5.单脉冲及脉冲响应示波

　理想的单脉冲是没有时间长度的，也就是说它的幅度在趋向于0的时间内即可达到额定值然后立即降为0。实际上这样的信号当然是不存在的。实用的单脉冲一般是很窄的方波、三角波的半周波形。

　脉冲信号是一类特殊的信号，其产生、录制、分析都有一定的要求，否则容易得出错误的结果，培养出错误的观念，这点必须注意。

　脉冲产生电路有很多，像555集成电路就可以方便地产生单脉冲、连续脉冲。用手直接碰接电源的方法不科学也不准确。这里用一个简单的机电式电路来产生单脉冲。如图所示，先将电容C接入12V电源充电，然后接入继电器电路，使继电器短暂吸合再断开，电路输出端便输出一个脉冲。（如下图）



　这个脉冲的特点是电压低，内阻低，驱动力强，不过不容易做到时间短。将此脉冲直接录制下来可以看到其宽度约50毫秒，由图中可以看出，脉冲从O点开始，达到峰值A点后，声卡输入电容充电电流开始减小，波形幅值开始回落，到B点脉冲结束，电容开始放电，形成一个负峰值C，放电以较缓慢的速度结束，到光标处D点基本回0。进一步的实验研究表明负峰值的幅度与AB点间的差值相等，X轴上下部分的包络面积相等，即总的波形没有直流分量，脉冲越窄，负峰值反应越小。（如下图）



　再看一个由电容放电产生的脉冲波形。将一个100微法的电容充电至1.2伏，然后接入正在录音的声卡输入端，得到如图所示的波形。可以看到，脉冲没有明确的结束点（实际上是一个宽三角波），声卡输入电容放电的开始也没有形成反峰值，这是由于外接电容吸收了放电峰值所致，由此可见输入电阻大时用大电容产生脉冲是不可取的。（如下图）



　清楚了纯脉冲录制波形的特性，有助于正确认识和分析脉冲反应波形的特征。如图所示，这是一只8英寸口径扬声器接受上述方波脉冲冲击的电反应波形记录。注意应该选择大口径低频扬声器，否则其后沿振荡反应不明显，容易产生误解。由上述波形我们可以分析出扬声器的脉冲反应特性是调制在纯脉冲录制波形上的振荡波形。（如下图）



　一个特例是接入扬声器后由于输入端电阻很小，可以用一只较小的电容充电作为脉冲源使用，将产生很窄的脉冲，得到近于真实的扬声器脉冲反应曲线，如图所示是用100微法的电容充电至1.2伏冲击上述扬声器的结果。（如下图）



　上述扬声器脉冲反应的后沿开始都 有一条很陡很窄的负峰值线，这是扬声器音圈电感产生的感应脉冲。

　如果用大电容作为脉冲源使用，而且扬声器口径太小，几乎无后沿反应，则容易将声卡输入电容放电波形误认为是扬声器的后沿反应，这是不正确的。（如下图）


　
　所有的上述实验现象都可以归结到一个理论问题：电路的时间常数。大家可以参考有关的电子学教材和书籍，这里就不再详述了。

　6.直流示波

　Adobe Audition是可以产生和记录直流信号的。不过需要一些技巧。直流信号可以用产生方波的方法做出来。在产生方波时，将基频设定为很小的值（Adobe Audition基频数值输入框只能显示6位数，但是你可以在“0.”小数点后输入N个0，最后再填1，得到一个非常非常小的数值。“N”可以填很多很多，但软件保存的有效位限制是7。）长度几秒至几十秒，即可得到全部是峰值的直流信号。（如下图）



　但是直流信号的输出和录入却不那么容易。因为一般声卡都是一个交流设备，它并不能正确地输出和录入直流信号，而且一般声卡在20Hz以下就有严重衰减。即使像8738这样低频特性好的声卡，还是不能直接录制直流信号，因为它的输出输入端都含有隔直电容。

　实验表明8738的内核是支持直流信号处理的（其它常见的声卡都不支持），在WIN98下可以正确处理直流信号（不过在WIN2000和WINXP下一般信号的录制都有问题，更别提直流了。笔者至今尚未找到在WIN2000和WINXP下反应良好的驱动）。只要将其输出输入端的隔直电容换成100欧电阻，然后将地端断开接到1/2VCC电压，即可输出和输入直流信号。改接前后的电路如图所示，为了简便，只画出一声道。

　改接前（如下图）



　改接后（如下图）



　这是改动前的8738声卡录制的0.5Hz三角波。（如下图）



　这是改动后的8738声卡录制的0.5Hz三角波。（如下图）



　能够正确处理直流信号，就可以对一些变化缓慢的信号进行测控，例如直流电压、温度、湿度、位置、压强、压力……等等，只要用合适的传感器将变换后的电信号输给声卡即可。这样可以极大地扩展该虚拟仪器系统的用途