北京石油化工学院
本科毕业设计（论文）开题报告
题目名称：呼吸信号检测方法的研究
题目类型：测控系统设计类
学生姓名：贾海玉
专业：机械电子工程
学院：机械工程系
年级：11级
指导教师：林顺英
2015 年 03 月 18 日
一．选题背景、研究意义及文献综述
1.选题背景
随着社会进步和人民生活水平的不断提高，人们已经不再满足有病才看医生的被动模式，他们更希望能在疾病爆发之前就得到预警，或是在无法实现住院治疗的情况下了解自身的健康状况。这样，能够实现实时、动态、连续监护人体生理指标的便携式监护设备就成为未来家庭健康保健的首选，也是临床诊断和治疗所必不可少的。现代监护技术要求连续监测各种生理参数，做到无创、准确、稳定，尽可能减少不适感，无过敏反映，这其中需要解决的问题颇多。呼吸监护同样面临这样的困难，它已经不仅仅局限于对呼吸频率、呼吸节律、动脉血气以及普通胸片等常规项目的检查，能确切反映患者通气 E 氧合状况并能指导机械通气治疗参数调节和临床用药的指标更加受到重视。但在现有的技术条件下，要实现用便携式呼吸监护设备实时动态连续监护这一系列的生理参数，是非常困难的。
2.研究意义
人体与外界环境进行气体交换的总过程，称为呼吸（respiration）。通过呼吸，人体不断地从外界环境摄取氧，以氧化体内营养物质，供应能量和维持体
温；同时将氧化过程中产生的CO
2排出体外，以免 CO
2
过多扰乱人体机能，从而
保证新陈代谢的正常进行[1]。所以，呼吸是人体重要的生理过程，对人体呼吸的监护检测也是现代医学监护技术的一个重要组成部分，在运动医学、军事医学以及医学科学研究中，呼吸检测都是一项重要的生理指标。但目前呼吸监护技术的发展滞后于心血管监护技术，临床医生重“心”轻“肺”的现象普遍存在。
总之，呼吸能够反映人体的重要新陈代谢知识，而且呼吸所引起的变化我们是易于用传感器来检测的，所以，呼吸的测量既具有实用价值，又有重大的医学意义。
3.文献综述
3.1呼吸信号简介
呼吸(Res Piration，简称RSP)是指人体与外界环境进行气体交换的总过程。人的呼吸过程包括三个互相联系的环节：外呼吸，包括肺通气和肺换气；气体在
血液中的运输;内呼吸，指组织细胞与血液间的气体交换。外呼吸的时候机体不断地从外界环境摄入氧气，进行新陈代谢，供应机体能量和维持身体温度；外呼吸同时会将产生的二氧化碳排出体外减少干扰。所以，人体的呼吸系统相当于一个能量供给来源以及体内空气净化器。正常成人每分钟呼吸16-20次，即3～4s 每次，每次吸入和呼出的气体量大约为500毫升，称为潮气量。当人用力吸气，一直到不能再吸的时候为止；然后再用力呼气，一直呼到不能再呼的时候为止，这时呼出的气体量称为肺活量。
呼吸信号涉及的指标较多，主要包括呼吸频率、呼吸幅度、动脉血气、潮气量、呼吸节律、月市活量以及普通胸片等。呼吸频率是呼吸作用一个关键的参数，其中蕴含着丰富的内在的生理信息，并且测量呼吸频率相对来说要简单些。
呼吸作用存在个体差异性，不同的个体其，呼吸状况会有所不同，呼吸的速率、幅度分布范围和分布特点也会有点不同。不过并不是说所有的个体的呼吸作用都是不相同的，也有一些不同个体其呼吸作用大致相同的。它们之间的特征序列会存在相同的地方[2]。
呼吸作用除了受主观因素影响外，还要受客观因素影响，一般工作量越大，呼吸作用就会越快。此外，呼吸可以说明自主神经系统保持在警惕状态，这时候的情感反应是在大脑负荷的情况下进行的。呼吸系统的速度和深度会随着情绪的变化而变化。
图1 呼吸信号
呼吸信号的变化情感能够反应出情绪变化，对研究情感识别是非常有用的。深沉而缓慢的呼吸表明一种轻松的状态；深沉而快的呼吸表明是激动的状态；肤浅而慢的呼吸表明是平静或是消极的状态；肤浅而急促的呼吸表明紧张情绪。3.2呼吸信号研究现状
3.2.1发展历程
第1代源于19～20世纪中叶,结构和功能均较简单，如铁肺、胸甲呼吸机和压差室呼吸机。
第2代上世纪60年代后,电子技术开始渗入呼吸机，使其有了较好的同步功能、通气方式及报警功能，如纽邦E-100型呼吸机等。
第3代上世纪80年代后,尤其是进入90年代以来，计算机技术的应用使呼吸机的性能得到进一步的完善，使之具备了全面的报警功能及各种监测和显示系统，如SIEMENS300、Bird8400、Bear1000、DragerEvita2等呼吸机[3]。
3.2.2国内研究现状
我国呼吸机的研制起步较晚，1958年在上海制成钟罩式正负压呼吸机。1971年制成电动时间切换定容呼吸机。直到20世纪90年代中末期开始，国产呼吸机的开发力度才有所加大，质量得到了普遍提高。目前，国产呼吸机在技术上大多数还处于借鉴和模仿国外产品技术，在功能质量方面，尤其是在可靠性上落后于国外发达国家。目前大部分关键元部件还是以“拿来主义”的方式为主。通气模式为常用的基本通气模式，基本上能够满足临床使用要求。
国内的呼吸机主要有北京航天长峰股份有限公司的ACM803呼吸机、浙江绍兴三五仪表厂的KTH型系列呼吸机、扬州市宁泰医疗设备厂的HVJ型系列呼吸机、江苏凯泰医疗设备有限公司的HVJ-880C呼吸机、由南昌飞机制造公司飞机设计研究所研制的XHC-IA型程控双向喷射呼吸机和XHY-IA型仙鹤牌应急喷射呼吸机、江西特力麻醉呼吸设备有限公司的TPR-4000电脑多功能呼吸机、上海医疗器械厂的SC型系列呼吸机，以及山东淄博科创电子有限公司的KCH606型系列呼吸机[4]。
1、国内的呼吸检测仪器
（1）江西特力麻醉呼吸设备有限公司TPR-4000电脑多功能呼吸机
图2TPR-4000电脑多功能呼吸机
它采用了国外先进呼吸设备的伺服呼气阀的技术，使呼气切换灵敏，阻力甚小，减少了呼吸气过程中机械死腔。
技术参数：
间歇正压通气频率：6～60次/分
呼吸比值：1:1～1:3
潮气量：100～1500ml/次
输出气体氧浓度：40%～76%可调
吸气时间显示：0.8～2s
IPPV吸气流量：0.1～1.5L/S
（3）深圳迈瑞公司SynoVent E3呼吸机SynoVent E5呼吸机
图3 SynoVent E3呼吸机图4SynoVent E5呼吸机
气道阻力、顺应性及呼吸功等参数的测定，充分监测病人呼吸力学的变化，为治疗方案的制定、治疗效果的评定提供了更完善的依据。实时描记各种呼吸曲线、呼吸环，且每个呼吸环可存储、对比，帮助医生判断病情发展的治疗效果。可配备呼气末CO2模块，连续、动态地显示EtCO2的数值及波形，实时观察患者呼吸功能状况和动态变化。
技术参数：
25-2500ml
3-150L/min(1BW>24kg)、3-60L/min(1BW24kg)
5-90cmH
O
2
0.2-8.0秒
149:1-1:249
（4）奥利科公司PF-300型呼吸机质量检测仪
功能:PF-300集成最精确的传感器技术，采用人性化的界面设计，提供全功能的图形化分析功能，旨在为呼吸机、麻醉机、流量表、压力表类设备提供可靠和精确的测量，从而有效规避风险的发生。PF-300具备双向流量、压力、温度、湿度和氧气浓度测量能力。
图5 PF-300型呼吸机质量检测仪
测试软件FlowLab提供全参数数值监测、图表式精细化分析以及趋势记录功能。主机内置温度传感器、湿度传感器，自动测量气体温度、湿度，并实现温度、湿度的自动补偿，确保证流量测量的高精度，尤其是小流量、小压力的稳定测量，是PF-300的突出优势。
8种气体类型支持：Air，Air/O2，N2O/O2，Heliox (21% O2)，He/O2，N2,CO2,自定义气体类型。13种气体标准支持：ATP，ATPD，ATPS，AP21，STP，STPH, BTPS，BTPD，0/1013，20/981，15/1013，25/991，20/1013 触发模式：支持成人、小儿、高频触发模式，可选压力和流量两种触发信号，且触发阈值可调。
（3）CITREX H4呼吸机/麻醉呼吸机质量检测仪
功能：
图6 CITREX H4呼吸机
小巧、便携、触摸式彩屏设计，智能化操作。快速预热设计，准确完成呼吸机/麻醉呼吸机双向压力、流量、容积、呼吸频率、湿度、温度、氧浓度等参数的测量。主机内置温度传感器，自动测量气体温度，实现温度自动补偿，保证流量测量精度。
8种气体类型支持：Air，Air/O2，N2O/O2，Heliox (21% O2)，He/O2，N2,CO2,自定义气体类型。13种气体标准支持：ATP，ATPD，ATPS，AP21，STP，STPH, BTPS，BTPD，0/1013，20/981，15/1013，25/991，20/1013 测试软件Webserver提供全参数数值监测、图表式精细化分析以及趋势记录功能。
目前国内监护仪呼吸参数监测多采用阻抗法，只能测量呼吸频率，不能反映呼吸通道的流量、压力和病人呼吸的气体容积等生理参数，对于在机械辅助通气过程中可能给病人造成气压伤、容积伤和肺膨胀不全等不良作用的气道状态不能进行有效的实时监测[5]。
3.2.3国外研究现状
国外呼吸机专业厂商主要有美国Puritan Bennett公司、Bear Medical systems 公司、3M Bird公司、Respironics公司和Newport公司、西德Siemens公司、法国Taema公司、德国的Drager公司等。
1、国外的呼吸检测仪器
（1）美国泰科公司研制的PB760呼吸机
图7 Puritan Bennett? 760呼吸机
其具有标准化的流量触发及精确的气体传输，采用先进的无摩擦伺服阀作为气体输送系统，使呼吸机系统响应速度快，并且操作界面直观方便。所以，从研发至今10多年仍在国内大、中型医院中被广泛应用。
组成及结构原理:PB760呼吸机主要由气路系统和电路系统2部分组成。进气子系统、活塞/汽缸子系统、吸气管路子系统和患者管路子系统的作用是为患者提供空气和氧气的吸入和呼出通道，提供压力过高气体排放通道，对吸入通道和呼出通道进行切换，并且对患者吸氧浓度及潮气量进行控制和检测；PEEP子系统主要由储气箱和PEEP泵构成，主要作用是产生用户设定的PEEP；呼气子系统包括呼气单向阀组件、呼气加热器组件、呼气温度传感器组件、呼气阀组件、呼气流量传感器组件等，其作用是提供呼出通道，并且监测呼出潮气量和呼出气体温度[6]。
电路系统的作用是接受用户对呼吸参数的输入，控制气路系统的工作和监测患者的呼吸参数。
缺点：氧浓度监测不准确。当氧浓度设置为21%时，监测显示为18%；当氧浓度设置为50%时，监测显示为42%。氧浓度越往上调，偏差越大。
（2）德国西门子公司研制的900C呼吸机
图8 900C呼吸机
900C呼吸机以控制精确度高、性能稳定、故障率低而闻名,因而在各大医院应用也较为广泛。主要由气动单元、电子单元两大部分组成。气动单元由压力传感器、流量传感器、空气混合器等精密的元器件组成。
主要元件的工作原理：流量传感器上有两通道,大的通道为主通道,小的通道为测量孔。在主通道上加有金属网,这样当有气体流过时,就会产生一定的阻力迫使部分气体通过测量孔,产生一定的压力,从而使晶体倾斜,引起晶体两端电阻偏移。根据晶体两端的电阻变化,可得到相应的压力信号,由压力信号再换算成流量信号。
900C呼吸机内有呼气流量传感器及吸气流量传感器。这是为了防止病人呼
出气体中的水汽在呼气流量传感器上凝结,影响测量的准确度,因而呼出流量传感器在使用过程中,加热电阻被通电加热。而通过吸气流量传感器的空氧混合气体,是干燥气体,其加热电阻没被通电,所以就不会有热的感觉[7]。
（3）美国纽邦150型呼吸机
图9 150型呼吸机
其结构紧凑、可移动、操作简单、功能多、应用范围广、易于维护等特点,深受临床医务人员的喜欢,在临床上有着大量的使用。
技术参数：
峰压：0-80cmH
O
2
潮气量范围：5-3000ml
PEEP（呼气末正压）：0-45
吸/呼比：1:99-4:1
（4）Taema公司的Taema Horus呼吸机
图10 Taema Horus呼吸机
技术参数：
潮气量：20-1500毫升
峰值流量：250升/分钟
呼吸频率4-80次/分钟
吸气时间呼吸周期的20-80%
吸气平台吸气时间的0-60%
近年来，呼吸力学是以工程学的观点和方法研究呼吸生理学中呼吸系统的力学问题。研究呼吸系统的力学问题，是希望能有助于对呼吸生理和病理的了解，因此研究的重点就在于呼吸力学参数的测量。呼吸力学参数的测量是肺功能评价和手术病人麻醉过程中对呼吸功能评价的重要方法，也是对呼吸机当前的状态提供动态监测的方法，这些在临床上都具有重要的实际意义[8]。
国外采用呼吸力学测量技术的公司主要有Datex-Ohmeda、GE、Hamilton、Philips等，而能以OEM方式提供呼吸力学模块的生产公司主要有CPT、NOV AMETRIX 等。国产监护仪中还没有采用这项技术，如能开发完成呼吸力学模块并应用到监护仪中将可以提升监护仪的性能，实现监护仪的多参数化，就可以弥补国内在这项技术开发方面的不足，缩小与跨国医疗公司监护产品的距离。
虽然国内呼吸机从诞生到现在已经有了很大的发展，但是目前还存在一些不足之处，具体有以下几点：
（1）都是在消化吸收国外先进呼吸机的基础上，结合我国国情设计生产的一系列高、中、低档呼吸机，然而高档呼吸机很少；
（2）基本功能齐全，操作简单明了，但特殊功能很少甚至没有[9]。
4.检测方法总结
4.1 流量传感器检测
在目前使用的中高档呼吸机中，作为容量和流量检测部件的流量传感器已经广泛使用。流量传感器是用来检测气体或液体在单位时间里流过某一固定横截面积的流体速度，流速与管道横截面积的乘积等于流量。用于测量流量的传感器很多，目前主要有测压式、热丝式和超声式三种，基本都是专门设计用于医用仪器的探测部件，在临床呼吸机的应用已经有近 20 年历史[10]。
这类流量传感器主要包含两种：一种是压差式流量传感器。但是这类传感器在很低流量的范围内检测曲线呈非线性，需要根据检测范围配置软件校正来提
高使用范围。
另一种是压力应变感应式流量传感器，它是在呼吸回路中分出一个很小的并行支气路，利用此通道进行压力测量。这种流量传感器制造工艺相对复杂一些、成本高。
4.2阻抗法检测
阻抗法是利用人体某部分阻抗的变化来进行生理参数的测量，以帮助进行诊断和监护。由于该方法简单、完全、无创且不会对病人产生任何副作用，故近来得到了深入发展与广泛的应用。阻抗法检测呼吸信号是目前呼吸设备中应用最为平常的一种方法[11]。如图 11,它具有无创、安全、简单、廉价等优点，但是比较容易受到人体心电和肌电等其他运动信号的干扰，从而影响检测的准确性。对此，国内很多学者都在寻找呼吸阻抗的抗干扰方法，并取得一定效果[ 8]。我国燕山大学的刘宝华等人设计了一种基于谐振状态下反射阻抗的耦合原理实现了高灵敏度检测呼吸信号[12]。
图11 人体阻抗模型
图12 基于谐振的耦合呼吸检测电路
二．研究的基本内容，拟解决的主要问题
1.研究的基本内容
为测量病人呼吸时的气体流量、频率、压力等参数,可采用不同型式的传感器,将被测信号转化为电压信号送入多路开关切换后，选择一路信号送入放大电路。由于重要信号大多数都是低频的0～5Hz[13]，为了消除传感器及回路中的噪
声信号，采用低通滤波器。
图13 呼吸信号检测系统
2. 拟解决的主要问题
1.本分析被测参数的形式（数字、模拟）、范围、数量；
2.进行系统总体方案设计，确定传感器等硬件型号，使用Protel绘制电
路图；
3.系统软件设计，数据分析显示及报警。
3. 研究步骤、方法
1、查阅大量文献资料，结合系统硬件和软件编程相关原理，深入理解并进行研究分析，并提出呼吸那信号检测系统的设计方案。
2、学习虚拟仪器以及LabVIEW软件，设计一个呼吸信号测量与分析系统，并对软件的具体模块编程并对信号进行处理。
3、对呼吸信号测量方法进行研究。
4、对设计的软，硬件部分进行调试和控制，完成预期目标效果。锻炼学生的独立分析能力，自学能力，创新设计能力。
4. 研究工作进度
第1—3周工作内容：查找、搜集、分析、整理文献资料具体要求：查找15篇以上的文献，包括5篇外文文献，并撰写开题报告。
第4周工作内容：外文资料的整理、翻译具体要求：2万字符的外文资料。
第5周工作内容：总体设计方案的拟定与论证具体要求：确定总体方案。
第6-13周工作内容：基于虚拟仪器的呼吸信号检测系统的研究与实现
具体要求：学习掌握LabVIEW技术和测试技术相关原理，深入理解并进行研究分析，设计一个基于虚拟仪器的呼吸信号测量与分析系统，应用到相关场合进行模拟，实现信号的采集、处理、转换与分析。
第14周工作内容：撰写论文具体要求：论文、说明书。
第15周工作内容：论文评阅
具体要求：指导老师和评阅老师对论文进行评阅，对论文存在的问题提出意见，学生根据老师的意见进行修改。
第16周工作内容：答辩
三. 主要参考文献
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四. 系（教研室）评议意见
评议人：
年月日
HEFEI UNIVERSITY 课程设计开题报告 题目：《基于DSP系统的语音采集与回放系统》 专业：11 级电子信息工程 姓名：章健吴广岭何志刚 学号：1105011029 1105011030 1105011044 指导老师：汪济洲老师 完成时间：2014年12月1日
一、开题报告题目 基于DSP系统的语音采集与回放系统。 二、研究背景与意义 语音处理是数字信号处理最活跃的研究方向之一,它是信息高速公路、多媒体技术、办公自动化、现代通信及职能系统等新兴领域应用的核心技术之一。用数字化的方法进行语音的传送、存储、分析、识别、合成、增强等是整个数字化通信网中的最重要、最基本的组成部分之一。一个完备的语音信号处理系统不但要具有语音信号的采集和回放功能, 还要能够进行复杂的语音信号分析和处理。通常这些信号处理算法的运算量很大, 而且又要满足实时的快速高效处理要求, 随着DSP 技术的发展, 以DSP 为内核的 设备越来越多。为语音信号的处理提供了优质可靠的平台. 软件编程的灵活性给很多设备增加不同的功能提供了方便, 利用软件在已有的硬件平台上实现不同的功能已成为 一种趋势。近年来，随着DSP的功能日益增强，性能价格比不断上升，开发手段不断改进，DSP在数据采集系统的应用也在不断完善。 三、主要内容与目标 随着计算机多媒体技术，网络通信技术和DSP（Digital Signal Processor）技术的飞速发展，语音的数字通信得到越来越多的应用，语音信号的数字化一直是通信发展的主要方向之一，语音的数字通信和模拟通信相比，无疑有着更大的优越性，这主要体现在以下几个方面：数字语音比模拟语音具有更好的话音质量；具有更强的干扰性，并易于加密；可节省带宽，能更有效的利用网络资源；更加易于存储和处理。最简单的数字化就是直接对原始语音信号进行A/D 转换，但这样得到的语音的数据量非常大。为了减少语音信号所占用的带宽或存储空间，就必须对数字语音信号进行压缩编码。语音编码的目的就在于在保证语音音质和可懂度的条件下，采用尽可能少的比特数来表示语音，即尽可能的降低编码比特率，以便在有限的传输带宽内让出更多的信道来传输图像和其他数据流，从而达到传输资源的有效利用和网络容量的提高。在通信越来越发达的当今世界，尤其最近几十年，语音压缩编码技术在移动通信、IP 电话通信、保密通信、卫星通信以及语音存储等很多方面得到了广泛的应用。 语音信号处理在手持设备、移动设备和无线个人设备中的应用正在不断增加。今天的个人手持设备语音大多时候仅仅局限于语音拨号，但是已经出现了适用于更广泛开发语音识别和文本到语音应用的技术。语音功能为用户提供自然的输入和输出方式，它比其他形式的I/O更安全，尤其是当用户在开车期间。在大多数应用中，语音都是键盘和显示器的理想补充。其他潜在的语音应用包括如下几个方面。 （1）语音电子邮件。包括浏览邮箱、利用语音输入写电子邮件以及收听电子邮件的读出。 （2）信息检索。股票价格、标题新闻、航班信息、天气预报等都可以通过语音从互联网收听。例如，用户不用先进入某个网址并输入股票名字或者浏览预定义列表，可以通过语音命令实现。 （3）个人信息管理。允许用户通过语音指定预约、查看日历、添加联络信息等等。 （4）语音浏览。利用语音程序菜单，用户可以在网上冲浪、添加语音收藏夹并收听网页内容的读出。 （5）语音导航。在自动和人眼不够用的条件下获取导航的完全语音输入/输出驾驶
目录 摘要 (2) 第一章绪论 (3) 1.1 语音课设的意义 (3) 1.2 语音课设的目的与要求 (3) 1.3 语音课设的基本步骤 (3) 第二章设计方案论证 (5) 2.1 设计理论依据 (5) 2.1.1 采样定理 (5) 2.1.2 采样频率 (5) 2.1.3 采样位数与采样频率 (5) 2.2 语音信号的分析及处理方法 (6) 2.2.1 语音的录入与打开 (6) 2.2.2 时域信号的FFT分析 (6) 2.2.3 数字滤波器设计原理 (7) 2.2.4 数字滤波器的设计步骤 (7) 2.2.5 IIR滤波器与FIR滤波器的性能比较 (7) 第三章图形用户界面设计 (8) 3.1 图形用户界面概念 (8) 3.2 图形用户界面设计 (8) 3.3 图形用户界面模块调试 (9) 3.3.1 语音信号的读入与打开 (9) 3.3.2 语音信号的定点分析 (9) 3.3.3 N阶高通滤波器 (11) 3.3.4 N阶低通滤波器 (12) 3.3.5 2N阶带通滤波器 (13) 3.3.6 2N阶带阻滤波器 (14) 3.4 图形用户界面制作 (15) 第四章总结 (18) 附录 (19) 参考文献 (24)
摘要 数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。 数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。 数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。 数字信号处理的核心算法是离散傅立叶变换(DFT)，是DFT使信号在数字域和频域都实现了离散化，从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数字信号处理从理论走向实用的是快速傅立叶变换(FFT)，FFT的出现大大减少了DFT的运算量，使实时的数字信号处理成为可能、极大促进了该学科的发展。 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
语音信号处理实验 班级： 学号： 姓名：
实验一 基于MATLAB 的语音信号时域特征分析（2学时） 1） 短时能量 （1）加矩形窗 a=wavread('mike.wav'); a=a(:,1); subplot(6,1,1),plot(a); N=32; for i=2:6 h=linspace(1,1,2.^(i-2)*N);%形成一个矩形窗，长度为2.^(i-2)*N En=conv(h,a.*a);% 求短时能量函数En subplot(6,1,i),plot(En); if (i==2) ,legend('N=32'); elseif (i==3), legend('N=64'); elseif (i==4) ,legend('N=128'); elseif (i==5) ,legend('N=256'); elseif (i==6) ,legend('N=512'); end end 00.51 1.52 2.5 3 x 10 4 -1 100.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 024 N=3200.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 05 N=6400.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 0510 N=12800.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 01020 N=2560 0.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 02040 N=512 （2）加汉明窗 a=wavread('mike.wav'); a=a(:,1); subplot(6,1,1),plot(a); N=32;
for i=2:6 h=hanning(2.^(i-2)*N);%形成一个汉明窗，长度为2.^(i-2)*N En=conv(h,a.*a);% 求短时能量函数En subplot(6,1,i),plot(En); if (i==2), legend('N=32'); elseif (i==3), legend('N=64'); elseif (i==4) ,legend('N=128'); elseif (i==5) ,legend('N=256'); elseif (i==6) ,legend('N=512'); end end 00.51 1.52 2.5 3 x 10 4 -1 100.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 012 N=3200.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 024 N=6400.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 024 N=12800.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 0510 N=2560 0.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 01020 N=512 2） 短时平均过零率 a=wavread('mike.wav'); a=a(:,1); n=length(a); N=320; subplot(3,1,1),plot(a); h=linspace(1,1,N); En=conv(h,a.*a); %求卷积得其短时能量函数En subplot(3,1,2),plot(En); for i=1:n-1 if a(i)>=0 b(i)= 1;
枣庄学院 本科生毕业设计（论文） 开题报告 （20**届） 简易多功能信号发生器的电路设计 姓名：*** 学号：20080613**** 专业：过程装备与控制工程 班级：2008级本科（*）班 学院：机电工程学院 指导老师：** 20**年2月25日
一、研究的目的与意义 信号发生器作为科学实验必不可少的装置，被广泛地应用到教学、科研等各个领域。高等学校特别是理工科的教学、科研需要大量的仪器设备，例如信号源、示波器等，常用仪器都必须配置多套，但是有些仪器设备价格昂贵，如果按照传统模式新建或者改造实验室投资巨大，造成许多学校仪器设备缺乏或过时陈旧，严重影响教学科研。如果运用虚拟仪器技术构建系统，代替常规仪器、仪表，不但可以满足实验教学的需要、节约大量的经费、降低实验室建设的成本，而且能够提高教学科研的质量与效率。目前我国经济开始进入一个新的发展时期，经济的快速发展将加快企业的技术改造步伐，各行业特别是电子、通信行业对先进任意波发生器的需求更加强劲。高档台式仪器加工工艺复杂，对制造水平要求高，生产突破有困难，而采用虚拟技术后，就可通过只采购适合自己应用情况的通用仪器硬件，依靠虚拟仪器软件开发平台，设计出所需的高性能价格比的仪器系统。虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器是以计算机为基础，配以相应测试功能的硬件作为信号输入输出的接口，利用虚拟仪器软件开发平台在计算机的屏幕上虚拟出仪器的面板，人们通过鼠标或键盘操作虚拟仪器面板上的旋钮、开关和按键，去选用仪器功能，设置各种工作参数，启动或停止一台仪器的工作。它能够实现普通仪器的全部功能，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等，也能够实现一些在普通仪器上无法实现的功能。这种方式不但让用户享用到通用 PC 机不断升级的性能，还可体会到完全自定义的测量系统功能的灵活性，最终构建起满足特定需求的系统。虚拟仪器是测试技术与计算机深层次结合的产物，其实质是利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。虚拟仪器应用软件是整个系统的关键。因此，从某种意义上可以说：软件就是仪器。与传统的仪器相比，虚拟仪器更通用、更灵活、更经济，而且更能适应当代科学技术对测量仪器不断提出的更新、扩展功能和性能的要求。 二、国内外的研究状况 波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用 555 振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的 RC 很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。 波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。函数波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。 在 70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，
系（院）物理与电子工程学院专业电子信息工程题目语音信号的处理与分析 学生姓名 指导教师 班级 学号 完成日期：2013 年5 月 目录 1 绪论.............................................................................................................. 错误!未定义书签。 1.1课题背景及意义................................................................................. 错误!未定义书签。 1.2国内外研究现状................................................................................. 错误!未定义书签。 1.3本课题的研究内容和方法................................................................. 错误!未定义书签。 1.3.1 研究内容................................................................................ 错误!未定义书签。 1.3.2 开发环境................................................................................ 错误!未定义书签。 2 语音信号处理的总体方案............................................................................ 错误!未定义书签。 2.1 系统基本概述.................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2 系统基本要求与目的........................................................................ 错误!未定义书签。 2.3 系统框架及实现................................................................................ 错误!未定义书签。 2.3.1 语音信号的采样.................................................................... 错误!未定义书签。 2.3.2 语音信号的频谱分析............................................................ 错误!未定义书签。 2.3.3 音乐信号的抽取.................................................................... 错误!未定义书签。 2.3.4 音乐信号的AM调制.............................................................. 错误!未定义书签。 2.3.5 AM调制音乐信号的同步解调............................................... 错误!未定义书签。 2.4系统设计流程图................................................................................. 错误!未定义书签。 3 语音信号处理基本知识................................................................................ 错误!未定义书签。 3.1语音的录入与打开............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2采样位数和采样频率......................................................................... 错误!未定义书签。 3.3时域信号的FFT分析......................................................................... 错误!未定义书签。 3.4切比雪夫滤波器................................................................................. 错误!未定义书签。 3.5数字滤波器设计原理......................................................................... 错误!未定义书签。 4 语音信号实例处理设计................................................................................ 错误!未定义书签。 4.1语音信号的采集................................................................................. 错误!未定义书签。
陕西国防学院电子工程系毕业论文 摘要 本系统以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。 函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。 关键词： ICL8038，波形，原理图，常用接法 1
陕西国防学院电子工程系毕业论文 目录 摘要 (1) 目录 (2) 第一章项目任务 (3) 1.1 项目建 (3) 1.2 项目可行性研究 (3) 第二章方案选择 (4) 2.1 [方案一] (4) 2.2 [方案二] (4) 第三章基本原理 (5) 3.1函数发生器的组成 (6) 3.2 方波发生器 (6) 3.3 三角波发生器 (7) 3.4 正弦波发生器 (9) 第四章稳压电源 (10) 4.1 直流稳压电源设计思路 (10) 4.2 直流稳压电源原理 (11) 4.3设计方法简介 (12) 第五章振荡电路 (15) 5.1 RC振荡器的设计 (15) 第六章功率放大器 (17) 6.1 OTL 功率放大器 (17) 第七章系统工作原理与分析 (19) 7.1 ICL8038芯片简介 (19) 7.2 ICL8038的应用 (19) 7.3 ICL8038原理简介 (19) 7.4 电路分析 (20) 7.5工作原理 (20) 7.6 正弦函数信号的失真度调节 (23) 7.7 ICL8038的典型应用 (24) 致谢 (25) 心得体会 (26) 参考文献 (27) 附录1 (28) 附录2 (29) 附录3 (30) 2
基于FPGA的函数信号发生器 一、课题来源、目的、意义 函数信号发生器是广泛应用于系统检测调试、自动测昴控制和教学实验等领域的多波形信号源，它可以产生正弦波、三角波、锯齿波、方波等多种波形，山于其输出的波形均可用数学函数描述,故命名为函数信号发生器。函数信号发生器在工业生产、产晶开发、科学硏究等实验测试中起着十分重要的作用，除供通信、仪表和自动控制系统测试用外,还广泛用于生物医学等各个领域的测试随着电子技术的不断发展与进步，现代的电子测量、通信系统越来越需耍有高精度和灵活的信号发生器进行测量和调试。原有的信号发生器的性能C经难以满足现在的耍求，现在不仅要求能产生标准的波形,I何口要求函数发d器的输出波形质量好，输出频率范围宽，频率转换速度快并U频率转换吋波形的相位需要连续。为了适应现代电子技术的发展和市场要求, 研究制作高性能的函数信号发生器则具有重大的意义。 虽然现在各大芯片制造商都推出了采用先进CMOS工艺生产的高性能专用直接数字频率合成(DDS)芯片，为电路设计者提供了多种选择，但专用的DDS芯片的局限性在于其价格昂贵, 不易扩展。目前,大规模可编程逻辑器件(PLD)得到越来越广泛的应用，其强大的功能也逐步从各种器件中显露出來。如今的可编程器件在其白身功能愈加强大的同时，更使系统趋于小型化，高集成度和高可靠性。与此同时，器件所具有的静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得系统设计周期大大缩短，降低了设计费用和设计风险，极大的提高了电子系统设计的灵活性和通用性。其中现场可编程门阵列(FPGA)编程灵活!应用范围广，而口逻辑功能较复杂的小型系统可以在一?片FPGA屮实现。山于FPGA 实现DDS技术在一些方面存在着DDS芯片不能取代的优势，并H可以实现多个DDS芯片的功能，除了能满足用户对特殊功能的要求外，还可以在器件选择上有更大的选择余地，所以本文提出基于FPGA实现采用直接数字频率合成技术实现可编程函数信号发生器的实现方案,并给出了详细的设计方法。 本课题的意义在于将FPGA可编程的特性与直接数字频率合成(DDS)技术精确和快速的特性有机地结合起來，既实现了函数信号发生器的灵活配置，减小体积,有效地降低开发的成本，又町以实现函数信号发生器的输出频率、相位和幅度在数字处理器的控制下精确而快速地变换。在我国，高精度的标准信号源产品较少并口产品落后，可靠性较差，并口研究起步较晚，与国外发达国家比较水平差距比较大，所以现在研究基于直接数字频率合成技术与FPGA 相结合的函数发生器并II研制出相关的产品将对我国国防、科研、教育起到深远的意义° 二、国内外基本研究情况 函数信号发生器按工作原理可分为：调谐信号发生器、锁相信号发生器和合成信号发生器。 早期的调谐信号发生器采用的是模拟电子技术，山调谐振荡器和调幅放大器加上一?些指示电路构成，仅能产生止弦波、三角波、方波等儿种简甲的波形，其电路结构复杂、尺寸大且功耗大，并且频率不高，曲于模拟电路温漂大血使得其波形稳定性差，且难以产生精准的频率信号，不易调试。 锁相涪号发生器是山调谐振荡器通过锁相的方法获得输出信号频率的信号发生器。这种信号发
信号发生器的设计与制作 系别：机电系专业：应用电子技术届：07届姓名：张海峰 摘要 本系统以AD8951集成块为核心器件，AT89C51集成块为辅助控制器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。AD9851是AD公司生产的最高时钟为125 MHz、采用先进的CMOS技术的直接频率合成器，主要由可编程DDS系统、高性能模数变换器（DAC）和高速比较器3部分构成，能实现全数字编程控制的频率合成。 关键词AD9851，AT89C51,波形，原理图，常用接法
ABSTRACT 5 The system AD8951 integrated block as the core device, AT89C51 Manifold for auxiliary control devices, production of a function signal generator to produce low cost. Suitable for students to learn the use of electronic technology measurement. AD9851 is a AD produced a maximum clock of 125 MHz, using advanced CMOS technology, the direct frequency synthesizer, mainly by the programmable DDS systems, high-performance module converter (DAC) and high-speed comparator three parts, to achieve full Digital program-controlled frequency synthesizer. Key words AD9851, AT89C51, waveforms, schematics, Common Connection
检测设备：VT PLUS HF气流分析仪： 检测呼吸机：鸟牌vela呼吸机 一、检查前准备 1. 设备外观检查：生产厂家、型号、出厂日期及编号、电源额定电压、频率，有/无机械损伤，附件。注意通风口和过滤器是否清洁；气源进口和呼吸管道有否正确连接；电源线、电池和电缆配件是否齐全等。 2. 用户接口检查：各控制旋钮档位正确，接触良好，步跳清晰，调节平滑；呼吸机内部、外部标识及标记清楚可见。 3. 设备功能检查：电源、气源检查（0.25—0.55Mpa），气路密闭性检查，湿化器温度与设在31—35℃。 待激或准备测试 二、安装与连接 连接病人回路至呼吸机，并注意将呼吸机的湿化方式选项与病人回路实际连接方式相一致。把病人管道Y-piece 端连接到VT PLUS HF分析仪右侧的气流进口。连接模拟肺到分析仪左侧的气流出口。
三、机械通气参数检测 1.潮气量/分钟通气量 按“2”（“VOLUME”）进入分析仪容积界面，或者按“5”（“FULL”）进入全参数界面。设置呼吸机为VCV（容量控制）通气模式，在成人型呼吸机或成人模式检测时（VT≥300mL），设定呼吸频率f=20BPM(次/分)，吸呼比I:E=1:2，呼气末正压PEEP=2cmH2O，氧浓度FiO2=40%；在婴幼儿型模式检测时（VT=30～300mL），设定呼吸频率为15BPM，吸呼比1:1.5。启动呼吸，呼吸机可能呼吸几次后才能使传送的流量稳定。 对于输送潮气量大于100ml或分钟通气量大于3L/min的呼吸机，呼气潮气量或呼气分钟通气量的测试装置应工作正常，测量精度为±15%。对于输送潮气量小于100ml或分钟通气量小于3L/min的呼吸机，按使用说明书提供的精度，检测时需连接儿童管路、儿童性测试肺。 1.1成人潮气量检测： 1.2婴幼儿型潮气量检测： 2.通气频率 设定呼吸机为VCV模式，呼吸率可从分析仪流量或全参数界面读出。分析仪测量值及呼吸机显示值相对呼吸机设定值误差均应在±10%以内。 2.1成人型
语音信号处理试验 实验一：语音信号时域分析 实验目的： (1)录制两段语音信号，内容是“语音信号处理”，分男女声。 (2)对语音信号进行采样，观察采样后语音信号的时域波形。 实验步骤： 1、使用window自带录音工具录制声音片段 使用windows自带录音机录制语音文件，进行数字信号的采集。启动录音机。录制一段录音，录音停止后，文件存储器的后缀默认为.Wav。将录制好文件保存，记录保存路径。男生女生各录一段保存为test1.wav和test2.wav。 图1基于PC机语音信号采集过程。 2、读取语音信号 在MATLAB软件平台下，利用wavread函数对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。通过使用wavread函数，理解采样、采样频率、采样位数等概念！ Wavread函数调用格式： y=wavread（file），读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。
[y，fs，nbits]=wavread（file），采样值放在向量y中，fs表示采样频率（hz），nbits表示采样位数。 y=wavread（file，N），读取前N点的采样值放在向量y中。 y=wavread（file，[N1，N2]）,读取从N1到N2点的采样值放在向量y中。 3、编程获取语音信号的抽样频率和采样位数。 语音信号为test1.wav和test2.wav，内容为“语音信号处理”，两端语音保存到工作空间work文件夹下。在M文件中分别输入以下程序，可以分两次输入便于观察。 [y1,fs1,nbits1]=wavread('test1.wav') [y2,fs2,nbits2]=wavread('test2.wav') 结果如下图所示 根据结果可知：两端语音信号的采样频率为44100HZ，采样位数为16。 4、语音信号的时域分析 语音信号的时域分析就是分析和提取语音信号的时域参数。进行语音分析时，最先接触到并且夜市最直观的是它的时域波形。语音信
通信与信息工程学院 信息处理综合实验报告 班级：电子信息工程1502班 指导教师： 设计时间：2018/10/22-2018/11/23 评语： 通信与信息工程学院 二〇一八年 实验题目：语音信号分析与处理 一、实验内容 1. 设计内容 利用MATLAB对采集的原始语音信号及加入人为干扰后的信号进行频谱分析，使用窗函数法设计滤波器滤除噪声、并恢复信号。 2．设计任务与要求 1. 基本部分
（1）录制语音信号并对其进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。 （2）对所录制的语音信号加入干扰噪声，并对加入噪声的信号进行频谱分析；画出加噪后信号的时域波形和频谱图。 （3）分别利用矩形窗、三角形窗、Hanning窗、Hamming窗及Blackman 窗几种函数设计数字滤波器滤除噪声，并画出各种函数所设计的滤波器的频率响应。 （4）画出使用几种滤波器滤波后信号时域波形和频谱，对滤波前后的信号、几种滤波器滤波后的信号进行对比，分析信号处理前后及使用不同滤波器的变化；回放语音信号。 2. 提高部分 （5）录制一段音乐信号并对其进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。 （6）利用MATLAB产生一个不同于以上频段的信号；画出信号频谱图。 （7）将上述两段信号叠加，并加入干扰噪声，尝试多次逐渐加大噪声功率，对加入噪声的信号进行频谱分析；画出加噪后信号的时域波形和频谱图。 （8）选用一种合适的窗函数设计数字滤波器，画出滤波后音乐信号时域波形和频谱，对滤波前后的信号进行对比，回放音乐信号。 二、实验原理 1.设计原理分析 本设计主要是对语音信号的时频进行分析，并对语音信号加噪后设计滤波器对其进行滤波处理，对语音信号加噪声前后的频谱进行比较分析，对合成语音信号滤波前后进行频谱的分析比较。 首先用PC机WINDOWS下的录音机录制一段语音信号，并保存入MATLAB软件的根目录下，再运行MATLAB仿真软件把录制好的语音信号用audioread函数加载入MATLAB仿真软件的工作环境中，输入命令对语音信号进行时域，频谱变换。 对该段合成的语音信号，分别用矩形窗、三角形窗、Hanning窗、Hamming窗及Blackman窗几种函数在MATLAB中设计滤波器对其进行滤波处理，滤波后用命令可以绘制出其频谱图，回放语音信号。对原始语音信号、合成的语音信号和经过滤波器处理的语音信号进行频谱的比较分析。 2.语音信号的时域频域分析 在Matlab软件平台下可以利用函数audioread对语音信号进行采样,得到了声音数据变量y,同时把y的采样频率Fs=44100Hz放进了MATALB的工作空间。
实用 中南大学 信息科学与工程学院 语音信号处理 实验报告 指导老师：覃爱娜 学生班级：信息0704 学生名称：阮光武 学生学好：0903070430 提交日期：2010年6月18日
实验一 语音波形文件的分析和读取 一、实验的任务、性质与目的 本实验是选修《语音信号处理》课的电子信息类专业学生的基础实验。通过实验： （1）掌握语音信号的基本特性理论：随机性，时变特性，短时平稳性，相关性等； （2）掌握语音信号的录入方式和*.WAV音波文件的存储结构； （3）使学生初步掌握语音信号处理的一般实验方法。 二、实验原理和步骤： WAV文件格式简介 WAV文件是多媒体中使用了声波文件的格式之一，它是以RIFF格式为标准。每个WAV文件的头四个字节就是“RIFF”。WAV文件由文件头和数据体两大部分组成，其中文件头又分为RIFF/WAV文件标识段和声音数据格式说明段两部分。常见的WAV声音文件有两种，分别对应于单声道（11.025KHz采样率、8Bit的采样值）和双声道（44.1KHz采样率、16Bit的采样值）。采样率是指声音信号在“模拟→数字”转换过程中，单位时间内采样的次数；采样值是指每一次采样周期内声音模拟信号的积分值。对于单声道声音文件，采样数据为8位的短整数（short int 00H-FFH）；而对于双声道立体声声音文件，每次采样数据为一个16位的整数（int），高八位和低八位分别代表左右两个声道。WAV文件数据块包含以脉冲编码调制（PCM）格式表示的样本。在单声道WAV文件中，道0代表左声道，声道1代表右声道；在多声道WAV文件中，样本是交替出现的。WAV文件的格式见表1。
苏州科技学院 毕业设计开题报告 设计题目任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）院系电子与信息工程学院 专业电子信息工程 班级电子0911 学生姓名XXXXXXX 学号 设计地点 指导教师 2013 年3月31 日
设计题目：任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）课题目的、意义及相关研究动态： 一、课题目的： 信号发生器是一种能产生模拟电压波形的设备，这些波形能够校验电子电路的设计。信号发生器广泛用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域,它是一种可以产生正弦波，方波，三角波等函数波形的一起，其频率范围约为几毫赫到几十兆赫，在工业生产和科研中利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能鉴定，在多数电路传递网络中，电容与电感组合电路，电容与电阻组合电路及信号调制器的频率，相位的检测中都可以得到广泛的应用。因此，研究信号发生器也是一个很重要的发展方向。 常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，但这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而本课题设计的函数信号发生器，由单片机构成具有结构简单，价格便宜等特点将成为数字量信号发生器的发展趋势。 本课题采用的是以89c51为核心，结合 DAC0832实现程控一般波形的低频信号输出，他的一些主要技术特性基本瞒住一般使用的需要，并且它具有功能丰富，性能稳定，价格便宜，操作方便等特点，具有一定的推广作用。 二、课题意义： （1）任意信号发生器主要在实验中用于信号源，是电子电路等各种实验必不可少的实验设备之一，掌握任意信号发生器的工作原理至关重要。 （2）任意信号发生器能产生某些特定的周期性时间任意波形（正波、方波、三角波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫任意信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。 （3）本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用任意信号发生器，不但成本较低而精度较高，最重要的是开发简单易于调试，具有一定社会价值和经济价值。 （4）任意信号发生器作为一种常见的电子仪器设备，既能够构成独立的信号源，也可以是高新能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，任意信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它是能够提高质量的精密信号源及扫描源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并且提高检测精度。
燕山大学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称：语音信号虚拟分析 仪 学院（系）：里仁学院电子工程 系 年级专业：08 电子信息工程 学生姓名：徐柳坡 指导教师：孟玲玲 完成日期：2012.03.16
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 语音信号处理分析的发展可以说是从1940年前后Dudley的声码器和Potter等人的可见语音开始的;20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理方法和技术，如数字滤波器、快速傅立叶变换等成为语音信号数字处理的理论和技术基础;到了80年代，由于矢量量化、隐马尔可夫模型和人工神经网络等相继被应用于语音信号处理，并经过不断改进与完善，使得语音信号处理技术产生了突破性的进展。进入90年代以来，语音信号处理在实用化方面取得了许多实质性的进展。一方面，对声学语音学统计模型的研究逐渐深入，鲁棒的语音识别、基于语音段的建模方法及隐马尔可夫模型与人工神经网络的结合成为研究的热点。另一方面，为了语音识别实用化的需要，讲者自适应、听觉模型、快速搜索识别算法以及进一步的语言模型的研究等课题倍受关注。 笔者研究本课题是因为信号处理技术几乎涉及到所有的工程技术领域,而频谱分析正是信号处理中一个非常重要的分析手段。基于LabVIEW的虚拟频谱分析仪由数据采集、信号分析和处理、结果输出显示3大部分组成。利用I/O接口设备完成信号的采集,数据分析和处理则由LabVIEW软件完成。 语音信号分析有非常重要的意义。信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域,如，军事，航空航天，生物医学等。而频谱分析正是信号处理中一个非常重要的分析手段。 总之，研究用LabVIEW分析语音信号既具有学术价值也具有实际应用价值。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 研究的基本内容：利用声卡，在计算机上开发虚拟仪器功能，实现音频信号分析及特性参数测试。 软件设计：波形显示，电压测量，频谱分析及典型参数计算。主要使用LabVIEW图形化编程语言来代替传统仪器对被测信号进行采集、分析处理以及对测量结果的表达与输出。 最后，输入信号调理。对输出结果进行分析判断，改善设计的不足和错
通信工程学院12级1班 罗恒 2012101032 实验二 基于MATLAB 的语音信号频域特征分析 一、 实验要求 要求根据已有语音信号，自己设计程序，给出其倒谱、语谱图的分析结果，并根据频域分析方法检测所分析语音信号的基音周期或共振峰。 二、 实验目的 信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外，傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更深入地说明信号的各项红物理现象。 由于语音信号是随着时间变化的，通常认为，语音是一个受准周期脉冲或随机噪声源激励的线性系统的输出。输出频谱是声道系统频率响应与激励源频谱的乘积。声道系统的频率响应及激励源都是随时间变化的，因此一般标准的傅立叶表示虽然适用于周期及平稳随机信号的表示，但不能直接用于语音信号。由于语音信号可以认为在短时间内，近似不变，因而可以采用短时分析法。 三、 实验设备 1.PC 机； 2.MATLAB 软件环境； 四、 实验内容 1.上机前用Matlab 语言完成程序编写工作。 2.程序应具有加窗（分帧）、绘制曲线等功能。 3.上机实验时先调试程序，通过后进行信号处理。 4.对录入的语音数据进行处理，并显示运行结果。 5.依次给出其倒谱、语谱图的分析结果。 6. 根据频域分析方法检测所分析语音信号的基音周期或共振峰。 五、 实验原理及方法 1、短时傅立叶变换 由于语音信号是短时平稳的随机信号，某一语音信号帧的短时傅立叶变换的定义为： 其中w(n -m)是实窗口函数序列，n 表示某一语音信号帧。令n -m=k'，则得到 ()()()jw jwm n m X e x m w n m e ∞-=-∞= -∑
Xuchang Electric V ocational College 毕业论文（设计） 题目：函数信号发生器的设计与制作 系部：电气工程系_ 班级：12电气自动化技术 姓名：张广超 指导老师：郝琳 完成日期：2014/5/20
毕业论文内容摘要
目录 1引言 (3) 1.1研究背景与意义 (3) 1.2研究思路与主要内容 (3) 2 方案选择 (4) 2.1方案一 (4) 2.2方案二 (4) 3基本原理 (5) 4稳压电源 (6) 4.1直流稳压电源设计思路 (6) 4.2直流稳压电源原理 (6) 4.3集成三端稳压器 (7) 5系统工作原理与分析 (8) 5.1ICL8038芯片性能特点简介 (8) 5.2ICL8038的应用 (8) 5.3ICL8038原理简介 (8) 5.4电路分析 (9) 5.5ICL8038内部原理 (10) 5.6工作原理 (11) 5.7正弦函数信号的失真度调节 (11) 5.8ICL8038的典型应用 (12) 5.9输出驱动部分 (12) 结论 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
1引言 信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 1.1研究背景与意义 函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它产生的锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波信号产生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转线圈上加随时间线性变化的电压——锯齿波电压，使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。对于三角波，方波同样有重要的作用，而函数信号发生器是指一般能自动产生方波正弦波三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。因此，建议开发一种能产生方波、正弦波、三角波的函数信号发生器。函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如 ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的[1]。 1.2研究思路与主要内容 本文主要以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术实验使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从几赫到几百千赫的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。基于ICL8038函数信号发生器主要电源供电、波形发生、输出驱动三大部分组成。电源供电部分：主要由集成三端稳压管LM7812和LM7912构成的±12V直流电压作为整个系统的供电。波形发生部分：主要由单片集成函数信号发生器ICL8038构成。通过改变接入电路的电阻或电容的大小，能够得到几赫到几百千赫不同频率的信号。输出驱动部分：主要由运放LF353构成。由于ICL8038的输出信号幅度较小，需要放大输出信号。ICL8038的输出信号经过运放LF353放大后能够得到输出幅度较大的信号[2]。