Відключення вимірювальної системи від реакції системи

Я готую вимірювання ідентифікації системи і хочу відключити відповідь вимірювальної системи від вимірюваної відповіді.

Налаштування системи відбувається наступним чином; сигнал генерується на ПК, сигнал потім надсилається на звукову карту, яка, в свою чергу, пересилає сигнал на підсилювач потужності, цей приводить в дію гучномовець. Гучномовець поширює звукову енергію, яку захоплює мікрофон, і повертається назад у звукову карту. Потім записаний сигнал обробляється комп'ютером.

Сигнал із звукової карти також подається прямо до себе, що дозволяє мені виміряти реакцію ПК -> ЦАП -> АЦП -> ПК відповіді.

Я хотів би відключити цю «ланцюжок вимірювань» від загальної «системної ланцюга». Які методи я міг би використовувати для цього завдання?

Вибачте за довгу відповідь, але зробити хороший акустичний вимір важко. Ось декілька етапів (і в якийсь момент ми дійсно дійдемо до прямої відповіді на ваше запитання).

По-перше, ви повинні переконатися, що система, яку ви вимірюєте, є фактичною лінійною та інваріантною за часом (інакше ви не можете відключити). Це може бути складно на ПК, якщо ви використовуєте звичайні драйвери звукової карти. Вони спрямовуватимуть будь-які сигнали через змішувач ядра Windows, який часто застосовує конверсію швидкості вибірки та буфери янгів у часі недетермінованими способами. Настійно рекомендую обійти змішувач ядра.

По-друге, потрібно визначити довжину імпульсу вашої системи. Хороша оцінка - це час реверберації кімнати, яку ви вимірюєте. Найзручніше вибрати потужність 2; для більшості номерів це буде 16384 або 32768 на частоті вибірки 44,1 кГц або 48 кГц.

По-третє, створіть періодичне збудження такої довжини. Це може бути або розгортка журналу, або (краще) псевдовипадковий шум. Спектр шуму слід вибирати, щоб ви отримували приблизно постійне співвідношення сигнал / шум у частотному діапазоні. Це залежить від функції передачі та від спектру фонового шуму. Якщо ви ще не знаєте жодного з них, рожевий - хороший початок. Назвемо один період цього сигналу x [n].

По-четверте, підключіть систему так, щоб лівий канал від вашого D / A перейшов у гучномовець І в лівий канал вашого A / D. Підключіть мікрофон до правого каналу A / D.

По-п’яте, почніть збудження (зациклюйте його або створіть хвильовий файл з безліччю повторів вашого шумового сигналу). Уважно стежте за всіма рівнями: переконайтесь, що A / D знаходиться приблизно на 10 дБ нижче обрізання. Переконайтесь, що підсилювач мікрофона знаходиться приблизно на 10 дБ нижче відсікання. Переконайтесь, що підсилювач потужності не відсікається, а гучномовці не перезапущені.

По-шосте, переконайтесь, що в кімнаті так само тихо. Закрийте двері та вікна. Вимкніть більшість речей за допомогою вентилятора, включаючи будь-яку систему HVAC. Виселити всіх інших людей з приміщення. Якщо є певні заземлення, використовуйте ізоляційні трансформатори та ліфти заземлення. Хороший спосіб перевірки шуму - підключити підключення навушників до виходу мікрофона і слухати його через гарнітуру. Будь-який шум, гул чи інший артефакт, який ви можете почути, також відображатимуться в вимірюванні.

По-сьоме, зробіть фактичне придбання. Зберіть 12 періодів із запуском сигналу збудження. Візуально перевіряйте результати на предмет чогось незвичного (прогалини, відсутні деталі, випади тощо). Викиньте перші два періоди. Обчисліть середнє значення для інших 10. Назвемо лівий канал y [n] (звукова карта) і правий канал m [n] (мікрофон).

По-восьме, обчисліть перетворення Фур'є y [n]. Це повинно бути досить рівним, без нулів або областей з дуже низькою енергією. Це може бути не так, оскільки більшість звукових карт мають входи, пов'язані з змінного струму, тобто є якийсь фільтр високих частот, і значення на постійному струмі може бути дуже низьким. Так само може виникнути фільтр проти згладжування, тому знову може виникнути низька енергія або просто шум на дуже високих частотах. Якщо ви можете вручну це виправити (додавши невелику кількість широкосмугової енергії), тоді зробіть. Якщо спектр дуже рівний в частотній області, що вас цікавить, ви можете просто замінити його належним чином затриманим одиничним імпульсом. Якщо нічого з цього не вийде, справи ускладнюються.

$$H(\omega) = \frac{\Im \left \{ m(t) \right \}}{\Im \left \{ y(t) \right \}}$$ $\Im \{ \}$

$$H(\omega) = \frac{\Im \left \{ m(t) \right \}}{\Im \left \{ x(t) \right \}}$$

Десяте: переконайтесь, що ваш показник хороший. Слід проводити різні тести:

1. Відміряйте кілька разів і переконайтесь, що результат однаковий.
2. Виміряйте приглушений гучномовець. Це дасть хорошу оцінку спектру фонового шуму. Як правило, вам потрібно принаймні 10 дБ співвідношення сигнал / шум на всіх частотах, що цікавлять вас.
3. Тест на лінійність: виміряйте половину посилення збудження і підтвердьте, що отримана функція передачі однакова.
4. Корисний тест на вбудований шум полягає в наступному: Візьміть 10 періодів і в середньому 5 разів протягом 2 періодів кожен, а потім зробіть перетворення Фур'є на 2 * N зразків. Якщо ваш сигнал без шуму, то всі непарні бункери повинні дорівнювати нулю. Ви можете безпосередньо оцінити співвідношення сигнал / шум на будь-якій частоті як X {2 * N + 1} / X {2 * N}