音频失真度测量的研究
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摘 要：音频类设备是煤矿井下设备的重要组成部分，例如广播音箱、电话、工作面通讯装置、声光信号通讯器、手机等很多类的设备和系统。目前我们人的耳朵能够听到频率20 Hz～15 kHz范围内的音频信号，而人嘴巴发出的语音信号约分布在300～3400Hz。因此300～3400Hz的语音信号可用来确定语音内容或判断说话者的身份；音频可经过音频设备模拟化，成为模拟音频，也可经音频设备数字化成为数字音频。根据音频在传输和转换的过程中会出现失真，定义了音频失真的概念，解释了失真度的含义，并分析了失真度测量的2种测试方法。并通过介绍失真度仪和音频分析仪的使用，明确了实际检测过程中的 THD测量和THD+N测量的方法。
关键词：失真度 THD THD+N 谐波失真测量。
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（c）-0063-02
音频类设备是煤矿井下设备的重要组成部分，而音频设备有三方面的作用：（1）将声音转换电信号，例如麦克风。（2）将电信号转换音频信号并播放出来的设备，例如扬声器、耳机等。（3）将音频信号放大并输出，例如功率放大器、功放电路等。
音频信号在转换或放大输出的过程中，音频设备中的晶体管等为电阻电容的混合参数所构成的器件，由于电容的容抗中含有频率因子，不同的频率对应于不同的容抗，所以输出信号f1中就多了一些输入信号f0中所没有的频率谐波分量（例如2f0、3f0、4f0、5f0等），输出的声音失去了原有的音色和音质，轻则声音会发破、刺耳，重则模糊根本听不清。因此，在音频传输系统中，我们需测量音频失真的程度，引入了失真度的概念，以便能够采取措施，保证信号的通信质量。
1 失真度
音频在转换、放大、传输的过程中会受到干扰和噪声的影响，输出信号会相对于输入信号发生波形上的变化。所以输出信号相对于输入信号偏离大小的程度就是失真度。根据失真度计算的定义，我们可以看出失真度是信号中总谐波频率的能量与基频能量之比的平方根值，也可简单表示为总谐波频率电压的有效值与基频电压的有效值之比，并以百分数表示。
即
式中：γ为失真度；P为信号总功率；P1为基频信号的功率；U1为基频电压的有效值；U2～Un为谐波频率电压有效...
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