噪声的频谱分析：浅析窄带谱和倍频程谱

2017-05-04  by:CAE仿真在线  来源:互联网

以频率为横坐标,以声音的强弱(声压、声强或声功率)为纵坐标,绘出声音的强弱在频率域的分布图象称为声音的频谱,简称为声谱。

由FFT分析得到的频谱,具有等带宽性质,其频率分辨率等于谱线间隔Δf ,且Δf=1/T 。T为一次FFT分析所取的时间记录长度。这种分析方法谱线较多(通常400~800谱线),Δf 小,称为窄带分析,这种频谱称为窄带谱。

用一组模拟滤波器或数字滤波器进行声谱分析时,这些滤波器的带宽及中心频率常按分数倍频程(Octave)规律排列,其中心频率越高,滤波器带宽越宽。常见的有1/1、1/2、1/3、1/12、和1/24倍频程分析。其中以1/3倍频程分析最为常用。

对整数 (1/1) 倍频程带,顺序地后一频带的中心频率大致(按标准化规定)等于前一频带中心频率的二倍,即:

一般地,一1/N倍频程带,其相邻频带的中心频率大致(按标准化规定)按下式规定:

而一个1/N倍频程带的下、上限(3dB 带) 频率则分别等于:

横坐标按1/N倍频程带中心频率标度,纵坐标指示各倍频程带的均方(或均方根)声压或声强,这样的图形统称为倍频程谱。前者称声压谱p(f),后者称声强谱I(f)。任意频率范围的总声压和总声强可通过积分(求和)得出:

注意,上式中的p(f)指声压信号的双边线性谱,而声强谱I(f)自然属性即是单边谱。Gpp(f)为声压信号的单边(自)功率谱。

倍频程谱可通过一组梳状(逐级式)模拟滤波器或数字滤波器得出,也可由FFT的线性谱或功率谱通过一定的综合运算得出。但实时倍频程分析多采用逐级数字滤波方式。

进行窄带谱分析或倍频程谱分析时,可分别采取时域计权或频域计权两种不同方式。

本文摘录自百度文库刘馥清编撰的《声学测量和分析基础》讲义,封面图片来源于网络。

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