Акустический анализ

Октавный анализ и дробный октавный анализ используются для определения характеристик акустической энергии уже в течение нескольких десятилетий, в самых разных применениях.

Виброакустический анализатор сигналов также называют шумомер, анализатор спектра, анализатор акустического шума. Ранее шумомер, анализатор спектра или просто анализаторы сигналов в основном использовали наборы аналоговых фильтров. Таким образом, мы имели результирующие данные, которые являлись суммой данных, отфильтрованных по каждому фильтру, до появления мощных систем на основе ПК, которые мы используем сегодня. Стандарты, разработанные на основе отфильтрованных данных, для акустического анализа в то время, используются до сих пор. Речь идет об анализе октавном и дробном октавном. Однако на практике человеческая реакция на шум и вибрации имеет нелинейный характер. Большинство механических систем имеют поведение, которое лучше всего характеризуется пропорциональностью.

Октавный анализ в режиме реального времени
Программный пакет Октавного анализа в режиме реального времени пользователь имеет возможность использовать на всех анализаторах сигналов SignalCalc компании Data Physics. Этот программный пакет позволяет осуществлять в реальном времени октавный, 1/3 октавный, 1/6 октавный, 1/12 октавный и 1/24 октавный спектральный анализ. Шумомер, анализатор спектра Data Physics осуществляет анализ при помощи цифровых наборов фильтров, которые в полной мере соответствуют стандарту ANSI S1.11 – 1986.

Гибкая и продвинутая обработка сигналов
Для того, чтобы охватить все возможные применения при исследованиях, анализаторы сигналов Data Physics обеспечивают 3 основные возможности:
- сбор данных и вычисления в реальном времени, при этом одновременно анализируются все каналы, без снижения производительности системы.
- вычисления в реальном времени, которые позволяют осуществлять вычисления в расширенном диапазоне частот
- анализ записанных на жесткий диск данных при постобработке, который также позволяет производить анализ в расширенном диапазоне частот, использовать несколько видов анализа и настроек для одних и тех же записанных данных измерений

Анализ, осуществляемый в анализаторах сигналов Data Physics на основе нескольких Цифровых Сигнальных Процессоров, позволяет осуществлять сбор данных и вычисления в режиме реального времени, независимо от количества используемых каналов. Количество используемых каналов влияет лишь на максимально доступный частотный диапазон анализатора.

Анализаторы сигналов SignalCalc обеспечивают октавный и дробный октавный анализ для диапазона от 1 Гц (Полоса 0) до верхнего значения, ограниченного частотой дискретизации анализатора. Пользователи могут с легкостью выполнить повторяющиеся линейные усреднения, не пропустив данные между последовательными интервалами интегрирования. Также пользователь имеет возможность контролировать параметры фильтров, например, когда переходные процессы звуков пересекаются между собой.

Всеобъемлющие настройки
«Быстрые» или «медленные» временные настройки детектора, в соответствие с IEC 651, а также необходимые настройки временного параметра экспоненты между 8мс и 16с – всё это есть в анализаторах сигналов Data Physics. Частота обновления спектральных значений и добавления этих значений в 3Д графики типа «водопад» варьируется пользователем и может достигать наиболее быстрых значений в 2мс. И наоборот, пользователь может выбрать временные параметры линейной интеграции данных, от 2мс до 10с. Входные данные могут поступать от «плоских» микрофонов, от различных шумомеров или других источников.

Контроль входных параметров позволяет классифицировать сигнал на категории А, B, C. Благодаря этому, сигнал может быть компенсирован при масштабировании амплитуды на дисплее.

Для того, чтобы сохранить значения максимальной амплитуды, в Ace, Mobilyzer и Savant предусмотрена опция Max Hold. Для удержания минимальной амплитуды предусмотрена опция Min Hold (для анализа уровня шума). SignalCalc автоматически вычисляет и задает временные параметры фильтров, которые зависят от нижнего предела частот для анализа, которые выбрал пользователь. Тем не менее, пользователь может вручную задать эти параметры, которые будут отличаться от рекомендуемых.

Сравнение Синтезированных октав с октавами Реального времени
В базовом программном пакете анализаторов сигналов Data Physics присутствует функция Автоспектр мощности. Она позволяет отображать синтезированную октаву или 1/3 октаву спектра. При этом используются данные БПФ, усредненные и обработанные с целью приближения к классическому анализу октавы.

В то время, как этот метод может быть достаточен при измерении медленно меняющихся сигналов, он явно недостаточен при измерении динамических сигналов, и не дает результатов, которые соответствуют нормативным требованиям.

Опция анализа октав в реальном времени выходит далеко за рамки стандартных возможностей, гарантируя тем самым, что сигнал обрабатывается с помощью набора цифровых фильтров, которые удовлетворяют стандарту ANSI S1.11 – 1986, тем самым удовлетворяются потребности соблюдения нормативных требований. Пользователь также имеет уникальную возможность самому создать фильтр для любого канала.

Широкие возможности отображения
Графики спектра октавы, цветные 3Д спектрограммы и графики типа «водопад» и возможность анализа записанных данных делают анализ акустических данных предельно простым. Отличительной черной октавных измерений в режиме реального времени является простота и доступность, которая свойственна всей продукции компании Data Physics. Например, пользователь может с легкостью создать макет с настройками «под себя» и использовать его в дальнейшем.

Мощные инструменты программного обеспечения позволяют отображать значения параметров громкости или скз непосредственно на графиках.

В дополнение к набору графиков октавы и частей октавы, есть возможность отображения графиков различных переменных в зависимости от времени.

Если требуется дробный анализ в полосе частот, уже чем 1/3 октавы, данные могут записываться на жесткий диск с помощью опции Запись на диск и затем их можно воспроизвести для повторного анализа. Если нету требования анализа в режиме реального времени, синхронно с входными данными, то проведение дробного анализа в узкой полосе частот не вызывает затруднений.

Качество звука
Люди способны слышать звук в пропорциональной полосе частот выше 500 Гц, а при фиксированной полосе частот при более низких частотах. Человеческое ухо устроено так, как будто внутри есть некий набор фильтров. Если громкий звук издается на одной частоте, он маскирует звуки на близких частотах, как будто используется фильтр. Кроме того, разные люди реагируют на звуки по-разному и разные продукты имеют различные привычные звуки. Никто не хочет, чтобы его автомобиль звучал с тем же звуком, что и швейная машинка.

Для анализа характеристик шума, анализаторы сигналов Data Physics используют функцию Качество звука. Основанная на многих научных исследованиях, эта функция измеряет множество характеристик, которые связаны с человеческой реакцией. Параметр Громкость позволяет определить, что человек понимает под «громким» звуком, учитывая нелинейности и маскировку сигнала. Параметр Резкость похож на параметр Громкость, но с большим учетом высоких частот. Сила колебаний характеризует низкочастотную амплитудную модуляцию. Шероховатости характеризуют высокочастотную модуляцию, напр. «жужжащий» звук. Наконец, параметр Раздражение, который представляет собой сочетание громкости, резкости, силы колебаний и шероховатости. Является безразмерной величиной, обеспечивает комплексную меру восприятия звука человеком.

Параметры настройки для измерений качества звука практически идентичны тем, которые используются для анализа октавных диапазонов. Благодаря использованию мощной графики, удобному управлению данными и возможностью экспорта, пользователи легко могут измерить качество звука и проанализировать интересующие параметры.