音频信号分析仪的应用

2013年全国大学生电子设计竞赛

音频信号分析仪 【XX组】

参赛人员：邓文彬

刘迪 刘宇

2013年8月8日

摘 要

本音频信号分析仪由FPGA为主控制器，通过AD转换，对音频信号进行采样，把连续信号离散化，然后通过FFT快速傅氏变换运算，在时域和频域对音频信号各个频率分量以及功率等指标进行分析和处理，然后通过高分辨率的LCD对信号的频

谱进行显示。前置可调放大器分为四级：倍、10倍、100倍、1000倍。该

系统能够精确测量的音频信号频率范围为20Hz-10KHz，其幅度范围为1mVpp-5Vpp。测量功率精确度高达1%,并且能够准确的测量周期信号的周期，是理想的音频信号分析仪的解决方案。

关键词：FFT FPGA频谱功率

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目录

1 方案论证与比较................................................................................................................................... 1 1.1采样方法方案论证.................................................

音频信号分析仪

摘要: 本音频信号分析仪由MSP430单片机和FPGA协同控制，通过AD转换，对音频信号进行采样，把连续信号离散化，然后通过FFT运算，在时域和频域对音频信号各个频率分量以及功率等指标进行分析和处理，然后通过高分辨率的LCD对信号的频谱进行显示。可实现5秒内至少更新一次测量数据，并具有数据存储、回放显示功能；测试表明本文介绍的音频信号分析仪测量准确、误差小、分辨力高，各项性能指标符合行业要求。

系统方案论证

1.1 采样方法比较与选择

方案一：采用FPGA对数据进行采集，利用外部12位AD转换器对数据进行转换后经过运算放大电路对信号进行放大后直接送入FPGA，然后由FPGA对数据进行处理。

方案二：利用MSP430单片机对数据进行采集，然后利用单片机内部自带的12位AD转换器进行转换后送入FPGA，然后由FPGA 对数据进行处理。

通过对两种方案的比较，我们发现两种方案各有优缺点，方案一的数据采集速度相对与方案二要快的多，但AD采样的精度又不如方案二，在我们的这个设计中，我们主要考虑了采样的精度，而且单片机的采样速率完全可以达到题目给我们的要求，所以我们选择了方案二

1.2 处理器的比较与选择

方案一：利用单片机来控制整个

模拟信号发生器：单击工具条 开启模拟信号发生器（双通道独立输出）。

? ? ?

Wfm: 选择产生信号波形。一般测量使用Sine / Normal（典型正弦波波形），是由模拟部分硬件产生的低失真度的信号，20Hz – 20KHz时失真度< 0.0001%。

Frequency: 设定信号频率，Sine / Normal模式下可设定频率范围：10Hz – 204KHz。输入时可加单位“k（千）”。

Fast / High Acc.: 选择快速（+/-0.5%）或高精度（+/-0.03%）模式。快速模式适合于一般音频测试，建议在需高速自动测试中使用。高精度模式产生精确的信号频率，但需150mS – 750mS的设定反应时间，建议手动测试时选用此模式提高测量精度。

? Amplitude: 设定信号振幅。平衡输出时可设定振幅：<10uV – 13.33Vrms。非平衡输出时可设定振幅：<10uV – 26.66Vrms。输入时可加单位“n（纳），u（微），m（毫）”。 注意因信号发生器的输出阻抗的差异，和DUT输入阻抗的差异，会导致DUT输入端的信号电压偏低于APWIN的设定电压。

? ? ? ? ? ? ? ?

OUTPUT ON/OFF: 信号发生器输出开关。按钮绿色是开启，灰色是关闭。

Auto On: 如选中，在扫频开始时自动开启信号发生器，结束时自动关闭信号发生器。

CHA On/Off: A通道输出开关。按钮绿色是开启，灰色是关闭。作用在信号发生器输出开关前。 CHB On/Off: B通道输出开关。按钮

哈 尔 滨 理 工 大 学

毕 业 设 计

题 目： 音频信号的分类与分割 院 系： 电气与电子工程学院 姓 名： 指导教师： 系 主 任：

2011年6月23日

哈尔滨理工大学学士学位论文 音频信号的分类与分割

摘要

随着计算机技术、网络技术和通讯技术的不断发展，图像、视频、音频等多媒体数据已逐渐成为信息处理领域中主要的信息媒体形式，其中音频信息占有很重要的地位。同时，由于信息获取的方式、手段和技术的不断进步和多样化，使得信息数据量以极高的速度增加，为有效的处理和组织信息带来了挑战，而信息有效的处理和组织是深入分析和充分利用的前提。

原始音频数据是一种非语义符号表示和非结构化的二进制流，缺乏内容语义的描述和结构化的组织，给音频信息的深度处理和分析工作带来了很大的困难。如何提取音频中的结构化信息和内容语义是音频信息深度处理、基于内容检索和辅助视频分析等应用的关键。音频分类与分割技术是解决这一问题的关键技术

音频信号光纤传输技术实验

[目的要求]

1. 2. 3. 4.

熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法。 了解音频信号光纤传输的结构及选配各主要部件的原则。 学习分析集成运放电路的基本方法。

训练音频信号光纤传输系统的测试技术。

[仪器设备]

1. 2. 3. 4.

YOF—B型音频信号光纤传输技术实验仪。 音频信号发生器。 示波器。

数字万用表。

[实验原理]

一． 系统的组成

图（1）示给出了一个音频信号直接光强调制光纤传输系统的结构原理图，它主要包括由LED及其调制、驱动电路组成的光信号发送器、传输光纤和由光电转换、I—V变换及功放电路组成的光信号接收器的三个部分。

E I/V变换

光纤

LED

Rb Rf

功 放

∽ SPD Re W 2信号源

图1 音频信号光纤传输实验系统原理图

本实验采用中心波长0.85μm附近的GaAs半导体发光二极管（LED）作光源、峰值响应波长为0.8~0.9μm的硅光二极管（SPD）作光电检测元件。由于光导纤维对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放电路的幅频特性。

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二． 光导纤维的结构及传光原理

Matlab处理音频信号

一、 问题的提出： 数字语音是信号的一种，我们处理数字语音信号，也就是对一种信号的处理，那信号是什么呢？ 信号是传递信息的函数。 一、 问题的提出：

数字语音是信号的一种，我们处理数字语音信号，也就是对一种信号的处理，那信号是什么呢？

信号是传递信息的函数。离散时间信号——序列——可以用图形来表示。

按信号特点的不同，信号可表示成一个或几个独立变量的函数。例如，图像信号就是空间位置（二元变量）的亮度函数。一维变量可以是时间，也可以是其他参量，习惯上将其看成时间。信号有以下几种：

（1）连续时间信号：在连续时间范围内定义的信号，但信号的幅值可以是连续数值，也可以是离散数值。当幅值为连续这一特点情况下又常称为模拟信号。实际上连续时间信号与模拟信号常常通用，用以说明同一信号。

（2）离时间信号：时间为离散变量的信号，即独立变量时间被量化了。而幅度仍是连续变化的。

（3）数字信号：时间离散而幅度量化的信号。

语音信号是基于时间轴上的一维数字信号，在这里主要是对语音信号进行频域上的分析。在信号分析中，频域往往包含了更多的信息。对于频域来说，大概有8种波形可以让我们分

音频信号光纤传输技术实验

[目的要求]

1. 熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法。 2. 了解音频信号光纤传输的结构及选配各主要部件的原则。 3. 学习分析集成运放电路的基本方法。

[仪器设备]

1. YOF—B型音频信号光纤传输技术实验仪。 2. 数字万用表。

[实验原理]

一． 系统的组成

图（1）示给出了一个音频信号直接光强调制光纤传输系统的结构原理图，它主要包括由LED及其调制、驱动电路组成的光信号发送器、传输光纤和由光电转换、I—V变换及功放电路组成的光信号接收器的三个部分。

E I/V变换

光纤

LED

Rb Rf

功 放

∽ SPD Re W 2信号源

图1 音频信号光纤传输实验系统原理图

本实验采用中心波长0.85μm附近的GaAs半导体发光二极管（LED）作光源、峰值响应波长为0.8~0.9μm的硅光二极管（SPD）作光电检测元件。由于光导纤维对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放电路的幅频特性。

二． 光导纤维的结构及传光原理

光纤按其模式性质通常可以分成两大类①单模光纤②多模光纤。无论单模或多模光纤，其结构均由纤芯和包

《电子技术》课程设计报告

课题： 音频信号红外转发器

班级 电气1087 学号 学生姓名

专业 电气信息类 学院 电子与电气工程学院 指导教师 电子技术课程设计指导小组

淮阴工学院 电子与电气工程学院

2010年6月

班级：电气1087 姓名：杨连钊 学号：31 课题：音频信号红外转发

音频信号红外转发

1．设计目的

电子技术课程设计是电子信息工程系三个专业的公共课程设计，是模拟电子技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。其目的是：

1. 培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力；

2．学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试； 3．进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等； 4．培养学生的创新

音频信号红外转发器

《电子技术》课程设计报告

班级 电气1087 学号

学生姓名 专业 电气信息类 学院 电子与电气工程学院

指导教师 电子技术课程设计指导小组

淮阴工学院

电子与电气工程学院

2010年6月

音频信号红外转发器

音频信号红外转发

1．设计目的

电子技术课程设计是电子信息工程系三个专业的公共课程设计，是模拟电子技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。其目的是：

1. 培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力；

2．学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试；

3．进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等；

4．培养学生的创新能力。

2．设计要求

1．输入为电视中音频信号或者收音机、Mp3等的音频信号（注：可以直接从喇叭两端接线，或者用耳机把信号引出来）；

2．在三

人体成分分析仪的应用

传统上使用体重指数（BMI）判断体型和营养状况具有其局限性。利用生物电阻抗法（BIA）人体成分分析仪可获得脂肪率、去脂体重指数等数据。合适的脂肪率是男性12%～22%、女性20%～30%，中等的去脂体重指数是男性17.0～21.0、女性14.5～18.0。人体成分分析较BMI能更好地用于体型判断、营养评估、某些疾病的预后判断和调整用药剂量等。

体重和体重指数（BMI）是常用的反映人体营养状况的指标，但其不能反映人体肌肉、脂肪等成分的比例，在实际应用中有其局限性。近几年，采用生物电阻抗测定法（BIA）进行人体成分分析，可更准确地评判患者的体型和营养状况。

1 体重指数及其缺陷

BMI是常用的评价人体健康状况的参数。BMI＝体重（kg）/身高2（m2）。该指数综合考虑了人体的体重和身高。根据过去长期使用的标准，正常人和住院患者均可通过BMI粗略评估体型和营养状况，见表1。另外，新发布的亚太地区肥胖标准认为，BMI在18.5～23为正常，23～25为超重，＞25为肥胖。有学者认为，新标准更适合亚太人群。

BMI曾长期用于指导临床实践，如根据NRS2002的评分标准，BMI＜18.5的住院患者被认为具