MATLAB在信号与系统中的应用
摘要：声卡与MATLAB的声音信号频谱分析仪的设计原理与实现方法，分析软
件的性能并比较时域分析与频域分析各自的优势。频域，频率估计是通过找出幅值谱峰值点对应的频率求出；时域，频率估计是使用过零检测的方式计算出。
关键字：MATLAB、音频信号、时域、频域英文翻译：MATLAB、Audio、timedomai
、freque
cydomai
、随着软硬件技术的发展，仪器的智能化与虚拟化已成为未来实验室及研究机构的发展方向。虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。基于计算机软硬件平台的虚拟仪器可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等。从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能的飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来连锅端的技术更新速率。目前已经有许多较成熟的频谱分析软件，如SpectraLAB、RSAVu、dBFA等。声卡是多媒体计算机最基本的配置硬件之一，价格便宜，使用方便。MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，他的数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令。本文将给出基于声卡与MATLAB的声音信号频谱分析仪的设计原理与实现方法，功能包括：1音频信号信号输入，从声卡输入、从WAV文件输入、从标准信号发生器输入；2信号波形分析，包括幅值、频率、周期、相位的估计，以及统计量峰值、均值、均方值和方差的计算；3信号频谱分析，频率、周期的估计，图形显示幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱和功率谱的曲线。对周期信号来说，可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。这里采用过零点ti的时间差T周期。频率即为，由于能够求得多个T值ti有多个，故采用它们的平均值作为周期的估计值。在一个周期内，求出信号最大值与最小值的差的一半，即，同样，也会求出多个A值，但第1个A值对应的和不是在一个周期内搜索得到的，故以除第1个以外的A值的平均作为幅值的估计值。采用过零法，即通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然后换成相应的相位差。，x表示x的小数部分，同样，以的平均值作为相位的估计值。时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除单频率分量的简单波形外，很难明确提示信号的频率组成和各频率分量大小，而频谱分析能r