專利名稱：計算機輔助電聲器件功率負(fù)荷試驗的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電聲器件的測量方法及其裝置，即電聲器件的測量虛擬儀器，尤其是計算機輔助電聲器件功率負(fù)荷試驗的方法及其裝置。
通過功率負(fù)荷試驗測得的輸入電壓和輸入電功率是判斷電聲器件能否正常使用的必要參數(shù)，因為這些參數(shù)決定了電聲器件的額定功率和使用壽命。而其他的參數(shù)，如頻率響應(yīng)曲線、靈敏度等是反映電聲器件能否良好重放的指標(biāo)。電聲器件購買單位對待制造廠家出廠的一批電聲器件進(jìn)行質(zhì)檢時，往往抽取其中的若干樣品進(jìn)行功率負(fù)荷試驗，若出現(xiàn)不合格的樣品，那么整批產(chǎn)品都不予接受，由此可見功率負(fù)荷試驗的重要性。
有關(guān)功率負(fù)荷試驗的基本概念輸入電壓和輸入電功率特性是電聲器件最基本的參數(shù)，這些特性是指饋給電聲器件規(guī)定的信號，在規(guī)定的時間內(nèi)不產(chǎn)生永久性損壞的最大信號電壓和信號功率。這些特性是廠家標(biāo)定電聲器件電功率的依據(jù)，也是判定其品質(zhì)是否合格的基本因素，而測量這些特性的手段就是功率負(fù)荷試驗。
在國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 268-5、國際標(biāo)準(zhǔn)ANSI/EIA-426-B、國家標(biāo)準(zhǔn)GB9396-1996(揚聲器主要性能測試方法)、GB/T14475-93(號筒揚聲器測量方法)、GB6832-86(頭戴耳機測量方法)和SJ/T10599-94(受話器測量方法)中對這些電聲器件功率負(fù)荷試驗測量需用輸入電壓和輸入電功率的特性進(jìn)行了解釋，并對測試方法進(jìn)行了描述。
以揚聲器為例揚聲器需用功率負(fù)荷試驗測量的輸入電壓和輸入電功率特性有最大噪聲電壓、最大噪聲功率、長期最大電壓、長期最大功率、短期最大電壓、短期最大功率、額定最大正弦電壓和額定最大正弦功率。分別為最大噪聲電壓(噪聲電壓)是指在額定頻率范圍內(nèi)饋給揚聲器以規(guī)定的模擬節(jié)目信號，而不產(chǎn)生熱和機械損壞的最大噪聲電壓值。
最大噪聲功率(噪聲功率)是用最大噪聲電壓的平方與額定阻抗的比值所表示的電功率。
長期最大電壓是指在額定頻率范圍內(nèi)饋給揚聲器以規(guī)定的模擬節(jié)目信號，信號的持續(xù)時間為1分鐘，間隔為2分鐘，重復(fù)10次，而揚聲器不產(chǎn)生永久性損壞的最大噪聲電壓值。
長期最大功率是指用長期最大電壓的平方與額定阻抗的比值所表示的電功率。
短期最大電壓是指在額定頻率范圍內(nèi)饋給揚聲器以規(guī)定的模擬節(jié)目信號，信號的持續(xù)時間為1秒，間隔為60秒，重復(fù)60次，而揚聲器不產(chǎn)生永久性損壞的最大噪聲電壓值。
短期最大功率是指用短期最大電壓的平方與額定阻抗的比值所表示的電功率。
額定最大正弦電壓是指產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對其揚聲器在額定頻率范圍內(nèi)，能承受連續(xù)正弦信號而不產(chǎn)生熱和機械損壞所規(guī)定的最大正弦電壓值。該電壓為在規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)，使用正弦信號測量時電壓的極限值，與參數(shù)無關(guān)。若無特殊規(guī)定，試驗持續(xù)時間為1小時。該電壓值隨頻率不同而變化，且與揚聲器安裝方式有關(guān)。
額定最大正弦功率是指用額定最大正弦電壓的平方與額定阻抗的比值所表示的電功率。
其中揚聲器的額定阻抗是一個純電阻的阻值，在確定信號源的有效電功率時，用它代替揚聲器。此值由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用于匹配和測量。
對號筒揚聲器、頭戴耳機、受話器(包括送受話器組合件和受話器組)也有類似的規(guī)定，以揚聲器最大噪聲功率(電壓)的測試系統(tǒng)為例，要求濾波器通帶外衰減應(yīng)大于12dB/oct(oct為倍頻程)，通帶范圍應(yīng)和被測揚聲器的額定頻率范圍相一致；限幅器應(yīng)能使噪聲信號的峰值因數(shù)保持在1.8-2.2之間；多只揚聲器同極性并聯(lián)后與放大器連接；負(fù)荷試驗用功率放大器的功率不小于被測產(chǎn)品試驗功率的2.5倍；試驗時揚聲器應(yīng)放置在不小于8立方米的房間中，除非另有說明，一般情況下不另加聲負(fù)載；在產(chǎn)品設(shè)計定型與生產(chǎn)定型時，應(yīng)按上述測試方法的要求進(jìn)行100小時的試驗，在正常大量生產(chǎn)過程中可用1.2倍(或1.5倍)噪聲功率試驗48小時(或24小時)來代替，有爭議時以100小時的試驗結(jié)果為準(zhǔn)，試驗后應(yīng)恢復(fù)24小時再做其它測試。
揚聲器長期最大功率(電壓)和短期最大功率(電壓)的測試系統(tǒng)和上圖相同，在試驗運行周期內(nèi)，饋給揚聲器的電壓等于額定長期最大功率所對應(yīng)的電壓有效值。
號筒揚聲器額定功率的測試系統(tǒng)和上圖相同，要求饋給揚聲器相當(dāng)于在額定阻抗上耗散1.2倍額定功率的電壓，連續(xù)工作8小時后進(jìn)行純音檢聽。
號筒揚聲器額定長期最大功率的測試系統(tǒng)和要求與揚聲器相同。
頭戴耳機最大噪聲功率(電壓)的測試系統(tǒng)和上圖相同，分別饋給兩個耳機單元，取兩次測量結(jié)果中數(shù)值較小的那個電壓作為噪聲最大電壓，試驗連續(xù)進(jìn)行100小時，試驗后在正常大氣條件下恢復(fù)24小時，再進(jìn)行純音檢聽。
受話器最大噪聲功率的測試系統(tǒng)有所不同，需使用仿真耳。
按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，揚聲器和號筒揚聲器在進(jìn)行定型檢驗和例行檢驗時必須進(jìn)行功率負(fù)荷試驗和高溫、低溫負(fù)荷、貯存試驗，頭戴耳機在進(jìn)行定型檢驗和例行檢驗時必須進(jìn)行功率負(fù)荷試驗。
目前，電聲器件的功率試驗一般還都采用傳統(tǒng)的試驗方法進(jìn)行。以揚聲器為例，由于試驗時聲壓級很高，一般將揚聲器單獨放置在一個封閉的空間里，測試用的設(shè)備和功率放大器等放置在另一個房間。由于試驗的揚聲器很多，十分嘈雜，無法通過聽音判斷揚聲器有沒有損壞，工作人員在試驗過程中，一般通過眼睛觀察(判斷揚聲器有無機械損壞)，觸摸(判斷揚聲器是否還在振動)，儀表監(jiān)視(當(dāng)電壓表的值突然變化時，有可能是揚聲器損壞)等進(jìn)行判斷。
綜上所述，傳統(tǒng)的電聲器件功率負(fù)荷試驗有以下缺點(1)監(jiān)控困難。功率試驗持續(xù)時間很長，最長測試時間可長達(dá)100小時，需要試驗人員晝夜不停的進(jìn)行觀察監(jiān)控。
(2)判斷困難。由于測試房間內(nèi)電聲器件很多，對人耳的傷害很大，工作人員一般不到試驗房間內(nèi)進(jìn)行檢查，上面講過的那些判斷方法在實際工作中常常無法實行。往往采用測試結(jié)束之后，進(jìn)行純音檢聽的方法來判斷，這樣就無法得知被測試的電聲器件在試驗過程中準(zhǔn)確的損壞時間，不利于廠家提高產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)計水平。
(3)有些試驗無法完成。有些特性的測量信號需要按試驗要求的持續(xù)時間和間隔時間重復(fù)，有些試驗需要特殊的信號，如三角波、方波和鋸齒波，有些企業(yè)沒有相應(yīng)的設(shè)備，某些試驗無法進(jìn)行。
(4)試驗設(shè)備多。需要各種信號源、帶通濾波器、模擬節(jié)目濾波器、限幅器等。
(5)操作和連接麻煩。各種特性需要的測試信號、測試電壓、測試時間、信號通斷情況都不同，不同的電聲器件測試要求也不同，所以操作和連接很麻煩。
針對傳統(tǒng)功率試驗，現(xiàn)在也有一些改進(jìn)方案1.國光電器公司的侯志浩制作了“功率試驗報警裝置”，利用電流互感電路，采樣出試驗回路中的電流，當(dāng)喇叭音圈燒斷時，回路中的電流即為零，檢出這一變化的時刻，就可以記錄喇叭燒斷的準(zhǔn)確時間。這是從試驗監(jiān)控著手，只對串連回路起作用，而且沒有解決試驗設(shè)備多、操作和連接麻煩等問題。
2.張炳龍、丁玉群和陳剛順、沈志強分別提出了使用電子分頻器取代功率分頻器進(jìn)行功率試驗的方法，提高了功率放大器的效率，并避免了不同高頻揚聲器需要不同分頻器所帶來的問題，但并沒有解決試驗設(shè)備多、操作和連接麻煩，監(jiān)控和判斷困難的問題。
3.江蘇揚州聯(lián)能電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)了揚聲器功率試驗儀YE6220，把原有功率試驗所用模擬和數(shù)字儀器的集成在一個儀器內(nèi)，方便了功率試驗的連接，但不能對試驗進(jìn)行監(jiān)控。
4.韓國sigma電子公司生產(chǎn)了一種功率試驗裝置，把功率試驗所用的有效值電壓表、噪聲信號源、功率放大器、信號通斷控制器等模擬/數(shù)字儀器集成在一個機柜內(nèi)，其思路和聯(lián)能公司的YE6220功率試驗儀相似。
本發(fā)明目的是將計算機和功率負(fù)荷試驗結(jié)合起來，不僅集成了功率負(fù)荷試驗的試驗連接系統(tǒng)，而且可以對其進(jìn)行監(jiān)控，判斷揚聲器的損壞，利用網(wǎng)絡(luò)還可以對試驗進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，保護了試驗人員的聽力。本發(fā)明的技術(shù)方案計算機輔助電聲器件功率負(fù)荷試驗的方法通過計算機提供程控信號源，即由程序提供的功率試驗用信號，經(jīng)專業(yè)音頻卡或數(shù)據(jù)采集卡D/A轉(zhuǎn)換后送給硬件電路，由程序控制系統(tǒng)將按用戶規(guī)定的時間間隔對各通道進(jìn)行阻抗曲線測量。同時，程序?qū)υ囼灥耐ǖ啦煌５妮喠鞑蓸?，通過監(jiān)測參考電阻兩端和功放輸出端的電壓，分析電聲器件組的阻抗值的變化，是否有斷路、短路等情況。通過硬件電路對饋給電聲器件的功率信號進(jìn)行采樣，計算機實現(xiàn)了虛擬有效值電壓表的功能，可以對試驗情況進(jìn)行實時記錄和實時分析，并執(zhí)行阻抗曲線測試、判斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控。當(dāng)判斷電聲器件中存在已損壞的器件時，自動發(fā)出提示信號或自動終止試驗并報告試驗人員。軟件通過計算機并口、串口、USB口等對硬件進(jìn)行控制，專業(yè)音頻卡或數(shù)據(jù)采集卡輸出端用來發(fā)出信號，輸入端進(jìn)行采樣并送入計算機。硬件電路具有通用功能，測試內(nèi)容由軟件決定。
計算機輔助電聲器件功率負(fù)荷試驗的裝置用來提供多個試驗通道并控制通道的通斷，對通過電聲器件的功率信號進(jìn)行采樣，并將采樣的信號放大后分時送給計算機。它包括以下單元信號分配電路、采樣電路、程控監(jiān)測電路、邏輯控制電路。
信號分配電路包括模擬開關(guān)電路，并與專業(yè)音頻卡輸出端連接，并聯(lián)幾個輸出通道，模擬開關(guān)來選擇通道中信號的持續(xù)和中斷，每個模擬開關(guān)是獨立控制的，因而每一路是相對獨立的。每一路信號經(jīng)過功率放大器后，連接電聲器件組。
采樣電路。在電聲器件組與功率放大器之間串聯(lián)了一個參考電阻，這個參考電阻的阻值遠(yuǎn)小于電聲器件組的阻值。參考電阻的額定功率要足夠大，不影響功率試驗的效率。對小電阻兩端電壓信號進(jìn)行差動放大，可以得到流過電聲器件組的電流信號。
用于功率試驗的功率放大器，其輸出電壓的動態(tài)范圍變化很大，可以從幾十毫伏到上百伏。由于功率試驗儀具有多路能夠同時工作的通道，所以也需要具備能夠測量多路電壓的功能。程控監(jiān)測電路就是用來實現(xiàn)大動態(tài)范圍、多路選擇的測量功能，它由程控衰減器、程控通道選擇器和程控放大器三個部分構(gòu)成。待測的各個通路的電壓首先根據(jù)其幅度由程控衰減器衰減，利用程控通道選擇器選擇其中的一路測量通道，由程控放大器進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，以達(dá)到合適的電壓范圍，然后輸入音頻卡。程控監(jiān)測電路可以在軟件的控制下，逐個地掃描各個通道。通過軟件分析，實現(xiàn)自動測量各個通道電壓的功能，不僅實現(xiàn)了有效值電壓表的功能，還可以用來對試驗實時監(jiān)控。
計算機端口和各模擬開關(guān)之間的邏輯電路可由復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD或現(xiàn)場可編程門陣列FPGA實現(xiàn)。
軟件主要包括以下功能模塊程控信號源、阻抗曲線測試、判斷監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控。
程序提供的功率試驗用信號，它們都是由計算機利用數(shù)字方法產(chǎn)生的，專業(yè)音頻卡D/A轉(zhuǎn)換后送給硬件電路，其中周期性信號是用函數(shù)產(chǎn)生的，并通過查找信號曲線上升段的零點，將序列截斷，得到一個零點起始、零點結(jié)束的包含整數(shù)個周期的信號，白噪聲是利用隨機函數(shù)產(chǎn)生的，粉紅噪聲是利用白噪聲序列和粉紅噪聲濾波網(wǎng)絡(luò)的沖擊響應(yīng)卷積產(chǎn)生的，模擬節(jié)目信號(GB6278-86)是利用白噪聲通過模擬節(jié)目信號成形濾波器產(chǎn)生的，系統(tǒng)還提供JIS C5532、IEEE219、CNS4785、IEC268-5、EIA RS426B、DIN45573、EIA 276和AES2-1984等國際標(biāo)準(zhǔn)要求的測量信號。系統(tǒng)除了使用自身產(chǎn)生的信號，其它計算機支持的音頻信號文件，如WAV文件、CD光盤等也可以用來進(jìn)行功率試驗。本裝置還可以利用外接信號源進(jìn)行試驗。
阻抗曲線是判斷電聲器件是否損壞的重要參數(shù)之一，由程序控制系統(tǒng)定時對各通道進(jìn)行阻抗曲線測量。
程序判斷電聲器件是否損壞有兩種方法，一是利用電聲器件阻抗曲線的變化就可以判斷電聲器件的損壞，每隔一定時間掃頻測電聲器件組的阻抗曲線，根據(jù)掃頻的結(jié)果判斷電聲器件有無損壞，二是根據(jù)電聲器件阻抗值變化判斷，程序?qū)υ囼灥耐ǖ啦煌５妮喠鞑蓸?，通過監(jiān)測參考電阻兩端的電壓，分析有無揚聲器斷路、短路等情況。
遠(yuǎn)程控制功能是用客戶機——服務(wù)器模式實現(xiàn)的。主機是控制試驗的計算機，通過網(wǎng)絡(luò)連接的客戶機可以接收到局域網(wǎng)上主機傳來的數(shù)據(jù)，然后顯示試驗進(jìn)行的狀態(tài)。
計算機主機可以采用IEEE488接口控制外接信號源，功率放大器等，便于系統(tǒng)的擴展。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點是與國內(nèi)外同類系統(tǒng)比較具有創(chuàng)新性和先進(jìn)性。本發(fā)明首次把計算機和功率負(fù)荷試驗結(jié)合起來。利用計算機進(jìn)行電聲器件功率負(fù)荷試驗，并對其進(jìn)行監(jiān)控，利用計算機產(chǎn)生功率負(fù)荷試驗所用的各種信號，利用計算機對試驗情況進(jìn)行實時記錄和實時分析，自動判斷電聲器件組中是否存在已損壞器件，若已損壞，則發(fā)出提示信息或自動終止試驗并報告試驗人員，運用網(wǎng)絡(luò)對試驗進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。本系統(tǒng)的每個測試通道都可連接電聲器件串并聯(lián)組，整個裝置可以同時進(jìn)行幾十只電聲器件的功率試驗并實現(xiàn)監(jiān)測。本系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地記錄試驗的持續(xù)時間，為揚聲器負(fù)荷功率試驗提供準(zhǔn)確的性能指標(biāo)數(shù)據(jù)，從而幫助制造廠商進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和提高產(chǎn)品的質(zhì)量。試驗人員遠(yuǎn)離嘈雜的試驗現(xiàn)場也能對試驗進(jìn)行監(jiān)控，這是模擬儀器無法做到的。保護了試驗人員的聽力。
本發(fā)明裝置的軟件系統(tǒng)的人機界面友好，用戶操作和學(xué)習(xí)十分方便，全部硬件采用模數(shù)式電路，具有很高的精度。目前，國內(nèi)還沒有與本系統(tǒng)類似的產(chǎn)品出現(xiàn)，國外也未見報道，因而本項目在一定程度上填補了這一領(lǐng)域的空白。本項目的應(yīng)用范圍非常廣闊，適用于各種需要進(jìn)行電聲器件功率試驗的場合，包括直接輻射式電動錐形揚聲器、號筒揚聲器、頭戴耳機和受話器等。
本發(fā)明可推廣應(yīng)用的范圍為與揚聲器、電視機、音箱、家庭影院、汽車音響、計算機多媒體、電子玩具、組合音響、擴聲設(shè)備、手機、電話機、收錄機等有關(guān)的企業(yè)(包括生產(chǎn)方和需求方)、質(zhì)量監(jiān)督檢驗部門、相關(guān)研究單位等。目前，我國年產(chǎn)電聲器件二十幾億只，是世界上最大的揚聲器生產(chǎn)國和出口國，而世界電聲器件市場以年均10％的速度增長，到2005年，電聲器件需求量可達(dá)六十億只。功率負(fù)荷試驗是電聲器件的必測項目，其相應(yīng)的檢測設(shè)備的需求量也十分巨大。目前國內(nèi)實用的電聲設(shè)備計算機輔助測量系統(tǒng)十分缺乏。該項目的應(yīng)用可以幫助企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時節(jié)約大筆開支，本發(fā)明不僅可獲得可觀的直接經(jīng)濟效益，而且可獲得顯著的社會效益。
具體的方案如下硬件的主要單元信號分配電路、采樣電路、切換和程控監(jiān)測電路都是模數(shù)式電路，即電路狀態(tài)的設(shè)置完全是數(shù)字式的，電路中的信號通道全部都是模擬的。硬件中的邏輯控制電路采用了CPLD器件配合CMOS通用邏輯器件。這使得電路既有十分良好的受控性能，又具有響應(yīng)快、無量化誤差的優(yōu)點。
圖2信號分配電路試驗的四路通道是通過信號分配電路來切換的。專業(yè)音頻卡輸出的信號經(jīng)跟隨器后，由四個模擬開關(guān)(4066)分配到四路通道，每一個模擬開關(guān)都是分別控制的，因而用戶可以選擇任意一路或幾路進(jìn)行試驗。當(dāng)程序判斷某一路試驗結(jié)束后，將自動切斷該通道。
圖3采樣電路每一路信號經(jīng)過功率放大器功放后連接電聲器件(或電聲器件組)。在電聲器件(組)與功率放大器“-”端之間串聯(lián)了一個0.2歐姆的參考電阻。這個電阻的阻值與電聲器件(組)相比很小，額定電功率為五十瓦，不會影響功率試驗的效率。對小電阻兩端電壓信號進(jìn)行二倍差動放大，可以得到流過電聲器件(組)的電流信號。
圖4程控監(jiān)測電路如圖所示，衰減或放大，以符合專業(yè)音頻卡輸入端對信號電平的要求。由于專業(yè)音頻卡輸入端有限，同一時刻只能對一路試驗進(jìn)行，因而使用四選一模擬開關(guān)(4051)從采樣信號中選一路，送入衰減放大電路。因為采樣信號幅度可能會很大，所以先程控衰減，在按固定放大倍數(shù)進(jìn)行放大。衰減電路運用電阻分壓的原理構(gòu)成，利用多選一模擬開關(guān)(4052)進(jìn)行切換，衰減范圍為0-24dB。放大電路的放大倍數(shù)固定為四倍。
圖5邏輯電路計算機并行端口和各模擬開關(guān)之間的邏輯電路是由可編程邏輯器件CPLD實現(xiàn)的，在并口的三組總線中，選用了數(shù)據(jù)總線和控制總線，并在可編程邏輯器件中對信號進(jìn)行了重新定義將并口數(shù)據(jù)總線作為數(shù)據(jù)和地址復(fù)用總線，構(gòu)造了地址譯碼單元和三個控制模擬開關(guān)的寄存器，對并口的控制信號也重新進(jìn)行了邏輯定義。利用CLEAR和ADDSTB信號，對地址總線進(jìn)行鎖存，并進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生了三個控制寄存器的片選信號；利用DATASTB信號，將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的寄存器，產(chǎn)生了各模擬開關(guān)的控制信號。
圖6程序的流程圖軟件由以下模塊組成1.程控信號源程序提供了七種功率試驗用信號正弦信號，白噪聲，粉紅噪聲，模擬節(jié)目信號(即GB6278-86，IEEE219)，方波信號，鋸齒波信號，三角波信號。它們都是由計算機產(chǎn)生并經(jīng)專業(yè)音頻卡D/A轉(zhuǎn)換后送給硬件電路，采樣頻率48kHz。
正弦信號、方波信號，鋸齒波信號，三角波信號的原始信號是用函數(shù)產(chǎn)生一段數(shù)字序列，但它不滿足序列內(nèi)包含整數(shù)個正弦波周期的條件。因此我們在計算產(chǎn)生序列時查找信號曲線上升段的零點，將序列截斷，則可得到一個零點起始，零點結(jié)束的包含整數(shù)周期的信號。
白噪聲是用隨機函數(shù)產(chǎn)生的一段足夠長的歸一化全頻帶噪聲信號序列。
粉紅噪聲則是參考B&K公司的Sine Random Generator(Type 1027)中的模擬粉紅噪聲發(fā)生器，它是由是由一個白噪聲發(fā)生器接一個阻容濾波網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，該阻容網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)于一個8階傳輸函數(shù)。我們用數(shù)字的方法逼近該網(wǎng)絡(luò)的沖擊響應(yīng)，另外用數(shù)字的方法構(gòu)造出滿足音頻信號頻帶范圍要求的白噪聲信號，將這兩組序列做卷積運算即可得到粉紅噪聲信號。
模擬節(jié)目信號是功率負(fù)荷試驗所用的標(biāo)準(zhǔn)信號之一，傳統(tǒng)的方法是使用白噪聲或粉紅噪聲通過模擬節(jié)目濾波器實現(xiàn)的。本系統(tǒng)中的模擬節(jié)目信號是利用數(shù)字信號處理的方法由計算機產(chǎn)生，其中的信號源是白噪聲，模擬節(jié)目濾波器由一個高通Butterworth濾波器和一個低通Butterworth濾波器串連而成。
噪聲信號源經(jīng)帶通濾波來確定其頻帶范圍。
由于是用全軟件的方法產(chǎn)生測試信號，除了對硬件的處理速度有所要求以外，信號發(fā)生器的成本，靈活性，可靠性都大大優(yōu)于傳統(tǒng)的硬件測量設(shè)施。
2.阻抗曲線的測量阻抗曲線是判斷電聲器件是否損壞的重要參數(shù)之一，由程序控制系統(tǒng)將定時對各通道進(jìn)行掃頻阻抗測量。這里使用恒流法測量。
3.對電聲器件是否損壞的判斷程序判斷電聲器件是否損壞有兩種方法。
(I)根據(jù)阻抗峰的跌落利用阻抗曲線中阻抗峰的跌落就可以判斷電聲器件的損壞，關(guān)鍵就是如何判斷阻抗峰的跌落程度。對于單個揚聲器，當(dāng)阻抗峰值點跌落了3/4以上即認(rèn)為揚聲器已經(jīng)損壞，若RP0表示初始峰值，RP表示每次掃頻的峰值，rd表示揚聲器組的直流阻，則當(dāng)RP滿足下列判據(jù)時判斷揚聲器的損壞RP<RP0-34(RP0-rd)=RP0+3rd4.]]>對多個揚聲器組成的揚聲器組，依照單個揚聲器阻抗峰值點跌落了3/4以對整個揚聲器組的影響來判斷，如下a)n個揚聲器串連RP<(4n-3)RP0+3rd4n]]>b)m個揚聲器并連RP<mPP0(RP0+3rd)(m+3)RP0+3(m-1)rd]]>(II)根據(jù)電聲器件斷路如果電聲器件中線圈斷路，電聲器件就已經(jīng)永久性損壞了。根據(jù)功率試驗時參考電阻兩端的電壓信號的變化可以判斷的。對于單個揚聲器或串連揚聲器組，揚聲器斷路，則參考電阻兩端的電壓差為零，實際上當(dāng)測得的電壓有效值小于原來的1/4時，就認(rèn)為這一路已有揚聲器損壞。對于有并連的揚聲器組，單個揚聲器斷路只會使揚聲器阻值升高，使參考電阻兩端的電壓差發(fā)生變化，根據(jù)變化的大小可以進(jìn)行判斷。
4.遠(yuǎn)程監(jiān)控遠(yuǎn)程控制功能是用sever-client模式實現(xiàn)的，遵循TCP-IP協(xié)議，它的基本實現(xiàn)過程如下主機運行主程序→客戶機上運行客戶端程序→客戶端程序鍵入主機名→客戶機根據(jù)主機名在局域網(wǎng)上尋找主機，獲得其IP地址→客戶機把自己的IP地址連同連接請求發(fā)送給主機→客戶機與主機連通。此時的客戶機可以接收到局域網(wǎng)上主機傳來的數(shù)據(jù)，然后顯示試驗進(jìn)行的狀態(tài)，延時很小，基本可以保持同步。
權(quán)利要求
1.計算機輔助電聲器件功率負(fù)荷試驗的方法其特征是通過計算機提供程控信號源，由專業(yè)音頻卡或數(shù)據(jù)采集卡D/A轉(zhuǎn)換后送給功率電路，然后連接至電聲器件組，在利用虛擬電壓表隨時監(jiān)測參考電阻兩端的電壓和功放輸出電壓的同時，由程序控制定時對各電聲器件通道進(jìn)行阻抗曲線和阻抗值測量，對功率電路饋給電聲器件的功率信號進(jìn)行采樣，計算機對試驗情況進(jìn)行實時記錄和實時分析，執(zhí)行阻抗曲線測試、判斷監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過計算機并口、串口、USB口等對硬件進(jìn)行控制，專業(yè)音頻卡或數(shù)據(jù)采集卡輸出端用來發(fā)出信號，輸入端進(jìn)行采樣并送入計算機。
2.由權(quán)利要求1所述的計算機輔助電聲器件功率負(fù)荷試驗的方法其特征是利用電聲器件阻抗曲線的變化和電聲器件阻抗值的變化來判斷電聲器件組中是否存在已損壞的器件，當(dāng)判斷存在損壞的器件時，自動發(fā)出提示信號。
3.由權(quán)利要求1所述的計算機輔助電聲器件功率負(fù)荷試驗的方法其特征是程控信號由專業(yè)音頻卡或數(shù)據(jù)采集卡D/A轉(zhuǎn)換后通過電子開關(guān)提供多個試驗通道并控制通道的通斷，再送給功率電路。
4.由權(quán)利要求1所述的計算機輔助電聲器件功率負(fù)荷試驗的方法其特征是對通過電聲器件的功率信號進(jìn)行采樣，并將采樣的信號放大后分時送給計算機，實現(xiàn)虛擬有效值電壓表。
5.由權(quán)利要求1所述的計算機輔助電聲器件功率負(fù)荷試驗的方法其特征是信號的產(chǎn)生方法周期性信號是用函數(shù)產(chǎn)生的，并通過查找信號曲線上升段的零點，將序列截斷，得到一個零點起始、零點結(jié)束的包含整數(shù)個周期的信號，白噪聲是利用隨機函數(shù)產(chǎn)生的，粉紅噪聲是利用白噪聲序列和粉紅噪聲濾波網(wǎng)絡(luò)的沖擊響應(yīng)卷積而得，模擬節(jié)目信號是利用白噪聲通過模擬節(jié)目信號成形濾波器而得。除了使用自身產(chǎn)生的信號，其它計算機支持的音頻信號文件或外接信號源也可以用來進(jìn)行功率試驗。
6.計算機輔助電聲器件功率負(fù)荷試驗的裝置包括以下單元組成信號分配電路、采樣電路、程控監(jiān)測電路、邏輯控制電路；信號分配電路包括模擬開關(guān)電路，并與專業(yè)音頻卡或數(shù)據(jù)采集卡輸出端連接，并聯(lián)幾個輸出通道，模擬開關(guān)來選擇通道中信號的持續(xù)和中斷，每一路信號經(jīng)過功率放大器后，連接電聲器件組；采樣電路為在電聲器件組與功率放大器之間串聯(lián)了一個參考電阻，參考電阻的阻值和電聲器件組相比要很小，對小電阻兩端電壓信號進(jìn)行差動放大，可以得到流過電聲器件組的電流信號；另設(shè)有模擬開關(guān)連接采樣信號輸出端，并連接可選擇倍數(shù)的衰減放大電路，衰減放大的輸出再連接專業(yè)音頻卡；計算機端口和各模擬開關(guān)之間的邏輯電路是由CPLD或FPGA實現(xiàn)。
全文摘要
計算機輔助電聲器件功率負(fù)荷試驗的方法通過計算機提供程控信號源，由專業(yè)音頻卡或數(shù)據(jù)采集卡D/A轉(zhuǎn)換后送給功率電路，然后連接至電聲器件組，在利用虛擬電壓表隨時監(jiān)測參考電阻兩端的電壓和功放輸出電壓的同時，由程序控制定時對各電聲器件通道進(jìn)行阻抗曲線和阻抗值測量，對功率電路饋給電聲器件的功率信號進(jìn)行采樣，計算機對試驗情況進(jìn)行實時記錄和實時分析，執(zhí)行阻抗曲線測試、判斷監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過計算機并口、串口、USB口等對硬件進(jìn)行控制，專業(yè)音頻卡或數(shù)據(jù)采集卡輸出端用來發(fā)出信號，輸入端進(jìn)行采樣并送入計算機。能完成電聲器件功率負(fù)荷試驗。
文檔編號G06F19/00GK1424684SQ0215720
公開日2003年6月18日 申請日期2002年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月23日
發(fā)明者沈勇, 陳孝楨, 盧峰, 鄔寧, 周靜雷, 江超 申請人:南京大學(xué)