Если вы хотите изучить звуковые волны и их спектральный состав, вам не нужно тратить деньги на дорогое оборудование. Вы можете создать собственный звуковой спектроанализатор, используя всего несколько недорогих компонентов и открытый исходный код программного обеспечения.
Первый шаг — собрать аппаратную часть. Вам понадобится микрофон, усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и микроконтроллер. Микрофон преобразует звуковые волны в электрические сигналы, которые затем усиливаются усилителем. АЦП преобразует аналоговые сигналы в цифровые данные, которые могут быть обработаны микроконтроллером.
Для программной части, вам понадобится языки программирования, такой как Python или C++, и библиотеки, такие как NumPy и SciPy, которые предоставляют функции для работы со звуковыми данными. Вы можете использовать Fast Fourier Transform (FFT) для преобразования звуковых волн во временную шкалу в спектральную шкалу, что позволяет вам видеть частотный состав звука.
Собрав аппаратную часть и написав программное обеспечение, вы можете начать изучать звуковые волны и их спектральный состав. Вы можете использовать свой анализатор для изучения различных звуков, таких как музыкальные инструменты, голоса или даже звуки природы. Вы также можете использовать его для изучения эффектов, таких как реверберация или эхо, которые меняют спектральный состав звука.
Выбор компонентов для сборки звукового спектрального анализатора
Начните с выбора микроконтроллера. Рекомендуется использовать модель с достаточной вычислительной мощностью и низким энергопотреблением, такой как STM32F4 или ESP32. Эти микроконтроллеры обладают достаточной производительностью для обработки звуковых данных и имеют встроенные интерфейсы связи, что облегчает подключение других компонентов.
Для захвата звуковых данных необходим микрофон. Рекомендуется использовать электретный микрофон с линейным выходом, такой как Electret Condenser Microphone MAX4466. Он обеспечивает высокое качество звука и прост в подключении к микроконтроллеру.
Для отображения спектральных данных нужен дисплей. В зависимости от ваших требований, можно использовать ЖК-дисплей с поддержкой графики, такой как ST7735, или OLED-дисплей, например, SSD1306. Оба типа дисплеев имеют свои преимущества и недостатки, поэтому выберите тот, который лучше всего подходит для вашего проекта.
Для хранения данных и программного обеспечения анализатора может потребоваться внешняя память. Флеш-память, такая как W25Q64FV, может использоваться для хранения данных о калибровке и других параметрах, а также для хранения пользовательских данных. Если вам нужно больше места для хранения данных, можно использовать карту microSD.
Для подключения к компьютеру или другим устройствам может потребоваться интерфейс связи. USB-интерфейс, такой как CP2102, или интерфейс Bluetooth, например, HC-05, могут использоваться для передачи данных и управления анализатором.
При выборе компонентов учитывайте их совместимость и размеры, чтобы убедиться, что они могут быть правильно размещены на печатной плате. Также важно учитывать энергопотребление компонентов, чтобы гарантировать, что анализатор будет работать в течение достаточного времени от батареи или другого источника питания.
Настройка и калибровка прибора для анализа звукового спектра
После калибровки прибора, убедитесь, что микрофон правильно установлен. Микрофон должен быть направлен на источник звука и находиться на расстоянии, рекомендованном производителем. Неправильное расположение микрофона может привести к искажению результатов анализа.
Также важно учитывать уровень звукового давления при настройке прибора. Уровень звукового давления должен быть в пределах, рекомендованных производителем. Слишком высокий или слишком низкий уровень звукового давления может привести к неточным результатам анализа.
Наконец, убедитесь, что прибор правильно настроен для анализа звукового спектра в конкретной ситуации. Например, если вы анализируете звук двигателя автомобиля, убедитесь, что прибор настроен на правильный диапазон частот и уровень звукового давления для этого типа звука.
