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数据分析模块解析

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:和数据采集模块类似,分析模块的设计包括分析控制、分析流程及模块结构及外部接口等问题。

数据分析模块解析

这里以音频分析为例,对数据采集模块采集的数据进行分析,在数据分析模块中封装了音频分析的各种算法,它们都是音频分析软件的核心模块。和数据采集模块类似,分析模块的设计包括分析控制、分析流程及模块结构及外部接口等问题。

1.分析控制

音频分析包括基本参数测量、时域分析、频域分析、时频分析等,模块必须提供界面使用户能够进行分析种类控制及一些相关分析参数的设置。图5-5是模块提供的分析控制主界面,该界面从图形分析的角度向用户提供了几种常用的音频分析方法。

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图5-5 模块提供的分析控制主界面

时域频域波形跟踪是指对采集到的样本数据描绘出时域波形图并作简单的频谱分析。时域特性分析的重点在于研究音频设备方波、阶跃等各种激励信号响应的时域波形特征,用户选择时域特性分析后,可以进一步选择信号内触发方式,即由声卡发出各种激励信号对设备进行检测。

频域特性分析的基本方法是作出频率响应曲线,用户可以进一步选择利用不同的方法得到该曲线。分析模块提供了三种方法:正弦信号分析法、脉冲信号分析法和MLS信号分析法。

时频分析的任务是得到设备的后沿累积频谱图,和时域分析一样,用户可以选择利用声卡发出各种激励信号。

失真特性分析的重点是得到音频设备在特定频率范围内的谐波失真曲线,测量谐波失真一般选用正弦信号作为设备激励源信号。

2.数据分析模块结构设计

由于音频分析功能较多,相互之间的联系紧密,因此模块内部功能实体的结构设计就显得尤为重要。数据分析模块采用了图5-6所示的功能结构,图5-6描述了模块内部功能实体的组成与联系以及模块与外部的联系方式。

图5-6中数据分析模块的功能实体可以分为三类:交互界面、算法和数据结构。前面已经介绍过作为交互界面的数据分析参数设置界面;算法包括电压计算、频率计算、失真分析、时域分析、频域分析、时频分析;分析数据缓存类CInfoCache则属于数据结构。(www.xing528.com)

电压计算子模块封装了均方根电压、均值电压和峰值电压的全部算法,用于完成信号电压的计算工作。

时域分析、频域分析和时频分析能够提供信号内触发的分析方式,因此三个子模块均封装了声卡的激励信号发生算法。

频率计算、频域分析和时频分析设计到信号的频谱分析,因此都封装了信号的数字滤波、时域加窗和平均以及快速傅里叶变换等数字信号处理的常用算法。

时域分析还包括音频设备对于常用检测信号的响应波形特征参数的计算算法,例如方波响应的上升时间、过冲量,阶跃响应的脉宽等。

为确保信号频率的测量精度,频率计算还封装了常用的频谱分析的校正算法。

频域分析提供了MLS信号检测法,因此频域分析子模块还封装了MLS信号检测用到的MLS信号的发生、互相关函数计算等算法。

失真分析调用电压计算和频率计算两个子模块的算法得到信号的谐波失真。

时频分析的关键在于作出设备响应信号的后沿累积频谱图,时频分析子模块封装了信号的短时傅里叶变换的有关算法。

分析数据缓存类CInfoCache访问数据采集模块的原始信号样本数据,并将副本保存在本地缓冲区,提供给数据分析模块内部的各算法子模块,以供调用,同时该类还负责保存各算法子模块回传的计算结果,并将这些数据提供给外部的结果显示模块。

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图5-6 数据分析模块的功能结构

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