于在计算机系统或者说数字系统中应用离散傅立叶变换，可以说是进了一大步[4]。 通过此次设计，能进一步掌握MATLAB软件开发过程的基本理论、基本知识和基本技能，熟悉基于MATLAB平台的若干信号处理系统开发及调试方法，且成本低，易于实现，容易修改，并可以进行仿真。该设计的进行可以为我们以后的学习工作奠定一定的基础。

基于stm32f1的频谱分析仪

单片机课程设计 基于STM32F1 的频谱分析仪 班级：电子信息工程1111班（学号）： 指导老师：

题目：基于STM32F1 的频谱分析仪 关键词：频谱分析仪，STM32F1，快速傅立叶变换，FFT，双色点阵 摘要 本设计是基于STM32F1的频谱分析仪。以STM32F103RBT6为控制核心，双色点阵屏为显示器。硬件上由电源管理，通信模块，放大电路，以及单片机最小系统组成。算法上采用简洁稳定的快速傅立叶变换作为主要的核心算法，辅以自动增益控制，实现信号从时域到频域的变换。通过双色点阵屏显示，具有直观，清晰等特点。 1.引言 目前，由于频谱分析仪价格昂贵，学校里只有少数实验室配有频谱仪。 但是电子信息类教学，如果没有频谱仪辅助观察，同学们只能从书本中抽象理解信号的特征，严重影响教学实验效果。 正对这种现状，提出了一种基于STM32F1的简易频谱分析仪的设计方案，其优点是成本低，能够直观的反映信号在频域的特征。 2.系统方案 本设计采用STM32F1作为核心处理器，该处理器核架构ARM Cortex-M3，具有高性能、低成本、低功耗等特点。

主控板包括电源模块、红外通信模块、TDA2822放大模块等；信号经过放大电路放大之后，由芯片自带的ADC将模拟信号转换为数字信号，再由主控芯片对数字信号进行快速傅立叶变换，驱动双色点阵屏显示。 软件算法的核心容就是快速傅立叶变换。如下图为本设计总体框图。 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

↓ ↓ ↓ 3.系统硬件设计 针对前面提出的整体设计方案，本设计采取模块化策略,将各个功能部分开来设计，最后组合起来。 3.1 电源管理模块 系统的核心芯片为STM32F103，常用工作电压为3.3V，同时部的ADC 工作的参考电压也是3.3V，一般的外部电源的电压都为5V，要使系统正常工作，需要将5V的电源电压稳压到3.3V。常用的78系列稳压芯片已不再适用，必须选择性能更好的稳压芯片。 经综合考虑，本电路采用LM1117-3.3作为电源部分的核心芯片。外部电源5V输入LM1117-3.3稳压为3.3V。由于点阵屏显示部分的电流较大，但是不在我们主控板上，所以暂不做考虑。电路图如下。

用频谱分析仪测量通信信号

用频谱分析仪测量通信信号 一、GSM信号的测量 现代高度发达的通信技术可以让人们在地球的任意地点控制频谱分析仪，因此就更要懂得不同参数设置和不同信号条件对显示结果的影响。 典型的全球移动通信系统(GSM)的信号测量如图1所示，它清楚地标明了重要的控制参数设置和测量结果。IFR2399型频谱分析仪利用彩色游标来加亮测量区域，此例中，被加亮的测量区域是占用信道和上下两个相邻信道的中心50kHz频带。 显示的水平轴(频率轴)中心频率为900MHz，扫频频宽为1MHz，而每一小格代表l00kHz。顶部水平线表示0dBm，垂直方向每一格代表10dB。信号已经被衰减了10dB，测量显示的功率电平已考虑了此衰减。 图1 GSM信道带宽显示和功率测量 GSM是以两个25MHz带宽来传送的：从移动发射机到基站采用890MHz到915MHz，从基站到移动接收机采用935MHz到960MHz。这个频带被细分为多个200kHz信道，而第50个移动发送信道的中心频率为900MHz，如图1所示。该信号很明显是未调制载波，因为它的频谱很窄。实际运用中，一个GSM脉冲串只占用200kHz稍多一点的信道带宽。 按照GSM标准，在发送单个信道脉冲串时，时隙持续0.58ms，而信道频率以每秒217次的变化速率进行慢跳变，再加上扫频仪1.3s的扫描时间，根据这些条件可以判定这是一个没有时间和频率跳变的静态测试，没有迹象表明900阳z的信号是间断信号。 为了保证良好的清晰度，选用1kHz的分辨带宽(RBW)滤波器。较新的频谱分析仪中的模拟滤波器的形状系数(3dB：60dB)为11，意思是60dB时滤波器带宽(从峰值衰减60dB)是3dB时滤波器带宽(从峰值衰减3dB)的11倍，即11kHz比1kHz。 与此相比，数字滤波器的形状系数还不到5。例如一个3dB带宽为50kHz的带通滤波器，其60dB带宽只有60kHz，这几乎是矩形通带。它保证在计算平均功率时只含有50kHz以外区域很小一点的功率。作为对比，如果分辨带宽RBW50kHz，使用前面提及的模拟滤波器而不是数字滤波器，其60dB带宽将为550kHz。 标记1处的信号电平是4.97dBm。为了使噪声背景出现在屏幕上，显示轨迹线已向上偏移了10dB(在图中不易察觉)，这是由于信号峰值被预先衰减10dB使其不超过顶部水平线，这也是信号峰值读数比参考电平高的原因。 图中，主信道功率(CHP)读数为7.55dBm，与峰值(标记1处)的读数4.978m不一致，其原因就是主信道功率是在50kHz测量带宽内计算的，而标记1的读数是峰值。公式1定义了在整个带宽内计算主信道功率的方法。 其中， CHPwr：信道功率，单位dBm CHBW：信道带宽 Kn：噪声带宽与分辨带宽之比 N：信道内象素的数目 Pi：以1mW为基准的电平分贝数(dBm)

音频信号的种类及其质量特性

音频信号的种类及其质量特性 作者:辽宁广播电视传输发射中心二O三台赵军 数字技术的发展突飞猛进，电视伴音的数字技术也有了长足发展，现就声音方面所涉及的技术知识做一简要介绍。 目前，大部分使用的电声器件都是以模拟方式工作的。传声器输出的是模拟音频信号，扬声器需要的激励信号同样是模拟音频信号。器件的客观情况，决定了音频信号的数字化只能是其传输系统的中间环节。但由于其具有极好的保真度和极强的抗干扰性，所以在数字音频没有进入数字电视之前，就开始了探索研究，并取得了一定成果，已经在传统的音响系统领域得到了广泛应用。现就两方面做一介绍： 一、音频信号的种类 1.按声音传递信息内容区分 人耳可以听到的声波信号的频率范围为20~20KHZ。按声音传递信息的内容不同，音频信号可分为3种类型。 (1)波形声音 波形声音是指声波振动产生的声音。显然，波形声音实际上已经包含了所有的声音形式。 它可以成为人们理解声音的最一般形态，就好像可以把各种类型图像都理解成像素点阵图一样。 (2)语音 语音就是指人讲话的声音，特点就是包含有丰富的语言内涵。传送语音信号的基本要求是既能听清语音的内容，又能辨认出讲话者是谁。 (3)音乐 音乐与语音相比内容更丰富、所占频带更宽，同时表现形式更为规范，也可以说是符号化了的声音，乐谱就是音乐的规范表达形式。也就得出，传输音乐信号对系统的要求有多高，难度有多大。也是最高、难度最大的。 2.按声音所占的频带区分 从音频信号所占的频带、数字化时的抽样频率及量化的比特数不同，音频信号可以分为4类。 （1）窄带语音 窄带语音又称电话频带语音，信号频带为300~3.4KHZ,带宽为3.1KHZ,既能听清语音的内容，也能分辨出讲话人是谁，主要用于各类电话通信。数字化时抽样频率常用8KHZ，每个样值以8bit量化，数码率为64bit/s。 （2）宽带语音 信号频带为54~7KHZ,能提供比窄带语音更好的音质，常用于电话会议、视频会议等。 数字化时抽样频率多为16KHZ。 （3）数字音频广播（DAB）信号 信号频带为20~15KHZ，有较好的音质，主要用于声音广播和电视伴音广播。数字化时抽样频率常用32KHZ。 （4）高保真立体声音频信号 信号频带为20HZ~20KHZ，为人耳听觉的全部频带故称为高保真，用于DVD、VCD、CD、HDTV伴音等。数字化时抽样频率用44.1KHZ或48KHZ，每个样值16bit量化，

Adobe-Audition-系列教程(二)：频谱分析仪

Aｄobe Auditｉon系列教程（二)：频谱分析仪 频谱分析仪是研究信号频谱特征的仪器，在电子技术一日千里的今天,是研究、开发、调试维修中的有力武器。现代频谱分析仪都趋向于智能化，虚拟仪器技术广泛应用，有些就是以专用的计算机系统为核心设计的。其结果是结构大大简化、性能飞速提高。当然专业的频谱分析仪就比示波器更加昂贵了,业余爱好者更难用上。不过不必灰心,我们可以充分利用ＡdｏbｅAudition的频谱分析功能,让你拥有精确频谱分析仪的美梦成真!? 1. 频谱显示模式? Ａdoｂe Audition本身有一种“频谱显示”模式。先打开一段波形,或用《妙用Adobe Auｄｉtioｎ:数字存储示波器》一文介绍的方法录制一段波形，即可进行频谱分析。这里我们新建一段２0秒的对数扫频信号(本文大多选用直接建立的波形,以便了解信号原始波形的标准频谱特征），然后选择“Vｉeｗ=>Sｐectral Vieｗ”(视图=＞频谱)，如图1，或点击快捷工具栏的“Togｇle bｅtwｅen Ｓｐectral and Wavｅｆorm vｉews”(切换频谱视图／波形视图）按扭,即可将波形以频谱显示的方式显示出来，如图2。扫频的频谱显示见图３。 图1

图2 图3 可以看到，横轴为时间,纵轴为频率指示。每个时刻对应的波形频谱都被显示出来了，可以看到扫描速度是指数增加的，即将频率轴取对数时扫描速度是线性的。如图中光标处18秒处频谱指示约1１KＨz。实际上频谱指示的颜色是代表频谱能量的高低的,颜色从深蓝到红再到黄，指示谱线电平由低到高的变化。这实际上跟地图的地形鸟瞰显示是比较相似的，看图4频谱复杂变化的声音频谱就更容易理解这点了。 图4

基于单片机的频谱仪的设计

目录 1 绪论 (2) 1.1频谱仪概述 (2) 1.1.1 古老频谱仪 (2) 1.1.2 现代频谱仪 (3) 1.2背景及意义 (4) 2 频谱分析原理与技术指标 (6) 2.1 基本原理 (6) 2.1.1 动态信号的分析方法 (6) 2.1.2 扫描调谐分析仪 (6) 2.2 技术指标 (7) 2.2.1频率指标 (7) 2.2.2 幅度指标 (8) 3频谱仪的设计方案 (9) 3.1模拟式频谱分析仪 (9) 3.2数字式频谱分析仪 (10) 3.2.1 按信号处理方式分类 (10) 3.2.2 按频谱仪实现方式分类 (12) 3.3虚拟频谱分析仪 (13) 4 方案实现 (14) 4.1理论分析 (14) 4.2 软件总体设计 (16)

1 绪论 射频测量对象是宽频带内信号与网络系统的特性参数,而同一个物理系统或信号可以分别在时域和频域描述。 （1）时域测量以被测信号和网络系统在时域内的特性为依据，研究的是被测对象的幅度时间特性时域测量常用的测试信号是脉冲或阶跃信号，研究的是待测信号 的瞬变过程或网络输出的冲激或阶跃响应：关键是时域信号的采集和分析 （2）频域测量以被测信号和被测网络系统在频域的特性为依据，研究的是被测对象的幅频特性和相频特性。频域测量常用的测试信号为正弦波，研究的是待测信号或网络输出的稳态响应：关键是特定频率的产生和选择。 射频测试中，时域测量和频域测量是相辅相成的。从一个域到另一个域，如果测试是完全的，则无任何信息损失，仅仅是同一信号的不同表述方法。 1.1频谱仪概述 1.1.1 古老频谱仪 频谱仪便是对频域进行测量。频谱仪被誉为射频领域的示波器，现代频谱仪不仅具有传统的频谱分析功能，而且通过扩展选件，可以集成功率计、频率计、标量/矢量网络分析仪、信号分析、通信测试仪等众多仪器的主要功能，堪称射频测试的集大成者，拥有一台高性能频谱仪，即可完成大部分射频测试、信号分析功能。现代实时频谱仪的出现，进一步将频谱仪的应用领域扩展到快速变化的瞬态信号测试、宽实时带宽信号分析中。 频谱仪的基本功能是测量信号的幅度/频率响应，可以完成诸如频谱成分分析、失真测量、调制信号谱分析、信号衰减测量、电子组件增益测量等。基本工作原理是，扫频本振的频率随锯齿波发生器的输出在一定范围内扫描，使不同频率的输入信号与本振混频后，依次落入分辩率带宽滤波器通带内，进一步放大、检波后加到Y放大器，亮点在屏幕上的垂直偏移正比于该频率分量的幅值。由于扫描电压在调制振荡器的同时，又驱动X放大器，从而可以在屏幕上显示出被子测信号的频谱。 这是最古老的频谱仪工作原理，随着现代科学技术的发展，特别是数字信号处理技术和AD采样技术的不断提高，现代频谱仪多采用软件无线电思想设计：搭建通用性强的硬件平台，将功能实现软件化，使得现代频谱仪具有了“软件定义仪器”的特征，在维持硬

频谱分析仪的使用方法

频谱分析仪的使用方法（第一页） 13MHz信号。一般情况下，可以用示波器判断13MHz电路信号的存在与否，以及信号的幅度是否正常，然而，却无法利用示波器确定13MHz电路信号的频率是否正常，用频率计可以确定13MHz电路信号的有无，以及信号的频率是否准确，但却无法用频率计判断信号的幅度是否正常。然而，使用频谱分析仪可迎刃而解，因为频谱分析仪既可检查信号的有无，又可判断信号的频率是否准确，还可以判断信号的幅度是否正常。同时它还可以判断信号，特别是VCO信号是否纯净。可见频谱分析仪在手机维修过程中是十分重要的。 另外，数字手机的接收机、发射机电路在待机状态下是间隙工作的，所以在待机状态下，频率计很难测到射频电路中的信号，对于这一点，应用频谱分析仪不难做到。 一、使用前须知 在使用频谱分析仪之前，有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念，下面作一简要介绍。 1．分贝(dB) 分贝是增益的一种电量单位，常用来表示放大器的放大能力、衰减量等，表示的是一个相对量，分贝对功率、电压、电流的定义如下： 分贝数：101g(dB) 分贝数=201g(dB) 分贝数=201g(dB) 例如：A功率比B功率大一倍，那么，101gA／B=10182’3dB，也就是说，A功率比B功率大3dB， 2．分贝毫瓦(dBm) 分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为： 分贝毫瓦=101g(dBm) 例如，如果发射功率为lmw，则按dBm进行折算后应为：101glmw／1mw=0dBm。如果发射功率为40mw，则10g40w／1mw--46dBm。 二、频谱分析仪介绍 生产频谱分析仪的厂家不多。我们通常所知的频谱分析仪有惠普(现在惠普的测试设备分离出来，为安捷伦)、马可尼、惠美以及国产的安泰信。相比之下，惠普的频谱分析仪性能最好，但其价格也相当可观，早期惠美的5010频谱分析仪比较便宜，国产的安泰5010频谱分析仪的功能与惠美的5010差不多，其价格却便宜得多。 下面以国产安泰5010频谱分析仪为例进行介绍。 1．性能特点 AT5010最低能测到2.24uv，即是-100dBm。一般示波器在lmv，频率计要在20mv以上，跟频谱仪比相差10000倍。如用频率计测频率时，有的频率点测量很难，有的频率点测最不准，频率数字显示不

谈音质的标准及音质评价方法

谈音质标准与音质评价方法鉴别好音质 ●音质标准 所谓声音的质量，是指经传输、处理后音频信号的保真度。目前，业界公认的声音质量标准分为4级，即数字激光唱盘CD-DA质量，其信号带宽为10Hz~20kHz;调频广播FM质量，其信号带宽为20Hz~15kHz;调幅广播AM质量，其信号带宽为50Hz~7kHz;电话的话音质量，其信号带宽为200Hz~3400Hz。可见，数字激光唱盘的声音质量最高，电话的话音质量最低。除了频率范围外，人们往往还用其它方法和指标来进一步描述不同用途的音质标准。 对模拟音频来说，再现声音的频率成分越多，失真与干扰越小，声音保真度越高，音质也越好。如在通信科学中，声音质量的等级除了用音频信号的频率范围外，还用失真度、信噪比等指标来衡量。对数字音频来说，再现声音频率的成分越多，误码率越小，音质越好。通常用数码率(或存储容量)来衡量，取样频率越高、量化比特数越大，声道数越多，存储容量越大，当然保真度就高，音质就好。 声音的类别特点不同，音质要求也不一样。如，语音音质保真度主要体现在清晰、不失真、再现平面声象;乐音的保真度要求较高，营造空间声象主要体现在用多声道模拟立体环绕声，或虚拟双声道3D环绕声等方法，再现原来声源的一切声象。 音频信号的用途不同，采用压缩的质量标准也不一样。如，电话质量的音频信号采用ITU-TG·711标准，8kHz取样，8bit量化，码率64Kbps。AM广播采用ITU-TG·722标准，16kHz取样，14bit量化，码率224Kbps。高保真立体声音频压缩标准由ISO和ITU-T联合制订，CD11172-3MPEG音频标准为48kHz、44.1kHz、32kHz取样，每声道数码率32Kbps~448Kbps，适合CD-DA光盘用。 对声音质量要求过高，则设备复杂;反之，则不能满足应用。一般以“够用，又不浪费”为原则。 ●音质评价方法 评价再现声音的质量有主观评价和客观评价两种方法。例如: 1.语音音质 评定语音编码质量的方法为主观评定和客观评定。目前常用的是主观评定，即以主观打分 (MOS)来度量，它分为以下五级:5(优)，不察觉失真;4(良)，刚察觉失真，但不讨厌;3(中)，察觉失真，稍微讨厌;2(差)，讨厌，但不令人反感;1(劣)，极其讨厌，令人反感。一般再现语音频率若达7kHz以上，MOS可评5分。这种评价标准广泛应用于多媒体技术和通信中，

交通信号控制系统解决实施方案

交通信号控制系统解决方案 1概述 交通信号控制系统，是智能交通系统（ITS）在交通管理工作中的基本应用，也是城市智能交通管控系统中最直接、最基础的应用系统。通过建设信号控制系统，实现信号路口联网远程控制、交通流量的采集、路口自适应控制、绿波协调控制以及区域的自适应控制，有效减少车辆的停车次数，节省旅行时间；后台实时调整信号配时，采取多时段控制方式，必要时，可通过智能交通管理中心人工干预，直接控制路口交通信号机执行指定相位，有效的疏导交通，减少行车延误，提高通行能力，缓解日益严峻的城区道路交通拥堵压力，提高城区交通综合管理能力，减少汽车尾气排放，美化环境，提升城区形象。 2系统结构设计 系统结构划分为3级：分别为中心控制级设备、区域控制级设备以及路口控制级设备。交通信号控制系统设备主要包括中心设备、前段设备和通信设备。

（1）中心控制级设备 中心控制级设备作用主要是： ?监控整个系统的运行。 ?协调区域控制级的运行。 ?具备区域控制级的所有功能。（2）区域控制级设备 区域控制级设备作用主要是： ?监控受控区域的运行。

?对路口交通信号进行协调控制。 ?对路口交通信号机的工作状态和故障情况进行监视。 ?通过人机回话对路口交通信号机进行人工干预。 ?监视和控制区域级外部设备的运行。 ?进行交通流量统计处理。 （3）路口控制级设备 路口控制级设备即信号机，其作用主要是： ?控制路口交通信号灯。 ?接收处理来自车辆检测器的交通流信息，并定时向区域计算机发送。 ?接收处理来自区域计算机的命令，并向区域计算机反馈工作状态和故障信息。 ?具有单点优化能力。 3系统功能设计 3.1基础功能 （1）区域自适应控制 系统以控制子区作为基本控制单元，综合考虑子区内的交通运行状态（如交通阻塞、交通拥挤、交通顺畅）、交叉口的关联性大小、交叉口的实际交通量，确定公共信号周期与相位差的决策模型，并运用智能优化算法实时优化子区协调控制配时参数，实现控制子区交叉口的协调控制功能。 系统的区域交叉口协调控制能够确保控制区域内的交通流时刻处于最佳运行状态，相邻交叉口之间协调方向的行驶车流可以获得尽可能不停顿的通行权，大大降低车辆在交叉口频繁加减速所产生的交通污染，减少区域交通总的车辆燃油

Adobe-Audition-系列教程(二)：频谱分析仪

AdoｂｅＡｕditｉon系列教程(二)：频谱分析仪 频谱分析仪是研究信号频谱特征的仪器,在电子技术一日千里的今天,是研究、开发、调试维修中的有力武器。现代频谱分析仪都趋向于智能化,虚拟仪器技术广泛应用，有些就是以专用的计算机系统为核心设计的。其结果是结构大大简化、性能飞速提高。当然专业的频谱分析仪就比示波器更加昂贵了,业余爱好者更难用上。不过不必灰心,我们可以充分利用AdobｅＡｕdiｔiｏn的频谱分析功能,让你拥有精确频谱分析仪的美梦成真! 1. 频谱显示模式 AｄobｅAudition本身有一种“频谱显示”模式。先打开一段波形,或用《妙用Adobe Ａuｄitｉｏn：数字存储示波器》一文介绍的方法录制一段波形，即可进行频谱分析。这里我们新建一段2０秒的对数扫频信号（本文大多选用直接建立的波形，以便了解信号原始波形的标准频谱特征）,然后选择“Viｅｗ=＞Spe ｃtrａl Ｖiew”（视图=＞频谱）,如图1，或点击快捷工具栏的“Ｔｏｇgle ｂetween Sｐeｃｔraｌ and Ｗaveform views”(切换频谱视图/波形视图)按扭，即可将波形以频谱显示的方式显示出来，如图2。扫频的频谱显示见图3。 图1

图２ 图3 可以看到，横轴为时间,纵轴为频率指示。每个时刻对应的波形频谱都被显示出来了,可以看到扫描速度是指数增加的，即将频率轴取对数时扫描速度是线性的。如图中光标处18秒处频谱指示约11KＨz。实际上频谱指示的颜色是代表频谱能量的高低的,颜色从深蓝到红再到黄,指示谱线电平由低到高的变化。这实际上跟地图的地形鸟瞰显示是比较相似的，看图4频谱复杂变化的声音频谱就更容易理解这点了。

声音信号的特征检测

摘要 语言是人类最为重要的交流工具，它具有简易方便，准确自然等其他工具所无法替代的特点。随着信息社会的迅速发展，计算机已经渗透进人类生活工作的每一个角落，因此人机交互显得尤其重要。在人机交互的各种通信方式中，语音通信又是最好的交流方式，而声音信号的特征参数的精确度就会直接影响着语音通信的质量和准确度。因此，声音信号的特征检测在语音信号处理中是一项非常重要的工作。 本文利用MATLAB软件检测声音信号的特征参数，以语音信号为主，首先讨论了声音信号的基本特性，包括声音信号的产生，传播，声学特性等等。然后又分别讨论了声音信号在时域，变换域的特征参数。最后详细研究了声音信号的特征参数的检测提取。

第一章声音信号的基本特征 1.1声音信号的产生 声音是一种波，它是由物体振动产生的，能被人耳听到，它的振动频率在20~20000Hz之间。自然界中有各种各样的声音，如雷声，树叶被风吹时发出的“飒飒”声，大海波涛汹涌的翻滚声，机械工作时发出的声音等等。语音也是声音的一种，它是由人的发声器官发出的，语音的振动频率最高可达15000Hz。 语音信号的产生过程分为如下几个阶段：首先，说话人在头脑中产生想要用语言表达的信息；然后将这些信息转换成语言编码，即将这些信息用其所包含的音素序列、韵律、响度。基音周期的升降等表示出来。一旦对这些信息编码完成后，说话人会用一些神经肌肉命令在适当的时候控制声带震动，并塑造声道的形状以便发出编码中指定的声音序列。神经肌肉命令必须同时控制调音运动中涉及的各个部位：唇、腭、舌头以及控制气流进入鼻腔的软腭。一旦产生了语音信号，并将这些信息传递到听者时，语音的感知过程也就开始了。听者内耳的基底膜对语音信号进行动态的频谱分析，神经传感器将基底膜输出的频谱信号转换成对听觉神经的触动信号，这一过程和后面将要介绍的特征提取过程有些类似。作用在听觉神经上的活动信号，在大脑更高层的中枢转化成语言编码，并由此产生具有语义的信息。 人类的语音是由人体发声器官在大脑控制下的生理运动产生的。人的发声器官包括肺、气管、喉、咽、鼻腔和口腔等，如图1-1所示。喉以上的部分称为声道，发出声音的不同会导致其形状的变化，所以