一种传声器灵敏度和频响曲线测试装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及声学测量仪器性能测评领域，具体设及一种对传声器的灵敏度和频响 曲线进行测试的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会的发展和生活水平的提高，人们对交通环境、家电设备、居住环境的噪声 水平要求越来越严格。作为合理改善和控制噪声的第一步和先决条件，需要对噪声的特性 进行客观而准确的测量。目前噪声测量方法有很多，如声压测量、声强测量、声功率测量等； 使用的设备也有很多，例如声强仪、声学照相机、人工头等。在运些方法和设备中，无一例外 的都需要用到传声器。
[0003] 在精确的声学测量中往往需要准确的传声器性能参数输入，例如灵敏度、频率响 应、指向特性等。虽然传声器在出厂前都会进行性能测试，但由于不同厂家使用的测试方法 和参照标准的不同，其结果往往不具备可比性和统一性。而且传声器内部结构会受使用时 间、环境和人为因素的影响而变化，从而导致其性能参数的改变。因此在精度要求严格的声 学测量中，每次测试前都需要对传声器的特性参数进行测量校准。
[0004] 对传声器特性参数的测试一般都参照国际电工标准中制定的禪合腔互易法、自由 场互易法、静电激励法等。由于上述测试方法过程复杂，且都需要专业的电工测量设备，在 实际中往往无法实现。综上所述，在声学测量领域中，迫切需要一种结构简单、操作方便快 捷、精确度高的传声器特性参数测试装置。
【发明内容】
[000引本发明的目的是提供一种传声器灵敏度和频响曲线测试装置及方法，解决了传统 结构及方法在传声器特性参数测试中遇到的诸多问题，其测试精度高、易于实现、操作方 便。
[0006] 本发明的技术方案是运样实现的：一种传声器灵敏度和频响曲线测试装置，它包 括有计算机，其特征在于:所述计算机为内置有信号处理单元和信号控制单元的计算机，计 算机信号处理单元输出端与数/模转换板输入端相连接，计算机信号控制单元输出端分别 与增益放大器和数/模转换板输入端相连接;数/模转换板输出端通过增益放大器与带有待 测传声器的声禪合腔单元输入端相连接;所述声禪合腔单元及该单元的待测传声器输出端 与分别与模/数转换板输入端相连接，模/数转换板输出端与计算机信号处理单元输入端相 连接。
[0007] 如上所述声禪合腔单元包括有一声禪合腔壳体，在该声禪合腔壳体的一端通过固 定盖板限位有信号线，在固定盖板内侧依次设置有低频扬声器、频率选择器、基准传声器、 高频扬声器及测试禪合腔体，在测试禪合腔体内还设置一传声器适配器，在传声器适配器 内侧插接有一待测传声器。
[0008] 本发明所述的计算机，用于控制数据采集、信号发生、增益幅值，并计算待测传声 器的灵敏度和频率响应;所述的模/数转换板，用于将传声器产生的模拟电压信号转换为计 算机可识别的数字信号;所述的数/模转换板，用于将计算机生成的数字信号转换为扬声器 的声源模拟信号;所述的增益放大器，用于对声源信号进行噪声过滤和放大;所述的声禪合 腔由基准传声器、高频扬声器、低频扬声器和电子元件构成，用于在20化至20000Hz频率 范围内产生稳定的禪合声场，其中已知基准传声器的灵敏度和频响曲线。
[0009] -种传声器灵敏度和频响曲线测试方法，采用上述装置，包括W下步骤： 步骤1:系统初始化设置，利用计算机信号处理单元产生1000化的声源信号，并通过 数/模转换板转换为模拟电压信号并传输给声禪合腔内的扬声器播放； 步骤2:计算机控制单元根据基准传声器的响应反馈，调整声源信号频率及增益放大 器的幅值，使声禪合腔内产生指定频率下94分贝的稳定声压； 步骤3:将待测传声器插入声禪合腔，通过模/数转换板将待测传声器和基准传声器的 电压响应信号分别转换为数字信号； 步骤4:根据基准传声器的灵敏度，计算机信号处理单元利用对比法计算待测传声器的 灵敏度； 步骤5:从31.5化到16000Hz W倍频程步进改变声源信号频率，重复步骤2、3，直至所有 倍频程都测试完成； 步骤6:根据基准传声器的频响特性，计算机信号处理单元利用对比法计算待测传声 器在每个倍频程下的频率响应，并使用光滑曲线连接。
[0010] 所测试的传声器尺寸应为标准的1/2英寸，对于1/4英寸传声器，本发明提供专用 的转接插头。
[0011] 本发明的有益效果:本发明传声器灵敏度和频响曲线测试装置及方法，先利用计 算机产生测试所需各个频率的声源信号，再调整信号的增益幅值，用W产生标准的测试声 压;根据基准传声器的频率响应特性，对比待测传声器和基准传声器的响应水平，从而计算 出待测传声器的灵敏度和频响曲线。本发明中的声禪合腔体单元能够提供宽频范围内的稳 定声源。该方法无需进行电工测试，只需操作计算机即可实现所有功能，该方法易于实现、 操作便捷，且测试精度高，填补了传声器性能测试领域的空白，可广泛应用于多个领域的声 学测量中。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明传声器灵敏度和频响曲线测试结构原理框图； 图2为本发明声禪合腔单元结构简图； 图3为本发明声禪合腔内频率选择器高频电路原理图； 图4为本发明声禪合腔内频率选择器低频电路原理图； 图5为本发明传声器灵敏度和频响曲线测试方法的流程图； 图6为本发明传声器频响曲线测试结果图。
[0013] 附图中主要部件说明：1为计算机信号处理单元;2为模/数转换板;3为数/模转换 板;4为增益放大器;5为计算机信号控制单元;6为声禪合腔单元，601为1/2英寸传声器适配 器，602为测试禪合腔体，603为高频扬声器，604为基准传声器，605为频率选择器，606为低 频扬声器，607为固定盖板，608为信号线，609为禪合腔壳体;7为待测传声器。
[0014]下面将结合附图通过实例，对本发明作进一步详细说明，但下述实例仅仅是本发 明的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围W权利要 求书为准。
【具体实施方式】 [001引实施例1: 本实施例的传声器灵敏度和频响曲线测试装置，如图1-6所示，待测传声器7的一端插 接在声禪合腔单元6内，而另一端连接模/数转换板2的输入端;声禪合腔单元6的输出端连 接模/数转换板2的输入端;模/数转换板2的输出端连接计算机信号处理单元1的输入端;计 算机信号处理单元1的输出端分别连接计算机信号控制单元5与数/模转换板3的输入端;计 算机信号控制单元5的输出端分别连接数/模转换板3和增益放大器4的输入端;数/模转换 板3的输出端连接增益放大器4的输入端;增益放大器4的输出端连接声禪合腔单元6的输入 JLjJU 乂而。
[0016] 本实施例中的计算机信号处理单元1，用于产生测试声源信号、处理采集数据并计 算待测传声器的灵敏度和频率响应。
[0017] 本实施例中的模/数转换板2,用于将传声器产生的模拟电压信号转换为计算机1 可识别的数字信号。该设备具有两个性能参数完全一致的通道，且在工作时两个通道保持 同步采集数据。
[0018] 本实施例中的数/模转换板3,用于将计算机1生成的数字信号转换为声源模拟信 号。
[0019] 本实施例中的增益放大器4,用于对声源信号进行噪声过滤和放大。
[0020] 本实施例中的计算机信号控制单元5,用于根据计算机信号处理单元1的指令，通 过控制数/模转换板3及增益放大器4使声源信号符合测试要求。
[0021] 本实施例中的声禪合腔单元6的内部结构，如图2所示，本实例所述声禪合腔单元6 包括有一声禪合腔壳体609,在该声禪合腔壳体609的一端通过固定盖板607限位有信号线 608，在固定盖板607内侧依次设置有低频扬声器606、频率选择器605、基准传声器604、高频 扬声器603及测试禪合腔体602,在测试禪合腔体602内还设置一 1/2英寸传声器适配器601， 在1/2英寸传声器适配器601内侧插接有一待测传声器7。1/2英寸传声器适配器601用于在 测试1/2英寸传声器时将传声器固定在声禪合腔单元6内；测试腔体602用于产生声压均匀 分布的测试声场;高频扬声器603用来播放频率范围为1250化~16000Hz的测试声源;基准 传声器604为性能稳定的高精度电容式传声器，其灵敏度和频响曲线在误差允许的范围内 恒定不变;频率选择器605由具有阻低频通高频特性的电容器和具有阻高频通低频特性的 线圈构成，其功能是根据声源信号的频率范围选择适合的扬声器，其主要原理如图3-图4所 示;低频扬声器606用来播放频率范围为20化~1250化的测试声源；固定盖板607的作用是 固定禪合腔体内部组件和密封腔体;信号线608用于输入和输出信号;禪合腔壳体609为硬 塑材质制成的圆柱形壳体。声禪合腔单元