一种扬声器异音检测方法及检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 在扬声器的研发阶段，不正确的设计发声体结构或者不恰当的选择材料，会导致 扬声器振动发声时产生异音；在扬声器的批产阶段，更多不可预料的情况，例如：中心胶部 位脱胶、音圈变形或散线、弹波老化失去弹性以及盆架变形等情况，会导致扬声器发出异 音。尤其在批产的过程中，这种情况很难被完全避免。有异音的扬声器在激励正常声音时 会产生让人无法接受的刺耳的声音，因此，这些扬声器是不能交付给客户的，在生产的过程 中需要被检测出来。传统的客观参数检测包括频响与总谐波失真（THD)，利用这些参数所获 得的结果无法达到与人耳的主观感受相一致，无法检测出扬声器中的异音。因此，在实际的 生产过程中，还是需要专门的听音员进行人耳主观判断，从而给出扬声器是否存在异音的 结果。然而，人耳的主观判断结果受主观情绪的影响很大。另外，长期的听音工作对听音员 的身心健康造成了极大的伤害。因此寻找一种与人耳主观感受相一致的扬声器异音的客观 检测方法是非常必要的。
【背景技术】
[0002] 现有的扬声器异音检测方法有以下三种：
[0003] A)R&B方法。美国Listen公司利用离散对数扫频信号激励扬声器，之后分段提取 声响应中对应各个单频激励信号的响应信号，利用专利算法HarmonicTrack得到对应某个 单频激励的基频响应和各次谐波响应，最后计算谐波响应中10-20阶的谐波能量占基频响 应与谐波响应总能量的百分比获得扬声器的R&B值。该方法与传统的THD计算方法类似， 依据声音响应的物理属性能量，仅仅改变了计算百分比的谐波阶数。该方法并没有考虑人 耳对声响应的处理过程，因此很难做到与人耳听音判断结果相一致。
[0004] B)时域微分法。Leonhard在他的专利《Methodandsystemfordetectingand generatingtransientconditionsinauditorysignals〉〉提出了一种基于时域微分的 扬声器异音的检测方法。他利用连续的对数扫频信号激励扬声器，之后分三步处理获得的 声响应信号。1、将声响应信号通过6组带通滤波器，来仿真耳蜗的6组带通滤波器。2、将 6组带通滤波后的信号分别整流，然后分别通过6个低通滤波器，得到6组包络信号。3、对 6组包络信号求微分，最终得到6组时域微分曲线。该方法在时域上进行处理，因此受环境 噪声的影响比较大，不适合在产线上使用。
[0005] C)响度差方法。著名电声工程师SteveTemme提出了一种基于简化的听觉感知模 型的方法。该方法通过计算扬声器实际响应信号的响度与理想的响应信号的响度之差来判 断扬声器是否存在异音。然而，这个简化的听觉感知模型实际上是基于声音的响度得到的， 模型所获得的测试结果也只是反映了声音信号的强度，并不能表示声音信号的舒适程度。 因此，这个方法也很难与人耳的听音判断结果一致。
【发明内容】
[0006] 发明目的：现存的扬声器客观检测方法并不能实现扬声器检测的结果与人耳主观 感觉相一致。本发明的目的就是提出一种能够符合人耳主观感觉的扬声器异音检测方法及 检测系统。本发明使用了能够反映声音舒适程度的尖锐度这个心理声学参量，通过计算扬 声器响应信号中高阶尖锐度失真来实现对扬声器异音的测量。
[0007] 技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供的一种扬声器异音检测方法：包 括以下阶段：
[0008] 第一阶段：PC生成激励信号，激励信号经过数据采集卡中的D/A转换器转变成模 拟激励信号，将模拟激励信号通过功率放大器放大，激励待测扬声器使待测扬声器发声，待 测扬声器发出声音信号后，由测量麦克风进行接收，获得模拟响应信号；将模拟响应信号通 过前置放大器放大，再通过数据采集卡中的A/D转换器转变成响应信号；将接收到的响应 信号输入到PC中进行异音检测；
[0009] 第二阶段：（1)将激励信号与响应信号根据激励信号的频率值进行划分，获得若 干段子激励信号和子响应信号，每一段子响应信号对应了激励信号中的某一频率点的子激 励信号的响应结果，每一段子激励信号对应了激励信号中的某一频率点的子激励信号；
[0010] (2)将每一段子激励信号与子响应信号进行预处理，即去掉该子激励信号与子响 应信号的第一个半个周期以及最后一个半个周期；
[0011] (3)将每一段预处理过后的子激励信号与子响应信号一起输入到高阶尖锐度失真 模块，计算每一频率点处的高阶尖锐度失真（TheSharpnessDistortionofHighorder Harmonics，简称HHSD)值；
[0012] (4)将每一频率点处的高阶尖锐度失真值绘制出来，最终获得高阶尖锐度失真值 关于频率点的曲线即扬声器异音曲线，根据该扬声器异音曲线给出待测扬声器好坏的判定 结果。
[0013] 进一步，所述的激励信号为数字离散扫频测试信号，并且是对数扫频。
[0014] 进一步，高阶尖锐度失真模块计算每一频率点处的高阶尖锐度失真值的方法（即 高阶尖锐度失真算法）为：
[0015] (1)输入每一段预处理过后的子激励信号与子响应信号；
[0016] (2)计算子响应信号的能量，将子激励信号的能量等比例放大或缩小，修正到与子 响应信号的能量一致；
[0017](3)计算修正后的子激励信号的尖锐度，记作S。；
[0018] (4)滤除子响应信号中的低频谐波成份；
[0019] (4)计算滤波后的子响应信号的尖锐度，记作Stotal;
[0020](5)计算高阶谐波所引起的异音的尖锐度为stotal-s。；
[0021] (6)计算高阶尖锐度失真值：
[0023] 进一步：尖锐度计算过程如下：
[0024] (1)计算输入信号的特性响度N'（z)以及响度N;
[0025] (2)选择使用的尖锐度计算模型，根据所选择的模型决定尖锐度加权函数g(z);
[0026] (3)根据选择的尖锐度计算模型，获得最终的尖锐度计算结果。
[0027] 进一步，所述尖锐度计算模型包括为Fastl&Zwicker模型或Bismarck模型或 Aures模型。
[0028] 进一步，子激励信号的尖锐度计算模型选择Bismarck模型，子响应信号的尖锐度 计算模型选择Aures模型。
[0029] 进一步，所述滤除子响应信号中的低频谐波成份为：滤除部分为2-10阶低阶频率 成分。
[0030] 进一步，根据该扬声器异音曲线给出最终扬声器好坏的判定结果的方法为：
[0031] 选取无异音的扬声器，经过第一阶段和第二阶段的处理，获得高阶尖锐度失真值 关于频率点的曲线即无异音的扬声器异音曲线，然后根据无异音的扬声器异音曲线设置扬 声器异音曲线阈值，并将得到的待测扬声器的扬声器异音曲线与设置的扬声器异音曲线阈 值进行比较，如果扬声器异音曲线超过扬声器异音曲线阈值，则说明待测扬声器有异音。
[0032] 进一步，用于所述的扬声器异音检测方法的检测系统，包括：
[0033] PC :用于产生激励信号并传输给数字采集卡；接收响应信号并通过高阶尖锐度失 真模块计算每一频率点处的高阶尖锐度失真值，进而获得扬声器异音曲线，根据该扬声器 异音曲线给出待测扬声器好坏的判定结果；
[0034] 数据采集卡：数据采集卡中的D/A模块将激励信号转换成模拟激励信号并传输给 功率放大器；数据采集卡中的A/D模块将放大后的模拟响应信号转换成响应信号并传输给 PC；
[0035] 功率放大器：将模拟激励信号进行放大，激励待测扬声器使待测扬声器发声；
[0036] 测量麦克风：接受待测扬声器发出的声音信号，获得模拟响应信号并传输给前置 放大器；
[0037] 前置放大器：将模拟响应信号进行放大，得到放大后的模拟响应信号并传输给数 据采集卡。
[0038] 有益效果：本发明通过高阶尖锐度失真算法，计算了扬声器响应信号中的高阶尖 锐度失真值，进而根据该结果判断扬声器是否存在异音。因为尖锐度是反映声音舒适程度 的一个心理声学参量，所以采用高阶尖锐度失真算法所获得的扬声器异音判断结果更加符 合人耳的主观感受，从而降低误判率，提高判断结果的正确性。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明扬声器异音检测系统结构示意图；
[0040] 图2为500Hz频率点的子激励信号的时域图与频域图；
[0041] 图3为500Hz频率点的子响应信号的时域图与频域图；
[0042] 图4为无异音扬声器与有异音扬声器的高阶尖锐度失真值曲线；
[0043] 图5为本发明高阶尖锐度失真算法流程图；
[0044] 图6为500Hz频率点的修正后的子激励信号的时域图和频域图；
[0045] 图7三种尖锐度模型的加权系数。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
[0047] 本发明中所述的激励信号和响应信号均为数字信号。
[0048] 按照图1搭建测试系统，扬声器异音检测系统包括：PC :用于产生激励信号并传输 给数字采集卡；接收响应信号并通过高阶尖锐度失真模块计算每一频率点处的高阶尖锐度 失真值，进而获得扬声器异音曲线，根据该扬声器异音曲线给出待测扬声器好坏的判定结 果；
[0049] 数据采集卡：数据采集卡中的D/A模块将激励信号转换成模拟激励信号并传输给 功率放大器；数据采集卡中的A/D模块将放大后的模拟响应信号转换成响应信号并传输给 PC；
[0050] 功率放大器：将模拟激励信号进行放大，激励待测扬声器使待测扬声器发声；
[0051] 测量麦克风：接受待测扬声器发出的声音信号，获得模拟响应信号并传输给前置 放大器；
[0052] 前置放大器：将模