Elektronika.lt
 2024 m. lapkričio 5 d. Projektas | Reklama | Žinokite | Klausimai | Prisidėkite | Atsiliepimai | Kontaktai
Paieška portale
EN Facebook RSS

 Kas naujo  Katalogas  Parduotuvės  Forumas  Tinklaraščiai
 Pirmas puslapisSąrašas
 NaujienosSąrašas
 StraipsniaiSąrašas
 - Elektronika, technika
 - Kompiuterija
 - Telekomunikacijos
 - Įvykiai, visuomenė
 - Pažintiniai, įdomybės
 Vaizdo siužetaiSąrašas
 Nuolaidos, akcijosSąrašas
 Produktų apžvalgosSąrašas
 Naudingi patarimaiSąrašas
 Vykdomi projektaiSąrašas
 Schemų archyvasSąrašas
 Teorija, žinynaiSąrašas
 Nuorodų katalogai
 Įvairūs siuntiniai
 Bendravimas
 Skelbimai ir pasiūlymai
 Elektronikos remontas
 Robotų kūrėjų klubas
 RTN žurnalo archyvas






 Verta paskaityti
Lapkričio 4 d. 20:23
„Hyundai“ pristato „Initium“ – naujos kartos vandenilio kuro visureigį
Lapkričio 4 d. 17:23
KTU mokslininkas apie DI ir automatizacijos paradoksą: pakeisdamos žmogų, jos kuria naujas darbo vietas
Lapkričio 4 d. 14:55
Rizikos zona ar galimybės verslui? Kokios grėsmės tyko naudojančių dirbtinį intelektą
Lapkričio 4 d. 11:33
„NanoAvionics“ palydovas nufotografavo Lietuvą iš kosmoso – skriejo aukščiau nei Tarptautinė kosminė stotis
Lapkričio 4 d. 08:23
„Volvo Trucks“ pristato naujos kartos saugumo sistemas pėstiesiems ir dviratininkams apsaugoti
Lapkričio 3 d. 17:23
Žaliasis vandenilis pramonėje: Lietuvos ir Vokietijos mokslininkai siūlo aplinkai nekenksmingą technologiją
Lapkričio 3 d. 11:29
Patarė, kaip išsirinkti EV įkrovimo stotelę: efektyvumą garantuoja tinkama elektromobilio ir įkroviklio kombinacija
Lapkričio 2 d. 17:35
Lietuvos ateities transportas: nuo skraidančių automobilių iki 240 km/h lekiančių traukinių
Lapkričio 2 d. 11:19
„Adobe“ vieną iš savo programų padarė nemokama
Lapkričio 1 d. 17:43
Tikroji energetinė laisvė – globaliai konkurencingos kainos
FS25 Tractors
Farming Simulator 25 Mods, FS25 Maps, FS25 Trucks
ETS2 Mods
ETS2 Trucks, ETS2 Bus, Euro Truck Simulator 2 Mods
FS22 Tractors
Farming Simulator 22 Mods, FS22 Maps, FS25 Mods
VAT calculator
VAT number check, What is VAT, How much is VAT
LEGO
Mänguköök, mudelautod, nukuvanker
Thermal monocular
Thermal vision camera,
Night vision ar scope,
Night vision spotting scope
FS25 Mods
FS25 Harvesters, FS25 Tractors Mods, FS25 Maps Mods
Dantų protezavimas
All on 4 implantai,
Endodontija mikroskopu,
Dantų implantacija
FS25 Mods
FS25 Maps, FS25 Cheats, FS25 Install Mods
GTA 6 Weapons
GTA 6 Characters, GTA 6 Map, GTA 6 Vehicles
FS25 Mods
Farming Simulator 25 Mods
Reklama
 Straipsniai » Elektronika, technika Dalintis | Spausdinti

AK garso sistemos taikymas elektroakustiniams signalams ir mechaniniams virpesiams tirti

Publikuota: 2005-09-14 07:30
Tematika: Elektronika, technika
Skirta: Profesionalams
Autorius: el. paštas G. Gražulevičius, A. Gražulevičius
Aut. teisės: el. paštas ©Elektronika ir elektrotechnika
Inf. šaltinis: el. paštas Elektronika ir elektrotechnika

Aprašomi MATLAB programų paketu sukurti virtualūs matavimo prietaisai – oscilografas, spektrografas, dažniamatis, akustinis tachometras ir savirašis. Tiriamasis signalas įvedamas per asmeninio kompiuterio garso sistemos linijinį arba mikrofoninį įėjimą. Sukurti prietaisai dirba garsiniame dažnių diapazone ir turi patogią grafinę sąsają su vartotoju.

 Rodyti komentarus (2)
Įvertinimas:  1 2 3 4 5 

Įvadas

Kompiuterių garso sistemos plėtojosi ir tobulėjo kartu su asmeniniais kompiuteriais (AK). Pirmieji AK turėjo tik primityvius mažos galios garsiakalbius (angl. PC Speaker) įspėjamiesiems bei diagnostiniams signalams generuoti, kurie išliko ir dabartiniuose AK. Vėliau garsui atkurti pradėti naudoti elementarūs rezistoriniai skaitmeniniai analoginiai keitikliai (SAK) „Covox“ [1], jungiami prie AK lygiagrečiojo prievado (angl. Line PrinTer – LPT). Šios priemonės buvo skirtos tik garsui atkurti, naudojant centrinį procesorių, todėl jų negalima vadinti garso sistemomis.

Kompiuterių garso sistemų istorija prasidėjo 1988 m., kai firma „Creative Labs“ pateikė rinkai pirmąją pasaulyje AK garso plokštę „Game Blaster“. Tai buvo 12 balsų stereofoninis sintezatorius (po 6 balsus kiekvienam stereokanalui), skirtas muzikiniams garsams sintezuoti.

Konstrukciškai AK garso sistema realizuojama kaip atskira garso plokštė (angl. Audio Card), įstatoma į kompiuterio vidinę ISA ar PCI magistralę arba sisteminėje plokštėje šioms funkcijoms skiriama speciali integrinė schema.

Šiuolaikinės AK garso sistemos (nekalbant apie garso kolonėles) paprastai susideda iš dviejų pagrindinių dalių: garso kodavimo ir dekodavimo įtaiso (KDĮ, angl. Codec) ir skaitmeninio valdiklio (angl. Digital Controller – DC). Šie įtaisai tarpusavyje sujungti specialia ryšio grandimi (angl. AC-link). KDĮ yra naujos architektūros AK garso sistemos pagrindinė dalis. Šiuo metu kiekvienas naujos architektūros garso sistemai skirtas KDĮ nepriklausomai nuo gamintojo turi tenkinti korporacijos Intel parengtos specifikacijos AC '97 (angl. Audio Codec ‘97 Component Specification) reikalavimus [2, 3]. Pirmoji šios specifikacijos versija buvo paskelbta 1997 m. pradžioje (AC ’97 v1.0). Šiuo metu galioja AC ’97 v2.3 (2002 m.).

Pagrindinė KDĮ funkcija – garso įrašymas ir atkūrimas per specialiai tam skirtus prievadus gali būti pritaikyta ir matavimo tikslams garsiniame dažnių ruože. Yra sukurta nemažai virtualių prietaisų: osciloskopų, generatorių, multimetrų ir kt., panaudojančių šią galimybę. Osciloskopas ir funkcinis generatorius yra ir programų pakete MATLAB. Tokių virtualių prietaisų programuotojai daug dėmesio skiria jų apipavidalinimui, mėgdžiodami realių prietaisų valdymo rankenėles, mygtukus ir kt., tuo tarpu gana svarbios funkcijos (pvz., oscilogramos kopijavimas ir dokumentacija) neretai nenumatomos. Pateiksime keletą sukurtų AK garso sistemos taikymo pavyzdžių, pasižyminčių funkcionalumu ir taikymo paprastumu.

Oscilografas

Tiriamasis signalas į oscilografą siunčiamas per AK garso sistemos linijinį arba mikrofoninį prievadą. Įėjimo įtampos amplitudė neturi viršyti atitinkamai 1 V ir 0,1 V, kitaip bus reikalingas išorinis įtampos daliklis. Šiuo metu plačiai AK taikomų garso sistemų analoginiai-skaitmeniniai keitikliai (ASK) yra 16 skilčių ir leidžia nustatyti 44,1 kHz diskretizavimo dažnį. Taigi oscilografo ekrane galima stebėti tik garsinio dažnių ruožo signalus.

Oscilografo valdymo programa sudaryta taikant MATLAB grafinę vartotojo sąsają [4]. Pagrindinę operaciją šioje programoje atlieka MATLAB funkcija, įrašanti analoginį signalą į AK operatyviąją atmintį:

čia N – įrašomų imčių skaičius; FS – diskretizavimo dažnis; CH = 1 arba 2 – įrašomų kanalų (monofoninių arba stereofoninių) skaičius; y – matricos N×CH pavidalu į operatyviąją atmintį įrašytas signalas.

Virtualus oscilografas parodytas 1 paveiksle.

Oscilograma fiksuojama standartine MATLAB funkcija „plot (t, y)“, pasirinkus signalo įvesties kanalą (kairysis, dešinysis, abu) ir skleistinės trukmę milisekundėmis. Pasirinkus atitinkamas įrankių juostos funkcijas į dokumentą gali būti įkelta tik oscilograma su koordinačių ašimis arba oscilografo bendras vaizdas, kaip parodyta 1 paveiksle.

Spektrografas

Spektras apskaičiuojamas taikant MATLAB greitosios Furjė transformacijos funkciją:

čia x – tiriamojo signalo imčių matrica; k = 2n (n – teigiamas sveikasis skaičius).

Taikant (2) funkciją, gaunama kompleksinė spektro forma, todėl prieš išvedant spektro grafiką apskaičiuojamas signalo energijos spektras:

čia yC = conj(y) – matricai y jungtinės matricos apskaičiavimo procedūra.

Atlikus šią procedūrą, gaunamas signalo energijos spektras ir nubraižomas jo grafikas.

Virtualus spektrografas parodytas 2 paveiksle.

Kaip ir oscilografe, čia taikomos tos pačios signalo įvesties ir rezultatų grafinės išvesties priemonės. Valdymo programoje numatytas dažnių diapazono, kuriame bus apskaičiuotas tiriamojo signalo spektras, pasirinkimas (2 pav.). Be to, kompiuterio ekrane pele apibrėžus norimą spektrogramos vietą, vaizdą galima padidinti kiek norima kartų.

Dažniamatis

Dažniamačio veikimo principas pagrįstas matuojamojo signalo spektrine analize. Paprastai dažnis matuojamas periodinių vienokios ar kitokios formos, taip pat ir sinusinių, virpesių, kurių spektras yra diskretusis su vyraujančia pirmąja harmonika. Pirmiausia su MATLAB procedūra (1) padaromas reikiamos trukmės matuojamojo virpesio įrašas. Signalas perduodamas į AK per garso sistemos linijinį arba mikrofoninį įėjimą. Toliau pagal (2) ir (3) apskaičiuojamas įrašyto signalo energijos spektras ir galiausiai, panaudojant didžiausios masyvo vertės suradimo procedūrą, randamas pirmosios harmonikos dažnis, kuris ir yra matavimo rezultatas.

Virtualus dažniamatis parodytas 3 paveiksle.

Matuojamųjų dažnių diapazonas priklauso nuo signalo diskretizavimo dažnio fs. Jei šis dažnis yra 44,1 kHz, matavimus galima atlikti visame garsiniame dažnių diapazone. Matavimų skiriamąją gebą Δf lemia diskretizavimo dažnis fs ir imčių skaičius N:

Esant programoje numatytiems fs = 44100 Hz ir N = 219, skiriamoji geba Δf gaunama 0,084 Hz.

Akustinis tachometras

Akustinis tachometras veikia panašiai kaip dažniamatis. Akustinis signalas priimamas mikrofonu ir įrašomas į AK operatyviąją atmintį, taikant (1) MATLAB funkciją. Toliau pasirenkamas matavimų diapazonas ir šiame diapazone, taikant (2) ir (3) MATLAB funkcijas, apskaičiuojamas signalo energijos spektras. Kadangi mechanizmų besisukančių elementų sukelti garsai yra periodinio pobūdžio, tai jų spektre vyrauja pirmoji harmonika. Šios harmonikos dažnis gali būti randamas taikant masyvo didžiausios vertės paieškos funkciją.

Virtualus akustinis tachometras parodytas 4 paveiksle.

Prieš matavimą paprastai yra žinomas diapazonas, kuriame galima tikėtis matavimo rezultato. Šis diapazonas ir nurodomas tam skirtuose akustinio tachometro langeliuose. Vienintelė sąlyga – garsas, kurį sukuria tiriamasis objektas ir kurį priima mikrofonas, turi būti vyraujantis tarp kitų garso signalų. Akustinio tachometro skiriamoji geba – 5 apsisukimai per minutę.

Savirašis

Savirašio paskirtis – akustinio tachometro rodmenų registravimas. Programoje yra numatytas matavimo diapazono, matavimų skaičiaus ir periodo nustatymas. Savirašiu galima ilgą laiką registruoti įvairių besisukančių elementų apsisukimų skaičių per minutę.

Virtualus savirašis parodytas 5 paveiksle.

Matavimai gali būti registruojami laiko intervalais nuo 30 sekundžių iki kelių valandų. Savirašio skiriamoji geba – 5 apsisukimai per minutę.

Išvados

  1. Taikant AK garso sistemas ir MATLAB programų paketą, sukurtas garsinio dažnių diapazono oscilografas, spektrografas, dažniamatis, akustinis tachometras ir savirašis.
  2. Sukurtos programos turi patogų grafinį vartotojo interfeisą.
  3. Oscilografo, spektrografo, dažniamačio, akustinio tachometro ir savirašio rodmenys gali būti dokumentuojami tiek bendruoju vaizdu, tiek vien grafikais.

Literatūra

  1. Радзишевский А. Компьютерная обработка звука. – М.: Нолидж, 2000. – 240 с.
  2. Смирнов Д. В., Логутенко О. И. Аппаратные средства мультимедиа. Аудиосистема PC. – СПБ: БХВ – Санкт- Петербург, 1999. – 384 с.
  3. Audio Codec '97. Revision 2.3. Intel Corporation. All rights reserved. April, 2002.
  4. Creating Graphical User Interfaces. Version 1. The MathWorks Inc. All rights reserved. November, 2000.

G. Gražulevičius, A. Gražulevičius. Asmeninio kompiuterio garso sistemos taikymas elektroakustiniams signalams ir mechaniniams virpesiams tirti // Elektronika ir elektrotechnika. – Kaunas: Technologija, 2003. – Nr. 7(49) – P.44–46.





Draudžiama platinti, skelbti, kopijuoti
informaciją su nurodyta autoriaus teisių žyma be redakcijos sutikimo.

Global electronic components distributor – Allicdata Electronics

Electronic component supply – „Eurodis Electronics“

LOKMITA – įvairi matavimo, testavimo, analizės ir litavimo produkcija

Full feature custom PCB prototype service

GENERAL FINANCING BANKAS

Mokslo festivalis „Erdvėlaivis Žemė

LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina

„Konstanta 42“

Technologijos.lt

Buitinė technika ir elektronika internetu žemos kainos – Zuza.lt

www.esaugumas.lt – apsaugok savo kompiuterį!

PriedaiMobiliems.lt – telefonų priedai ir aksesuarai

Draugiškas internetas


Reklama
‡ 1999–2024 © Elektronika.lt | Autoriaus teisės | Privatumo politika | Atsakomybės ribojimas | Reklama | Turinys | Kontaktai LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina Valid XHTML 1.0!
Script hook v, Openiv, Menyoo
gta5mod.net
FS25 Mods, FS25 Tractors, FS25 Maps
fs25mods.lt
Optical filters, UV optics, electro optical crystals
www.eksmaoptics.com
Reklamos paslaugos
SEO sprendimai

www.addad.lt
Elektroninių parduotuvių optimizavimas „Google“ paieškos sistemai
www.seospiders.lt
FS22 mods, Farming simulator 22 mods,
FS22 maps

fs22.com
Reklama


Reklama