動物聲譜分析系統(tǒng)的組成及工作原理分析
動物聲譜分析系統(tǒng)是指對聲或震動信號進行測量或計算,以獲得它們的組成和強度的頻率分布圖的技術(shù)及工作的統(tǒng)稱。又稱頻譜分析。
研究表明,振動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、振動方式和聲譜的形態(tài)之間存在著明顯的對應關(guān)系,如周期性振動的聲譜為線譜,它可以分解成許多個與基頻成整倍數(shù)關(guān)系的簡諧振動;撞擊引起的阻尼振動的聲譜則為連續(xù)譜;樂器發(fā)出的聲音的頻譜不僅反映曲調(diào),而且反映樂器的品種;語言的聲譜對經(jīng)過訓練的人或具備記憶、對比和按邏輯條件作出判斷功能的機器來說,都是"可讀的",根據(jù)聲譜可以辨意和識別說話人。
聲和振動信號都是由各種頻率成分組成的。表征聲和振動信號的主要參數(shù)是強度和頻率成分。頻率成分不同的聲和振動信號,即使強度差不多,對它們的感覺和識別,或它們所產(chǎn)生的干擾和破壞作用,卻是不同的。因而動物聲譜分析系統(tǒng)在現(xiàn)實生活中有重要作用:可有效地降低噪聲污染,只有在了解了噪聲源頻率特性后,才可能采取針對性控制措施;人機對話語言自動翻譯機的研制,其語言識別和語言合成部分都離不開關(guān)于語言聲譜的知識;對敵方潛艇的偵察,方法之一是將其噪聲譜與存儲的樣本譜作比較識別;還有如聲致振動的研究等。
動物聲譜分析系統(tǒng)測量時先把聲或振動信號轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)濾波器濾波,測量濾波后的電信號幅度,然后換個濾波器再做,得到一系列濾波器中心頻率與信號幅度的關(guān)系,連成曲線就是聲譜曲線。早期的濾波器是電阻、電感和電容組成的無源濾波器,后來有了有源濾波器和數(shù)字濾波器。動物聲譜分析系統(tǒng)的關(guān)鍵是濾波器帶寬。zui常用的濾波器是1/3倍頻程和倍頻程濾波器。用它們測得的曲線分別稱1/3倍頻程和倍頻程聲譜曲線。數(shù)字濾波器的頻率分辨度可做到1赫。
進行動物聲譜分析系統(tǒng)應注意的問題:一是聲或振動信號在時間上大多為隨機起伏過程,需進行多次測量才能得到確定的聲譜;二是測量時要避免其他噪聲的干擾,因此測量必須在特定的環(huán)境進行。