基于m序列的室内混响时间探测与分析研究
发布时间：2022-10-04 20:09
混响时间是建筑声学中最重要的参数,混响时间可以影响厅堂的语言清晰度,影响厅堂的音质,也可以用来指导剧院、电影院等声学建筑的声学设计。我国在多个建筑设计规范中都规定了不同建筑中的最佳混响时间,作为建筑设计的一项指标。准确测量混响时间对声学设计具有重要的意义,为了实现在高噪声环境下测量室内混响时间,本文提出一种基于m序列的室内混响时间测量方法。本文首先总结了国内外混响时间测量技术的发展现状,研究了主流的混响时间测量技术并分析了其不足点和优点。然后通过对m序列的研究,在理论上分析了使用m序列替代传统数字声源的优点和可行性。接着重点介绍了使用快速m序列变换（FMT）计算系统脉冲响应的方法,通过仿真验证了m序列法的抗噪声能力。在分析几种声压级衰减曲线获取方法后,改进了滑动窗平滑声能衰减曲线法。最后将改进后的算法运用到室内混响时间探测系统的设计中,成功开发了基于Windows系统和基于Android系统的测量软件,并在实际测试环境中使用软件进行测量。在实际的测量环境中,使用AWA6223+型声校准器对声级计进行校准后,分别用基于m序列的室内混响时间测量方法、稳态噪声切断法和传统声源脉冲响应法测量同...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状与趋势
1.3 室内混响时间测量技术概述
1.4 主要研究内容及创新点
1.5 论文各章节安排
第2章 室内混响时间分析的基本理论
2.1 声学的基础理论
2.1.1 声压与声强
2.1.2 声压级
2.1.3 自由声场与扩散声场
2.2 室内混响时间分析的基本理论
2.2.1 室内声能衰减原理
2.2.2 混响与混响时间
2.2.3 倍频程与1/3倍频程
2.2.4 几个重要的室内声学参数简述
2.3 本章小结
第3章 室内混响时间测量主要方法
3.1 数学模型法
3.1.1 比例缩尺模型法
3.1.2 镜像源法
3.2 室内混响时间盲估计法
3.3 室内混响时间非盲估计法
3.3.1 稳态噪声切断法
3.3.2 脉冲响应反向积分法
3.3.3 最大长度序列测试法
3.4 本章小结
第4章 基于m序列的室内混响时间探测方法
4.1 m序列的产生及其特性
4.2 基于m序列的声脉冲响应探测算法
4.3 基于FFT的快速相关算法
4.4 快速m序列变换
4.4.1 快速哈达玛变换(FHT)
4.4.2 基于FHT的m序列变换
4.4.3 FMT和快速相关算法的对比
4.5 倍频程算法
4.6 声压级衰减曲线的获取
4.6.1 国家标准收录的方法
4.6.2 传统的滑动窗平滑声能衰减曲线法
4.6.3 改良的滑动窗平滑声能衰减曲线法
4.6.4 声级残差最小二乘非线性拟合法
4.7 室内混响时间的计算
4.8 仿真结果对比
4.9 本章小结
第5章 室内混响时间探测系统的设计
5.1 声源制作
5.2 噪声信号采集
5.3 数据传输部分
5.3.1 TCP/IP协议
5.3.2 网络套接字
5.3.3 数据传输协议
5.4 系统软件开发环境
5.5 系统软件设计
5.5.1 信号预处理
5.5.2 室内脉冲响应计算
5.5.3 声压级衰减曲线获取及混响时间计算
5.6 系统软件功能设计
5.6.1 计算机上位机软件设计
5.6.2 移动端测量软件设计
5.7 本章小结
第6章 系统测试及结果分析
6.1 实际测量场地
6.2 仪器校准
6.3 室内混响时间测量实验
6.4 测量结果分析
6.4.1 高信噪比下三种方法测量结果对比
6.4.2 低信噪比下三种方法测量结果对比
6.4.3 短时脉冲噪声对测量结果的影响
6.5 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 课题展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国经济发展路径由高速增长向高质量发展转变[J]. 焦国栋. 农村·农业·农民（A版）. 2017(11)
[2]基于LPC的混响时间估计算法[J]. 刘兴亮,姚剑敏,郭太良. 微型机与应用. 2017(05)
[3]基于镜像源方法的室内声场脉冲响应仿真[J]. 郭莹,闫美辰. 沈阳工业大学学报. 2017(01)
[4]声场信息提取算法的研究与实现[J]. 尹霞. 现代计算机(专业版). 2016(22)
[5]教室声学环境分析法——噪声切断法实例[J]. 姜学思,韩秀莉. 电脑与电信. 2015(06)
[6]基于FPGA的高速伪随机序列发生器设计[J]. 韩春,蔡俊. 电子测量技术. 2013(07)
[7]基于局部随机化哈达玛矩阵的正交多匹配追踪算法[J]. 蒋留兵,黄韬,沈翰宁,柳政枝. 系统工程与电子技术. 2013(05)
[8]混响时间与声源及接收器位置关系研究[J]. 梅铁民,苑丽苹. 中国测试. 2012(05)
[9]关于室内混响声能衰减规律的探讨[J]. 张武威,汤伟红. 电声技术. 2012(07)
[10]基于脉冲响应的测量混响时间虚拟仪器的研究[J]. 杨春庄,李文婷,刘海生. 声学技术. 2010(06)
硕士论文
[1]结构声学混响时间估值方法研究[D]. 周翔.昆明理工大学 2015
本文编号：3685681
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状与趋势
1.3 室内混响时间测量技术概述
1.4 主要研究内容及创新点
1.5 论文各章节安排
第2章 室内混响时间分析的基本理论
2.1 声学的基础理论
2.1.1 声压与声强
2.1.2 声压级
2.1.3 自由声场与扩散声场
2.2 室内混响时间分析的基本理论
2.2.1 室内声能衰减原理
2.2.2 混响与混响时间
2.2.3 倍频程与1/3倍频程
2.2.4 几个重要的室内声学参数简述
2.3 本章小结
第3章 室内混响时间测量主要方法
3.1 数学模型法
3.1.1 比例缩尺模型法
3.1.2 镜像源法
3.2 室内混响时间盲估计法
3.3 室内混响时间非盲估计法
3.3.1 稳态噪声切断法
3.3.2 脉冲响应反向积分法
3.3.3 最大长度序列测试法
3.4 本章小结
第4章 基于m序列的室内混响时间探测方法
4.1 m序列的产生及其特性
4.2 基于m序列的声脉冲响应探测算法
4.3 基于FFT的快速相关算法
4.4 快速m序列变换
4.4.1 快速哈达玛变换(FHT)
4.4.2 基于FHT的m序列变换
4.4.3 FMT和快速相关算法的对比
4.5 倍频程算法
4.6 声压级衰减曲线的获取
4.6.1 国家标准收录的方法
4.6.2 传统的滑动窗平滑声能衰减曲线法
4.6.3 改良的滑动窗平滑声能衰减曲线法
4.6.4 声级残差最小二乘非线性拟合法
4.7 室内混响时间的计算
4.8 仿真结果对比
4.9 本章小结
第5章 室内混响时间探测系统的设计
5.1 声源制作
5.2 噪声信号采集
5.3 数据传输部分
5.3.1 TCP/IP协议
5.3.2 网络套接字
5.3.3 数据传输协议
5.4 系统软件开发环境
5.5 系统软件设计
5.5.1 信号预处理
5.5.2 室内脉冲响应计算
5.5.3 声压级衰减曲线获取及混响时间计算
5.6 系统软件功能设计
5.6.1 计算机上位机软件设计
5.6.2 移动端测量软件设计
5.7 本章小结
第6章 系统测试及结果分析
6.1 实际测量场地
6.2 仪器校准
6.3 室内混响时间测量实验
6.4 测量结果分析
6.4.1 高信噪比下三种方法测量结果对比
6.4.2 低信噪比下三种方法测量结果对比
6.4.3 短时脉冲噪声对测量结果的影响
6.5 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 课题展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国经济发展路径由高速增长向高质量发展转变[J]. 焦国栋. 农村·农业·农民（A版）. 2017(11)
[2]基于LPC的混响时间估计算法[J]. 刘兴亮,姚剑敏,郭太良. 微型机与应用. 2017(05)
[3]基于镜像源方法的室内声场脉冲响应仿真[J]. 郭莹,闫美辰. 沈阳工业大学学报. 2017(01)
[4]声场信息提取算法的研究与实现[J]. 尹霞. 现代计算机(专业版). 2016(22)
[5]教室声学环境分析法——噪声切断法实例[J]. 姜学思,韩秀莉. 电脑与电信. 2015(06)
[6]基于FPGA的高速伪随机序列发生器设计[J]. 韩春,蔡俊. 电子测量技术. 2013(07)
[7]基于局部随机化哈达玛矩阵的正交多匹配追踪算法[J]. 蒋留兵,黄韬,沈翰宁,柳政枝. 系统工程与电子技术. 2013(05)
[8]混响时间与声源及接收器位置关系研究[J]. 梅铁民,苑丽苹. 中国测试. 2012(05)
[9]关于室内混响声能衰减规律的探讨[J]. 张武威,汤伟红. 电声技术. 2012(07)
[10]基于脉冲响应的测量混响时间虚拟仪器的研究[J]. 杨春庄,李文婷,刘海生. 声学技术. 2010(06)
硕士论文
[1]结构声学混响时间估值方法研究[D]. 周翔.昆明理工大学 2015
本文编号：3685681
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