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什么是中心頻率和帶寬? 人耳聽音的頻率范圍為20Hz到20k Hz,在聲音信號頻譜分析一般不需要對每個頻率成分進(jìn)行具體分析。為了方便起見,人們把20Hz到20kHz的聲頻范圍分為幾個段落,為了便于測量和分析,也為了測試儀器設(shè)計和制造的可能性,將其以頻率范圍劃分成若干個連續(xù)頻帶,每個頻帶成為一個頻程。頻程的劃分采用恒定帶寬比,即保持的上、下限之比為一常數(shù)。實驗證明,當(dāng)聲音的聲壓級不變而頻率提高一倍時,聽起來音調(diào)也提高一倍。每一個頻帶的上限頻率fi2 (最大頻率)和下限頻率fi1(最小頻率)遵循以下關(guān)系: fi2=2n ·fi1 fi2:第i個頻帶的上限頻率 fi1:第i個頻帶的下限頻率 n:倍頻程數(shù),n=1,1/2,1/3,1/12等 每一頻帶的上限頻率和相鄰的下一個頻帶的下限頻率相等,這叫做鄰接條件,即 fi2=fi+11 各個頻帶在頻率軸上的位置,用該頻帶的中心頻率fi0 來表示 ,它定義為頻帶上下限的幾何平均值: fi0=√fi1·fi2 頻帶帶寬Bi定義為上、下限頻率之間的頻率跨度: Bi=fi2-fi1 由上述的式子可得: fi+10=2n·fi0 可見,各頻帶的中心頻率也滿足倍頻程關(guān)系。當(dāng)倍頻程數(shù)n確定后,比例帶寬即Bi/fi0是一個常數(shù)。 按照以上的規(guī)律劃分的頻帶稱為n倍頻程,即1倍頻程(簡稱倍頻程)、1/2倍頻程、1/3倍頻程,按此原則設(shè)計的帶通濾波器組稱為n倍頻程式濾波器。在音樂學(xué)中,1倍頻程被稱為八度,兩個同名音符之間的頻率是雙倍的,即頻率每增加一倍,音高就增加一個倍頻程。 在噪聲和振動測量中,1倍頻程和1/3倍頻程較為常用。其中,1/3倍頻程是使用的最多的,因為其頻帶劃分更接近于人耳。在聲學(xué)中,1000Hz是很重要的,在名詞解釋等響曲線中(詳見【聽力學(xué)名詞釋義(1)】等響曲線)就將其作為響度級——方的基準(zhǔn)頻率。因此,規(guī)定了1000Hz為聲學(xué)測量中所用頻率系列的基準(zhǔn)頻率。根據(jù)國際電工委員會(IEC)的推薦,1/3倍頻程的中心頻率為: f0=1000·103n/10Hz,n=0,±1,±2,±3…… 表一為我們常用的1倍頻程和1/3倍頻程的中心頻率和帶寬。由表一可見,隨著中心頻率的增大,帶寬也增大。 表一 1倍頻程和1/3倍頻程的中心頻率和帶寬 倍頻程在聽力學(xué)中應(yīng)用:
[1]周傳德主編. 機(jī)械工程測試技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社.2014 [2]《電子工業(yè)技術(shù)詞典》編輯委員會編. 電子工業(yè)技術(shù)詞典 基本電子線路[M]. 北京:國防工業(yè)出版社.1977 [3]王永華,徐飛主編. 診斷聽力學(xué)[M]. 浙江:浙江大學(xué)出版社.2013 |
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