利用MATLAB仿真多普勒效应.doc

文档介绍：
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利用MATLAB仿真多普勒效应
LT
（1-1）
其中， f0是声源发出的声音的频率;
v是听者与声源的相对运动速度;
θ为速度矢量与声源和听者的连线夹角;
vs为声音在空气中传播的速度，f是听者听到的声音频率。
2 理论模型
多普勒效应---设声源距离听者的水平距离为，以v的速度沿水平方向向听者直线驶
来，其轨迹与听者的最小距离为垂直距离y ，
声源的频率为f0，试求听者接受到的信号的
频率变化曲线以及用信号处理工具箱函数sp
ectrogram绘制的时间频率图，并生成相应的
声音。
3 仿真试验
下面是一段用MATLAB的M文件依据公式（1-1）原理编写的程序（1-1）。，描述火车向一个距离铁路30米（垂直距离）、距火车150（水平距离）的听者开来时他听到的声音。将u1送入图3-1所示的Simulink仿真系统，再一次听到该声音，并且看到用频谱仪表现的声音频率随时间的变化的情况。表3-1和表3-2给出了仿真系统中两个模块的主要参数设置。
表3-1 From Multimedia File（波形文件）的主要参数
█ 模块名称 From Multimedia File
█ 位置 DSP System toolbox / Signal Processing Sources
参 数 名 称
参 数 值
File name(文件名)

Samples per output frame（输出每帧中的样值数）
1024
表3-2 To Audio Device（扬声器）的主要参数
█ 模块名称 To Audio Device
█ 位置DSP System toolbox / Signal Processing Sinks
参 数 名 称
参 数 值
Device
Default
Queue duration(seconds)(队列延迟时间)
1
Automatically determine Buffer size（自动确定缓冲区长度）
选中
图3-1 显示声音信号（多普勒效应）的仿真系统模型
█ 程序1-1
% 多普勒效应程序
x0=150; %m
v=50; %车速m/s
y0=30; %m
c=330; %声音在空气中的速度m/s
f0=2000; %声音的频率Hz
fs=8000; %采样频率
t=0:1/fs:6; %规定t的范围和步进
x_t=-x0+v.*t; %火车与观察者的水平距离
y=y0; %火车与观察者的垂直距离
r=sqrt(x_t.^2+y.^2); %火车与观察者间距离
costheta=x_t./r; %声速矢量与火车和听者间连线夹角的余弦
f=f0./(1+v.*costheta./c); %听者接收到的频率
fmin=min(f);
fmax=max(f);
voltage=(f-fmin)./(fmax-fmin)*2-1; %归一化调频电压在 -1 ~ +1之间 [ 1]
signal=*vco(voltage,[fmin fmax],fs); %压控震荡器，由输入电压控制输出信号频率