专利名称：精确测定响度评定值的扫频当量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电话机电声响度指标测量的扫频当量仪，特别是能精确、直接地测定响度评定值的扫频当量仪。
电话机的电声指标以往是用参考当量来表示，但此参量不能确切地反映人的真实听觉。为解决这个问题，许多国家已按CCITT(国际电报电话咨询委员会)的规范要求，正式采用响度评定值作为响度指标，其中包括发送响度评定值(SLR)，接收响度评定值(RLR)和侧音掩蔽评定值(STMR)。而这些响度指标，按照以前所采用的依借丹麦的B＆K系列仪表来精确测定是无法实现的。已有技术是用点测法，先测出电话机的灵敏度／频率特性数据，再计算出响度评定值，或使用扫频当量表法进行估测。这些测量都存在不精确、不直观、不是严格按照CCITT建议书中的算法等缺点。
本实用新型的目的是提供一种能精确地、直观地测出电话机电声指标的测量仪表。
本实用新型的目的是这样实现的用于精确测定电话机响度评定值的扫频当量仪，是由信号部件和测量部件置于罩壳内组成。信号部件包括信号发生单元和压缩单元。信号发生单元根据推导出的以下两个扫频函数发送／接收响度评定值F1(t)＝10
侧音掩蔽评定值F2(t)＝205.9145＋9981.288t－64081.84t2＋298587t3－611359.7t4
由微机进行取样量化后，固化到存贮器中，扫频函数的选择和读出程序也存于该存贮器。测量时单片机读出相应的扫频信号，经数模转换、双运算放大和低通滤波器输出扫频信号至压缩单元，另有一路输出经面板塞孔至绘迹仪的同步输入。压缩单元包括二只双运放、二只二极管构成的线性检波和双运放、场效应管、稳压管构成的可控增益放大器。可控增益放大器的输出端接至面板的塞孔，将扫频信号送到被测话机。话机输出的被测信号从面板塞孔进入测量部件。测量部件由量程自动控制、检波特性选择和数字显示三部分依次电路连接而成。
本实用新型的目的是这样进一步实现的量程自动控制包括高阻抗输入单元和两只集成块组成的电子开关，检波特性选择包括检波单元、采样单元、模数转换和单片机构成的测量选择与计算单元，数字显示是并口和数码显示。量程的自动控制、测量项目的选择和测量结果的计算均由单片机来完成，测量结果由面板上的数码管直接读出。
本实用新型的优点是测量结果精确、直观、电路简单、并能与原有测量仪表配套使用以节省开支。本仪表严格按照CCITT对话机响度评定值的定义，通过单片机系统产生新的扫频信号，作为测量的信号源，此扫频信号不同于以往的对数规律或线性规律的扫频信号，可以精确的测出响度评定值。被测当量不必再经人工计算，而用数码显示直接读出，同时可在频响绘迹仪上显示出连续的频响。本仪表的压缩单元应用场效应管的导通特性与运放接成同相放大器，比丹麦B＆K3352用变频方法实现压缩反馈的电路稳定、简单，容易实现，便于生产。本实用新型的检波特性选择一改惯用的模拟检波测量电路，采用数字测量电路，使动态范围增加，测量准确、直观。本仪表的扫频信号发生、量程自动控制、显示部分都采用单片机控制，因而稳定性好，不须调整，在生产中易做到性能一致。充分利用原有仪表设备是本实用新型的又一优点。以往测量响度指标——参考当量时，均用丹麦的B＆K3350——3356系列仪表，如今在用响度评定值代替参考当量的情况下，测量仪表全部更新将是一笔可观的支出，本仪表可与原测量所用的部分仪表配合使用，使原有仪表继续发挥作用。
图1是本实用新型的方框图。
图2是本实用新型的信号部件1的电原理图。
图3是本实用新型的测量部件2的电原理图。
图4A是扫频信号数据生成流程图。
图4B是信号发生单元11的读出程序流程图。
图5A是测量部件2的程序流程图。
图5B是中断服务程序的流程图。
图6是本实用新型的外形示意图。
图7是应用本实用新型构成的测量系统示意图。
现结合附图1——7给出本实用新型一个实施例，结合实施例对本实用新型作进一步描述。从图1中看出本实用新型由信号部件1和测量部件2两大部件组成。信号部件1包括信号发生单元11和压缩单元12，信号部件1产生的扫频信号送入被测话机，话机输出的被测信号进入测量部件2，测量部件2由量程自动控制21、检波特性选择22和数字显示23依次电路连接而成。被测信号在测量部件2中进行测量、计算、最后以数字显示出来。
从图2给出的本实用新型信号部件1的电原理图中，扫频信号发生单元11包括单片机A1、存贮器A2、数模转换N1、双运放N21、N22、N31、N32和低通滤波器。以往的扫频信号发生器是用对数规律或线性规律来扫描，这种方法实现较容易，但测量误差大，只能进行响度评定值的“估测”。本仪表的扫频信号是我们根据CCITT建议书中的响度评定值的计算公式发送响度评定值SLR＝-10mlg{Σ41710m(sNI-Ws)/10}-0.3]]>接收响度评定值RLR＝-10mlg{Σ41710m(sJE-WR)/10}-0.3]]>侧音掩蔽评定值STMR＝-10mlg{Σ41710m(sNEST-WR)/10}-0.3]]>推导出能精确测定响度评定值的特殊扫频规律如下对于发送／接收响度评定值(SLR／RLR)
对于侧音掩蔽评定值(STMR)F2(t)＝205.9145＋9981.288t－64081.84t2＋298587t3－611359.7t4由此得到新的扫频信号U＝U0cos［2πF(t)t］如图4A的扫频信号数据生成流程图，先对上述公式的扫频函数进行取样量化产生数据，运用微机开发系统中的固化程序将扫频函数固化到存贮器A2(即EPROM)中去。扫频函数选择和读出程序也存于A2中。如图4B信号发生单元11的读出程序流程图，测量响度评定值时，单片机A1从EPROM中读出数据。发送、接收、侧音掩蔽评定值的测量选择由本实用新型面板上的按键开关S2来控制。按键S2置于不同的位置，单片机A1就读出相应的扫频信号。该信号经过数模转换N1，为得到双极性输出，电路采用双运放N21、N22，信号经电感L1、L2和电容C1、C2、C3、C4组成的低通滤波器进行平滑处理后分成两路，一路经双运放N32的隔离至面板塞孔S5输出到绘迹仪的同步输入，可在频响绘迹仪上显示连续频响；另一路经双运放N31的隔离进入压缩单元12。压缩单元12包括线性检波和可控增益放大两部分，压缩单元12的作用就是把人工嘴随频率而变化的声压变化压缩在±2dB之内。测量要求在人工嘴校准环处的声压不随信号频率的改变而变化，我们采取从人工嘴处反馈一个压缩控制信号来改变可控增益放大器的放大倍数，从而得到不变的声压。电路工作过程是场效应管V1和双运放N42按成同相放大器，当人工嘴输出声压增大，则送入线性检波C点的电压也增大，线性检波包括双运放N51、N61、N62、二极管V2、V3。信号经双运放N51的射随隔离进入双运放N61、N62、二极管V2、V3构成的线性检波电路，检波后的直流至可控增益放大器。可控增益放大器包括双运放N41、N42、N52、稳压管V4和场效应管V1，双运入N52的入端收到的信号，经N52的射随隔离至双运放N41进行比较放大，稳压管V4给出稳定的比较电压。由于输入电压增大则N41输出端D点电压也随之增大，使场效应管V1导通电阻增大，则运放V42的放大倍数减小，其输出端B点电压就减小，输入人工嘴的电压也随之减小，这样就使人工嘴的输出声压减小；反之亦然。因此该电路可达到将人工嘴输出的声压变化压缩在±2dB之内的目的。
压缩单元12中双运放N42输出的信号作为信号源，通过面板端子S6、S7送入被测话机，如图3本实用新型测量部件2的电原理图，话机输出的被测信号通过面板塞孔S3再送入本实用新型的测量部件2。
由话机来的被测信号从测量部件2的E点输入，先进入量程自动控制21，再经检波特性选择22，数字显示23，最后直接读出响度评定值。本实用新型测量部件2的特点是用数字测量电路代替惯用的模拟检波测量电路，模拟检波测量电路的结果是用表头上的指针来指示，指针晃动很大，较难准确读数，因而只能估测。模拟检波电路还难凑出严格的检波特性，生产时也难保持一致性。现在我们对测量部件2实现数字化，测量的选择、计算均用单片机控制，测量结果数码显示即可避免以上的缺点，不仅直观，而且测量准确，部件的一致性和稳定性均得到提高。具体的工作过程是量程自动控制21包括高阻抗输入电路A3和二只集成块N8、N9组成的电子开关，电子开关共有四对接点N81－N82、N83－N84、N91－N92、N93－N94。量程的自动选择是由电子开关和单片机A5完成的，A5根据被测电压的大小通过对输入信号的计算、比较后控制电子开关N8、N9几对接点的断、通，自动选择量程，使信号最后只能通过一路适当的量程开关来保证在最能精确测量的范围内，使误差最小。根据测量需要量程分为200mv、632mv、2v、6.32v四档，对应电子开关的衰减为0dB、－10dB、－20dB、－30dB四条通路。电子开关输出的被测信号进入检波特性选择电路22。由于本实用新型可选测三种响度评定值，这不仅要通过改变扫频规律，还要选择相应的检波指数来实现。对检波特性曲线表达式y＝kxn，不同的响度评定值，检波指数n的值不同。对于发送响度评定值／接收响度评定值来说n＝0.35次方，而对侧音掩蔽评定值n＝0.45次方。检波特性选择电路22就是根据测量需要完成不同检波指数的选择。信号先经运放A4放大后送入由双运放N101和二极管V5、V6构成的检波电路，实现线性有效值检波。检波后的被测信号由N102放大，经R35、R36、R37、C8、C9构成的滤波器至集成块N11，N11是采样保持电路。随后被测信号进入模数转换器N7，再输入到A5，A5是单片机构成的测量选择和计算电路，按需调出不同的软件提供不同的检波特性。经过计算的被测信号进入数字显示23，A6是数字显示的并口和数码显示电路。最后被测信号就由数码管显示出来，可直接读出话机的发送响度评定值、接收响度评定值、侧音掩蔽评定值等各种响度评定值。测试部件2采用的是中断服务程序，其流程图如图5B所画。而部件2的整个测试程序如图5A所画的程序流程图，一个测量扫频周期为1秒，在一个周期内取100个测量点，10毫秒中断一次，测得相应电压Xi，用软件查表方式查出每个Xi所对应的Yi(检波特性曲线Yi＝kxni)，根据100个取样值计算出各种响度评定值，由数字显示23的数码管直接读出。
本实施例中一些典型的数据是单片机A1、A5的型号是8031，A6型号是8155。数模转换器N1的型号是DAC0832，模数转换器N7采用AD574A。双运算放大器N21、N22、N31、N32、N41、N42、N51、N52、N61、N62、N101、N102均采用LF353，电子开关集成块N8、N9型号为4066，采样电路集成块N11用LF398。场效应管V1是3DJ7H，二极管V2、V3、V5、V6用2CK82E，稳压管V4型号是2CW51。
一些主要的电阻、电容数值是R4＝R5＝5.1kΩ。电容C1＝211PF，C2＝C4＝6nF，C3＝12nF，电感L1＝L2＝300mH。
图6是本实用新型的外形示意图。面板上各元件的功能如下数码管显示器S1是显示测得的响度评定值读数，与数码显示A6相连。测量选择键S2是三档按键开关，左边一档为发送和接收响度评定值测量(SLR／RLR)，中间档为侧音掩蔽评定值测量(STMR)，右边一档为附加键，以备今后功能扩展时作测量选择。S2与检波特性选择22中的单片机A5相连。塞孔S3是测量输入，与测量部件2中的高阻抗输入单元A3的入端E点相连，话机来的被测信号由此进入。塞孔S4是压缩输入，与压缩单元12中的双运放N51的入端C点相连，人工嘴的输出作为反馈信号，由此输入到压缩单元12去进行声压压缩的调节。塞孔S5是绘迹仪同步输出，与信号发生单元11中的双运放N32的输出端A点相连，将信号送至绘迹仪去。S6和S7是扫频信号输出端子，其中S6是地线，S7是信号线，它与压缩单元12中的N42的输出端B点相连，信号部件1产生的扫频信号由此输出至被测话机。S8是扫频输出电平调节旋钮，通过调节压缩单元12中N42的出端B点处的电位器R11，来调节输出扫频信号的大小。S9是压缩电平调节旋钮，通过调节压缩单元12中的N51入端C点的电位器R12，来调节输入的反馈信号。S10是调零电位器，它是调节量程自动控制21中电子开关入端的电位器R20。S11是复位键。
图7是应用本实用新型构成的测量系统示意图。本实用新型除了仍可测量以前的参考当量之外，主要是用作测定新的响度评定值之用。以往测量话机的参考当量多数用丹麦B＆K系列仪表。现在测响度评定值我们仍可利用原测量系统，只是将本实用新型的扫频当量仪代替原B＆K系统中的1022和4904内部的当量表即可达到精确测量的目的。如前所述，世界上有许多发展中国家，已拥有不少B＆K系列测量仪表，在CCITT已决定废除参考当量而代之以响度评定值的情况下，配上本实用新型可使原有仪表继续发挥作用，因此本实用新型有较大的经济价值。
权利要求1.一种用于电话机电声响度测量的精确测定响度评定值的扫频当量仪，是由信号部件1和测量部件2置于罩壳内而组成，其特征在于(1)信号部件1包括信号发生单元11和压缩单元12，信号发生单元11根据推导出的以下扫频函数发送/接收响度评定值
侧音掩蔽评定值F2(t)=205.9145+9981.288t-64081.84t2+298587t3-611359.7t4由微机进行取样量化后，固化到存贮器A2中，扫频函数的选择和读出程序也存于A2，测量时单片机A1读出相应的扫频信号，经数模转换N1、双运放N21、N22、N31和低通滤波器输出扫频信号至压缩单元12，另一路运放N32的输出端A经面板塞孔S5至绘迹仪的同步输入；(2)压缩单元12包括双运放N51、N61、N62、二极管V2、V3构成的线性检波和双运放N52、N41、N42、场效应管V1、稳压管V4构成的可控增益放大器，可控增益放大器的输出端B接至面板的塞孔S7，扫频信号经S7送到被测话机；(3)测量部件2由量程自动控制21、检波特性选择22和数字显示23依次电路连接而成，话机输出的被测信号由面板塞孔S3送入量程自动控制21的输入端E进行测量。
2.根据权利要求1所述的扫频当量仪，其特征在于量程自动控制21包括高阻抗输入单元A3和集成块N8、N9组成的电子开关，检波特性选择22包括检波单元、采样单元N11、模数转换N7和单片机A5构成的测量选择与计算单元，数字显示23是并口和数码显示A6，量程的自动控制、测量项目的选择和测量结果的计算均由单片机A5来完成，测量结果由面板上的数码管S1直接读出。
专利摘要本实用新型涉及一种供电话机精确测定响度评定值的扫频当量仪。本仪表根据推导出的新的扫频函数所产生的扫频信号作为测量信号源。信号部件1包括信号发生单元11和压缩单元12；测量部件2由量程自动控制21，检波特性选择22和数字显示23依次电连接而成。声压压缩单元应用场效应管接成的反馈电路使压缩性能好、电路简单。测量部件实现数字化，通过量程的自动控制、检波特性的选择，对被测信号进行采样、比较、计算后由数码管直接读出。本仪表测量结果精确、直观，电路简单、性能稳定、一致性好，并能充分利用原有测量仪表以节约开支。
文档编号H04M1/24GK2137057SQ9221578
公开日1993年6月23日 申请日期1992年6月29日 优先权日1992年6月29日
发明者曹梅杰, 张明, 郭良勇, 诸健华 申请人:邮电部第一研究所