3. Основная глава

   1. Основная методика анализа и сравнения звуковых сигналов

Анализ и сравнение звуковых сигналов заключается в следующем.

1. Физическое моделирование генерации звуковых сигналов дефектов с помощью корпуса акустической гитары и встроенного в него микрофона. Звуковые сигналы необходимо записать в wav-файл с помощью Adobe Audition. Для более детальной демонстрации примера работы программы, предлагается записать по 10-15 отдельных сигналов двух разных типов дефектов.

2. Полученный в результате физического моделирования звуковой сигнал следует исследовать на наличие уникальных параметров и характеристик. Для этого необходим математически пакет MatLab с его функциями обработки сигнала и возможностью разложить сигнал в ряд Фурье. В ходе анализа требуется выделить несколько критериев, по которым сигнал будет распознаваться. В качестве критериев будет выступать матрица, полученной с помощью разложения в ряд Фурье. Столбцы матрицы соответствуют частотам, а строки временному промежутку.

3. После получения критериев, следует оформить банк дефектов и внести в него значения параметров сигнала. Для оптимизации предлагается внести в банк дефектов только среднее значение параметров и допустимый интервал погрешности, полученных с помощью статистического метода на основе выборки[15]. Банк дефектов в данной работе реализован с помощью таблицы Excel.

4. Далее следует этап диагностики звукового сигнала, который состоит в следующем:

4. 1. запись в wav-файла со случайным набором звуковых сигналов с физической модели;

   2. Импортирование сигнала из wav-файла в программу автоматизированной системы диагностики.

   3. Анализ сигнала и определения значения параметров на отдельных участков сигнала необходимых для распознавания дефектов.

   4. Сравнение полученных значений параметров со значениями в банке дефектов.

   5. В случае выявления совпадения критериев сравнения более чем на 85% выдача сообщения пользователю о наличие признаков определенных дефектов в понятном для пользователя виде.

Следует отметить, что при отсутствии имитационной модели генерации звуковых сигналов, должна быть обеспечена возможность использовать внешние источники данных в виде wav-файлов.

2. Структурная схема автоматизированной системы

На рис. 1 представлена структурная схема автоматизированной системы. Ниже дано краткое описание функций её блоков.

Рис.1. Структурная схема системы

Как уже отмечалось ранее, при отсутствии имитационной модели генерации сигналов, предусмотрен ручной ввод данных в программу автоматизированной системе в виде заранее записанных в программе Adobe Audition wav-файлов. Это осуществляется оператором. Так же стоит учесть, что программа не имеет полноценной базы дефектов. Банк дефектов составляется разработчиком, и нет возможности пополнять его процессе эксплуатации. В данной курсовой работе предусмотрен именно такой вариант. Но при дальнейшей модификации данной программы будет реализоваться база данных, а так же возможность записи сигнала поступающего с АЦП его анализ в реальном времени без остановки записи с возможностью занесения результатов в базу данных.

В банке дефектов хранятся характеристики звуковых сигналов, которые затем потребуются при их. Он хранит такие параметры сигнала, как: название дефекта, амплитудно-частотные характеристики и доверительный интервал значений.

Сигнал поступает на вход программы автоматизированной системы, где подвергается анализу. Модуль анализа Diag представляет результат в виде матрицы, строки которой соответствуют временному отрезку, а столбцы частоте. Данный модуль использует алгоритм по нахождению Mfcc коэффициентов реализованный в [6]. Он настроен на работу с wave-файлами частота дискретизации которых равна 44100Гц. Это накладывает ограничения на входящие данные. Листинг модуля представлен в Приложении 1.

3. Описание интерфейса программы

Интерфейс реализован в виде окна с двумя кнопками «График» и «Диагностика», а так же области для выводимых пользователю сообщений. Вид интерфейса при первоначальном запуске программы представлен на рис.2.

Рис. 2 Окно программы DiagSound

Кнопка «График» предназначена для отображения диагностируемого сигнала в виде график. Она не доступна пока не импортировали сигнал в виде wave-файла при помощи меню.

Кнопка «Диагностика» предназначена для запуска процедуры диагностики сигнала. Она не доступна пока не импортировали сигнал в виде wave-файла и банка дефектов при помощи меню. После ее нажатия программа начнет анализировать сигнал и сверять полученные с помощью анализа данные с данными из банка дефектов. Процесс диагностики занимает некоторое время, в которое к программе нельзя будет обратиться. По завершение процесса диагностики в области сообщений появятся информация о найденных признаков дефектов.