专利名称：一种数字化声学检测系统测试方法
技术领域：
本发明为基于双核的声级测量系统的测试方法，具体地说是采用数字处理技术， 检测各类声学测量项目的方法，可广泛应用于声振信号检测和分析领域内。
背景技术：
声学检测系统为声学测量中最基本也是最广泛使用的测量仪器。随着信号理论及大规模集成电路的发展，声学分析仪器功能越来越强，不仅可以同时测量A、C频率计权， 快(F)、慢(S)时间计权的全部测量，还可以测量倍频程谱和1/3倍频程谱，动态范围达到 140dB。但这种声学检测系统检测程序复杂、检测计算量大，检测效率低、检测精度差等。
发明内容
本发明的目的是提供一种数字化声学检测系统测试方法。本发明要解决的是现有声学检测系统检测程序复杂、检测计算量大，检测效率低、 检测精度差等的问题。本发明所述的测试方法包括先由传声器将声信号转换为电信号，前置电路把电信号进行前置放大，然后通过AD进行模数转换。转换后的信号送入到信号处理器进行信号处理。双通道AD，可同时采集两路声信号。界面选择本发明系统的界面采用开源Qt SDK开发。所述的界面包括主界面，声级测量子界面，FFT分析子界面，频谱分析子界面，采集子界面，校准子界面，设置子界面等构成。设置子界面用户可以选择频率计权A、C、Z方式，选择时间计权的快、慢和脉冲方式；选择测试模式，如单周期模式、连续模式、连续周期模式。进行FFT分析时用户还能选择 FFT的分析时间0. k、ls、k、5s，选择加窗类型汉宁窗或契比雪夫窗。检测开始测量时，软件会建立一个以当前时间命名的文件夹，同时在文件夹内创建一个文件，用来保存当前测试项目设置的测试参数及存放测量的所有结果。这个文件保证工程停止时数据的可再现性，并且可以导入到PC机做后续处理。当点击各子模块上开始按钮或者键盘上的开始快捷键后，即为启动一次测量，程序会按照在两个核心之间交换数据，具体为
1)建立本次测量工程文件夹，保存计量参数，并启动双核通信模块软件；
2)初始化AD，双核通信模块初始化；
3)界面通过控制队列发送测量参数及开始消息给双核通信模块；
4)采集数据并计算，双核之间交换信息；
5)界面接收线程接收计算结果，发送给主线程显示并保存为文件格式。本发明的优点是本发明的程序操作方便、检测计算量小，检测效率高、检测精度好。
图1为发明系统的硬件框架图。图2为本发明的双核通信流程图。图3为本发明界面功能切换流程图。
具体实施例方式下面结合附图，将对本发明作进一步的说明。本发明提供的检测系统的硬件框架图如图1所示，该检测系统主要包括传声器、 前置电路、AD、双核架构的0MAPL138处理器、触摸屏，键盘等。前置电路的前置放大器与传声器配合，用来进行阻抗变换和前置放大。所用的前置放大器为AWA14604型ICP前置放大器，它是一种由恒流源供电的前置放大器，具有高输入阻抗、低输出阻抗、低噪声等特点，它的信号线和电源线合二为一。0MAPL138处理器包含两个核心，S卩ARM核心和DSP核心。ARM核主频高达 300MHz。作为实时分析系统的控制核心，ARM核心负责数据采集、算法流程控制、操作系统调度、界面显示、文件保存等操作。DSP核心为主频300MHz的TI C674x系列浮点处理器核，DSP核心作为协处理器负责算法模块的调用，数据处理并及时将结果返回给ARM核做后续处理。上述ARM核功耗低、系统响应快；所述的DSP核双精度运算单元对数据处理提供高精度计算支持。本发明的软件架构采用嵌入式Linux+DSP BIOS双实时操作系统软件架构，深度定制Linux操作系统使软件同时运行多个任务，具有更好的扩展性；实时DSP BIOS微内
核保证不同算法任务之间无缝切换。DSP端软件分为三层DSP BIOS实时内核层、DSP BIOS Link通信框架层以及算法支持层。ARM端软件分为五层分别为平台驱动层、操作系统层、DSP BIOS Link通信框架层、算法支持层以及用户界面层。本发明所述的测试方法包括先由传声器将声信号转换为电信号，前置电路把电信号进行前置放大，然后通过AD进行模数转换。转换后的信号送入到信号处理器进行信号处理。根据处理要求，选择界面，界面选择通过与信号处理器连接的触摸屏和键盘实现。双通道AD，可同时采集两路声信号。界面选择本发明系统的界面采用开源Qt SDK开发。所述的界面包括主界面，声级测量子界面，FFT分析子界面，频谱分析子界面，采集子界面，校准子界面，设置子界面等构成。设置子界面用户可以选择频率计权A、C、Z方式，选择时间计权的快、慢和脉冲方式；选择测试模式，如单周期模式、连续模式、连续周期模式。进行FFT分析时用户还能选择 FFT的分析时间0. k、ls、k、5s，选择加窗类型汉宁窗或契比雪夫窗。检测开始测量时，软件会建立一个以当前时间命名的文件夹，同时在文件夹内创建一个文件，用来保存当前测试项目设置的测试参数及存放测量的所有结果。这个文件保证工程停止时数据的可再现性，并且可以导入到PC机做后续处理。当点击各子模块上开始按钮或者键盘上的开始快捷键后，即为启动一次测量，程序会按照在两个核心之间交换数据，具体为1)建立本次测量工程文件夹，保存计量参数，并启动双核通信模块软件；
2)初始化AD，双核通信模块初始化；
3)界面通过控制队列发送测量参数及开始消息给双核通信模块；
4)采集数据并计算，双核之间交换信息；
5)界面接收线程接收计算结果，发送给主线程显示并保存为文件格式。所述的双核通信模块具体工作流程如下(如图2所示)
1)ARM端与DSP端分别初始化；
2)等待AD采集满一帧数据；
3)ARM通知DSP处理数据；
4)DSP将处理结果返回ARM，ARM用子线程接收并显示结果；
5)重复2-4过程直到收到停止指令；
6)后续处理并退出；
两个核心之间的同步操作第一次同步出现在步骤3处，当ARM核准备好数据时，会发送同步消息给DSP核，通知DSP接收数据并调用算法处理，而当ARM没有发送同步消息时，DSP核是处于休眠状态，等待ARM的同步消息唤醒。第二次同步操作再次发生在步骤4处，DSP核将计算结果返回给ARM核，ARM调用子线程处理结果数据，并将其显示，其它时间子线程处于休眠状态。主界面负责调度其它子功能界面显示，主界面负责全局相关的资源申请分配。其它子界面负责加载各自所需的资源。主界面与各个界面模块采用多线程模式，主线程用来处理用户输入响应、界面实时显示；子线程负责接收需要显示的数据，并传送给主线程显示在界面上。本发明界面功能切换流程图如图3所示
本发明的检测方法进行声级测量时，包括以下步骤
A、DSP端对采集进来的数字信号先进行A、C、Z频率计权，再进行F、S、I时间计权；
B、DSP端对经过时间计权后的信号计算瞬时声级，对经过频率计权后的信号计算连续等效声级、峰值声级、声暴露级、统计声级等；
C、GPP端对DSP端发送来的瞬时声级进行最大最小声级的计算。本发明的检测方法进行频谱分析时，包括以下步骤
A、界面设定频谱分析类型，时间计权类型，频率计权类型，DSP端根据所选频谱分析类型，分别进行倍频程、1/3倍频程分析；
B、DSP端对经过时间计权后的信号计算倍频程瞬时声级，对经过频率计权后的信号计算倍频程连续等效声级、峰值声级、声暴露级等；
C、GPP端对DSP端发送来的倍频程瞬时声级进行最大最小声级的计算。本发明的检测方法进行FFT分析时，包括以下步骤
A、设定频谱范围，计权时间，加窗类型；
B、对采集进来的数字信号进行时间计权，然后根据所设定的窗类型对信号加窗，再进行FFT变换，根据计算声压级的公式计算出各频率点的声压级；
C、通过所设定的频谱范围选取任意频率点的声压级。本发明的检测系统提供系统设置，用户可以通过触摸屏选择时间计权类型，频率计权类型，频谱分析类型，加窗类型，频谱范围等参数，并可以通过界面按钮选择信号分析方法，如声级测量，频谱分析，FFT分析等。
权利要求
1.一种数字化声学检测系统测试方法，其特征在于它至少包括如下步骤先由传声器将声信号转换为电信号，前置电路把电信号进行前置放大，然后通过AD进行模数转换；转换后的信号送入到信号处理器进行信号检测；根据检测要求，选择界面操作，具体为1)建立本次测量工程文件夹，保存计量参数，并启动双核通信模块软件；2)初始化AD，双核通信模块初始化；3)界面通过控制队列发送测量参数及开始消息给双核通信模块；4)采集数据并计算，双核之间交换信息；5)界面接收线程接收计算结果，发送给主线程显示并保存为文件格式。
2.根据权利要求1所述的数字化声学检测系统测试方法，其特征在于所述的双核通信模块流程如下1)ARM端与DSP端分别初始化；2)等待AD采集满一帧数据；3)ARM通知DSP处理数据；4)DSP将处理结果返回ARM，ARM用子线程接收并显示结果；5)重复2-4过程直到收到停止指令；6)后续处理并退出；ARM核与DSP核两个核心之间的同步操作第一次同步出现在步骤3处，当ARM核准备好数据时，会发送同步消息给DSP核，通知DSP接收数据并调用算法处理，而当ARM没有发送同步消息时，DSP核是处于休眠状态，等待ARM的同步消息唤醒；第二次同步操作再次发生在步骤4处，DSP核将计算结果返回给ARM核，ARM调用子线程处理结果数据，并将其显示，其它时间子线程处于休眠状态。
3.根据权利要求1所述的数字化声学检测系统测试方法，其特征在于所述的界面包括主界面，声级测量子界面，频谱分析子界面，采集子界面，校准子界面，设置子界面；主界面负责调度其它子功能界面显示，主界面负责全局相关的资源申请分配；其它子界面负责加载各自所需的资源。
4.根据权利要求3所述的数字化声学检测系统测试方法，其特征在于子界面设置包括选择频率计权A、C、Z方式，选择时间计权的快、慢和脉冲方式；选择测试模式，包括单周期模式、连续模式、连续周期模式；进行FFT分析时，选择FFT的分析时间0. 5sUs.2s.5s ； 选择加窗类型汉宁窗或契比雪夫窗。
5.根据权利要求1所述的数字化声学检测系统测试方法，其特征在于进行声级测量时，包括以下步骤A、DSP端对采集进来的数字信号先进行A、C、Z频率计权，再进行F、S、I时间计权；B、DSP端对经过时间计权后的信号计算瞬时声级，对经过频率计权后的信号计算连续等效声级、峰值声级、声暴露级、统计声级等；C、GPP端对DSP端发送来的瞬时声级进行最大最小声级的计算。
6.根据权利要求1所述的数字化声学检测系统测试方法，其特征在于进行频谱分析时，包括以下步骤A、界面设定频谱分析类型，时间计权类型，频率计权类型，DSP端根据所选频谱分析类型，分别进行倍频程、1/3倍频程分析；B、DSP端对经过时间计权后的信号计算倍频程瞬时声级，对经过频率计权后的信号计算倍频程连续等效声级、峰值声级、声暴露级等；C、GPP端对DSP端发送来的倍频程瞬时声级进行最大最小声级的计算。
7.根据权利要求1所述的数字化声学检测系统测试方法，其特征在于进行FFT分析时，包括以下步骤A、设定频谱范围，计权时间，加窗类型；B、对采集进来的数字信号进行时间计权，然后根据所设定的窗类型对信号加窗，再进行FFT变换，根据计算声压级的公式计算出各频率点的声压级；C、通过所设定的频谱范围选取任意频率点的声压级。
全文摘要
本发明提出一种数字化声学检测系统测试方法，包括开始测量时，软件会建立一个以当前时间命名的文件夹，同时在文件夹内创建一个文件，用来保存当前测试项目设置的测试参数及存放测量的所有结果。这个文件保证工程停止时数据的可再现性，并且可以导入到PC机做后续处理。当点击各子模块上开始按钮或者键盘上的开始快捷键后，即为启动一次测量，程序会按照在两个核心之间交换数据。本发明操作方便、检测计算量小，检测效率高、检测精度好。
文档编号G01H17/00GK102445267SQ20111037042
公开日2012年5月9日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者任松鑫, 冯海泓, 胡晓城, 薛燕, 陈华, 黄励 申请人:嘉兴中科声学科技有限公司