專利名稱：在非消聲室環(huán)境下測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法及其裝置，尤其涉及一種可在非消聲室環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
揚(yáng)聲器是一種電聲換能器，它通過物理效應(yīng)把電能轉(zhuǎn)換為聲能。揚(yáng)聲器性能的好壞主要是通過一些電聲參數(shù)來評(píng)定的，而揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)是其中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它反映了揚(yáng)聲器對(duì)不同頻率的聲波的輻射能力。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9396-88，揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)必須是在自由場(chǎng)里測(cè)得的。消聲室不僅可以很好地隔絕外部噪聲，而且可以吸收全部入射聲，從而造成了一個(gè)近似的沒有反射的自由聲場(chǎng)，因而在消聲室環(huán)境下測(cè)量揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)被認(rèn)為是一種公認(rèn)的測(cè)量方法。但是，建造消聲室成本非常高，對(duì)于生產(chǎn)廠家及相關(guān)實(shí)驗(yàn)室來說，建造消聲室需花費(fèi)大量財(cái)力；另外，揚(yáng)聲器生產(chǎn)線上的在線測(cè)試也要求最好能不使用消聲室，因此如何在普通房間測(cè)量揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法就變得很重要，目前還沒有關(guān)于在非消聲室環(huán)境下測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法及相關(guān)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的之一是提供一種能在非消聲室環(huán)境下測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法，另一個(gè)目的是提供一種能在非消聲室環(huán)境下測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述的發(fā)明目的，本發(fā)明的在非消聲室環(huán)境下測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法包括下列步驟(1)將揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)分別固定在可伸縮長(zhǎng)桿的兩端，根據(jù)需要確定揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)之間的距離，并使揚(yáng)聲器的聲中心到標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)的連線與長(zhǎng)桿平行，揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)之間的距離即為可伸縮長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9396-88確定揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)之間的距離；(2)饋給揚(yáng)聲器噪聲，其值為x1(1)x1(2)x1(3)......x1(n)，并記錄下此時(shí)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)的接收信號(hào)值y1(1)y1(2)y1(3)......y1(n)，然后采用MLS技術(shù)可以得到揚(yáng)聲器到麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)h1(n)；
(3)旋轉(zhuǎn)可伸縮長(zhǎng)桿，使揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)處于與步驟(1)中不同的空間位置，按照步驟(2)的方法得到此時(shí)的揚(yáng)聲器到麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)h2(n)；(4)重復(fù)進(jìn)行步驟(3)得到揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)處以不同空間位置時(shí)的傳遞函數(shù)hi(n)；(5)根據(jù)多次得到的傳遞函數(shù)hi(n)，根據(jù)公式|H(jω)|=2n(n-1)Σi=1nΣj=i+1nPzizj(ω)]]>計(jì)算得到揚(yáng)聲器的幅度響應(yīng)，其中揚(yáng)聲器的相位響應(yīng)取傳遞函數(shù)h1(n)h2(n)hi(n)相位響應(yīng)的平均值。
在步驟(5)中，公式|H(jω)|=2n(n-1)Σi=1nΣj=i+1nPzizj(ω)]]>根據(jù)以下方法推算得到假設(shè)在普通房間兩次測(cè)得的揚(yáng)聲器傳遞函數(shù)為h1(n)＝h(n)+h1r(n)和h2(n)＝h(n)+h2r(n)，其中h(n)為直達(dá)聲路徑的傳遞函數(shù)，h1r(n)和h2r(n)為兩次測(cè)量的反射聲路徑的傳遞函數(shù)。令z1(n)=h1(n)*v(n)=h(n)*v(n)+h1r(n)*v(n)=z(n)+z1r(n)---(1)]]>和z2(n)=h2(n)*v(n)=h(n)*v(n)+h2r(n)*v(n)=z(n)+z2r(n)---(2)]]>其中ν(n)為方差1的白噪聲，“*”表示卷積，z(n)＝h(n)*ν(n)，z2r(n)=h2r(n)*v(n)]]>和z1r(n)=h1r(n)*v(n).]]>則Rz1z2(k)=E[z1(n)z2(n+k)]]]>=E[z(n)z(n+k)+z(n)z2r(n+k)+z1r(n)z(n+k)+z1r(n)z2r(n+k)]]]>(3)由于z(n)，z1r(n)，z2r(n)相關(guān)性很小，故E[z(n)z2r(n+k)]=E[z(n)]E[z2r(n+k)]=0]]>E[z1r(n)z(n+k)]=E[z1r(n)]E[z(n+k)]=0]]>E[z1r(n)z2r(n+k)]=E[z1r(n)]E[z2r(n+k)]=0]]>(4)代入式(3)得Rz1z2(k)=E[z(n)z(n+k)]=Rz(k)---(5)]]>對(duì)其作傅立葉變化得到互功率譜Pz1z2(ω)=Pzz(ω)=|H(jω)|2---(6)]]>從上式可以看出只要準(zhǔn)確估計(jì)出z1(n)z2(n)的互功率譜，就能得到揚(yáng)聲器的幅度響應(yīng)|H(jω)|。
推廣到在普通房間n次測(cè)得的揚(yáng)聲器沖激響應(yīng)hi(n)，揚(yáng)聲器的幅度響應(yīng)|H(jω)|可由下式得到
|H(jω)|=2n(n-1)Σi=1nΣj=i+1nPzizj(ω)---(7)]]>其中zi為方差為1的白噪聲ν(n)通過沖激響應(yīng)為hi(n)濾波器的響應(yīng)。揚(yáng)聲器的相位響應(yīng)取n次測(cè)量的平均值。
本發(fā)明的在非消聲室環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的裝置包括支架、長(zhǎng)桿和軸承，其中，長(zhǎng)桿通過軸承固定在支架上，軸承使長(zhǎng)桿能夠繞其中心點(diǎn)進(jìn)行水平和垂直旋轉(zhuǎn)；長(zhǎng)桿的兩端設(shè)有支持器，一端用來固定揚(yáng)聲器，一端用來固定標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)，在進(jìn)行測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)時(shí)，可旋轉(zhuǎn)支架從而改變揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)的空間位置。
長(zhǎng)桿為可伸縮長(zhǎng)桿，可以通過調(diào)節(jié)長(zhǎng)桿伸縮來使揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)的距離符合揚(yáng)聲器測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中所要求的距離。
3、有益效果本發(fā)明的非消聲室環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法有以下優(yōu)點(diǎn)(1)不受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，可在非消聲室環(huán)境下測(cè)試揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)；(2)測(cè)量精確，操作簡(jiǎn)便。
本發(fā)明的非消聲室環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的裝置有以下優(yōu)點(diǎn)(1)成本低；(2)操作簡(jiǎn)便。
四

圖1是本發(fā)明的測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是消聲室環(huán)境下測(cè)得的揚(yáng)聲器幅度響應(yīng)示意圖；圖3是使用本發(fā)明的方法測(cè)得的揚(yáng)聲器幅度響應(yīng)示意圖。
五具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本實(shí)施例的非消聲室環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法包括下列步驟(1)將揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)分別固定在可伸縮長(zhǎng)桿的兩端，揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)之間的距離為2米，并使揚(yáng)聲器的聲中心到標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)的連線與桿平行；(2)饋給揚(yáng)聲器噪聲，其值為x1(n)，并記錄下此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)的接收信號(hào)值y1(n)；(3)重復(fù)進(jìn)行步驟(2)五次，得到五個(gè)揚(yáng)聲器噪聲值x1(n)和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)的接收信號(hào)值y1(n)，計(jì)算兩者互相關(guān)系可以得到揚(yáng)聲器到麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)hi(n)；(4)旋轉(zhuǎn)可伸縮長(zhǎng)桿一定角度，使揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)處以與步驟(1)中不同的空間位置，按照步驟(2)和(3)的方法得到此時(shí)的揚(yáng)聲器到麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)；(5)再旋轉(zhuǎn)可伸縮長(zhǎng)桿至另一角度，使揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)處以與步驟(1)和(2)中不同的空間位置，再進(jìn)行步驟(2)和(3)，得到揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)此時(shí)的傳遞函數(shù)hi(n)；(6)重復(fù)進(jìn)行步驟(5)三次，得到揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)處以不同空間位置時(shí)的傳遞函數(shù)hi(n)；(7)根據(jù)得到的hi(n)計(jì)算得出到揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)。
在步驟(7)中，假設(shè)在普通房間兩次測(cè)得的揚(yáng)聲器沖激響應(yīng)為h1(n)＝h(n)+h1r(n)和h2(n)＝h(n)+h2r(n)，其中h(n)為直達(dá)聲路徑的傳遞函數(shù)，h1r(n)和h2r(n)為兩次測(cè)量的反射聲路徑的傳遞函數(shù)。令z1(n)=h1(n)*v(n)=h(n)*v(n)+h1r(n)*v(n)=z(n)+z1r(n)---(1)]]>和z2(n)=h2(n)*v(n)=h(n)*v(n)+h2r(n)*v(n)=z(n)+z2r(n)---(2)]]>其中ν(n)為方差1的白噪聲，“*”表示卷積，z(n)＝h(n)*ν(n)，z2r(n)=h2r(n)*v(n)]]>和z1r(n)=h1r(n)*v(n).]]>則
Rz1z2(k)=E[z1(n)z2(n+k)]]]>=E[z(n)z(n+k)+z(n)z2r(n+k)+z1r(n)z(n+k)+z1r(n)z2r(n+k)]]]>(3)由于z(n)，z1r(n)，z2r(n)相關(guān)性很小，故E[z(n)z2r(n+k)]=E[z(n)]E[z2r(n+k)]=0]]>E[z1r(n)z(n+k)]=E[z1r(n)]E[z(n+k)]=0]]>E[z1r(n)z2r(n+k)]=E[z1r(n)]E[z2r(n+k)]=0]]>(4)代入式(3)得Rz1z2(k)=E[z(n)z(n+k)]=Rz(k)---(5)]]>對(duì)其作傅立葉變化得到互功率譜Pz1z2(ω)=Pzz(ω)=|H(jω)|2---(6)]]>從上式可以看出只要準(zhǔn)確估計(jì)出z1(n)z2(n)的互功率譜，就能得到揚(yáng)聲器的幅度響應(yīng)|H(jω)|。
推廣到在普通房間n次測(cè)得的揚(yáng)聲器沖激響應(yīng)hi(n)，揚(yáng)聲器的幅度響應(yīng)|H(jω)|可由下式得到|H(jω)|=2n(n-1)Σi=1nΣj=i+1nPzizj(ω)---(7)]]>
其中zi為方差為1的白噪聲ν(n)通過沖激響應(yīng)為hi(n)濾波器的響應(yīng)。揚(yáng)聲器的相位響應(yīng)取n次測(cè)量的平均值，由圖2和圖3可以看出，測(cè)得揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)已經(jīng)非常接近揚(yáng)聲器在消聲室環(huán)境下測(cè)得的頻率響應(yīng)了。
實(shí)施例2非消聲室環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的裝置包括支架1、長(zhǎng)桿2和軸承3，其中，長(zhǎng)桿2為可伸縮長(zhǎng)桿，通過軸承3固定在支架1上，軸承3使長(zhǎng)桿2能夠繞其中心點(diǎn)進(jìn)行水平和垂直旋轉(zhuǎn)；長(zhǎng)桿2的兩端設(shè)有支持器，一端用來固定揚(yáng)聲器，一端用來固定標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)。
權(quán)利要求
1.一種在非消聲室環(huán)境下測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法，其特征在于該方法包括下列步驟(1)將揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)分別固定在可伸縮長(zhǎng)桿的兩端，根據(jù)需要確定揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)之間的距離，并使揚(yáng)聲器的聲中心到標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)的連線與長(zhǎng)桿平行；(2)饋給揚(yáng)聲器噪聲，其值為x1(1)x1(2)x1(3)......x1(n)，并記錄下此時(shí)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)的接收信號(hào)值y1(1)y1(2)y1(3)......y1(n)，然后采用MLS技術(shù)可以得到揚(yáng)聲器到麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)h1(n)；(3)旋轉(zhuǎn)可伸縮長(zhǎng)桿，使揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)處于與步驟(1)中不同的空間位置，按照步驟(2)的方法得到此時(shí)的揚(yáng)聲器到麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)h2(n)；(4)重復(fù)進(jìn)行步驟(3)得到揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)處以不同空間位置時(shí)的傳遞函數(shù)hi(n)；(5)根據(jù)多次得到的傳遞函數(shù)hi(n)，根據(jù)公式|H(jω)|=2n(n-1)Σi=1nΣj=i+1nPzizj(ω)]]>計(jì)算得到揚(yáng)聲器的幅度響應(yīng)，其中揚(yáng)聲器的相位響應(yīng)取傳遞函數(shù)h1(n)h2(n)hi(n)相位響應(yīng)的平均值。
2.一種如權(quán)利要求1所述的在非消聲室環(huán)境下測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的裝置，其特征在于該裝置包括支架(1)、長(zhǎng)桿(2)和軸承(3)，其中，長(zhǎng)桿(2)通過軸承(3)固定在支架(1)上，軸承(3)使長(zhǎng)桿(2)能夠繞其中心點(diǎn)進(jìn)行水平和垂直旋轉(zhuǎn)；長(zhǎng)桿(2)的兩端設(shè)有支持器，一端用來固定揚(yáng)聲器，一端用來固定標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)。
3.如權(quán)利要求2所述的在非消聲室環(huán)境下測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的裝置，其特征在于長(zhǎng)桿(2)為可伸縮長(zhǎng)桿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在非消聲室環(huán)境下測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法及其裝置，其中在非消聲室環(huán)境下測(cè)試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的方法包括(1)根據(jù)需要確定揚(yáng)聲器和標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)之間的距離，并使揚(yáng)聲器的聲中心到標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)的連線與長(zhǎng)桿平行；(2)饋給揚(yáng)聲器噪聲，得到揚(yáng)聲器到麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)；(3)旋轉(zhuǎn)可伸縮長(zhǎng)桿，按照步驟(2)的方法得到揚(yáng)聲器到麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)；(4)重復(fù)進(jìn)行步驟(3)得到不同的傳遞函數(shù)；(5)根據(jù)多次得到的傳遞函數(shù)，根據(jù)推導(dǎo)出的公式計(jì)算得到揚(yáng)聲器的幅度響應(yīng)，這種測(cè)試方法不需要在專門的消聲室環(huán)境下進(jìn)行且操作簡(jiǎn)便；本發(fā)明的裝置包括支架、長(zhǎng)桿和軸承，長(zhǎng)桿可以通過軸承旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)H04R29/00GK1708185SQ20051003913
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者吳鳴, 林志斌, 邱小軍, 徐伯齡 申請(qǐng)人:南京大學(xué)