科研_两种麦克风_校正
目的
校正麦克风，得到1pa声强下对应两种麦克风G.R.A.S和Dodo的电压值。
作为基准，并根据公式，将后续待测实际实验（npa）下测得的电压值转化成声压级SPL(db)。
理论支持
Pa-db 转换公式
SPL(db) = 20log10(P / Pref) 公式1
SPL单位db，从量纲来看，应该为0？
其中 P 为动态声压的均方值差，直观感觉动态值变恒定值，等于其幅值的0.707倍。
Pref 基准值
e.g. 线性尺度
pref = 1pa/ 1pa对应0db 0.001pa 对应 -60db
分贝尺度
pref = 2e-5pa/ 1pa对应94db 10pa对应114db
为什么要转换？声压级
从听阈到痛阈（2e-5, 20pa/ 0, 120db），声压的绝对值相差1000000倍。显然,用声压的绝对值表示声音的大小是不方便的。
为了便于应用，人们便根据人耳对声音强弱变化响应的特性，引出一个对数量来表示声音的大小，这就是声压级。
后续分析，需用到声压级。
Pa
所得声音数据为电压 Vr，实则表示声压 P，因此两者间对应关系应明确 1 / Vb，麦克风校正解释如下。
麦克风校正
获得常用声压对应的电压值 Vb。
传声器校准时，常用声压有效值分别是1Pa和10Pa。
1 / Vb
P / Vr = 1 / Vb 公式2
Pref
采用分贝尺度，Pref = 2e-5
最终公式
将公式2，Pref代入公式1，可得 SPL(db) = 20log10(Vr / Vb) + 94
麦克风校正步骤
G.R.A.S
将八个G.R.A.S依次插入到声波矫正器 (94/114db) 孔中, 打开矫正器电源，默认发出声波为94db。
运行CorectGRAS.m，收集G.R.A.S的声音数据。
运行ComputeRMS.m，计算每个G.R.A.S电压的有效值。
重复上述操作三次。
若各G.R.A.S的三次RMS值相对误差在 5%之内，则取平均值作为麦克风的1pa下的电压基准。
否则，删除波动较大数据，重复前三次操作测新的数据，继续判断是否符合，直至数据可用。
Dodo
如何用matlab控制loudspeaker发出在接受位置处特定声压的声波。
涉及程序
CorectGRAS.m
%% Correction of GRAS Microphones
% Note: in this case, Run the program "StartUp.m"
% Author: unknown professor
% Verified by yanming on Nov, 17, 2018
clear all;
% Pramters
fs = 250e3;
duration = 3;
n_mic = 8;
GRAS_data = zeros(fs, n_mic);
% GRAS microphone
for MICpnt = 1:n_mic
disp(['MIC number = ' num2str(MICpnt)]);
aa = input('Push key 1 to start: ');
% start the session
s=daq.createSession('ni');
ch1=s.addAnalogInputChannel('Dev4',0:7,'Voltage');
ch2=s.addAnalogInputChannel('PXI2Slot2',0:15,'Voltage');
% setting the input range
for m = 1:8
ch1(m).Range = [-5 5 ];
end
for m=1:16
ch2(m).Range = [-5 5 ];
end
% analog output for trigger of the camera
% s.addAnalogOutputChannel('PXI2Slot2',1, 'Voltage');
% outdata=zeros(fs*duration,1);
% outdata(1:round(fs))=4.8;
% s.queueOutputData(outdata);
% if you do not use the analog output, please use the following equation:
s.DurationInSeconds = duration;
% addDigitalChannel(s,'PXI2Slot2','Port0/Line0','OutputOnly');
% sampling frequency
s.Rate=fs;
% common trigger to synchronize the system
% addTriggerConnection(s,'PXI2Slot2/PXI_Trig0','Dev4/PXI_Trig0','StartTrigger');
% get all MICs data
c = clock;
disp('Measuring Started');
data = s.startForeground; %
disp('Measuring Stopped');
cname = datestr(c,'yymmddHHMMSS');
savename = ['output' filesep 'data' cname '.mat'];
save(savename,'data');
max_data = max(max(abs(data)));
% get the G.R.A.S data
% micphone loction: PXI2SLOT 0-7
GRAS_data(:,MICpnt) = data(:,MICpnt+8);
savename = ['output' filesep 'GRAS_data' cname '.mat'];
save(savename,'GRAS_data');
% plot all data
for m=1:6
for n=1:4
subplot(6,4,(m-1)*4+n);
plot((1:length(data))/fs,data(:,(m-1)*4+n));
ylim([-max_data max_data]);
title(num2str((m-1)*4+n));
end
end
disp('Process finished');
end
ComputeRMS.m
% Voltage Root-Mean-Square(RMS) of G.R.A.S Microphone at 1Pa
% Author: unknown professor
% Verified by yanming on Nov, 17, 2018
clear all;
% load data interactively
[FileName,PathName] = uigetfile('*.mat','cd');
load([PathName FileName]);
% prameters and output
fs = 250e3;
n_mic = size(GRAS_data,2);
fil_data = zeros(fs, n_mic);
RMS = zeros(1, n_mic);
output = 'RMS_GRAS_Voltage.mat';
% plot filtered G.R.A.S microphone data
for m = 1:n_mic
fil_data(:,m)=filtfilt(fil,1,GRAS_data(:,m));
plot ((1:length(fil_data))/fs,fil_data(:,m)+m);
hold on;
end
% get the axis value of analyzed data
aa = input('press number key after adjust the data region ');
ax = axis*fs;
for m=1:n_mic
% calculte the valid value of selected areas
RMS(m)=sqrt(mean(fil_data(round(ax(1)):round(ax(2)),m).^2));
end
save(output, 'RMS');
参考
https://zhuanlan.zhihu.com/p/26525950
http://www.ni.com/white-paper/14349/en/
