專利名稱：電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法及其測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法及其測量系統(tǒng)，特別是一種在普通房間進(jìn)行測量的一種電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法及其測量系統(tǒng)。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是音頻電子技術(shù)的發(fā)展，聲學(xué)這門古老的學(xué)科正在滲入各技術(shù)領(lǐng)域，電聲器件日趨完善，因此，聲學(xué)參數(shù)的測試，特別是電聲器件參數(shù)的測試越來越受到人們的重視，在電器行業(yè)中電聲指標(biāo)的測量也是必不可少的一門技術(shù)，在我國，為了控制產(chǎn)品質(zhì)量，該行業(yè)中規(guī)定，沒有經(jīng)過測試的器件及設(shè)備不許發(fā)放許可證；目前世界各國通用的電聲參數(shù)的測試都是建立在一百多年前由物理學(xué)家Rayligh提出的穩(wěn)態(tài)理論基礎(chǔ)上的；根據(jù)這種理論，對電聲參數(shù)測量時(shí)，必須將待測設(shè)備置于自由聲場中進(jìn)行，所謂自由聲場即聲場中各點(diǎn)的聲壓與該點(diǎn)到聲源的距離成反比的聲場。在理論上自由聲場只能是將聲源處于無窮大的幾何空間中才能形成，在實(shí)際環(huán)境中這種條件是不可能實(shí)現(xiàn)的，為了模擬自由聲場，人們耗費(fèi)巨資建設(shè)消聲室。在消聲室中，其六個(gè)界面上設(shè)置了吸聲性強(qiáng)的吸聲材料(是一種結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的聲學(xué)元件)，基本消除了各界面的反射聲場，因而，可在一定頻率范圍內(nèi)形成近似的自由聲場。由此可見，消聲室是電聲參數(shù)測量的一大關(guān)鍵；由于大多數(shù)生產(chǎn)單位無力建造消聲室，就無法進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量的中間控制，目前這些廠家多是攜帶產(chǎn)品到有消聲室的單位進(jìn)行測試，非常不便，且延長了生產(chǎn)周期，這種情況嚴(yán)重影響了我國電聲技術(shù)的發(fā)展。
上述測試方法存在以下缺點(diǎn)1、耗資大建立一個(gè)消聲室系統(tǒng)約化費(fèi)650萬元(包括設(shè)備費(fèi))，很多用戶建立不起消聲室；2、利用現(xiàn)有的一般設(shè)備條件無法進(jìn)行電聲器件瞬態(tài)響應(yīng)特性的測量，但瞬態(tài)響應(yīng)特性是電聲轉(zhuǎn)換器件的重要性能之一；3、在消聲室中進(jìn)行電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測試工作量十分浩大，需要用的設(shè)備多。
為了解決電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的非消聲室測量，各國科技工作者進(jìn)行了大量研究及開發(fā)工作，七十年代美國人Cable提出用掃頻信號(hào)及延遲技術(shù)模擬自由聲場；丹麥B.K.公司購買了這一技術(shù)推出″5842″單元，與其它儀器配套使用；后來B.K.公司又提出應(yīng)用閘門系統(tǒng)的專用單元″4440″與其它設(shè)備配合作出在普通房間進(jìn)行電聲測量，但由于其原理中的固有矛盾，加之配套設(shè)備價(jià)格昂貴而無法推廣。
另外，有人企圖采用電子技術(shù)人為地改善測試環(huán)境的聲學(xué)參數(shù)，如西德曾有人提出在反射墻上貼壓電材料，以此接收到的信號(hào)送到發(fā)射端進(jìn)行處理，以抵消反射信號(hào)的方法，得到近似的自由聲場。由于房間聲場結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，所以一直沒有達(dá)到實(shí)用水平。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種在普通房間就可進(jìn)行電聲轉(zhuǎn)換四端網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測量的測量方法及其測量系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種可測量電聲轉(zhuǎn)換器件的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，可測量電聲轉(zhuǎn)換器件的瞬態(tài)響應(yīng)的綜合智能化的電聲參數(shù)的測量方法及其測量系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的之三在于提供一種測量效果好，且成本低的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法及其測量系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的之四在于提供一種簡單而直接的測量電子四端網(wǎng)絡(luò)(如電子功率放大器)的瞬態(tài)互調(diào)失真(TIM)的測量方法；在現(xiàn)有技術(shù)中尚無一種能直接測量瞬態(tài)互調(diào)失真的設(shè)備。
本發(fā)明的理論根據(jù)如下普通房間之所以不能形成自由聲場，是因?yàn)楫?dāng)聲源發(fā)射信號(hào)時(shí)，房間邊界會(huì)產(chǎn)生反射信號(hào)，并迭加在直達(dá)聲信號(hào)上；若聲源不發(fā)射連續(xù)穩(wěn)態(tài)信號(hào)，而發(fā)射脈沖信號(hào)，接收端在反射信號(hào)到來之前只接收直達(dá)信號(hào)，在發(fā)射信號(hào)達(dá)之時(shí)關(guān)閉接收通道，那么接收到的直達(dá)聲就是完全的自由聲場了。
我們可以證明，采用數(shù)字信號(hào)處理(DSP)對發(fā)射脈沖和接收的直達(dá)脈沖進(jìn)行必要的運(yùn)算，就可求得所需要的被測器件的各種電聲參數(shù)。
數(shù)學(xué)分析如下如圖1所示，在普通測試房間1設(shè)置待測電聲轉(zhuǎn)換器件2及標(biāo)準(zhǔn)測試傳聲器3；假設(shè)待測電聲器件2的傳遞函數(shù)為S(ω)，輸入信號(hào)為f(t)；測試傳聲器3的傳遞函數(shù)為M(ω)，輸出信號(hào)為g(t)；并且它們的相應(yīng)頻域函數(shù)分別為F(ω)及及G(ω)，即f(t)＝F(ω)；g(t)＝G(ω)設(shè)此系統(tǒng)的等效算子為L，則g(t)＝L[f(t)](1)用付里葉算子F作用(1)式兩端，即可得
G(ω)＝H(ω)F(ω)(2)由于H(ω)＝S(ω)M(ω)(3)由于作為標(biāo)準(zhǔn)測試傳聲器的M(ω)為常數(shù)，在適當(dāng)歸一后，可令此常數(shù)為1，所以(1)式可變?yōu)镚(ω)＝S(ω)×M(ω)·F(ω)＝S(ω)× F(ω)因此S(ω)＝G(ω)÷F(ω) (4)相應(yīng)的，在離散情況下Sn＝Gn÷Fn(5)也就是說，待測電聲轉(zhuǎn)換器件的頻應(yīng)曲線可以通過對輸入輸出信號(hào)(脈沖)進(jìn)行譜分析而得到。這樣求解頻應(yīng)曲線的物理問題就轉(zhuǎn)化為求解傳遞函數(shù)的數(shù)學(xué)問題了，也就是時(shí)域問題轉(zhuǎn)移到了頻域求解問題，且兩者是完全等效的。
當(dāng)然，由式(1)得到式(2)的前提條件是電聲轉(zhuǎn)換器件(L)為一線性系統(tǒng)，從聲學(xué)原理可知，作為電聲轉(zhuǎn)換器件在一定的振幅范圍內(nèi)，其微分方程就是波動(dòng)方程，即線性方程(即在小振幅范圍內(nèi)，電聲系統(tǒng)是一個(gè)線性系統(tǒng))。而實(shí)際測量中，其非線性失真不超過10％，也即不超過0.9db，是允許的。所以(4)和(5)式總是成立的。
根據(jù)國標(biāo)規(guī)定，電聲器件主要參數(shù)有十余項(xiàng)之多，從頻域角度，不難發(fā)現(xiàn)這些參數(shù)均可以譜線為基礎(chǔ)求得，如方向性、諧波失真、互調(diào)失真、瞬態(tài)響應(yīng)等都可以譜線求得。
方向性是求某個(gè)固定譜線在各個(gè)方向上的總和；諧波失真單頻輸入時(shí)的譜分析；互調(diào)失真兩個(gè)特定正弦波迭加時(shí)的譜分析；瞬態(tài)響應(yīng)是求3.15KHZ的脈沖和15KHZ的正弦波的譜分析；等。
因此，以數(shù)字信號(hào)處理理論為基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以通過譜分析得到電聲器件的所有參數(shù)。這樣我們采用瞬態(tài)測試?yán)碚?，不僅可以取消消聲室，而可以用同一臺(tái)設(shè)備求得所有參數(shù)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下測量方法及其測量系統(tǒng)本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法，其步驟如下a.在電聲轉(zhuǎn)換器件的輸入端輸入一預(yù)定信號(hào)f(t)；b.測出電聲轉(zhuǎn)換器件的輸出信號(hào)g(t)；c.對所述輸出及輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算；其特征在于所述輸入信號(hào)f(t)為間斷的脈沖信號(hào)，在進(jìn)行運(yùn)算前，對輸出及輸入信號(hào)進(jìn)行便于譜分析的快速付里葉變換或小波變換。
所述電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法，其特征在于，所述信號(hào)的輸入、測量、變換及運(yùn)算可在計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行；所述輸入的脈沖信號(hào)為一寬度為10μS～20μS的窄脈沖信號(hào)。
所述電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法，其特征在于，所述輸入的脈沖信號(hào)為一寬度為10μS的窄脈沖信號(hào)。
一種實(shí)現(xiàn)上述測量方法的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于，其包括一標(biāo)準(zhǔn)傳聲器、一主機(jī)及其周邊設(shè)備；所述主機(jī)包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、用于產(chǎn)生各種特殊要求的信號(hào)發(fā)生器及功率放大器、電子開關(guān)、抗混淆濾波器、前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換器及采樣保持器、功能鍵、顯示器、電源；被測電聲轉(zhuǎn)換器件連接在所述主機(jī)的信號(hào)輸出端，標(biāo)準(zhǔn)傳聲器連接在主機(jī)的信號(hào)輸入端，輸入端設(shè)有兩個(gè)由電子開關(guān)選擇聯(lián)接的信號(hào)通道相應(yīng)于所述發(fā)射信號(hào)的A通道及相應(yīng)于接收信號(hào)的B通道；在所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制下，信號(hào)發(fā)生器給被測電聲轉(zhuǎn)換器件提供發(fā)射信號(hào)f(t)；所述電子開關(guān)在實(shí)時(shí)接收來自標(biāo)準(zhǔn)傳聲器或信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)，接收信號(hào)經(jīng)抗混淆濾波器、前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換器及采樣保持器分別濾波、放大、轉(zhuǎn)換、采樣后，輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行所述付里葉變換或小波換的運(yùn)算處理，處理結(jié)果由顯示器顯示及由所述周邊設(shè)備輸出；所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中存有專用操作程序及所述數(shù)學(xué)變換軟件。
本發(fā)明具有如下效果由于本發(fā)明是以數(shù)字信號(hào)處理理論為基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以通過頻譜分析及采用瞬態(tài)測試?yán)碚摰玫诫娐曓D(zhuǎn)換器件的所有參數(shù)。這樣，電聲轉(zhuǎn)換器件的參數(shù)測量就可以在普通房間中進(jìn)行，而且可以用同一臺(tái)設(shè)備求得電聲轉(zhuǎn)換器件的所有參數(shù)，打破了必須在消聲室進(jìn)行電聲參數(shù)測量的常規(guī)。本發(fā)明的測量方法省時(shí)、省力，而且可節(jié)省巨大建筑資金，為電聲器件的常規(guī)測試提供了方便；利用本發(fā)明的方法及設(shè)備對電聲器件性能測量的結(jié)果與在消聲室中測量的結(jié)果完全相似，如圖6、7所示。總之，本發(fā)明為電聲轉(zhuǎn)換器件的參數(shù)測量技術(shù)開辟了新途徑。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)測量電路及其測量方法進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1分發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)測試狀態(tài)參數(shù)設(shè)定示意圖；
圖2本發(fā)明的一實(shí)施例的電路方框圖；圖3本發(fā)明的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)存分配和數(shù)據(jù)流動(dòng)示意圖；圖4本發(fā)明的電路接口概況示意圖；圖5本發(fā)明的應(yīng)用程序流程示意圖。
圖6采用以往的測量方法在消聲室中測得的揚(yáng)聲器的頻應(yīng)曲線示意圖。
圖7采用本發(fā)明的測量方法在普通房間中測得的揚(yáng)聲器的頻應(yīng)曲線示意圖。
如圖2所示，其為本發(fā)明的一實(shí)施例的電路方框圖，其包括主機(jī)10及周邊設(shè)備如打印機(jī)21及繪圖儀22，以及一標(biāo)準(zhǔn)傳聲器3；主機(jī)10包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)14、用于產(chǎn)生各種變換函數(shù)的信號(hào)發(fā)生器及功率放大器11、電子開關(guān)16、抗混淆濾波器17、前置放大器18、采樣保持器及A/D轉(zhuǎn)換器19、功能鍵15、顯示器12、電源13；被測電聲器件2連接在主機(jī)10的信號(hào)輸出端，標(biāo)準(zhǔn)傳聲器3連接在主機(jī)10的信號(hào)輸入端，輸入端設(shè)有兩個(gè)由電子開關(guān)聯(lián)接的信號(hào)通道相應(yīng)于發(fā)射信號(hào)f(t)的A通道及相應(yīng)于接收信號(hào)g(t)的B通道；在功能鍵15作用下，函數(shù)發(fā)生器及功率放大器11在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)14控制下給被測電聲轉(zhuǎn)換器件2提供發(fā)射信號(hào)f(t)；電子開關(guān)16在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)14控制下實(shí)時(shí)接收來自標(biāo)準(zhǔn)傳聲器3或函數(shù)發(fā)生器及功率放大器11的信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)抗混淆濾波器17、前置放大器18、采樣保持器及A/D轉(zhuǎn)換器19分別濾波、放大及轉(zhuǎn)換后，輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)14進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理結(jié)果由顯示器12顯示及由打印機(jī)21及繪圖儀22輸出。
主機(jī)10面板的功能鍵設(shè)置可為功率放大器的諧波失真；互調(diào)失真；瞬態(tài)互調(diào)失真；功率放大器頻應(yīng)曲線；頻應(yīng)曲線；阻抗特性曲線；方向特性。
主機(jī)10面板的功能鍵15設(shè)置總清將有關(guān)寄存器清零；啟動(dòng)對需要分步驟進(jìn)行的操作，它可作為暫停后從新啟動(dòng)而設(shè)置。
參數(shù)輸入鍵測方向性時(shí)的頻率設(shè)定；標(biāo)準(zhǔn)傳聲器靈敏度設(shè)定，以備在坐標(biāo)上作絕對標(biāo)度之用。此鍵可在內(nèi)面板上設(shè)置。
輸入輸出選擇鍵坐標(biāo)選擇，直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)；輸出選擇對數(shù)或線性；打印機(jī)啟動(dòng)選擇；X-Y繪圖儀選擇；顯示放大。
如圖3所示，本發(fā)明的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)14的內(nèi)存分配和數(shù)據(jù)流動(dòng)示意圖；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)14的內(nèi)存包括運(yùn)算區(qū)(RAM)31、結(jié)果區(qū)(RAM)32、程序和參數(shù)存放區(qū)(RAM或EPROM)33，由A/D緩存(由定點(diǎn)一浮點(diǎn))輸入數(shù)據(jù)存入運(yùn)算區(qū)(RAM)31，運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)存入結(jié)果區(qū)(RAM)32；由結(jié)果區(qū)處理后的信號(hào)輸出到相應(yīng)的I/O接口。
為完成前述功能本機(jī)存有下述固定子程序1.規(guī)格化； 2.浮點(diǎn)加； 3.浮點(diǎn)減； 4.浮點(diǎn)乘；5.浮點(diǎn)除；6.定點(diǎn)轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)； 7.浮點(diǎn)轉(zhuǎn)換成定點(diǎn)；8.FFT程序(1024個(gè)標(biāo)本點(diǎn))；9.求對數(shù)； 10.求正弦； 11.求余弦；12.其中(含有可公共使用的程序塊)。
如圖4所示，其為本發(fā)明的電路接口概況示意圖；各寄存器功能說明如下1.M頻率值此寄存器數(shù)值可由主機(jī)設(shè)置，也可由面板設(shè)置。在信號(hào)源“自動(dòng)”工作狀態(tài)由M頻率值決定高穩(wěn)定信號(hào)源的工作頻率，經(jīng)信號(hào)源的類型選擇直接由功能鍵選擇。
2.M輸入信號(hào)選擇根據(jù)需要確定選擇A、B通道中的某一通道的數(shù)據(jù)輸入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，如可設(shè)定0-A通道，1-B通道；3.M開始調(diào)整通知“放大器調(diào)整單元”是否進(jìn)行放大量調(diào)整，如可設(shè)定0-不調(diào)整，1-調(diào)整；4.M放大值存儲(chǔ)放大量最后結(jié)果的數(shù)字表示，以作絕對標(biāo)度用。放大量調(diào)整前，該寄存器總是零，隨著放大量的衰減而增加，可逐步對寄存器內(nèi)容加1。
5.M調(diào)整好通知主機(jī)“放大器調(diào)整單元”已經(jīng)調(diào)整完畢；如可作如下設(shè)置0-“放大器調(diào)整”正在進(jìn)行；
1-“放大器調(diào)整”已經(jīng)結(jié)束。
6.M濾波器選擇在前置放大器18中插入不同的濾波器如可作如下設(shè)置0-低通濾波器截止頻率為20KHZ；1-低通濾波器截止頻率為2KHZ；2-低通濾波器截止頻率為500HZ；3-低通濾波器截止頻率為100HZ。
7.M接收完模/數(shù)轉(zhuǎn)換器接收1024個(gè)點(diǎn)后通知主機(jī)可以接收數(shù)據(jù)，如可作如下設(shè)置0-模/數(shù)轉(zhuǎn)換器正在接收；1-模/數(shù)轉(zhuǎn)換器已接收1024個(gè)點(diǎn)，主機(jī)可工作。
8.M封輸入將模/數(shù)轉(zhuǎn)換器封鎖，不再輸入，如可作如下設(shè)置0-模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以輸入；1-模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端封閉。
9.總清總清鍵按下后，執(zhí)行以下動(dòng)作a、將M頻率值、M輸入信號(hào)選擇、M開始調(diào)整、M放大值和M濾波器選擇等寄存器以及A/D緩存寄存器的地址計(jì)數(shù)器、內(nèi)存地址計(jì)數(shù)器置零；b、將M調(diào)整好、M接收完、M封輸入置“1”。
10.啟動(dòng)僅用于瞬態(tài)(TIM)測量中。
對關(guān)鍵部件的說明本發(fā)明的測試系統(tǒng)的關(guān)鍵在于1.前置放大器考慮到電聲轉(zhuǎn)換器件的靈敏度及頻寬，標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的靈敏度和A/D靈敏度，對前置放大器要求如下頻寬及不均勻度20HZ～20KHZ，≤0.1db
電壓放大倍數(shù) ≥60db，信噪比S/N≤40db，諧波失真 ≤0.1％。
2.信號(hào)發(fā)生器應(yīng)能產(chǎn)生下述五種信號(hào)單頻正弦波；寬度為10～20μs的脈沖；單周期猝發(fā)聲；兩個(gè)政弦波信號(hào)按振動(dòng)幅一定比例的迭加；3.15KHZ脈沖和15KHZ正弦波之和；各單頻正弦波的諧波失真≤0.001％；頻率穩(wěn)定度為10-7。
本發(fā)明采用數(shù)字頻率直接合成脈沖。
3.窄脈沖寬度的選擇它受很多條件限制，若窄脈沖寬度選擇過寬，則(4)式或(5)式中的某些F(ω)或Fn為0，無法完成運(yùn)算，并且脈沖過寬可能使接收端無法分辨直達(dá)聲與反射聲信號(hào)；若窄脈沖寬度選擇過窄，則f(t)穩(wěn)定，使得測試結(jié)果離散性大。窄脈沖寬度可選擇10μS；振幅可反算測試所用房間的最小尺寸。
如圖5所示，其為本發(fā)明的應(yīng)用程序流程示意圖；在開始測量時(shí)首先進(jìn)入總清51，然后進(jìn)入程序52讀入面板的設(shè)置參數(shù)，再進(jìn)入程序53功能碼轉(zhuǎn)移，然后選擇進(jìn)入程序54中的一個(gè)，其包括541～547，它們分別是諧波失真，互調(diào)失真，瞬態(tài)失真，頻應(yīng)曲線，揚(yáng)聲器頻應(yīng)特性，揚(yáng)聲器阻抗特性，揚(yáng)聲器方向特性；選項(xiàng)測試后，進(jìn)入程序55--I/O參數(shù)狀態(tài)改變，始總清狀態(tài)如改變，則進(jìn)入程序561～563它們分別是打印程序，按面板設(shè)置參數(shù)更新顯示數(shù)據(jù)，繪圖程序；如改變，則回到初始總清狀態(tài)；這樣即可得到所需測量項(xiàng)目的結(jié)果數(shù)據(jù)。
軟件的關(guān)鍵1、時(shí)窗函數(shù)的選擇和實(shí)現(xiàn)實(shí)際的時(shí)窗函數(shù)g(t)是直達(dá)聲和反射聲迭加的連續(xù)信號(hào)，為獲得代表自由聲場的直達(dá)聲，需要采集的信號(hào)g(t)必須是有限長的。為此，就需要對g(t)進(jìn)行適當(dāng)截尾；截尾對頻域帶來的后果是，在頻域函數(shù)G(ω)中附加一些新的成份，這是我們所不希望的為使截尾效應(yīng)的影響降低到最低限度，必須根據(jù)具體要求選取適當(dāng)?shù)臅r(shí)窗函數(shù)，較適合的時(shí)窗函數(shù)為Hammin時(shí)窗，并要求將時(shí)窗函數(shù)用軟件優(yōu)化到1秒左右。
2、數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)眾所周知，應(yīng)用離散信號(hào)的FFT技術(shù)得到的頻譜結(jié)構(gòu)的頻率分辨率Δf＝fn/N(fn為采樣頻率，N為采樣點(diǎn)數(shù))，也就是說，對于相同的fn和N，Δf是相同的。但在電聲測量中，頻應(yīng)曲線必須繪在雙對數(shù)坐標(biāo)中，這種繪圖方式要求在不同頻率的Δf是不同的，頻率越高，Δf越低，為此，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，將整個(gè)頻域分成四個(gè)部分a、20HZ～100HZb、100HZ～500HZc、500HZ～2KHZd、2KHZ～20KHZ這就要求在處理每個(gè)信號(hào)時(shí)，必須設(shè)計(jì)三個(gè)低通濾波器，其通帶內(nèi)不均勻度不能超過+0.5db，衰減斜率為98db/oct.。
在測量過程中，在將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行變換及運(yùn)算處理時(shí)，分別通過其轉(zhuǎn)折頻率各為100HZ、500HZ、2KHZ、20KHZ的四個(gè)低通濾波器后，分段進(jìn)行相應(yīng)變換和處理，然后再將其連接為一連續(xù)的頻應(yīng)曲線。
綜合考慮全套設(shè)備的定時(shí)特性，要求每個(gè)濾波器的運(yùn)算時(shí)間不能超過1秒。
3、1024個(gè)樣本點(diǎn)的快速付里葉變換FFT(或小波變換)本發(fā)明的實(shí)施例采用快速付里葉變換FFT，設(shè)備中反復(fù)應(yīng)用的程序包是FFT，所以這一軟件運(yùn)行速度是整個(gè)設(shè)備實(shí)時(shí)性的關(guān)鍵；綜合各種因素，確定每個(gè)FFT運(yùn)行時(shí)間不得超過1.5秒。
4、樣本點(diǎn)數(shù)與猝發(fā)聲周期相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)整在測量電聲器件和四端網(wǎng)絡(luò)的諧波失真時(shí)，f(t)應(yīng)為單周期猝發(fā)聲信號(hào)。為保證采樣后的離散信號(hào)可以復(fù)原為原始信號(hào)，樣本點(diǎn)N必須與所有可能的單周期猝發(fā)聲信號(hào)的周期相等，否則由于頻率的重抽樣而使得信號(hào)附加很多其他譜線，帶來很大誤差，因此必須設(shè)計(jì)一種自動(dòng)調(diào)節(jié)的方法，各個(gè)頻率的猝發(fā)聲周期與N樣吻合。
權(quán)利要求
1.一種電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法，其步驟如下a.在器件的輸入端輸入一預(yù)定的信號(hào)f(t)；b.測出器件的輸出信號(hào)g(t)；c.對所述輸出及輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算；其特征在于所述輸入信號(hào)f(t)為間斷的脈沖信號(hào)，在進(jìn)行運(yùn)算前，對輸出及輸入信號(hào)進(jìn)行便于譜分析的數(shù)學(xué)變換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法，其特征在于所述變換為快速付里葉變換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法，其特征在于所述信號(hào)的輸入、測量、變換及運(yùn)算是在計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行的；所述輸入的脈沖信號(hào)為一寬度為10μS～20μS的窄脈沖信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法，其特征在于所述輸入的脈沖信號(hào)為一寬度為10μS的窄脈沖信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法，其特征在于所述變換為小波變換。
6.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1～5所述電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于其包括一標(biāo)準(zhǔn)傳聲器、一主機(jī)及其周邊設(shè)備；所述主機(jī)包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、用于產(chǎn)生各種特殊要求的信號(hào)發(fā)生器及功率放大器、電子開關(guān)、抗混淆濾波器、前置放大器、采樣保持器及A/D轉(zhuǎn)換器、功能鍵、顯示器、電源；被測電聲轉(zhuǎn)換器件連接在所述主機(jī)的信號(hào)輸出端，標(biāo)準(zhǔn)傳聲器連接在主機(jī)的信號(hào)輸入端，輸入端設(shè)有兩個(gè)由電子開關(guān)選擇聯(lián)接的信號(hào)通道相應(yīng)于所述發(fā)射信號(hào)的A通道及相應(yīng)于接收信號(hào)的B通道；在所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制下，所述信號(hào)發(fā)生器給被測電聲轉(zhuǎn)換器件提供發(fā)射信號(hào)f(t)；所述電子開關(guān)在實(shí)時(shí)接收來自標(biāo)準(zhǔn)傳聲器或信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)，接收信號(hào)經(jīng)抗混淆濾波器、前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換器及采樣保持器分別濾波、放大、轉(zhuǎn)換、采樣后，輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行所述變換及運(yùn)算處理，處理結(jié)果由顯示器顯示及由所述周邊設(shè)備輸出；所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中存有專用操作程序及所述數(shù)學(xué)變換軟件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述前置放大器具有如下技術(shù)性能頻寬及不均勻度20HZ～20KHZ，≤0.1db電壓放大倍數(shù) ≥60db，信噪比S/N≤40db，諧波失真 ≤0.1％。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于，對所述信號(hào)發(fā)生器可產(chǎn)生下述五種信號(hào)單頻正弦波；寬度為10μs的脈沖；單周期猝發(fā)聲；兩個(gè)正弦波信號(hào)按振動(dòng)幅一定比例的迭加；3.15KHZ脈沖和15KHZ正弦波之和；單頻正弦波諧波失真≤0.001％頻率穩(wěn)定度為10-7。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述各種信號(hào)采用數(shù)字頻率直接合成。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述周邊設(shè)備為打印機(jī)及繪圖儀。
全文摘要
一種電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測量方法及其測量系統(tǒng)，其方法是對器件輸入間斷的窄脈沖信號(hào)，測出其輸出信號(hào)，對輸出及輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換及運(yùn)算處理，得到所需參數(shù)；測量系統(tǒng)，包括一標(biāo)準(zhǔn)傳聲器、一主機(jī)及其周邊設(shè)備；在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)操作程序控制下，一信號(hào)發(fā)生器給被測器件提供特定發(fā)射信號(hào)；一電子開關(guān)實(shí)時(shí)接收來自標(biāo)準(zhǔn)傳聲器或信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)，經(jīng)抗混淆濾波器、前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換器及采樣保持器分別濾波、放大、轉(zhuǎn)換及時(shí)采樣后，輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行變換及運(yùn)算處理，處理結(jié)果由所述周邊設(shè)備輸出。
文檔編號(hào)H04R29/00GK1152851SQ9511659
公開日1997年6月25日 申請日期1995年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月24日
發(fā)明者孫庚辰 申請人:孫庚辰