专利名称：压差麦克风测试系统及测试方法
压差麦克风测试系统及测试方法
技术领域：
本发明涉及一种压差麦克风测试系统及测试方法，尤其涉及一种用于测试压差麦 克风的行波管测试系统及其测试方法。
背景技术：
近年来移动通信技术已经得到快速发展。消费者越来越多地使用移动通信设备， 对移动通讯设备的要求已不仅满足于能够通话，而且要能够提供高质量的通话效果。尤其 是移动多媒体技术的发展，移动电话的通话质量更显重要。压差麦克风作为移动电话的换 能器之一，其性能的好坏直接影响通话质量。因此在压差麦克风使用前对其性能进行测试 是非常重要的。压差麦克风测试原理是使压差麦克风的振膜两面受声，从而使压差麦克风对压强 差产生响应。相关的压差麦克风测试系统是在消声室内的自由场内对压差麦克风进行测试 的，而且必须保证测试时设有一定的测试距离，测试距离大于lm。然而这种测试系统不适用 于产线上的大批量测试。因此，有必要提供一种新的压差麦克风测试系统解决上述问题。
发明内容本发明需解决的技术问题是提供一种能适用于产线上大批量测试且测试精度高 的压差麦克风测试系统。根据上述的技术问题，设计了一种压差麦克风测试系统，其目的是这样实现的一 种压差麦克风测试系统，包括声源和与所述声源相隔一定距离的监测麦克风和待测压差麦 克风。其中，所述压差麦克风测试系统还包括内壁光滑的行波管，所述行波管一端与所述声 源对接、另一端设有吸声尖劈，所述吸声尖劈内设有吸音材料。所述监测麦克风和待测压差 麦克风插入于行波管内，所述声源发出的声压通过行波管到达所述监测麦克风和所述待测 压差麦克风。优选的，所述行波管设有管壁，所述管壁上设有若干贯穿所述管壁的测试孔，所述 监测麦克风和所述待测压差麦克风由所述测试孔插入于所述行波管内。优选的，所述行波管用有机玻璃材料制成，其截面呈正方形。优选的，所述监测麦克风与所述吸声尖劈距离一个吸声尖劈的长度。优选的，所述声源为全频带扬声器，所述监测麦克风为压强型的标准1/2寸麦克 风。优选的，所述压差麦克风测试系统还设有耦合腔，所述行波管通过接通所述耦合 腔与所述声源对接，所述耦合腔与所述声源对接的一端其截面形状和所述声源形状一致、 与所述行波管接通的一端其截面形状和所述行波管的形状一致。优选的，所述测试孔包括若干用于测试待测压差麦克风的第一测试孔和与所述第 一测试孔不在同一平面的第二测试孔，所述监测麦克风由所述第二测试孔插入于所述行波
4管内。优选的，所述第一测试孔为圆台状，其设有3个且等距离相隔。本发明还提供了一种基于上述压差麦克风测试系统的测试方法，其特征在于该 方法包括如下步骤提供一声源，所述声源为全频带扬声器；提供一监测麦克风，其与所述声源相隔一定距离；提供一行波管，其一端与所述声源相连、另一端设有吸音尖劈，所述吸音尖劈内设 有吸音材料，所述行波管上设有若干第一测试孔和与所述第一测试孔不在同一平面的第二 测试孔，所述第一测试孔包括第一测试孔甲、第一测试孔乙和第一测试孔丙；提供若干待测压差麦克风；提供音频分析仪，其分别连接于所述声源、监测麦克风和待测压差麦克风；将所述监测麦克风和所述待测压差麦克风分别由第二测试孔和第一测试孔甲插 入于行所述波管内，将未插入待测麦克风的所述第一测试孔乙和所述第一测试孔丙密封， 再将所述声源发出的声压通过所述行波管到所述监测麦克风和所述待测压差麦克风，通过 音频分析仪分析测试结果；同理，将所述待测压差麦克风换到第一测试孔乙或第一测试孔丙进行测试，分析 比较测试结果，以待测压差麦克风的测试值最接近所需理论值的位置确定为最优的测试位置。优选的，所述待测压差麦克风进行工装，使其上部设置为柱形杆，中部为与所述第 一测试孔相配合的圆台状塞子，下部为一细杆固定所述待测压差麦克风。与相关技术相比，本发明的压差麦克风测试系统能用于产线上的大批量测试且测
试精度尚。
图1为本发明压差麦克风测试系统的立体结构图。图2为图1中沿A-A线部分剖示图。图3为本发明压差麦克风测试系统使用时的结构图，其已与音频分析仪连接。图4为本发明的待测压差麦克风的工装结构图。
具体实施方式下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。如图1-3所示，一种压差麦克风测试系统1，包括声源5和与声源5相隔一定距离 的监测麦克风6和待测压差麦克风7。其中，压差麦克风测试系统1还包括内壁光滑的行波 管3，行波管3 —端与声源5对接、另一端设有圆锥形吸声尖劈2。吸声尖劈2的长度由声 波的低频截止频率决定。吸声尖劈2内设有吸音材料。监测麦克风6和待测压差麦克风7 插入于行波管3内，声源5发出的声压通过行波管3到达所述监测麦克风6和待测压差麦 克风7。本实施方式中，行波管3设有管壁33，管壁33上设有若干贯穿管壁33的测试孔 (未标号)，监测麦克风6和待测压差麦克风7由测试孔插入于行波管3内。具体的，测试孔包括若干用于测试待测压差麦克风7的第一测试孔31和与第一测试孔31不在同一平面 的第二测试孔32，待测压差麦克风7由第一测试孔31插入于行波管3内，监测麦克风6由 第二测试孔32插入于行波管3内。优选的，第一测试孔31设有3个且等距离相隔，其形状 为圆台状，这种设置会有较好的测试比较效果。当然，第一测试孔还可以设为其它数量，其 之间的距离也不一定要等距。在本发明中，所谓圆台状是指在圆锥体的基础上去掉尖端，使 其上表面的面积小于下表面的面积。行波管3的内壁光滑是为了防止管壁33的粘滞阻尼对声波造成衰减，从而减少测 试误差。为了使得行波管3的制作加工方便，行波管3采用有机玻璃材料制成截面为正方 形的有机玻璃管。当然，行波管也可以用其它材料制成，其截面也可以是长方形、圆形或其 它形状，这都是可行的。具体的，本实施方式以测试频带范围200Ηζ-5000Ηζ为例进行说明，其实这只是压 差麦克风正常的工作频带范围，超出此频带范围也是可行的。行波管3的管壁33设有一定 厚度，其目的是可以更好的保证行波管3的隔声效果，防止外界噪声干扰。综合考虑隔声效 果和加工成本等因素，行波管3的厚度设为1cm，其它厚度也是可以的。为了测试所需的条件，行波管3中声波设计为平面波，从而可近似为将待测麦克 风置于无限远自由场中，这样可以满足测试所需的条件。而行波管3中除了平面波外，也有 可能有高次模式波。对应一对下标值(m，n)存在一个简正模式，称为第(m，n)次简正模式。 仅当f > fffl 时高次波才存在，其中，f为声波频率，fmn称为第(m，η)模式的简正频率 f -cO
mn 2 , M
2
,(m, η=1, 2,…)(1 )其中，C0是声速，lx、Iy分别为行波管3截面的长和宽。为保证行波管3中只有平 面波，没有高次模式波，声波频率必须小于管子的截止频率，即0 = f00 < f < min (f10 f01)( 2 )
xy其中，^为平面波频率，f为声波频率，Ixy为行波管内径。因为截面为正方形行 波管，则Ix = Iy = Ixy,因此当满足公式⑵时，只有fM频率波存在，即平面波。声波的高频临界值主要决定行波管的粗细，值越高管子越细，管壁衰减增大，同时 加工难度增大。当fh = 5kHz, Ix = Iy = Ixy时，结合公式(1)和(2)可得Ixy < 0. 0343m, 即需满足行波管3的内径小于3. 43cm。其实，若高频临界值不同，所得出的Ixy值也是不同 的，但原理一样。因此，根据测试频率范围计算，本实施方式把行波管3的内径设为3cm。实际上满 足行波管的内径小于3. 43cm都是可行的。当行波管3的内径设为3cm时，满足声波频率小 于行波管3的截止频率，这样可以保证行波管3中只有平面波，没有高次谐波，进而增加了 测试的准确度。声源5选用频响曲线平直，失真小的全频带扬声器。因为全频带扬声器能够较容 易的提供声压级波动小于0.2dB，失真小于的声场，这样的声场中测试精度更高。而且 在不同的频带中全频带扬声器也可以较容易的提供满足所需频率的声场。当然，声源5也 可以用其它扬声器或传声器等。所述监测麦克风6为压强型的标准1/2寸麦克风，用于监测声源5的声压级和总谐波失真率，校准声源5的声场。其实，使用标准麦克风作为监测麦 克风6是为了更好的提高测试精度，其尺寸是根据本实施方式具体实例设置，在其它实施 方式中原理相同，其尺寸并非一定为1/2寸。声波的低频临界值主要决定吸声尖劈2的长度。当低频fl = 200Hz时，吸声尖劈
2的长度1 = 1 , λ是声波波长，λ = g。故可得出Ia = 0. 43m。为了减少临界值处的测试 a 4f
误差，本实施方式中设置的吸声尖劈2长度为50cm。当然，并非其长度一定设为50cm。吸声尖劈2不能达到100%吸收声波，其前端必定存在对声波的反射，反射波会与 声源5的声波相互干涉从而使声场不均勻、进而使得监测麦克风6对声场的反馈不准确。因 此，监测麦克风6与吸声尖劈2距离一个吸声尖劈2的长度，这样可以减反射波对声场的影 响。由于待测压差麦克风7存在近场效应，其灵敏度随距离变化而变化，从而引起测 试误差。应当尽量减小近场效应引起的测试误差，需将声源与待测麦克风相隔距离设为远
场范围，远场条件为k · r >> 1，其中k是波数，k=^~，r是待测压差麦克风7距离声源5
lO
的轴向距离，根据这个远场条件计算得到r >> 0. 27m。本实施方式中设置r为40cm，这也 只是在满足条件后随机设置的距离。具体的，第一测试孔乙31b与待测压差麦克风7距离 40cm。另外，本实施方式在第一测试孔乙31b的两边还分别开设有第一测试孔甲31a和 第一测试孔丙31c。这样在同样条件下可以对测试结果做出比较，进一步减小测试误差。当 然还可以设置更多第一测试孔31。优选的，第一测试孔甲31a、第一测试孔乙31b和第一测 试孔丙31c之间等距间隔，相距20cm。由于吸声尖劈2、第一测试孔31等部件的设置，具体的，行波管3的设置长度不小 于140cm。当然，吸声尖劈2、第一测试孔31等部件设置不同，其行波管的长度也是变化的，
但原理都是一样。压差麦克风测试系统1还设有耦合腔4，行波管3通过接通耦合腔4与声源5对 接，耦合腔4与声源5对接的一端其截面形状和声源5的形状一致、与所述行波管3接通的 一端其截面形状和所述行波管3的形状一致。比如，本实施方式中声源5选用长方形的全 频带扬声器，行波管3为截面呈正方形，则耦合腔4与声源5对接的一端其截面为长方形、 与行波管3接通的一端其截面为正方形。耦合腔4的截面连续变化，由长方形逐渐过渡成 正方形，这样可以减小声波传播过程中的壁面反射，使声能透射系数达到最大，提高测试准 确度。如图2-3所标，本发明还提供了一种基于上述压差麦克风测试系统1的测试方法， 其特征在于该方法包括如下步骤提供一声源5，声源5为全频带扬声器；提供一监测麦克风6，其与声源5相隔一定距离；提供一行波管3，其一端与声源5相连、另一端设有吸音尖劈2，吸音尖劈2内设有 吸音材料，行波管3上设有若干第一测试孔31和与第一测试孔31不在同一平面的第二测 试孔32。第一测试孔31包括第一测试孔甲31a、第一测试孔乙31b、第一测试孔丙31c。
提供若干待测压差麦克风7 ；提供音频分析仪8，其分别连接于声源5、监测麦克风6和待测压差麦克风7 ；将监测麦克风6和工装好的待测压差麦克风7分别由第二测试孔32和第一测试 孔甲31a插入于行波管3内，将未插入待测麦克风7的第一测试孔乙31b和第一测试孔丙 31c密封。再将声源5发出的声压通过行波管3到监测麦克风6和待测压差麦克风7，通过 音频分析仪8分析测试结果。同理，将待测压差麦克风7换到第一测试孔乙31b或第一测 试孔丙31c进行测试，分析比较测试结果，以待测压差麦克风7的测试值最接近所需理论值 的位置确定为最优的测试位置。为了测试更方便，测试精度更高，如图4所示，将待测压差麦克风7进行工装，使工 装上部设置直径为1/2寸的柱形杆71，当然，其尺寸和形状都可以根据需要设置不同。中部 为与第一测试孔31相配合的圆台状塞子72，这种结构的塞子密封效果更好。下部为一细杆 73固定待测压差麦克风7。具体的，将工装好的待测压差麦克风7插入于行波管3中，使其 位于行波管3内中心位置并且使待测压差麦克风7的振膜(未图示)与行波管3的轴线垂 直，这样可以保证声波是以0度入射角作用到待测麦克风7的振膜上，减小测试失真度。与相关技术相比，本发明的压差麦克风测试系统因其体积小使用方便，且不用在 消声室中使用，能用于产线上的大批量测试且测试精度高。以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
权利要求
一种压差麦克风测试系统，包括声源和与所述声源相隔一定距离的监测麦克风和待测压差麦克风，其特征在于所述压差麦克风测试系统还包括内壁光滑的行波管，所述行波管一端与所述声源对接、另一端设有吸声尖劈，所述吸声尖劈内设有吸音材料，所述监测麦克风和待测压差麦克风插入于行波管内，所述声源发出的声压通过行波管到达所述监测麦克风和所述待测压差麦克风。
2.根据权利要求1所述的压差麦克风测试系统，其特征在于所述行波管设有管壁，所 述管壁上设有若干贯穿所述管壁的测试孔，所述监测麦克风和所述待测压差麦克风由所述 测试孔插入于所述行波管内。
3.根据权利要求2所述的压差麦克风测试系统，其特征在于所述行波管用有机玻璃 材料制成，其截面呈正方形。
4.根据权利要求3所述的压差麦克风测试系统，其特征在于所述监测麦克风与所述 吸声尖劈距离一个吸声尖劈的长度。
5.根据权利要求4所述的压差麦克风测试系统，其特征在于所述声源为全频带扬声 器，所述监测麦克风为压强型的标准1/2寸麦克风。
6.根据权利要求5所述的压差麦克风测试系统，其特征在于所述压差麦克风测试系 统还设有耦合腔，所述行波管通过接通所述耦合腔与所述声源对接，所述耦合腔与所述声 源对接的一端其截面形状和所述声源形状一致、与所述行波管接通的一端其截面形状和所 述行波管的形状一致。
7.根据权利要求6所述的压差麦克风测试系统，其特征在于所述测试孔包括若干用 于测试待测压差麦克风的第一测试孔和与所述第一测试孔不在同一平面的第二测试孔，所 述监测麦克风由所述第二测试孔插入于所述行波管内。
8.根据权利要求7所述的压差麦克风测试系统，其特征在于所述第一测试孔为圆台 状，其设有3个且等距离相隔。
9.一种压差麦克风的测试方法，其特征在于该方法包括如下步骤提供一声源，所述声源为全频带扬声器；提供一监测麦克风，其与所述声源相隔一定距离；提供一行波管，其一端与所述声源相连、另一端设有吸音尖劈，所述吸音尖劈内设有吸 音材料，所述行波管上设有若干第一测试孔和与所述第一测试孔不在同一平面的第二测试 孔，所述第一测试孔包括第一测试孔甲、第一测试孔乙和第一测试孔丙；提供若干待测压差麦克风；提供音频分析仪，其分别连接于所述声源、监测麦克风和待测压差麦克风；将所述监测麦克风和所述待测压差麦克风分别由第二测试孔和第一测试孔甲插入于 行所述波管内，将未插入待测麦克风的所述第一测试孔乙和所述第一测试孔丙密封，再将 所述声源发出的声压通过所述行波管到所述监测麦克风和所述待测压差麦克风，通过音频 分析仪分析测试结果；同理，将所述待测压差麦克风换到第一测试孔乙或第一测试孔丙进行测试，分析比较 测试结果，以待测压差麦克风的测试值最接近所需理论值的位置确定为最优的测试位置。
10.根据权利要求9所述的压差麦克风的测试方法，其特征在于所述待测压差麦克风 进行工装，使其上部设置为柱形杆，中部为与所述第一测试孔相配合的圆台状塞子，下部为一细杆固定所述待测压差麦克风 。
全文摘要
本发明提供了一种压差麦克风测试系统，包括声源和与所述声源相隔一定距离的监测麦克风和待测压差麦克风。其中，所述压差麦克风测试系统还包括内壁光滑的行波管，所述行波管一端与所述声源对接、另一端设有吸声尖劈，所述吸声尖劈内设有吸音材料，所述监测麦克风和待测压差麦克风插入于行波管内，所述声源发出的声压通过行波管到达所述监测麦克风和所述待测压差麦克风。本发明的压差麦克风测试系统能用于产线上的大批量测试且测试精度高。
文档编号H04R29/00GK101986723SQ20101052819
公开日2011年3月16日 申请日期2010年11月1日 优先权日2010年11月1日
发明者徐斌 申请人:瑞声声学科技(深圳)有限公司;瑞声声学科技(常州)有限公司