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扬声器测试

浏览次数: 日期:2011-08-08

Loudspeaker Testing with AP2722测试方案

硬件配置

音频分析仪SYS-2722

选件S2IMD

选件S2BUR

选件AUX0025

选件MMK1

选件MM21

选件MMC1

选件SAES17

选件CABXBR

选件FILAWT

测试用Microphone

测试用PC

二.软件配置

1.Windows2000WindowsXP及以上版本.

2. AP2700 V3.10软件.

三.连接参考

信号发生器的输出端接到功率放大器的输入端,功放输出接至喇叭输入,测量耳机放在喇叭前方,测量耳机接受声音信号输入测量放大器(measuring amplifier),测量放大器输出接到音频分析仪的输入端。

注:虽然音频分析仪的灵敏度足以满足喇叭声压级测量的要求,可以不用测量放大器,但是在测量相位线性化和极性时,在低频时取决于相位的测量,需要用到相位计测量信号的幅度,因此测量放大器是非常必要的。

四.音箱测试 参考指标(Audio Precision提供)

频率响应(Frequency Response)

频率响应是一项非常复杂的测试,非常多因素影响着测试结果;

响应会随着microphoneloudspeaker的距离改变而发生改变;声波的反射也会到达microphone的接受端,产生驻波,造成测试的失败;多路喇叭系统、倒相障板扬声器系统、在无响箱的旁边或背后有驱动的扬声器系统等,这些都给microphone放置点的确定造成了很大的困难。

扫描steps对响应测试的影响可以理解为一种数据处理效果与扫描速度之间线性折中的关系,也就是说, steps数值设置得越大,数据处理效果越精确,但扫描速度降低了,同时有些不必要的数据也会被采集到;相反,如果设置得太低,扫描速度变快,但结果却变得不真实,很多有效数据信息并没有采集到;通常将扫描Steps设置成70就能达到很好的效果,这是数据处理效果与扫描速度两者之间折中处理的结果。

灵敏度(Sensitivity/Efficiency) 

测量灵敏度一般可以用正弦波,也可以用粉红噪声。

正弦波灵敏度测试通常应用在中低频范围300-500Hz, 这些频率范围比较接近人耳对声音响度的感应能力,同时该范围的频率信号对室内反射不是很灵敏。然而当很明显的反射存在时,单点的测量很容易就导致错误,是测量结果衰减。

为了更好地测量灵敏度,更经常使用粉红噪声或1/3 octave有限带宽的噪声,这些不连续的声音有效抑制驻波Standing Wave的影响;

System One选件BURBPASS模式下,可以提供随机或伪随机信号、粉红噪声或白噪声、1/3 octave有限带宽粉红噪声,信号发生器面板Freq项设置成带通滤波器的中心频率。

极性(Polarity)

在生产过程中最容易犯的错误是将音圈与接线端极性接反,多声道独立驱动的音响系统有时也会连接到错误的极性上。如果有一个极性接反了,则在频率响应曲线上,与临近声道的交叉频率附近会产生一个深槽,虽然两个声道产生的幅度差不多,但相位不同步,这在立体声系统中是不能被接受的。

有两种方法可以确定正确的极性接法: 在高频情况下,普通的频率响应测试就会很容易检测极性是否接反,由于反向连接而导致的相位差在高频很容易就能体现出来,反向的连接会导致频率响应在高频处有明显的下陷;另一种方法设置如下:

a Analyzer面板Channel B上选择GEN-MON模式,开启信号发生器的AB两通道;

b 信号发生器的频率设置成接近扩音器响应的中心频率;

c Function Reading中选择通道A,该选择是进行相位的测量

注意:此种是不完全的测量方法,必须和一个已知标准的系统作比较而得出判断。通常极性反接在测量中会导致大约180度的相位改变。

该种测量方法得出结果是总体相位延迟,包括在空气中传播所引起的相位延迟,因此该技术只适用于低频下的测量。 建议极性测量包含高频的情况,例如500Hz,观察频率响应曲线。

 

相位线性化(Phase Linearity)/群延迟(Group Delay)   

近年来越来越多的工程师对相位线性化和群延迟有比较大的兴趣,Loudspeaker的测量也不例外。相位线性是相位延迟的简单扩展。与相位延迟的单点检测不同,相位线性化是信号发生器频率步进的,检测频率变化时的相位变化情况。

噪音(Noise including: rub, buzz, particles, cone breakup& cone cry)   

    噪声在喇叭的测量中可以说是难度最大的,因为很多噪声都只在喇叭工作在非常高电平情况下产生。基于不同的噪声产生机制,这些噪声有可能是高次谐波,也有可能是一个宽带噪声。在有些情况下,这些噪声可以在THD+N测量中被检测出来,但是在大部分情况下,这些噪声都是高次的且幅度很小(远小于2次或3次谐波幅度)的信号,THD+N测量是不能够检测出来的。

通常在实际的生产测试环境中,一个有效抑制噪声的方法就是在测量模式中选择BANDPASS模式(而不是通常的AMPLITUDE模式)。在BANDPASS模式中 加入一个1/3 octave可调滤波器,在BP/BR控制模式选择Sweep Track,则在扫描过程中,滤波器的中心频率将会自动跟踪信号发生器的频率,因此远离该频率的噪声的影响将会得到削弱。 但是BANDPASS模式也有它的缺点,带通滤波器的Q值将会在每个频率步进地方产生响声(Ring),因此要软件要花费更长的时间去自动调整,来获得最优数值。

在测量Rub & Buzz时,带通滤波器通常是固定频率的(大约为扫描上限频率的36倍),主要目的是减少2次或3次谐波的影响。不同设计的喇叭,它的Rub & Buzz的能量频谱分配是不同的,需要比较质量好的和质量差的Loudspeaker,以确定BANDPASS滤波器的频率。典型的响应标准是-42dB(1/3 Center Freq), -32dB(1/2 Center Freq).

扫描频率设置成2kHz-6kHz,信号发生器幅度设置成比响应测试的电平高12dB(不同的产品该值设置不同),BP/BR滤波器的频率固定在15kHz(大约等于扫描起始频率的7倍或扫描终止频率的2.5倍)。为了得到比较精确的结果,常常将扫描点数设得比较大(200 steps

测量多声道喇叭系统有可能至少需要三种测试:

a,扫描频率:10-100Hz;带通滤波器设置成300-600Hz;

b,扫描频率:100-1000Hz;带通滤波器设置成3-6kHz;

c,扫描频率:1kHz-?kHz(?510中的数值);带通滤波器设置成10-20kHz;

阻抗(Impedance including: Thiele-small parameters)

连接参考图:

阻抗测量不需要连接功率放大器和Microphone, 仅仅是两条连接导线从信号发生器输出端输出,连接至Loudspeaker,信号发生器的阻抗设置成600ohms(相对Loudspeaker来讲是高阻抗),选择BNC接头,Un-Bal模式,加强最大电流传输能力,信号发生器开路电压输出6V,产生大约10mA的恒定电流。

打开信号发生器的两个通道,同时分析仪输入接口方式选择Gen-Mon模式。

声压级测量(Sound Pressure Measurements

有时候需要测量喇叭或其他声学换能器的声压级,该标准的单位是dBspl. 音频测量麦克风Measurement Microphone通常由它的开发商按照一定的标准来设计一些特别的规格。一个典型的规格是引用Bruel&Kjaer标准4316  1/4 测量麦克风,-80dB re. 1V/μbar,这个规格所陈述的内容是:该测量在250Hz, 标准大气压,200V极性电压的情况下测量耳机的输出,耳机接入一个50kOhm或者更高的负载。也就是说:麦克风连接到高阻抗负载上(如音频分析仪的输入、B&K测量放大器的输入),如果麦克风处在1μbar的声压级下,则它的输出为-80.3dBV.

在软件中用dBr来表示dBspl时,要特别注意0dBspl是要经过计算,然后输入到参考中。0dBspl定义为0.0002μbar ,也就是低于1μbar以下74dB. 在该情况下,参考电压即要设置成-154.3dBV. 然后选择dBr作为读数的单位,直接读出来的数值即可表示dBspl.

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