使用正弦扫描的麦克风频率响应

信息处理 功率谱密度 阶段 频率响应 估计 震级
2022-02-13 17:11:20

我想确定麦克风的频率响应(幅度、相位)。我有另一个我知道其频率响应的“好”参考麦克风。

我知道我可以使用一个好的扬声器并使用白噪声同时测量两个麦克风。关于幅度响应,我可以通过平均周期图的方法来估计功率谱密度。接下来,我可以通过减去对数缩放中的功率谱密度并添加参考麦克风的已知幅度响应来找到被测设备的幅度响应。

  1. 似乎有必要对周期图进行平均以控制周期图估计量的方差。但是相位响应呢?fft 的角度是否也存在类似的不一致?

  1. 如果我使用指数正弦扫描x(t)sin(ω0eatt),如何获得频率响应?我是在整个测量时间内进行平均,还是根本不进行平均?

编辑: 我没有明确说明,但暗示我在消声室进行测量。

3个回答

h1h2mic1分别是和的脉冲响应系数mic2,其中h1是已知的。x代表输入信号。然后,我们可以将输出写mic1

b=Xh1
在哪里X是一个 Toeplitz 矩阵。如果要求 的冲激响应系数mic2,则需要求解以下优化问题
argminh2||Xh2b||22

上述问题的解决方案是一个简单的最小二乘解决方案。在上面的公式中,我尝试将卷积运算表示为矩阵乘法。表示传递函数一旦知道了传递函数,就很容易确定幅度和相位响应。H2(z)

假设您的麦克风和扬声器设置为没有来自外部来源的回声或噪音,您可以使用交叉 FFT。

它的输出为您提供两个信号的比较。如果两者相同,则得到一条平线。将该线与参考麦克风的已知响应相乘,就得到了未知麦克风的响应。

如果您使用白噪声,请平均许多FFT 的完整输出。自从我经常做这种事情以来已经有一段时间了,但是你需要几十到几百个平均值才能从白噪声中获得干净的结果。它有效,并给出了良好的结果。你只需要有点耐心。

我也做的是使用啁啾。这基本上是一个正弦扫描,但速度相当快。

您将捕获与啁啾同步,以便您始终获得包含整个啁啾的音频块。

您一次对整个块和整个啁啾进行交叉 FFT(或 DFT,因为块长度)。

这样一来,您就可以进行漂亮,干净,清晰的分析。它的代价是必须从录制的音频中挑选出整个啁啾声,并以一个(通常)巨大的块进行分析。

对于线性扫频正弦曲线(不是指数扫频),这个答案中有一个完善的理论。

通常,如果您在两个麦克风上喷射任何宽带,您可以将来自被测设备 (DUT) 的信号的 FFT 除以来自参考麦克风的信号的 FFT。该结果的幅度 (dB) 的对数可以添加到参考麦克风的已知频率响应中。粉红噪声或指数扫描正弦曲线可能是两个麦克风同时接收的宽带声音喷射的良好候选者。