CN110031083A - 一种噪音总声压级测量方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及声学领域，公开了一种噪音总声压级测量方法、系统及计算机可读存储介质。本发明中，噪音总声压级测量方法，包括：获取噪音的声压信号的时域数字信号；根据所述声压信号的时域数字信号，获取所述声压信号的频域信号；根据所述频域信号、依据帕斯瓦尔定律，获取所述声压信号的声压有效值；将所述声压有效值转换为所述噪音的总声压级。本发明实施例所提供的噪音总声压级测量方法具有测量速度较快的优点。

Description

一种噪音总声压级测量方法、系统及计算机可读存储介质
技术领域
本发明实施例涉及声学领域，特别涉及一种噪音总声压级测量方法、系统及计算机可读存储介质。
背景技术
目前，随着电子技术的发展，移动通信终端装置如手机等的来电无声提示需要靠机身的振动来提醒用户，而产生振动的部件为内置的微型直线振动马达，另外振动按摩器等小型医疗保健设备的核心器件也为内置一微型直线振动马达。马达在运行的过程中会产生噪音，并且噪音在一定程度上也能反映马达的运行情况。
总声压级作为噪音的一个重要特征数据，现有技术中通常采用倍频程累加的方法进行测量。然而，本发明的发明人发现，采用倍频程累加的方法在每次累加之前，都需要对噪音信号进行滤波，导致计算量较大，测量速度较慢。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种噪音总声压级测量方法、系统及计算机可读存储介质，其测量速度较快。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种噪音总声压级测量方法，包括：获取噪音的声压信号的时域数字信号；根据所述声压信号的时域数字信号，获取所述声压信号的频域信号；根据所述频域信号、依据帕斯瓦尔定律，获取所述声压信号的声压有效值；将所述声压有效值转换为所述噪音的总声压级。
本发明的实施方式还提供了一种噪音总声压级测量方法，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述的噪音总声压级测量方法。
本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的噪音总声压级测量方法。
本发明实施方式相对于现有技术而言，获取噪音的声压信号的时域数字信号，根据时域数字信号，获取频域信号，根据频域信号即可直接获取声压信号的声压有效值，然后将声压有效值转换为噪音的总声压级。通过对获取的噪音的声压信号进行时频转换，依据帕斯瓦尔定律揭示的时域信号和频域信号之间的关系，即可获取声压信号的有效值，即为声压有效值，将所述声压的有效值进行转换，即可获得噪音的总声压级。通过依据帕斯瓦尔定律中的时域信号和频域信号之间的关系，获取声压有效值，无需进行滤波处理，计算较为简便，测量速度较快。
另外，所述获取噪音的声压信号的时域数字信号，具体为：通过麦克风采集所述噪音、并输出电压信号；将所述电压信号经过信号采集设备处理，获取所述电压信号的时域数字信号；根据所述电压信号的时域数字信号以及所述麦克风的灵敏度参数，计算得到所述噪音的声压信号的时域数字信号。
另外，所述根据所述声压信号的时域数字信号，获取所述声压信号的频域信号，具体为：对所述声压信号的时域数字信号进行变换区间长度为N的快速离散傅里叶变换，计算得到所述声压信号的频域信号。通过快速离散傅里叶变换进行声压信号的时域-频域转换，计算较为简单，进一步的提升运算速度。
另外，所述根据所述频域信号、依据帕斯瓦尔定律，获取所述声压信号的声压有效值，具体为：求取所述频域信号在所述变换区间内的平方和；根据所述平方和以及所述变换区间长度N，计算得到所述声压信号的时域数字信号的能量和；所述能量和即为所述声压信号的声压有效值。
另外，所述根据所述平方和以及所述变换区间长度N，计算得到所述声压信号的时域数字信号的能量和，具体包括：通过以下公式计算所述能量的平方和：
其中，E为所述声压信号的时域数字信号的能量和，X[n]为所述频域信号，N为所述变换区间长度；将所述能量和的平方进行开二次方，计算得到所述能量和。
另外，所述将所述声压有效值转换为所述噪音的总声压级，具体为：根据所述声压有效值以及声压与声压级之间的转换公式，计算得到所述噪音的总声压级，其中，所述声压与声压级之间的转换公式为：
其中，Lp为声压级，P为声压，P0为基准声压20μPa。
附图说明
图1是本发明第一实施方式所提供的噪声总声压级测量方法的程序流程图；
图2是本发明第二实施方式所提供的噪声总声压级测量系统的结构示意图。
图3为采用总声压级为94dB的标准声音信号(1kHz)对本发明进行验时的时域信号和频域能量示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种噪音总声压级测量方法，具体流程如图1所示，包括以下步骤：
步骤S101：获取噪音的声压信号的时域数字信号。
具体的，在本步骤中，通过麦克风采集噪音，由麦克风输出电压信号v[t]；将此电压信号v[t]输入信号采集设备进行处理，信号采集设备输出该电压信号v[t]的时域数字信号v[n]；根据麦克风的灵敏度参数sens，和时域数字信号v[n]计算得到噪音的声压信号的时域数字信号Pa[n]，具体计算公式如下：
其中，Pa[n]为噪音的声压信号，v[n]为噪音的电压信号，sens为麦克风的灵敏度参数。
可以理解的是，上述步骤仅为本实施方式中的一种具体实现方式的举例说明，并不构成限定。
步骤S102：获取所述声压信号的频域信号。
具体的，在本步骤中，所述声压信号的频域信号Pa[f]可以通过时域信号Pa[n]通过变换区间长度为N的快速离散傅里叶变换FFT求得。可以理解的是，时频变换的方法还有很多，如傅里叶变换等，在此不进行赘述。
步骤S103：根据所述频域信号、依据帕斯瓦尔定律，获取所述声压信号的声压有效值。
具体的，在本步骤中，求取频域信号Pa[f]在变换区间N内的平方和根据平方和和变换区间长度N，计算得到声压信号的时域数字信号的能量和，所述能量和即为声压信号的时域数字信号的有效值。具体计算公式为：
其中，E为所述声压信号的时域数字信号的能量和，X[n]为所述频域信号，N为所述变换区间长度。下面，对上述计算公式进行验证，具体步骤如下：
设X[k]是与时域信号x[n]对应的频域信号，两者通过N点的FFT进行时频变换。根据帕斯瓦尔定律，两者在能量上有如下关系(符合能量守恒)：
则有：
其中，X[k]是与时域信号x[n]对应的频域信号，两者通过N点的FFT进行时频变换，RMS|x[n]|为时域信号x[n]的均方根，即为时域信号x[n]的有效值。
在本步骤中，Pa[f]即为公式中的X[k]，Pa[n]为公式中的x[n]，E即为有效值RMS|x[n]|。
根据频域信号Pa[f]求得E2后，对E2开二次方即可求得声压信号Pa[n]的有效值E，由于Pa[n]为声压信号，则E为声压信号Pa[n]的声压有效值。
步骤S104：将所述声压有效值转换为所述噪音的总声压级。
具体的，在本步骤中，根据声压与声压级的转换公式其中，Lp为声压级，P为声压，P0为基准声压20μPa，求取声压有效值E对应的总声压级。
与现有技术相比，本申请第一实施方式所提供的一种噪音总声压级测量方法，直接获取噪音的声压信号的时域数字信号，根据时域数字信号，获取频域信号，根据频域信号即可直接获取声压信号的声压有效值，然后将声压有效值转换为噪音的总声压级。通过对获取的噪音的声压信号进行时频转换，依据帕斯瓦尔定律揭示的时域信号和频域信号之间的关系，即可获取声压信号的有效值，即为声压有效值，将所述声压的有效值进行转换，即可获得噪音的总声压级。通过帕斯瓦尔定律揭示的时域信号和频域信号能量之间的关系，获取声压有效值，从而求取总声压级，无需进行滤波处理，计算较为简便，测量速度较快。
下面，采用总声压级为94dB的标准声音信号(1kHz)进行验证，采用上述流程，时域信号和频域能量如图3所示。
本发明第二实施方式涉及一种噪音总声压级测量系统，如图2所示，包括：至少一个处理器201；以及，与至少一个处理器201通信连接的存储器202；其中，存储器202存储有可被至少一个处理器201执行的指令，指令被至少一个处理器201执行，以使至少一个处理器201能够执行如上述噪音总声压级测量方法。
其中，存储器202和处理器201采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器201和存储器202的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器201处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器201。
处理器201负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器202可以被用于存储处理器201在执行操作时所使用的数据。
本发明第三实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种噪音总声压级测量方法，其特征在于，包括：
获取噪音的声压信号的时域数字信号；
根据所述声压信号的时域数字信号，获取所述声压信号的频域信号；
根据所述频域信号、依据帕斯瓦尔定律，获取所述声压信号的声压有效值；
将所述声压有效值转换为所述噪音的总声压级。
2.根据权利要求1所述的噪音总声压级测量方法，其特征在于，所述获取噪音的声压信号的时域数字信号，具体为：
通过麦克风采集所述噪音、并输出电压信号；
将所述电压信号经过信号采集设备处理，获取所述电压信号的时域数字信号；
根据所述电压信号的时域数字信号以及所述麦克风的灵敏度参数，计算得到所述噪音的声压信号的时域数字信号。
3.根据权利要求1所述的噪音总声压级测量方法，其特征在于，所述根据所述声压信号的时域数字信号，获取所述声压信号的频域信号，具体为：
对所述声压信号的时域数字信号进行变换区间长度为N的快速离散傅里叶变换，计算得到所述声压信号的频域信号。
4.根据权利要求3所述的噪音总声压级测量方法，其特征在于，所述根据所述频域信号、依据帕斯瓦尔定律，获取所述声压信号的声压有效值，具体为：
求取所述频域信号在所述变换区间内的平方和；
根据所述平方和以及所述变换区间长度N，计算得到所述声压信号的时域数字信号的能量和；
所述能量和即为所述声压信号的声压有效值。
5.根据权利要求4所述的噪音总声压级测量方法，其特征在于，所述根据所述平方和以及所述变换区间长度N，计算得到所述声压信号的时域数字信号的能量和，具体包括：
通过以下公式计算所述能量的平方和：
其中，E为所述声压信号的时域数字信号的能量和，X[n]为所述频域信号，N为所述变换区间长度；
将所述能量和的平方进行开二次方，计算得到所述能量和。
6.根据权利要求1所述的噪音总声压级测量方法，其特征在于，所述将所述声压有效值转换为所述噪音的总声压级，具体为：
根据所述声压有效值以及声压与声压级之间的转换公式，计算得到所述噪音的总声压级，其中，所述声压与声压级之间的转换公式为：
其中，Lp为声压级，P为声压，P0为基准声压20μPa。
7.一种噪音总声压级测量系统，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至6中任一所述的噪音总声压级测量方法。
8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一所述的噪音总声压级测量方法。
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