复杂噪声环境下的降噪耳机测试系统研究与设计

发布时间：2017-06-07 04:04

  本文关键词：复杂噪声环境下的降噪耳机测试系统研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着降噪技术的发展,降噪耳机从军用到民用开始普及。虽然各耳机厂商的主动降噪原理相同,但他们掌握的技术却参差不齐,导致最终的降噪效果也相差甚远。设计一套完善的、能详细给出各种降噪数据的降噪测试系统已成为众多耳机厂商和语音实验室的热门课题。影响耳机降噪测试的因素很多,其中环境噪声干扰最为重要。消声室可以有效的解决噪声的干扰问题,但由于其成本高,占用场地大,移植性差等缺点,不能在公司和学校等机构中得到广泛应用。因此,设计一套成本较小的复杂噪声环境下的降噪耳机测试系统意义重大。国内外对这种系统的研发都紧紧围绕“减小”环境噪声干扰这一主题。采用的方法是把测试架放在体积很小的噪声隔离箱中或者在算法上把实验环境中的噪声依据其频谱特点按一定的权值补偿给最终的降噪量。测试的原理是先对人工耳进行无耳机测试求得其频率响应,然后戴上耳机分别求取无主动降噪和有主动降噪时的人工耳频响,最后以无耳机测试时的人工耳频响为基准计算各项降噪数据。但是,采用体型较小的噪声隔离箱会给实际测试带来很多不便,效果也没有预期的那样好；对最终结果进行噪声补偿的前提是外界环境噪声非常稳定,一旦有变,补偿的权值就需要重新计算。我们在系统设计与测试方法上取得突破,开发出一套能从根本上消除环境噪声干扰的降噪测试系统。该系统比传统的测试系统多加了2个标准麦克风。方法是首先通过双通道音频采集系统对人工耳和标准麦克风进行无耳机归一化,计算每一侧人工耳和麦克风的频响差值,由于频响差值仅由麦克风和人工耳本身特性决定,与它们采集到的音频无关,所以这个频响差值可以作为麦克风的补偿。经过补偿的麦克风的频响就是人工耳的频响。然后每次测试时,都把当前经过补偿的麦克风频响曲线作为基准计算降噪量。这种方法的思想是把噪声信号作为有用信号,作为测试信号源的一部分,或者认为是该系统在测试时的基准是随着环境噪声的变化而变化的。如果无耳机归一化求取频响差值的误差为0,那么从理论上来说,我们的系统具有绝对的抗噪性能。在系统的设计过程中我们还解决了：信号源设计,语音信号采集与存储,WAV音频播放器设计,延时处理与数据优化,信号的FFT和滤波处理,分数倍频程滤波器设计,等等。该测试系统包括软件和硬件两个部分,对其性能表现的评价包括系统的抗噪性能、系统的稳定性、系统的精确性三个部分。具体实验方法包括：不同噪声环境下的对比实验；连续测试的对比实验；无耳机零降噪实验；与BK PULSE系统的对比实验。通过实验数据的对比与分析,本测试系统运行稳定,具有出色的抗噪性能,能客观的给出耳机的各项降噪数据,以用于检验该耳机能否满足降噪要求。
【关键词】：降噪测试系统 无耳机归一化 抗噪性能 稳定性 精确性
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN642
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究的背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文主要内容和组织结构13-15
• 第二章 降噪测试基础知识概述15-24
• 2.1 声学基础15-18
• 2.1.1 声学参量的级与运算15-16
• 2.1.2 声学试验的环境16-17
• 2.1.3 频域计权网络17-18
• 2.2 音频信号的分析与处理18-21
• 2.2.1 快速傅里叶变换18
• 2.2.2 时间窗函数18-19
• 2.2.3 无限长冲激响应滤波器19-20
• 2.2.4 倍频程分析20-21
• 2.3 采样定理21-22
• 2.4 降噪技术22
• 2.5 本章小结22-24
• 第三章 降噪测试系统设计24-46
• 3.1 硬件系统概述24-26
• 3.1.1 硬件设备选取24-25
• 3.1.2 硬件设备连接25-26
• 3.2 软件系统概述26-27
• 3.2.1 关于本系统26-27
• 3.2.2 开发平台简介27
• 3.3 系统框架与模块功能27-31
• 3.3.1 系统框架27-28
• 3.3.2 声源模块28
• 3.3.3 定标模块28-29
• 3.3.4 定标测试模块29-30
• 3.3.5 无耳机归一化模块30-31
• 3.3.6 测试模块31
• 3.4 子Ⅵ设计与数据优化31-41
• 3.4.1 扫频信号源设计31-32
• 3.4.2 定标模块子Ⅵ设计32-33
• 3.4.3 定标测试模块子Ⅵ设计33-34
• 3.4.4 延时处理与数据优化34-35
• 3.4.5 归一化子Ⅵ设计35-37
• 3.4.6 测试子Ⅵ设计37-41
• 3.5 分数倍频程FIR滤波器设计与实现41-45
• 3.5.1 性能指标的确定41-42
• 3.5.2 频率取样设计法42-43
• 3.5.3 窗函数设计法43-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 系统的性能与评价46-59
• 4.1 系统的运行界面46-48
• 4.2 系统的抗噪性分析48-50
• 4.3 系统的稳定性分析50-51
• 4.4 系统的精确性分析51-58
• 4.4.1 主观评估52-55
• 4.4.2 客观评估55-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 本文总结59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蔡兴;唐求;;基于LabVIEW的多采样率数字滤波器1/3倍频程计算方法[J];科学技术与工程;2015年20期

2 韩国民;李世杰;;浅谈主动降噪耳机技术[J];数字技术与应用;2014年01期

3 王大伟;贾荣丛;王划一;;基于Matlab的巴特沃斯滤波器设计[J];现代电子技术;2012年21期

4 程金英;李志远;崔鑫;;电力电容器噪声辐射比的实验测量方法研究[J];电力电容器与无功补偿;2012年04期

5 王建行;姚齐国;;基于MATLAB的切比雪夫低通滤波器设计[J];新乡学院学报(自然科学版);2011年06期

6 陶沙;吴允平;;基于LabVIEW的数字滤波器的设计与仿真[J];福建电脑;2011年12期

7 林爱英;谷小青;郑宝周;;用频率采样法设计FIR滤波器[J];现代电子技术;2010年17期

8 路煜皓;;主动降噪耳机的新进展[J];电声技术;2010年08期

9 王福津;;剧院扩声系统设计要点[J];电声技术;2010年05期

10 胡煜;;基于VC++的带通数字滤波器的设计与实现[J];电脑知识与技术;2009年23期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张玲;暖通空调系统设备噪声检测实验的建立[D];东华大学;2014年

2 蔡德威;基于Linux的声压级测量技术研究[D];浙江大学;2014年

3 崔鑫;HVDC交流滤波电容器试验模态分析[D];合肥工业大学;2012年

4 彭大伟;某型商务车车内噪声实验测量分析与控制的研究[D];东北大学;2010年

5 岳骞;环境噪声自动监测终端的研究[D];天津大学;2009年

6 谢韬;基于DSP的无线通信实验系统的设计与开发[D];湖南大学;2009年

7 王戬;虚拟式噪声分析仪的研制[D];重庆大学;2009年

8 柳子政;燃气轮机状态监测中的声信号采集与分析[D];上海交通大学;2008年

9 黄吉涛;基于虚拟仪器技术的振动台综合参数测试系统的研究与开发[D];天津理工大学;2007年

10 王娜;基于人耳主观反应的听觉特征量及其在目标识别中的应用[D];西北工业大学;2006年

  本文关键词：复杂噪声环境下的降噪耳机测试系统研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：428115