噪聲的頻譜分析：淺析窄帶譜和倍頻程譜

2017-05-04  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

以頻率為橫坐標,以聲音的強弱(聲壓、聲強或聲功率)為縱坐標,繪出聲音的強弱在頻率域的分布圖象稱為聲音的頻譜,簡稱為聲譜。

由FFT分析得到的頻譜,具有等帶寬性質,其頻率分辨率等于譜線間隔Δf ,且Δf=1/T 。T為一次FFT分析所取的時間記錄長度。這種分析方法譜線較多(通常400~800譜線),Δf 小,稱為窄帶分析,這種頻譜稱為窄帶譜。

用一組模擬濾波器或數字濾波器進行聲譜分析時,這些濾波器的帶寬及中心頻率常按分數倍頻程(Octave)規律排列,其中心頻率越高,濾波器帶寬越寬。常見的有1/1、1/2、1/3、1/12、和1/24倍頻程分析。其中以1/3倍頻程分析最為常用。

對整數 (1/1) 倍頻程帶,順序地后一頻帶的中心頻率大致(按標準化規定)等于前一頻帶中心頻率的二倍,即:

一般地,一1/N倍頻程帶,其相鄰頻帶的中心頻率大致(按標準化規定)按下式規定:

而一個1/N倍頻程帶的下、上限(3dB 帶) 頻率則分別等于:

橫坐標按1/N倍頻程帶中心頻率標度,縱坐標指示各倍頻程帶的均方(或均方根)聲壓或聲強,這樣的圖形統稱為倍頻程譜。前者稱聲壓譜p(f),后者稱聲強譜I(f)。任意頻率范圍的總聲壓和總聲強可通過積分(求和)得出:

注意,上式中的p(f)指聲壓信號的雙邊線性譜,而聲強譜I(f)自然屬性即是單邊譜。Gpp(f)為聲壓信號的單邊(自)功率譜。

倍頻程譜可通過一組梳狀(逐級式)模擬濾波器或數字濾波器得出,也可由FFT的線性譜或功率譜通過一定的綜合運算得出。但實時倍頻程分析多采用逐級數字濾波方式。

進行窄帶譜分析或倍頻程譜分析時,可分別采取時域計權或頻域計權兩種不同方式。

本文摘錄自百度文庫劉馥清編撰的《聲學測量和分析基礎》講義,封面圖片來源于網絡。

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