声频定向驱散系统指向性仿真研究

定向发射非致命性噪声攻击优化问题,利用超声波在空气中的非线性传播效应间接产生高指向性攻击噪声,在处置大规模群体性事件中实现定向驱散目的。以数字信号处理器(DSP)调制噪声信号,D类功率放大器将噪声信号功率放大并加载到聚偏二氟乙烯(PVDF)超声波换能器上,由换能器发射超声波信号并通过空气非线性效应自解调出与原噪声信号一致的高指向性攻击噪声,实现噪声攻击定向性。研究换能器阵列对指向性影响,利用MATLAB仿真不同面阵列指向性效果,计算阵列声压级,指出当合理布置换能器阵列可以很好实现定向驱散达到非致命攻击效果,可为声频定向驱散系统在非致命警用武器领域的应用做出理论探索。     

体外超声碎石机声场仿真

体外冲击波碎石机(Extracorporeal shock wave lithotripter,ESWL)是治疗结石的主要手段,现阶段对其微观工作机理、动态声场分布等问题的研究尚处于起步阶段.通过对ESWL声场的建模及仿真可以对上述性能的研究带来很大的帮助.应用非线性传播方程建立了ESWL声场的数学模型,并通过有限差分算法结合MATLAB软件的图形模块进行了数值仿真.模型不仅考虑了非线性的影响,还引入了衍射、和热粘性吸收对声波的作用,最大限度地与实际声场所受到的各种影响保持一致.仿真很好地反映出ESWL产生的高强度超声波传播的非线性及一些与线性声波传播显著不同的特性.对形象地了解ESWL声波的传播过程和ESWL反射罩优化设计有很好的参考价值.     

可编程放大器在超声测距中的应用

超声测距是目前普遍使用的测量技术之一。超声测距的原理是利用超声波在介质中传播损耗小、速度快等特点，以电声换能器自发声点向被测物体发射超声波，超声波到达被测物体产生的反射回波信号被电声换能器接收，则可测得超声波在该介质中的传播时间。根据超声波在介质中的传播速度和传播时间，就可计算出被测物体上声波反射点与声源所在点间的距离。设V为超声波在介质中的传播速度，令t为超声波在发射和反射路径上的传播总平间，则被测物体声波反射点与声源所在点间的距离D由下式确定：D＝V会一’2当测量距离较小时，超声回波信号较强；而…     

基于相位聚焦的驻波声场悬浮与运输方法研究

高频驻波声场中声波入射波与反射波非线性叠加作用下会产生声辐射力,从而实现微小物体的悬浮.使用幅值调制或频率调制改变悬浮位置存在空间上限制,且运输平稳性较差.在换能器阵列形成声场中,使用相位调制可以实现定点聚焦与物体平稳运输.基于超声驻波悬浮原理,详细分析了单驻波、平面驻波、空间驻波声场声压、相位分布情况,并基于聚焦原理使用相位调制的方法实现对声场的定点聚焦、聚苯乙烯小球悬浮与运输.结果表明：单驻波声场可通过双向相位调制方法实现小球稳定运输；在横向相位差为π的情况下使用PLL多时钟信号可实现多方向、不同速度的同时运输；空间阵列驻波声场通过定点聚焦声压提高了83%,且通过连续改变焦点位置实现了小球直线运输.     

基于DSP和FPGA的超声相控阵信号收发卡设计

超声相控阵收发卡在超声发射时产生具有特定延迟的一组信号激发超声换能器上的各个阵元,产生可控的空间超声波声场;信号接收时进行多路回声信号的处理,通过多波束合成算法对超声声场进行空间滤波处理得到具有空间指向性的回波信号,基于DSP和FPGA设计了相控阵信号收发卡,可进行8路信号的接收和发射控制,配合外部多路D/A、A/D卡可对8阵元超声相控阵换能器进行激发和接收控制.     

埋入混凝土中PZT声场指向性和声能研究

将PZT作为声源埋入混凝土中构成的混凝土压电机敏模块具有超声检测功能。对埋入该模块中的PZT圆片模态分析发现,在各阶振动模态下PZT声辐射面存在分布不同的振幅极大值区域。基于混凝土压电机敏模块的声场指向性和声能实验表明:将PZT声辐射面等效为振幅相等的单一点声源的叠加,忽略振动模态对声场指向性影响,使得PZT圆片的声场指向性随频率变化规律偏离实际较大,而且在相同频率下声场指向性理论结果比实验结果发散;在各阶固有频率激励下,PZT圆片的声场指向性集中,但在一阶固有频率下声能最高,更适用于超声检测。     

基于相位叠加的Cricket系统信标节点识别方法

对于Cricket室内超声波定位系统,能否正确识别不同信标节点发射的信号对接收器的定位至关重要。本文根据压电陶瓷的振动机制和声波在空气中的传播特性,推导出超声波发射器和接收器的振动方程,提出了一种基于超声驱动信号相位叠加的方法识别不同信标节点发出的超声信号。从原理验证、软件仿真、实验验证三个方面证明了叠加识别法可以有效地识别Cricket系统中不同的信标节点。     

基于CPLD的相控声发射系统设计与实现

提出一种新的增强声源指向性的电路设计方法,设计了基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的相控声发射系统.该系统由滤波采样、信号延时、按键显示、D/A转换等电路组成,通过控制声波在空气中波阵面的耦合,实现声波的相控发射.试验表明,该系统能够较明显地增强声源指向性.     

基于人工神经网络的数字音频水印算法

提出了一种新的基于神经网络训练学习的数字音频水印算法 ,采用本算法在一段数字音频数据中隐藏了一幅不可感知的二值图像 .通过后向传播算法的神经网络训练出模板信号与嵌入了水印信号的音频之间的关系特征 ,由于神经网络具有学习和自适应的特性 ,通过训练后的神经网络几乎能够完全恢复嵌入到音频中的水印数据 .通过仿真实验结果表明该算法具有较好的鲁棒性和抵抗常用的信号处理方法的处理的能力 ,特别是在水印检测时不需要原始的音频信号 .     

基于FPGA的高精度超声波温度计设计

以超声波在介质中的传播速度随温度变化而变化的特点为设计原理,以FPGA为控制核心,设计了高精度超声波温度计。在FPGA上同时实现了高速信号控制模块、高频信号发生器模块、信号自动采集控制模块以及NIOS II软核处理器模块,解决了设计的关键性技术问题,并通过处理器实现了特殊的软件细分插补算法来对采集的数据进行分析处理。通过理论分析和实验,验证了该方法能够达到纳秒级超声波传播时间的测量,从而使设计能够实现分辨率优于0.001℃的温度测量。     

Compensation of audio data with a high frequency components for realistic media FTV

Like the concept of free-viewpoint TV (FTV), the audio data should be rendered according to video data. However, on condition that minimum numbers of microphone are used, it is difficult to acquire accurate audio signal for rendering audio data to the image with the choice of view point. Especially, degradation of high frequency components (HFC) happens due to the characteristic of polar pattern for microphone. The degradation of HFC causes imperfection of signal restoration and leads to the degradation of clarity for hearing. In this paper, a compensation method for the degradation of HFC audio signal is proposed for producing an immersive audio effect at realistic media. Our experimental results show that low frequency components (LFC) of audio signal had a little directional degradation in spite of effect of the polar patterns of microphone and the compensation of HFC can be realized with adapting the attenuation inclination of LFC. This research is expected to be helpful for producing an immersive audio effect for a realistic media.     

基于单片机的主从式声音导引系统

声音导引在生命探测与定位中具有重要的现实意义,本文以单片机为核心,基于无线传输理论,设计制作了一声音导引系统。系统含一个以车载移动声源为核心的主机系统和一个以声音接收器为核心的从机系统。主从机均采用STC89C52单片机作为控制核心,从机通过声控电路接收来自主机的声音信号,根据两个接收器接收到的信号的时间差来判断声源位置,然后将此位置信息通过无线方式传送给主机,主机据此控制电机的运转,使之运动到目标位置。实验证明,系统结构简单可靠,性能良好,并且集高可靠性、高性价比及低功耗于一身。     

基于信息熵和时间趋势的音频关注区域提取算法研究

音频信号某区域的关注情况受音频特征的影响,目前主要的自下而上的关注区域提取算法大都将一维音频信号转至二维图像利用图像显著性算法进行分析,往往忽略了关注事件在时间维度上的持续性特征。针对此问题,基于音频信号的信息熵特征同时引入统计学时间趋势相关算法,通过对信号分帧求取信息熵值,再进行指数移动平均等计算得到关注度值,从而确定高关注区域。与当前的主流关注度提取算法进行对比,在很好检测到关注区域的起止点基础上,计算得到的关注度值整体更平滑,同时考虑了人耳听觉系统对某事件关注的持续性特点,通过对一段脱口秀节目音频进行实验,得到整体掌声笑声片段检出率为81.6%。     

基于小波包和心理声学模型的音频编码算法

文中提出了一种新的适用于实时多媒体应用领域的音频编码算法.该算法首先对音频信号进行小波包分解,然后在小波域中计算掩蔽阈值,最后根据从心理声学模型得到的信号-掩蔽比来对各子带小波系数进行动态比特分配、量化和编码.实验结果表明该算法将 CD 音频信号压缩到 64 Kbps 时,恢复信号的分段信噪比为 32.32 dB,主观上感觉无失真.该算法计算简单,可在不需任何附加硬件的 Pentium 133 MHz 个人计算机上实现实时音频编码.     

基于LabVIEW和声卡的声音均衡器设计

本文介绍了一种将声卡作为A/D和D/A,用LabVIEW实现声音播放、声音采集以及对声音信号做频谱分析实现声音均衡器的功能。文中设计的声音均衡器可以加深对信号采集和信号处理的理解,具有一定的参考借鉴价值。     

基于声卡的多功能信号发生器

使用LabVIEW编程环境对声卡调用,通过软件生成各种常用波形、逻辑信号、公式波形、实时任意波形进行合成,在满足声卡输出范围的前提下,通过声卡设备输出合成信号,实现信号发生器的功能。并编写手动实时任意信号输出,实现多功能信号发生器的全部功能。使用该软件可以在电脑上不需要额外的设备生成硬件测试可用的信号。     

基于ARM的音频频谱显示器的设计

详细介绍了一种基于ARM的音频频谱显示系统的实现,整个音频显示系统包括音频信号采集,音频信号处理,音频信号转换后的显示等功能。在设计中综合了声音采集、ARM技术及FFT算法,构建了一个实时采集的频谱显示系统,可以应用于各种需要对声音进行采集并分析的场合。其中硬件系统主要包括声音信号的采集与处理、最小系统、电源和显示模块;而软件系统则是将ADC转换的数据通过FFT算法后显示在LCM12864显示器上。经测试该系统具有较好的实时性和准确性。     

基于DSP的声效处理器硬件设计与时序研究

针对特定环境(车内空间)内的声场重建,给出了声效处理器的硬件设计方案。以TI公司的数字信号处理器TMS320VC5402为硬件中心,对声音信号进行算法处理;串行16位模数转换芯片AD1870实现对音频信号的采集;串行数模转换芯片AD1858完成对处理后的音频信号的输出。详细叙述了TMS320VC5402和AD1870、AD1858之间的连接和时序。实验表明,此系统可靠、稳定,为完成音频信号的实时编解码提供了硬件支持,使在非规范空间播放高品质立体声音效成为可能。     

语音变速不变调软体化处理方法

语音变速不变调亦称语音时域压扩,可以满足学习外语、报告记录、语音研究及公安侦察等需要。我们把自然辩证法基本思想及物理学基本规律应用于声波研究之中,同时假设人的听觉感受器是按一份一份地接收声波所载的信息这一方式工作的,认为声波相对于听觉也有波粒二像性。基于这些发现,我们采用基于类正弦波的微元法进行语音时域压扩,实验中达到了变速不变调的效果,而且信噪比比较高。反过来,实验结果也一定程度上支持了听觉感受器工作模型假设以及声波相对于听觉的波粒二像性。