声压的波形采样与时域分析实验讲义..doc

11--1声压的波形采样与时域分析 声波是机械波的一种，是指频率低于20KHz，在弹性介质中传播的一种机械振荡。在本实验中，我们主要了解声波的物理特性及声音信号的数字AD采样原理。学会用DASP声学平台对由电容式声压传感器采样得到的声音信号进行波形的时域分析与编辑处理。了解录音与回放技术的原理与应用。 一、实验原理 1、声波的有关物理知识： 介质中的质点，是以弹性联系。某质点在介质内振动，能够激发附近质点的振动。这种机械振动在介质中的传播过程称为弹性波。声波是一种在气体、液体、固体中传播的弹性波。声波按频率的高低分为次生波(f20Hz)、声波(20Hz≤f≤20kHz)、超声波(f20kHz)和特超声波(f≥10MHz)，如图11-1-1。 图11-1-1 声波频谱分布图 振荡源在介质中可产生如下形式的振荡波： 横波，质点振动方向和传播方向垂直的波。它只能在固体中传播。 纵波，质点振动方向和传播方向一致的波。它能在固体、液体、气体中传播。 表面波，当材料介质受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波。介质表面的质点作椭圆形式的振动。因此表面波只能在固体中传播且随深度的增加而衰减很快。 板波，在板厚与波长相当的弹性薄板中传播的波。可分为SH波与兰姆波。 充满声波的空间或声振动所涉及的介质叫做声场。描述声场的物理量有： 声压：超声场中某一点在某一瞬时所具有的压强与没有超声波存在时同一点的静态压强之差为该点的声压，用表示。 （ 单位为帕斯卡） 声阻抗：介质中某一点的声压P与该点处振动速度V之比称为声阻抗 。 声强：单位时间内垂直通过单位面积的声能。用表示。单位为。 分贝：规定为声强标准。某一声强与标准声强之比，取常用对数得到二者差的数量级，称为声强级（分贝） 。 由声强与声压的关系，得到 2、DASP 声学平台软件的基本使用方法 DASP 声学平台采用标准的Windows窗口风格进行设计，各种操作方式易于掌握。软件从启动、运行到结束的各种操作比较简便，但其包含了大量的声学专业测量模块，需要具有一定的专业知识。 2.1 开始一次新的测量试验任务 运行软件后，将出现空白的软件主框架，如图2.1 所示，此时仅仅启动了软件，可以通过两种方式开始测量分析工作：新建试验项目、调入以前的测量数据（详见2.2）。 图 2.1 运行DASP 声学平台后的空白框架 新建试验项目即开始一次新的测量，方法为选择主菜单命令“文件 | 新建”，或者点击工具栏上的“新建”按钮，将会弹出如图2.2 的“新建项目”对话框，从中可以建立一次新的试验测量任务，具体内容如下： 试验名称：为此次试验任务输入一个名称，以后将可以通过这个名称调出试验中的各种测量数据和结果，由于此名称将会用于建立计算机文件的名称，因此建议按照计算机文件命名规范输入试验名称，不要包含一些计算机文件名规范中不许可的字符； 数据路径：输入磁盘上的一个合法的文件路径名称（或者称为文件夹名称），也可以通过“浏览”按钮选择一个文件路径，以后进行测量得到的数据和结果将保存在该路径下； 试验描述：可以输入任意文字，用于描述此次试验，可以包含一些用于备注的文字，此项为可选项，也可不用填写。 确认各项输入正确后，按“确定”按钮即可开始新的试验任务。注意，如果输入的数据路径中已经包含了与当前输入的试验名称相同的试验数据，则会提示该试验任务的数据已经存在，如图2.3，并可以选择是否将这个已有的试验任务数据调出，或者重新输入试验名称和数据路径。 注意：新建试验项目后，DASP 将建立一个项目文件，该文件的名称为上面输入的试验名称，后缀为Coinv DASP Acoustics (.CSP)，例如在建立新任务时，输入试验名称为ABC，数据路径为C:\DASPOUT，那么DASP 将在路径C:\DASPOUT 下建立一个名为ABC.CSP 的文件，以后通过该文件即可将此试验中的所有数据调出。此外，在进行声压、声强等各项测量之后，将在同一个数据路径下产生更多的数据文件。 图 2.2 新建试验项目对话框图 图2.3 新建的项目已经存在 2.2 如何调入已经存在的试验数据 运行软件后，如图2.1，还可以通过调入以前的试验数据，方法为选择主菜单命令“文件 | 打开”，或者点击工具栏上的“打开”按钮，将会弹出如图2.4 的“打开”对话框，从中可以调出以前的试验任务，即*.CSP 文件。例如在2.1 举例中建立了路径C:\DASPOUT 下试验名称为ABC 的试验任务，若以后要调入该数据，则可以在图2.4 的对话框中选择C:\DAS