【2017年整理】软件频谱分析仪SpectraLAB实战指南

【2017年整理】软件频谱分析仪SpectraLAB实战指南 软件频谱分析仪SpectraLAB实战指南 作者:BigLion biglion@263.net 1(简介 音频工作者对频谱分析仪一定不陌生，这是一种用来对被测信号进行频率及频谱分析的重要测量仪器，广泛应用于电声测量、音频制作4、信号分析乃至振动测试等领域。随着数字技术的飞速发展，这种复杂仪器已经可以在一台普通的多媒体计算机上用软件来实现，这就是本文所要介绍的软件频谱分析仪��SpectraLAB。 首先让我们来看看SpectraLAB的主界面(如图一所示)。 图一:SpectraLAB的主界面 SpectraLAB的基本工作原理是对所测量的音频信号进行FFT变换(Fast Fourier Transform，即快速傅立叶变换)，把时域信号转变为频域信号，此基础上可以进行各种分析。当然，模拟音频信号先要从声卡的MIC端口或LINE IN端口输入，在声卡内完成数模转换，变成数字音频信号以后，才能被计算机系统处理。 SpectraLAB的用途非常广泛，它可以对音频信号进行复杂的分析，实时显示出音频信号的时域图，频谱图，相位图，彩色声谱图，以及3D频谱图，并可以实时计算出峰值振幅、峰值频率、谐波失真、互调失真、信噪比等声频参数。SpectraLAB软件还有音频信号发生器的功能，可以产生白噪声、粉红噪声、扫频信号、三角波、方波、锯齿波等声学测量中常用的信号。 有人可能会觉得，用软件来作为测量仪器，能行吗,反应速度跟得上吗,性能怎么样,其实所有这样的担心都是多余的，SpectraLAB的性能相当不错，实时响应速度非常快，功能很强大。与硬件设备相比，它还具有独到的优点:操作、显示界面友好，帮助文件很详尽，可以把测量结果保存下来，还能显示三维频谱图。 „„ 软件频谱分析仪SpectraLAB实战指南 作者:BigLion biglion@263.net „„ 2(对系统的要求: SpectraLAB对系统的要求不高，最低要求是: 硬件: IBM PC 或兼容机 80386 DX CPU 或更高 (推荐至少用486DX) 最少8 MB 内存 256色以上VGA彩显 最少4MB硬盘空间 16位声卡 软件: Windows95/98 或 Windows 3.1 + Win32s，或WindowsNT „„ 软件频谱分析仪SpectraLAB实战指南 作者:BigLion biglion@263.net „„ 3(快速熟悉SpectraLAB 3.1 工作模式的选择 使用SpectraLAB之前要先选择它的工作模式，在顶部菜单Mode一栏中选择，如图二所示。 图二 共有三种工作模式，用途分别是: 实时模式:(菜单Mode/Real Time)在输入信号的同时进行实时测量，信号既可以是来自声卡外部的模拟音频信号，也可以是计算机内部正在播放的音频流。 录音模式:(菜单Mode/Recorder)，这时候的频谱仪相当于一台录音机，可以边录音边实时测量，并把录制的音频信号保存下来。 后处理模式:(菜单Mode/Post Process)用于对已有的音频波形文件进行分析。 3.2 选择显示界面 在软件上端的View菜单中可以选择显示界面。 共有五种显示界面，分别是: 1(Time Series:时间序列，显示音频信号的时域波形曲线，即振幅��时间曲线，相当于示波器的显示屏。图三所示为白噪声信号的时域波形。 图三:白噪声信号的波形 2(Spectrum:频谱，显示音频信号的频谱曲线，即振幅��频率曲线，图四所示为1kHz音频信号的频谱曲线，从图中可以清楚地观察到1kHz基音及其高次谐波的相对振幅。 图四 1kHz音频信号的频谱曲线 3(Phase:相位，显示音频信号的相位相位，即相位��频率曲线，可用于比较两个通道信号的相位差。如图五所示。 图五 双通道信号的相位比较 4(Spectrogram:彩色声谱图，即频率��时间曲线，显示音频信号随时间变化的频谱构成，并以不同的颜色来表示振幅。图六所示为1kHz锯齿波信号的彩色声谱图。 图六 1kHz锯齿波信号的彩色声谱图 5(3D Surface:三维表面，显示音频信号的三维频谱曲面图，即频率��时间��振幅曲面，相当于在二维频谱曲线上再加上一条时间轴。图七所示为1kHz锯齿波信号的三维频谱图。 图七 1kHz锯齿波信号的三维频谱图 3.3 选择待测参数 SpectraLAB可以根据测试的音频信号实时计算出信号或电声器件的各种指标。在顶端的Utilities菜单内选择参数(如图八所示)，就会弹出相应的小窗口，显示出相应的指标来。 图八:选择待测的指标 各参数含义如下: 1. Peak Frequency:峰值频率，即整个信号频谱中最强成分的频率。 图九:峰值频率 1. Peak Amplitude:峰值振幅，即整个信号频谱中最强成分的振幅。 图十:峰值振幅 2. Total Power:总功率，即整个信号的总均方根功率。 图十一:总均方根功率 3. Total Harmonic Distortion (THD):被测电声设备的总谐波失真。 图十二:总谐波失真 4. Total Harmonic Distortion + Noise (THD+N):被测电声设备的总谐波失真，噪声，这 个值总是要大于THD。 图十三:总谐波失真，噪声 5. Intermodulation Distortion (IMD):被测电声设备的互调失真。 图十四:互调失真 6. Signal to Noise Ratio (SNR):被测电声设备的信噪比。 图十五:信噪比 7. Delay Finder:用于计算左右两通道之间的延时。当该项被选中时，会弹出如图十六 所示的窗口，显示两个通道间的延时量。 图十六:两通道间的延时 显然，由于所有被测信号都要先通过声卡，所以声卡的档次也就决定了您 这台“频谱分析仪”的精度和级别。当然，声卡本身的电声指标也可以用 这台频谱分析仪测出来。 3.4 信号发生器 SpectraLAB本身包含有信号发生器的功能，用来产生各种测试信号。按下F11键，弹出信号发生器窗口如图十七所示: 图十七:信号发生器 在下拉列表框中可以选择各种测试信号，点击Run键就会发出信号声。点击Details键可以设置测试信号的各种细节，点击Level键设置信号的幅度。 „„ 软件频谱分析仪SpectraLAB实战指南 作者:BigLion biglion@263.net „„ 4 软件设置 在软件顶端的Options菜单下可以找到软件的各种设置选项，如显示界面、刻度等，可以根据需要设置。 Options菜单分两部分，上半部分用来设置软件频谱仪的整体参数，下半部分用来设置各显示窗口的显示参数。 您并没有必要去了解所有的设置项的含义，但下面介绍的一些选项很重要，最好对它们的意义有所了解。 请按下F4键，或者选择菜单命令Options\Settings，会弹出如图十八所示的设置窗口: 图十八:设置窗口 左上方的“Frequency Range and Resolution”一栏用来设置信号的采样频率和FFT点数，这两项参数决定了频谱分析的分辨率:分辨率,采样频率/FFT点数。例如，采样频率为44100Hz，FFT点数为1024，则频谱分辨率为43Hz左右。在采样频率一定的情况下，如果要提高分辨率，就要加大FFT点数。但要注意，如果FFT点数过大的话，频谱仪的实时性会变差。FFT点数的缺省值为1024点。 采样频率可根据声卡来设置。如果您不知道声卡采样频率的范围，在Sampling Rate一栏里填入-1，然后按OK键，则会弹出下面的消息窗口，上面显示出您的声卡的采样频率范围(图十九): 图十九:声卡的采样频率范围在11025,44100Hz 如果需要降低信号的采样频率，可以通过设置Decimation Ratio一栏来实现。例如，您的声卡支持的最低采样频率是11025Hz，把Decimation Ratio设置为10，则采样频率将降为1102.5Hz。降低采样频率有什么用呢,在某些测试中，例如对机械设备的振动测试，由于被测信号的频率很低，用不了太高的采样频率(根据采样定理，采样频率只需大于被测信号最高频率的两倍即可)，这时就可以降低采样频率，这样在FFT点数相同的情况下可以提高频谱分析的分辨率。 在设置窗口右上方的Sampling Format一栏，可以设置采样精度以及单/双通道。在某些项目的测试中，例如双通路的相位比较、计算延迟等测试中，必须设置为双通道，这是要注意的。 „„ 软件频谱分析仪SpectraLAB实战指南 作者:BigLion biglion@263.net „„ 5(应用实例 下面介绍一个用软件频谱仪SpectraLAB实时测量音频设备传输函数的实例。 音频设备的传输函数可以反映出设备总的频率和相位响应。设备连接图如图二十所示: 图二十:音频设备的传输函数测试 图中，信号发生器产生的信号分为两路，一路直接送到声卡的右通道线路输入，一路经过待测设备以后再送入声卡的左通道线路输入。在频谱分析仪的Spectrum和Phase两个窗口可以观察到待测设备的频率响应和相位响应。 具体的测试步骤为: 1. 设置软件频谱仪为实时模式(Real-Time) 2. 按下F11键，打开信号发生器，选择扫频正弦信号(Freq Sweep)，并按下Detail键， 设置起始频率为20Hz，终止频率为20kHz，其他参数如图二十一所示。 图二十一:设置扫频信号 1. 把扫频信号接到待测设备的输入端。 2. 把待测设备的输出端接到频谱分析仪的左通道输入(即声卡的线路输入)。 3. 把信号发生器的扫频正弦信号直接接到频谱分析仪的右通道输入。 4. 按下F4键，如图二十一设置软件参数，然后按OK键。 图二十一:软件参数设置 5. 在View菜单下打开Spectrum和Phase两个窗口。 6. 点击主界面上的Run键，您将听到从低频到高频的扫频信号，并可以在Spectrum和 Phase窗口中观察到频率和相位响应曲线。用鼠标在图中任意位置点击，并上下左右 移动，即可得到曲线上任意点的精确数值。如图二十二所示。 图二十二:设备传输函数显示(上图为相位响应，下图为频率响应) 7. 您也可以在任意窗口上单击鼠标右键，在浮动菜单上选择View Data Values，会弹出 一个窗口，显示出响应曲线的数值表。如图二十三所示。 图二十三:相位响应曲线的数值表 8. 在显示窗口中单击鼠标右键，选择Copy As Text，可以把曲线的数值列表拷贝到剪 贴板;选择Copy As Bitmap，可以把曲线图以位图拷贝到剪贴板，这样您就可以分 析详细的测试数据，或者把曲线图复制到别的文档里编辑了。 软件频谱分析仪SpectraLAB的用途还有很多，由于篇幅所限，这里不可能再详细介绍了，您如果有兴趣，可以参阅有关的电声测量技术文献。在SpectraLAB的帮助文档里，也列举了相当丰富的应用实例，非常值得一看。 „„ 六 年级 六年级体育公开课教案九年级家长会课件PPT下载六年级家长会PPT课件一年级上册汉语拼音练习题六年级上册道德与法治课件 下册语文培优测试卷(一) 第一部分:词语积累与运用 一、将下列句中画线的俗语换成一个意义相当的四字成语。 1、人家又没有明确是说你，你去解释，不是此地无银三百两吗,( ) 2、他的结局，对于那种这山望着那山高的人，也是一个极好地教训。( ) 3、再不动动脑子，还是这样干下去，肯定是井里打水往河里倒。( ) 4、让我这个大老粗在这么多人面前作 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ，这不是赶鸭子上架吗,( ) 二、将成语补充完整。 只许州官放火，( ) 以其人之道，( ) 千里之行( ) ( )，死而后已 ( )，路人皆知 天下兴亡，( ) 三:依次填入下列各句横线处的词语，最恰当的一组是( ) 如果不是秋风将种子吹下茎秆，那种子不是要被酷寒所冻僵吗,是秋风，把叶子介绍给根须，使它找到了_______生命的母体;是秋风，把种子藏进了厚实的泥土，使它有了一个_______春天的温床;是秋风，把果实领进了一个个温暖的家，使它_______了生命的胚胎。 A(延伸 萌生 保持 B。延续 萌动 保持 C(延续 萌生 保存 D。延伸 萌动 保存 四、下列词语搭配完全正确的一项是( ) A( 提高认识 价钱便宜 解决疑难 保卫公物 B( 反映情况 身体强大 发扬风格 灌溉稻田 C( 发现问题 远大理想 参观演出 改正错误 D( 改善生活 天气晴朗 安排工作 工作认真 五、在括号里填上恰当的反义词。 (1)春天对( )正如秋天对( ) (2)简单对( )正如复杂对( ) (3)详细对( )正如简略对( ) (4)( )对湖水正如( )对海洋。 (5)保护环境是( )的，破坏环境是( )的。 10 第二部分 阅读部分 梦结束的地方 有人做过统计，迄今为止，大约有五百人成功地等上了珠穆朗玛峰顶，亦大约有五百人在攀登过程时献出了宝贵的生命。无论这个统计数字属实与否，都不折不扣地表明，攀登珠穆朗玛峰生死系于一线，代价极其残酷。 因攀登珠穆朗玛峰而遇难的勇士净庚华去世后，笔者走进他的独居，目睹的是一个痴迷登山者的世界:墙上贴满了登山明星的照片、珠峰风景画、挂满了登山爪、登山靴、滑雪杆。他用13年的漫长岁月做准备，为此放弃了婚烟，离开了心爱的女儿，甚至不惜失去性命。 无限风光，唯有触天者才领略得到吧～一位朋友成功地登上了海拔6400米的一座山峰，我问他，那种高处不胜寒的峰巅之感一定惊魂动魄吧,没有一丝尘埃的繁星，广袤深邃如宝石样的天宇，还有洁白无暇的冰雪，一定让人的肺腑都透明了～朋友却一本正经地摇头道:“完全不是这样的，冰天雪地的山头上能有什么吸引力,天幕、繁星、晶莹的冰雪，那是使人塑造的仙境。当时的情形根本不浪漫，巨大的风裹着彻骨风寒，满眼白茫茫的，就这些。” 真就这些，这么令人失望吗, 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 如此肯定。那么，为什么要登山呢,不要命地登那么高的山，想证明什么,英雄气概,挑战极限的能力,我费解而又焦急地望着朋友。朋友悠悠地说:“那一刻，我只觉得一颗心从喉咙里咯噔一下子回到胸膛里去了，就像做了个痛苦而又漫长的梦，我终于可以释怀了。” 那是梦结束的地方，高耸入云。这梦扯着生命的脚步，一路跋涉，万水千山，赴汤蹈火。( )那座山叫什么名字，在地壳上，在实验室中，( )在书本里，( )充满了诱惑。 明白了吗,生命原来是梦想的一架梯子，可以一直延伸到梦想成真的那一刻，只要你永不放弃。 1.“梦结束的地方”指的是什么,用自己的话简要回答。________________________________ ________________________________________________________________________________ 2.给第五自然段括号处选择恰当的关联词，正确的一项是( ) A.因为 还是 那 B.即使 只要 就、 C.如果 那么 就 D.无论 还是 都 3.第三自然段，朋友说“当时的情形根本就不浪漫”。这里的“浪漫”指(用原文里的话来回答)____________________________________________________________________。 他说“不浪漫”的原因是(用原文句子来回答)______________________________________。 4.第4自然段中，朋友说:“我终于可以释怀了。”这里的“释怀”的意思是__________________ _______________________________________________________________________________。 他“终于可以释怀的原因是_______________________________________________________。 5.短文第6自然段与文题“梦结束的地方“是_____________________关系，在文中起的作用是___________________________________。你对这段文字的理解是____________________。 6.你的理想是什么,你怎么实现它,(3分) 11 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 穿透灵魂的微笑 非洲的一座火山爆发了，随之而来的泥石流狂泻而下，迅速扑向座落在山脚下不远处的 一个小山庄。农舍、良田、树木，一切的一切都没有躲过被冲毁的(劫难 困难)。 滚滚而来的泥石流惊醒了睡梦中的一个十四岁的小女孩。流进屋内的泥石流已上升到她 的颈部。小女孩只露出双臂、颈和头部。及时赶来的营救人员围着她一筹莫展。因为对遍体 鳞伤的她来讲，每一次拉扯无疑是一种更大的(伤害 危害)。此刻房屋早已倒塌，她的双亲 也被泥石流夺去生命，她是村里为数不多的幸存者之一。 当记者把摄像机对准她时，她始终没有叫一个“疼”字，而是咬着牙微笑着，不停地向 营救人员挥手致谢，两臂做出表示胜利的“V”字形。她(坚信 相信)政府派来的营救人员 一定能够救她。可是，营救人员倾尽全力也没能从固若金汤的泥石流中救出她。小女孩始终 微笑着挥着手一点一点地被泥石流(淹没 掩盖)。 在生命的最后一刻，她脸上流露着微笑，手臂一直保持着“V”字形。那一刻仿佛漫长 如一个世纪，在场的人含泪目睹了这庄严而又悲惨的一幕。世界静极，只见灵魂独舞。 死神( )可以夺去人的生命，( )永远夺不去生死关头那“V”字 所蕴含的信念和精神～常常在生命边缘蕴含着震撼世界的力量，让人生所有的苦难如轻烟般 飘散。 世界上最坚硬不屈的就是那在苦难中的微笑着、痛苦着、高扬信念旗帜的灵魂。 1、 在括号内选择合适的词。 2、 在“( )”处填上合适的关联词。 3、写近义词:蕴含( ) 震撼( ) 一筹莫展( ) 遍体鳞伤 ( ) 4、“V”字形代表 _____________________________________________，“庄严而又悲惨的 一幕”是指 ____________________________________________________________________ 5、你是怎么理解“世界静极，只见灵魂独舞”这句话的? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 6、请再读一读题目，思考:为什么说小女孩的微笑是“穿透灵魂”的呢,请写一写你的理 解: __________________________________________________________________________ 7、读了《穿透灵魂的微笑》这篇短文，你有什么感受,请联系生活实际谈一谈: 12 ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 第三部分:作文积累与运用 题目:我与_______的较量。 友情提示:生活与学习中经常有较量，有的是明的，有的是暗的，有时与人，有时与物„„ 请你先把题目补充完整，再写一篇作文，字数在500左右。 13