CN106303879A - 一种基于时域分析的检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种信号采集装置的检测技术领域，尤其涉及一种基于时域分析的检测装置，包括：标准麦克风，待测麦克风，比较单元，计算单元，A/D转换单元，分别获取标准时域波形信号与采集时域波形信号，比较单元做标准时域波形信号与采集时域波形信号做减法处理获取比较时域结果，其比较时域结果由变量和常量两部分组成，通过计算单元对比较时域结果进行计算，去除常量，保留变量，并对变量部分进行统计，进而可以获取变量的失真度，该变量的失真度即为待检测麦克风的失真度。本发明直接对采集时域信号进行比较，无需转化为频域信号，运算量较小，其检测效率较高。同时无需刻意设置待检测麦克风的位置，任一位置下均可实现其检测目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号采集装置的检测技术领域，尤其涉及一种基于时域分析的检测装置及检测方法。
背景技术
麦克风，学名为传声器，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件。作为语音信号采集的重要元件，为了提高麦克风的使用性能，通常在麦克风产品出厂前，需要进行失真检测。现有的麦克风失真检测都是通过频域进行检测，其检测方法具体为：待检测麦克风获取一段时间语音信号，在频域内，语音信号的频谱分量主要集中在300Hz～3400Hz的范围内，通过一个防混迭的带通滤波器将300Hz～3400Hz范围内的语音信号频率分量取出，然后按8kHz的采样率对语音信号进行采样，并继续做DTFT(discrete Fouriertransform离散傅里叶变换)函数变换处理，将语音信号的时域采样信号变换为对应的频域采样信号，获取与语音信号相匹配的频域信号，对频域信号进行分析获取其频谱，继续对频谱做低通滤波处理，滤除有效信号，保留其失真信号，继续对失真信号做RMS(Root Meam Square均方根植)积分处理或抽样量化处理获取处理结果，进而对处理结果进行分析判断麦克风的失真度，但是此种检测方法存在一弊端，即运算量较大，需要进行傅里叶变换获取频域函数、RMS积分或抽样量化处理，且检测效率相对较慢。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供运算量小，检测效率高的一种基于时域分析的检测装置及检测方法。
一种基于时域分析的检测装置，应用于麦克风的失真检测，其中，
包括：
标准麦克风，用以采集一声源发出的语音信号，并形成一标准时域波形信号输出，
待测麦克风，用以采集所述声源发出的所述语音信号，并形成一采集时域波形信号输出；
比较单元，用以分别接收所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号，并根据所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号形成一比较时域结果；
计算单元，用以接收所述比较时域结果，并根据所述比较时域结果计算形成一计算结果；所述计算结果中包含有所述采集时域波形信号的失真度信息；
A/D转换单元，用以接收所述计算结果，并根据所述计算结果形成一与所述计算结果相匹配的数字信号输出。
上述的基于时域分析的检测装置，其中，还包括滤波单元，预设一滤波带宽，用以接收所述比较时域结果，保留与所述滤波带宽匹配的所述比较时域结果，并对所述比较时域结果做滤波处理，并将经滤波处理的所述比较时域结果输出至所述计算单元。
上述的基于时域分析的检测装置，其中，所述计算单元包括
微分器，用以接收所述比较时域结果，并捕捉所述比较时域结果中突变信号；
积分器，接收所述突变信号，并对所述突变信号做积分计算，形成包含有所述失真度信息的所述计算结果输出。
上述的基于时域分析的检测装置，其中，所示比较单元由减法器形成，所述减法器分别接收所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号，并对所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号做减法计算形成所述比较时域结果。
上述的基于时域分析的检测装置，其中，所述微分器主要由高通滤波器形成。
上述的基于时域分析的检测装置，其中，所述积分器主要由低通滤波器形成。
上述的基于时域分析的检测装置，其中，还包括一显示单元，用以接收并显示所述A/D转换单元输出的所述数字信号。
一种基于时域分析的检测方法，应用于麦克风的失真检测，其中，包括如下步骤：
步骤S1、控制一标准麦克风采集一声源发出的语音信号，并形成一标准时域波形信号输出，
步骤S2、控制一待测麦克风采集所述声源发出的所述语音信号，并形成一采集时域波形信号输出；
步骤S3、控制比较单元分别接收所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号，并根据所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号形成一比较时域结果；
步骤S4、控制计算单元接收所述比较时域结果，根据所述比较时域结果计算形成一计算结果；所述计算结果中包含有所述采集时域波形信号的失真度信息；
步骤S5、控制A/D转换单元接收所述计算结果，并根据所述计算结果形成一与所述计算结果相匹配的数字信号输出。
上述的基于时域分析的检测方法，其中，还包括
步骤S6、控制显示单元接收并显示所述A/D转换单元输出的所述数字信号。
上述的基于时域分析的检测方法，其中，于所述步骤S4中，还包括
步骤S41、控制微分器接收所述比较时域结果，并捕捉所述比较时域结果中突变信号；
步骤S42、控制积分器接收所述突变信号，并对所述突变信号做积分计算，形成包含有所述失真度信息的所述计算结果输出。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本申请中，分别获取标准时域波形信号与采集时域波形信号，比较单元做标准时域波形信号与采集时域波形信号做减法处理获取比较时域结果，其比较时域结果由变量和常量两部分组成，通过计算单元对比较时域结果进行计算，去除常量，保留变量，并对变量部分进行统计，进而可以获取变量的失真度，该变量的失真度即为待检测麦克风的失真度。本发明直接对采集时域信号进行比较，无需转化为频域信号，运算量较小，其检测效率较高。同时无需刻意设置待检测麦克风的位置，任一位置下均可实现其检测目的。
附图说明
图1为一种基于时域分析的检测装置的结构示意图；
图2为一种基于时域分析的检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，一种基于时域分析的检测装置，应用于麦克风的失真检测，其中，
包括：
标准麦克风，用以采集一声源发出的语音信号，并形成一标准时域波形信号输出，标准麦克风其失真度较小，因而通过标准麦克风采集的语音信号可作为标准时域波形信号。
待测麦克风，用以采集声源发出的语音信号，并形成一采集时域波形信号输出。可随时设置待检测麦克风设置，当检测麦克风与声源之间的距离与标准麦克风与声源之间的距离一致时，标准时域波形信号与采集时域波形信号的幅值相同，当检测麦克风与声源之间的距离与标准麦克风与声源之间的距离不一致时，标准时域波形信号与采集时域波形信号的幅值不同
比较单元，用以分别接收标准时域波形信号和采集时域波形信号，并根据标准时域波形信号和采集时域波形信号形成一比较时域结果。
计算单元，用以接收比较时域结果，并根据比较时域结果计算形成一计算结果；计算结果中包含有采集时域波形信号的失真度信息。
A/D转换单元，用以接收计算结果，并根据计算结果形成一与计算结果相匹配的数字信号输出。
本发明的工作原理是：标准麦克风采集一声源发出的语音信号，并形成一标准时域波形信号输出，待测麦克风采集同样声源发出的语音信号，并形成一采集时域波形信号输出；比较单元根据标准时域波形信号和采集时域波形信号形成一比较时域结果，计算单元根据比较时域结果计算形成一计算结果；计算结果中包含有采集时域波形信号的失真度信息，A/D转换单元根据计算结果形成一与计算结果相匹配的数字信号输出。
当检测麦克风与声源之间的距离与标准麦克风与声源之间的距离一致时，标准时域波形信号与采集时域波形信号的幅值相同，比较单元做标准时域波形信号与采集时域波形信号做减法处理获取比较时域结果，其比较时域结果由变量和常量两部分组成，采集时域波形信号中的失真部分突变呈一变量，未失真的部分则保持为常量(因标准时域波形信号与采集时域波形信号的幅值相同，其常量为零)，通过计算单元对比较时域结果进行计算，去除常量，保留变量，并对变量部分进行统计处理，进而可以获取变量的失真度，该变量的失真度即为待检测麦克风的失真度。
当检测麦克风与声源之间的距离与标准麦克风与声源之间的距离不一致时，标准时域波形信号与采集时域波形信号的幅值不同，比较单元做标准时域波形信号与采集时域波形信号做减法处理获取比较时域结果，其比较时域结果由变量和常量两部分组成，采集时域波形信号中的失真部分突变呈一变量，未失真的部分则保持为常量(因标准时域波形信号与采集时域波形信号的幅值不同，其常量为标准时域波形信号与采集时域波形信号的幅值差)，通过计算单元对比较时域结果进行计算，去除常量，保留变量，并对变量部分进行统计处理，进而可以获取变量的失真度，该变量的失真度即为待检测麦克风的失真度。
采用本发明提供的基于时域分析的检测装置，直接对采集时域信号(语言信号本身就是时域信号)进行比较，无需转化为频域信号，运算量较小，其检测效率较高。同时无需刻意设置待检测麦克风的位置，任一位置下均可实现其检测目的。
作为进一步优选实施方式，上述的基于时域分析的检测装置，其中，还包括滤波单元，预设一滤波带宽，用以接收比较时域结果，并对比较时域结果做滤波处理，保留与滤波带宽匹配的比较时域结果，并将经滤波处理的比较时域结果输出至计算单元。滤波带宽可根据实际应用具体设置，通常可设置为300Hz～3000Hz之间，此处仅为一种较优选的范围，并未是对本发明的具体限定。
作为进一步优选实施方案，上述的基于时域分析的检测装置，其中，计算单元包括
微分器，用以接收比较时域结果，并捕捉比较时域结果中突变信号(突变信号由比较时域结果中的变量形成)，进一步地，微分器主要由高通滤波器形成。微分器仅对比较时域结果中的变量部分进行输出，而对于常量部分则没有输出，相当于去除比较时域结果中的常量部分，保留比较时域结果中的变量部分。
积分器，接收突变信号，并对突变信号做积分计算，形成包含有失真度信息的计算结果输出。进一步地，积分器主要由低通滤波器形成。通过对变量部分进行积分，该积分结果即为采集时域波形信号的失真度信息。
作为进一步优选实施方案，上述的基于时域分析的检测装置，其中，所示比较单元由减法器形成，减法器分别接收标准时域波形信号和采集时域波形信号，并对标准时域波形信号和采集时域波形信号做减法计算形成比较时域结果。
作为进一步优选实施方案，上述的基于时域分析的检测装置，其中，还包括一显示单元，用以接收并显示A/D转换单元输出的数字信号。用以直观地显示待测麦克风的失真度。
如图2所示，本发明同时提供一种基于时域分析的检测方法，应用于麦克风的失真检测，其中，包括如下步骤：
步骤S1、控制一标准麦克风采集一声源发出的语音信号，并形成一标准时域波形信号输出，
步骤S2、控制一待测麦克风采集声源发出的语音信号，并形成一采集时域波形信号输出；
步骤S3、控制比较单元分别接收标准时域波形信号和采集时域波形信号，并根据标准时域波形信号和采集时域波形信号形成一比较时域结果；
步骤S4、控制计算单元接收比较时域结果，根据比较时域结果计算形成一计算结果；计算结果中包含有采集时域波形信号的失真度信息；
步骤S5、控制A/D转换单元接收计算结果，并根据计算结果形成一与计算结果相匹配的数字信号输出。
上述的基于时域分析的检测方法，其中，还包括
步骤S6、控制显示单元接收并显示A/D转换单元输出的数字信号。
上述的基于时域分析的检测方法，其中，于步骤S4中，还包括
步骤S41、控制微分器接收比较时域结果，并捕捉比较时域结果中突变信号；
步骤S42、控制积分器接收突变信号，并对突变信号做积分计算，形成包含有失真度信息的计算结果输出。
一种基于时域分析的检测方法的工作原理与基于时域分析的检测装置的工作原理相似，此处不做赘述。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于时域分析的检测装置，应用于麦克风的失真检测，其特征在于，包括：
标准麦克风，用以采集一声源发出的语音信号，并形成一标准时域波形信号输出，
待测麦克风，用以采集所述声源发出的所述语音信号，并形成一采集时域波形信号输出；
比较单元，用以分别接收所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号，并根据所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号形成一比较时域结果；
计算单元，用以接收所述比较时域结果，并根据所述比较时域结果计算形成一计算结果；所述计算结果中包含有所述采集时域波形信号的失真度信息；
A/D转换单元，用以接收所述计算结果，并根据所述计算结果形成一与所述计算结果相匹配的数字信号输出。
2.根据权利要求1所述的基于时域分析的检测装置，其特征在于，还包括滤波单元，预设一滤波带宽，用以接收所述比较时域结果，并对所述比较时域结果做滤波处理，保留与所述滤波带宽匹配的所述比较时域结果，并将经滤波处理的所述比较时域结果输出至所述计算单元。
3.根据权利要求1所述的基于时域分析的检测装置，其特征在于，所述计算单元包括
微分器，用以接收所述比较时域结果，并捕捉所述比较时域结果中突变信号；
积分器，接收所述突变信号，并对所述突变信号做积分计算，形成包含有所述失真度信息的所述计算结果输出。
4.根据权利要求1所述的基于时域分析的检测装置，其特征在于，所示比较单元由减法器形成，所述减法器分别接收所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号，并对所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号做减法计算形成所述比较时域结果。
5.根据权利要求3所述的基于时域分析的检测装置，其特征在于，所述微分器主要由高通滤波器形成。
6.根据权利要求3所述的基于时域分析的检测装置，其特征在于，所述积分器主要由低通滤波器形成。
7.根据权利要求1所述的基于时域分析的检测装置，其特征在于，还包括一显示单元，用以接收并显示所述A/D转换单元输出的所述数字信号。
8.一种基于时域分析的检测方法，应用于麦克风的失真检测，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、控制一标准麦克风采集一声源发出的语音信号，并形成一标准时域波形信号输出，
步骤S2、控制一待测麦克风采集所述声源发出的所述语音信号，并形成一采集时域波形信号输出；
步骤S3、控制比较单元分别接收所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号，并根据所述标准时域波形信号和所述采集时域波形信号形成一比较时域结果；
步骤S4、控制计算单元接收所述比较时域结果，根据所述比较时域结果计算形成一计算结果；所述计算结果中包含有所述采集时域波形信号的失真度信息；
步骤S5、控制A/D转换单元接收所述计算结果，并根据所述计算结果形成一与所述计算结果相匹配的数字信号输出。
9.根据权利要求8所述的基于时域分析的检测方法，其特征在于，还包括
步骤S6、控制显示单元接收并显示所述A/D转换单元输出的所述数字信号。
10.根据权利要求8所述的基于时域分析的检测方法，其特征在于，于所述步骤S4中，还包括
步骤S41、控制微分器接收所述比较时域结果，并捕捉所述比较时域结果中突变信号；
步骤S42、控制积分器接收所述突变信号，并对所述突变信号做积分计算，形成包含有所述失真度信息的所述计算结果输出。
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| S.S. KRAMAN: "Design, construction, and evaluation of a bioacoustic transducer testing (BATT) system for respiratory sounds", 《IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING》, pages 1711 * |
| 谈恒怀: "无线话筒测试挑选之实战经验论", 《科技信息》, pages 368 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110784815A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-11 | 苏州市精创测控技术有限公司 | 一种用于测试产品声学性能的装置及方法 |
| CN111263284A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-09 | 河南讯飞智元信息科技有限公司 | 麦克风故障检测方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN113572547A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-29 | 上海科江电子信息技术有限公司 | 频谱积分图的构建方法、频谱匹配方法及频谱匹配器 |
| CN113572547B (zh) * | 2021-07-16 | 2023-04-18 | 上海科江电子信息技术有限公司 | 频谱积分图的构建方法、频谱匹配方法及频谱匹配器 |
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| CN106303879B (zh) | 2024-01-16 |
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