本實(shí)用新型涉及聲學(xué)測(cè)量用專用聲源領(lǐng)域，尤其涉及一種帶均衡的有源無(wú)指向性揚(yáng)聲器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在建筑聲學(xué)和噪聲測(cè)試中，無(wú)指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)作為測(cè)試聲源，要求其向空間各個(gè)方向輻射聲音的能力一致(無(wú)指向性)，并且要在測(cè)試關(guān)注的頻率范圍內(nèi)有相對(duì)平直的頻率響應(yīng)。并且隨著低頻噪聲研究的深入，越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)人員和研究者希望無(wú)指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)有更好的低頻重放能力(低至44.5Hz)，以滿足低頻信噪比的要求。

在使用無(wú)指向聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有無(wú)指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)不容易滿足ISO 10140系列標(biāo)準(zhǔn)、ISO 3382系列標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19889系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無(wú)指向聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的產(chǎn)生的聲場(chǎng)頻率響應(yīng)要求：同一個(gè)倍頻程中的各個(gè)1/3倍頻程聲功率級(jí)差在125Hz倍頻程中不得大于6dB,在250Hz倍頻程中不得大于5dB,在其它中心頻率更高的倍頻程中不得大于4dB。

目前常用無(wú)指向性聲源包括12面體聲源和逆號(hào)角形音箱，對(duì)于12面體聲源來(lái)說(shuō)存在兩個(gè)問(wèn)題：

因?yàn)?2面體聲源其特殊的正12面體形狀，若要通過(guò)改善箱體結(jié)構(gòu)和更換更高品質(zhì)的揚(yáng)聲器單元，以平滑12面體聲源在其有效頻率范圍內(nèi)頻率響應(yīng)曲線的峰谷幅度，難度較大實(shí)現(xiàn)且性價(jià)比低；

由于12面體揚(yáng)聲器系統(tǒng)是由12個(gè)相同的揚(yáng)聲器系統(tǒng)組成，由于揚(yáng)聲器單元的尺寸較小和12面箱體的有效容積較小，在一般在低頻范圍會(huì)有較大的衰減，而導(dǎo)致無(wú)法滿足低頻信噪比的測(cè)量要求。

針對(duì)上述問(wèn)題，檢索到國(guó)內(nèi)相關(guān)專利，但沒(méi)有一份專利能夠完全解決這個(gè)問(wèn)題，相關(guān)專利具體如下：

1、專利申請(qǐng)?zhí)?00910095351.4的無(wú)指向性揚(yáng)聲器低頻T鐵中心倒相音箱，該專利只采用一只揚(yáng)聲器單元，且其聲音未經(jīng)過(guò)逆號(hào)角形(inverse horn)處理，必然無(wú)法實(shí)現(xiàn)三維空間的無(wú)指向性；

2、專利申請(qǐng)?zhí)?01010224857.3的用于近場(chǎng)HRTF測(cè)量的球形正十二面體聲源及設(shè)計(jì)方法，但該專利只是采用十二只相同尺寸的揚(yáng)聲器單元，必然會(huì)在其諧振頻率有較大的峰值，且未采用均衡處理方法，因此不能滿足ISO 10140系列標(biāo)準(zhǔn)、ISO 3382系列標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19889系列對(duì)平直頻率響應(yīng)的要求；亦沒(méi)有采用低頻重放能力較強(qiáng)的大尺寸揚(yáng)聲器單元，因此低頻重放仍然存在問(wèn)題。

3、專利申請(qǐng)?zhí)?01520352719.1的正十二面體全指向揚(yáng)聲器箱，該系統(tǒng)只針對(duì)100～8000Hz的頻率范圍，同樣未能解決低頻不足的問(wèn)題。

4、專利申請(qǐng)?zhí)?00310120729.4的在三維空間的全指向性揚(yáng)聲器系統(tǒng)的實(shí)用新型專利中，該專利是提出一個(gè)系統(tǒng)，并未提出均衡處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)，以解決上述技術(shù)存在的頻率響應(yīng)不平直和低頻范圍衰減嚴(yán)重等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種帶均衡的有源無(wú)指向性揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括音頻信號(hào)接口，音頻信號(hào)接口連接有數(shù)字 濾波器，所述數(shù)字濾波器包括采用空間多點(diǎn)傳輸函數(shù)進(jìn)行幾何平均的逆?zhèn)鬏敽瘮?shù)設(shè)置的逆均衡器和上、下頻率分別為8879.7Hz和44.5Hz的帶通濾波器，數(shù)字濾波器連接有功率放大器，功率放大器連接至揚(yáng)聲器，所述揚(yáng)聲器包括逆號(hào)角形音箱和低頻音箱。

本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)本實(shí)用新型無(wú)指向性揚(yáng)聲器系統(tǒng)僅工作在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)試頻率范圍內(nèi)；

(2)本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)無(wú)指向性揚(yáng)聲器系統(tǒng)的空間多點(diǎn)傳輸函數(shù)進(jìn)行測(cè)試，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)濾波系統(tǒng)，該數(shù)字信號(hào)濾波系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)在峰谷上與無(wú)指向性揚(yáng)聲器系統(tǒng)的空間多點(diǎn)平均的幅度頻率響應(yīng)互逆，達(dá)到揚(yáng)聲器系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)較為平直，相鄰頻段幅度變化較小的目的；可用于建筑聲學(xué)和電聲測(cè)試。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

如圖1所示，一種帶均衡的有源無(wú)指向性揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括音頻信號(hào)接口1，音頻信號(hào)接口1連接有數(shù)字濾波器2，所述數(shù)字濾波器2包括采用空間多點(diǎn)傳輸函數(shù)進(jìn)行幾何平均的逆?zhèn)鬏敽瘮?shù)設(shè)置的逆均衡器201和上、下頻率分別為8879.7Hz和44.5Hz的帶通濾波器202，數(shù)字濾波器2連接 有功率放大器3，功率放大器3連接至揚(yáng)聲器4，所述揚(yáng)聲器4包括逆號(hào)角形音箱401和低頻音箱402。

相對(duì)于12面體揚(yáng)聲器系統(tǒng)的無(wú)指向性聲源，采用逆號(hào)角形音箱可以盡量減小揚(yáng)聲器系統(tǒng)的體積，有助于本實(shí)用新型方案實(shí)現(xiàn)空間各方位均勻重放的無(wú)指向性。

本系統(tǒng)對(duì)逆號(hào)角形音箱增加了低頻音箱，有助于提升低頻范圍的能量強(qiáng)度。

為使本實(shí)用新型的揚(yáng)聲器系統(tǒng)頻率響應(yīng)較為平滑，相鄰頻段的幅度變化較為平緩均衡，且有較強(qiáng)的低頻重放能力，以滿足相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求。需要先確定揚(yáng)聲器系統(tǒng)的逆均衡傳輸函數(shù)，通過(guò)得到逆均衡傳輸函數(shù)設(shè)置數(shù)字濾波器，具體步驟如下：

(1)由一個(gè)逆號(hào)角形音箱、一個(gè)低頻音箱以及對(duì)應(yīng)功率放大器組成可重放較寬頻率的有源揚(yáng)聲器系統(tǒng)；

(2)采用最大長(zhǎng)度序列法(MLS)或者正弦掃頻法(SS)在空間多點(diǎn)測(cè)量由(1)組成的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的傳輸函數(shù)，該傳輸函數(shù)可用H₁(z)、H₂(z)……H_n(z)表示，其中n為在空間360度范圍均勻取的點(diǎn)數(shù)，空間多點(diǎn)測(cè)量是為了對(duì)揚(yáng)聲器系統(tǒng)傳輸函數(shù)在空間不同方向進(jìn)行采樣，保證均衡的對(duì)象是揚(yáng)聲器系統(tǒng)在整個(gè)空間而非只是某個(gè)方向的聲學(xué)響應(yīng)；

(3)采用最小二乘擬合法或高斯權(quán)函數(shù)等平滑方法對(duì)H₁(z)、H₂(z)……H_n(z)在(44.5Hz～8979.7Hz)進(jìn)行1/m Oct平滑(m一般3、6、12或48)，平滑后得到一組空間多點(diǎn)的平滑傳輸函數(shù)為G₁(z₁，z₂……z_m)、G₂(z₁，z₂……z_m)……G_n(z₁，z₂……z_m)；

(4)在該組平滑傳輸函數(shù)中設(shè)一相對(duì)電平為0dB，該相對(duì)電平一般低于G₁(z₁，z₂……z_m)、G₂(z₁，z₂……z_m)、……G_n(z₁，z₂……z_m)在 44.5Hz～8979.7Hz頻率范圍內(nèi)的最小值，以確保G₁(z₁，z₂……z_m)、G₂(z₁，z₂……z_m)、……G_n(z₁，z₂……z_m)在44.5Hz～8979.7Hz頻率范圍內(nèi)的幅值在對(duì)數(shù)尺寸皆為正數(shù)，即其dB值皆為正值；

(5)對(duì)平滑傳輸函數(shù)G₁(z₁，z₂……z_m)、G₂(z₁，z₂……z_m)……G_n(z₁，z₂……z_m)進(jìn)行幾何平均得到均衡算法的目標(biāo)傳輸函數(shù)G(z)＝G(z₁，z₂……z_m)，即由G₁(z₁，z₂……z_m)、G₂(z₁，z₂……z_m)……G_n(z₁，z₂……z_m)分別在不同系統(tǒng)頻率z₁，z₂……z_m上相乘的結(jié)果開(kāi)n次方根；

(6)對(duì)幾何平均后的目標(biāo)傳輸函數(shù)G(z₁，z₂……z_m)進(jìn)行線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)計(jì)算得到其逆均衡傳輸函數(shù)Inv_G(z)，并由Inv_G(z)設(shè)置逆均衡器，該傳輸函數(shù)與1/G(z)的幅度頻率響應(yīng)基本相同；采用線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)進(jìn)行逆均衡傳輸函數(shù)有助于保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；該逆均衡濾波器可使得無(wú)指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)在重放聲音的頻率范圍較為平直，可在不損壞揚(yáng)聲器單元和功率放大器的前提下提升聲音重放功率。

(7)設(shè)置帶通濾波器的上、下截止頻率為無(wú)指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的工作頻率范圍上下限(44.5～8979.7Hz)，該帶通濾波器有助于無(wú)指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)只重放工作頻率范圍的聲音信號(hào)，可在一定程度上提高無(wú)指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的重放功率；

(8)將逆均衡器Inv_G(z)和帶通濾波器組成一數(shù)字濾波器，該數(shù)字濾波器可采用有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器(FIR濾波器)亦可采用遞歸濾波器(IIR濾波器)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)；

(9)數(shù)字濾波器連接在音頻信號(hào)接口與功率放大器之間，從而達(dá)到揚(yáng)聲器系統(tǒng)的發(fā)出的聲信號(hào)的幅度頻率響應(yīng)較為平直，相鄰頻段幅度變化較小且能重放較強(qiáng)的低頻范圍信號(hào)的均衡目的。

所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。