一种用于电声器件阻抗测试的校准方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于电声器件阻抗测试的校准方法，所述方法用于已知负载电压，使用取样电阻测量回路电流求负载阻抗的测量设备中；根据阻抗测试原理，分析误差产生的来源及误差对测试结果的影响，得到阻抗校准公式；测试已知阻值的标准电阻，将标准电阻的阻值及测量阻值代入校准公式中，计算得到测量系统中输出回路的取样电阻、接触电阻等等效测试参数。本发明提供的电声器件阻抗测试的校准方法，能够快速、准确的校准，操作简便，可降低或消除引线电阻、接触电阻及附加连接线电阻等带来的影响，使得电声器件的阻抗被准确测量。
【专利说明】
-种用于电声器件阻抗测试的校准方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种电声器件的校准方法，尤其是设及一种电声器件阻抗测试的校准 方法。
【背景技术】
[0002] 电声器件的阻抗特性是检测产品的谐振频率及功率匹配等特征的参数，因此检测 阻抗特性是电声器件产品品质管控中的重要环节，具有非常重要的意义。但在实际测试过 程中，由于引线电阻、接触电阻及附加连接线电阻等的影响，测试结果与实际值往往偏差较 大，达不到有效管控的目的。
[0003] 在电阻测试中，目前常用的测试方法包括:恒流测压方法、恒压测流方法、惠斯通 电桥和开尔文电桥方法。
[0004] 1)恒流测压方法
[0005] 如图2，r是引线电阻与接触电阻之和，Is是恒流源，V是高输入阻抗电压表。若 Rt，则根据公式Rt=V/Is就可算出电阻值。
[0006] 2)恒压测流方法
[0007] 如图3，r是电流表内阻、引线电阻与接触电阻之和，Us是恒压源，A是低内阻电流 表。若^<Rt，则根据公式Rt=Us^就可算出电阻值。
[000引3)惠斯通电桥方法(单臂电桥方法）
[0009] 如图4，Ri是标准电阻，Rt是被测电阻，Ui、化是可调电压源。当电桥平衡即流过电流 表A的电流为零时，有Ui/U2 = Ri/Rt，因此计算出Rt = Ri*U2/Ui。
[0010] 4)开尔文电桥方法(双臂电桥方法）
[0011] 如图5,在测试几欧姆的低电阻时，引线电阻和接触电阻已不可忽略，可W使用开 尔文电桥方法。将电桥中的中低电阻Rt和R改成四端接法，并在桥路中增加两个高电阻R3、 R4,则可一定程度上降低了引线电阻和接触电阻的影响。
[0012] 然而上述各种方法均存在一定的不足:恒压测流和恒流测压等方法均要求引线电 阻和接触电阻小于被测电阻，运在实际应用于测试电声器件时，由于电声器件尤其是扬声 器电阻只有几欧姆的情况下，很难保证满足上述条件。惠斯通电桥方法用于测试电声器件 的阻抗时，操作较为复杂，而且不方便同时测试产品的声学特性;同时也不能消除引线电阻 和接触电阻的影响。开尔文电桥方法可W降低引线电阻和接触电阻的影响，但是同样不能 排除外部附加连接线的对测试结果的影响。
[0013] 实际测试电声器件的阻抗时常采用已知负载电压、使用取样电阻测量回路电流的 方法，测试原理如图6所示。
[0014] 图6中，Vt为恒压源，r为取样电阻，Rt为被测电阻。若测得r两端的电压V。则电路中 电流I=Vr/r，由此计算出
[0015]
[0016] 实际使用此种方法测试时，当电声器件的阻抗较小时，例如扬声器，一般在32 ΩΚ 下，因此忽略引线电阻和接触电阻情况下被测电阻实际值与测量值有较大偏差。考虑引线 电阻和接触电阻等，原理图如图7。其中电压表为高输入阻抗型，故引线电阻R4的影响可忽 略；另一条引线电阻分为Ri、R2两部分，扣除对修正电阻有影响外，还影响取样电阻r两端的 电压;R3为接触电阻。对式(1)进行修正，如下式所示：
[0017]
[001引其中：r'为等效取样电阻，其值为取样电阻与引线电阻Ri之和;Rfix为等效修正电 阻，其值为引线电阻R2与接触电阻化之和。
[0019]此时ii试依然存在如下困难：
[0020] 1)引线电阻R2和接触电阻化不能准确标定，导致修正电阻Rfix不能准确标定；
[0021] 2)引线电阻R2对取样电阻的两端电压Vr造成的影响，也不能准确得知。
[0022] 此外，由于电声器件测试时一般会附加连接线，而如果不考虑连接线的阻抗，也会 影响最终的测试结果。此时，即使使用开尔文电桥方法测试，也无法避免附加连接线的影 响。
【发明内容】
[0023] 本发明的目的是提出一种在现有电声器件阻抗测试方法的基础上能够快速校准 的方法，W降低或消除引线电阻、接触电阻及附加连接线电阻等带来的影响，从而使得电声 器件的阻抗被准确测量。
[0024] 本发明解决的是现有的电声器件阻抗测试方法存在的操作复杂，无法降低或消除 引线电阻、接触电阻及附加连接线电阻等带来的影响，电声器件的阻抗校准不准确等缺陷。
[0025] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种用于电声器件阻抗测试的校准方 法，所述方法用于已知负载电压，使用取样电阻测量回路电流求负载阻抗的测量设备中，典 型的原理图如图1所示；根据阻抗测试原理，分析误差产生的来源及误差对测试结果的影 响，得到阻抗校准公式;测试已知阻值的标准电阻，将标准电阻的阻值及测量阻值代入校准 公式中，计算得到测量系统中输出回路的取样电阻、修正电阻等等效测试参数。
[0026] 分析(2)式可知，被测电阻与等效取样电阻和等效修正电阻之间是线性关系，因此 可W通过测试两个及W上已知阻值的电阻，联立测试方程，计算出等效的取样电阻和修正 电阻，达到校准阻抗测试的目的。
[0027] 使用两个标准电阻进行校准时的推导过程如下所示：
[002引如图8、图9所示，Ri、R2为两个已知阻值的标准电阻，Ri声1?2。￥1；1、'\^；2、'\^、'\^分别为 测试化、R2时的测试电压和相应取样电阻上的电压。r'、Rfix'分别为等效的取样电阻值和修 正电阻值。则根据公式(2)有：
[0032] 设测试时，取样电阻和修正电阻的初始值ro、Rf ixo，对应标准电阻Ri、R2的测试值为 尺1〇、化〇,则:
[0036] 根据(6)式，便可W由两个已知的电阻及测试电压和测试结果推得等效的取样电 阻值及修正电阻值。此校准方法使用条件简单，只需要知道系统的设定参数和两个已知阻 值的电阻，即可将系统参数校准。
[0037] 如果需要进一步精确校准系统测试参数，还可W做W下四点改进：
[0038] 1)如果第一次校准后，测试结果与实际值仍然有偏差，则可W将第一次校准后的 测试参数作为初始设定值，再次校准，即：可W通过多次循环校准，使测试值不断逼近实际 值，进而提高校准精度。
[0039]
[0040] 2)测试多个不同阻值的已知电阻，应用最小二乘法或其他优化方法得到最优解， 从而得到更精确的取样电阻值和修正值；
[0041] 3)考虑到线路中的修正电阻项并非是一个纯阻，而是随频率变化的分布阻抗，因 此可W使用不同频率的交流电压作为测试电压，从而计算出线路中不同频率时的修正电 阻，得到一条随频率变化的修正曲线；
[0042] 4)所述的校准方法中测量系统连接测试夹具、测试棒等外部测试装置时，通过测 量设备的校准，修正由外部测试装置引起的测量结果偏差;比如实际测试时，有时需附加连 接线后再接被测电阻，由于后端附加连接线的电阻只对修正电阻有影响，因此在系统校准 后，把附加连接线短接作为一个负载电阻接在后端测试，并将此测试值加入到修正电阻中， 即可减去此误差。
[0043] 所述的校准方法中，当测量回路施W直流电压时，测量电阻；当测量回路施W交流 信号时，测量阻抗曲线。
[0044] 所述的被测电声器件至少包括动圈扬声器单元、动圈受话器单元、扬声器闭箱系 统、扬声器倒相箱系统或麦克风中的一种。
[0045] 本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的电声器件阻抗测试的校准 方法，能够快速、准确的校准，操作简便，可降低或消除引线电阻、接触电阻及附加连接线电 阻等带来的影响，使得电声器件的阻抗被准确测量。
【附图说明】
[0046] 图1为电阻取样方法典型实施图。
[0047] 图2为恒流测压方法的测试原理图。
[004引图3为恒压测流方法的测试原理图。
[0049] 图4为惠斯通电桥方法的测试原理图。
[0050] 图5为开尔文电桥方法的测试原理图。
[0化1]图6为电阻取样方法的测试原理图。
[0052] 图7为考虑引线电阻和接触电阻等的等效电路图。
[0053] 图8为测试标准电阻化时的等效电路图。
[0054] 图9为测试标准电阻R2时的等效电路图。
[0055] 图10为校准步骤流程图。
【具体实施方式】 [0化6] 实施例1
[0057]使用1%。精度的纯阻r作为取样电阻，r = 0.25 Ω ;使用截面积1mm2的红黑线作为测 试引线;按照如图6电阻取样方法的测试原理图进行连接。
[005引设Π ) = 0.25Ω，Rfix日= 0.4Ω (ro为理想值，Rfix日为经验值），分别测试Κι = 8.250Ω、 R2 = 4.116 Ω的标准电阻，对应测试结果分别为Rio = 8.034 Ω、R20 = 4.054 Ω，带入校准公式 (6)，计算得r ' = 0.260 Ω、Rfix' = 0.250 Ω，将取样电阻和修正电阻分别置为r '、Rfix'，再次 测试标准电阻，测试结果分别为Ri0 = 8.253 Ω、R20 = 4.115 Ω，将附加连接线短接作为被测 负载接入，测得电阻为0.177 Ω，因此等效测试参数r' = 0.260 Ω、Rfix' =0.427 Ω。校准完 成。
[0化9]实施例2
[0060] -种用于电声器件阻抗测试的校准方法，所述方法用于已知负载电压，使用取样 电阻测量回路电流求负载阻抗的测量设备中；根据阻抗测试原理，分析误差产生的来源及 误差对测试结果的影响，得到阻抗校准公式;测试已知阻值的标准电阻，将标准电阻的阻值 及测量阻值代入校准公式中，计算得到测量系统中输出回路的取样电阻、修正电阻的等效 测试参数。
[0061] 所述校准方法在校准时采用两个标准电阻进行多次循环校准W提高校准精度，从 而校准至精确的等效测试参数。
[0062] 所述校准方法在校准时使用多个标准电阻进行测试，应用优化方法得到最优解， 从而校准至精确的等效测试参数。
[0063] 所述的阻抗校准公式为：
；式中化、R2为两个已知阻 值的标准电阻，Ri〇、R2〇分别为标准电阻Ri、R2的测试值，r〇、r'分别为取样电阻的初始值和等 效取样电阻，Rfix〇、Rfix'分别为修正电阻的初始值和等效修正电阻值。
[0064] 所述的校准方法中测量系统连接测试夹具、测试棒等外部测试装置时，通过测量 设备的校准，修正由外部测试装置引起的测量结果偏差。
[0065] 所述的校准方法中，当测量回路施W直流电压时，测量电阻；当测量回路施W交流 信号时，测量阻抗曲线。
[0066] 所述的优化方法为最小二乘法。
[0067] 所述的被测电声器件至少包括动圈扬声器单元、动圈受话器单元、扬声器闭箱系 统、扬声器倒相箱系统或麦克风中的一种。
[0068] 实施流程参考图10。
[0069] 最后应该说明的是：W上实例仅用W说明本专利，而并非限制本专利所描述的技 术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实例对本专利已进行了详细的说明，但是本领 域的普通技术人员应当理解，仍然可W对本专利进行修改或等同替换;而一切不脱离本专 利的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本专利的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种用于电声器件阻抗测试的校准方法，其特征在于所述方法用于已知负载电压， 使用取样电阻测量回路电流求负载阻抗的测量设备中；根据阻抗测试原理，分析误差产生 的来源及误差对测试结果的影响，得到阻抗校准公式;测试已知阻值的标准电阻，将标准电 阻的阻值及测量阻值代入校准公式中，计算得到测量系统中输出回路的取样电阻、修正电 阻的等效测试参数。2. 如权利要求1所述的一种用于电声器件阻抗测试的校准方法，其特征在于所述校准 方法在校准时采用两个标准电阻进行多次循环校准以提高校准精度，从而校准至精确的等 效测试参数。3. 如权利要求1所述的一种用于电声器件阻抗测试的校准方法，其特征在于所述校准 方法在校准时使用多个标准电阻进行测试，应用优化方法得到最优解，从而校准至精确的 等效测试参数。4. 如权利要求1或2所述的一种用于电声器件阻抗测试的校准方法，其特征在于所述的 阻抗校准公式为：；式中心、1?2为两个已知阻值的标准电阻， Rio、R2Q分别为标准电阻Ri、R2的测试值，r〇、r '分别为取样电阻的初始值和等效取样电阻， Rflx〇、Rflx'分别为修正电阻的初始值和等效修正电阻值。5. 如权利要求1所述的一种用于电声器件阻抗测试的校准方法，其特征在于所述的校 准方法中测量系统连接测试夹具、测试棒等外部测试装置时，通过测量设备的校准，修正由 外部测试装置引起的测量结果偏差。6. 如权利要求1所述的一种用于电声器件阻抗测试的校准方法，其特征在于所述的校 准方法中，当测量回路施以直流电压时，测量电阻；当测量回路施以交流信号时，测量阻抗 曲线。7. 如权利要求3所述的一种用于电声器件阻抗测试的校准方法，其特征在于所述的优 化方法为最小二乘法。8. 如权利要求1所述的一种用于电声器件阻抗测试的校准方法，其特征在于所述的被 测电声器件至少包括动圈扬声器单元、动圈受话器单元、扬声器闭箱系统、扬声器倒相箱系 统或麦克风中的一种。
【文档编号】H04R29/00GK106060749SQ201610411632
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】王健
【申请人】王健