PULSE系统在声学测量中的开发与应用

    声学测量实验是声学专业的重要实验课程之一,也是本科生的必修实验课。长期以来测量实验始终是用示波器读数,测量一个点读一个值,课后再绘出结果图。这样做带来的问题是一旦结果图与理论有偏差,学生首先怀疑数据读数有问题,于是就修改数据,导致实验结果基本一致,但很难写出实验结果的分析报告。由于在声学测量实验中声场环境比较复杂,测量过程中会发生许多种情况和实验结果,如果能让学生现场看到自己实验结果,就可以对出现的问题现场分析、现场解决,这样既让学生学会了分析问题和解决问题的方法,又提高了学生的动手能力和实验技能,还解决了实验报告千篇一律的问题。针对以上问题我们一直在寻求解决办法。通过对PULSE(脉冲)系统的研究,我们认为,利用它解决实验课的问题是可能的,但是要解决3个方面的问题,一是要解决实时通信的问题;二是要进行功能开发。就声学测量实验课的内容而言,要进行3种模块的开发,即换能器发送电压响应测量模块、仪器设备各通道频响函数的测量模块和被测水听器指向性和灵敏度的测量模块;三是要建立一个可视化界面,使测量问题变得简单、明了、快捷。

    1 PULSE系统的开发

    PULSE系统是B&K公司生产的集采集与处理为一体的分析仪,可以根据测量需要建立自己的测试分析系统,而当需求改变时,可进行扩展。PULSE系统的组成见图1。实际中根据需要,利用PULSE系统的3560D分析仪、PC机、信号调理器、换能器以及相应的声学测量必备设备组成一套声学测量系统。

    1.1 PULSE系统

    PULSE系统在应用前要打开其应用软件,建立PULSE项目[1-2],如启动PULSE,选择输出信号方式,根据实验环境,可选择连续正弦信号或CW脉冲信号方式等,将此信号提供给发射换能器,再选择要进行的分析仪,如FFT分析仪,1/3倍频程分析仪或记录分析仪等,并对频率分析仪的属性进行设置,如:频谱线数的设置、频带宽度的设置、平均方式和平均次数的设置及FFT分析的时间块重叠率的设置等等。添加函数属性的设置,包括:自谱、互谱,自相关,互相关等,使用者可根据需要进行设置。当有关的属性全部设置结束后,将建立的PULSE项目保存在带有.pls后缀的文件中。PULSE系统的建立过程见图2。

    PULSE项目的建立比较复杂,能否在其他软件中调用PULSE,避免每个使用者都重复设置,并将获得的数据按需要进行编程处理,我们的设想是:对于固定的声学测量内容,建立一个可视化界面,只需在界面上进行简单的参数设置,无需花大量时间学习PULSE原理及项目建立的过程,使PULSE的后台调用无需人工干预,即可使用PULSE完成测量任务。