CN1005676B - 扬声器大功率谐波失真测量仪和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于声学和电声学技术领或的电子测量仪器和测量方法，具体来说是测量扬声器大功率谐波失真的电子测量仪器和测量方法。该测量主要解决了现代国内外音频界难题之一，即扬声器和扬声器系统大功率谐波失真的测试问题，还能在普通房间里完成扬声器，收音机、电视机和录音机等整机和厅堂音响设备的频率响应和灵敏度等参数的非消声室测量，其测量结果与消声室的完全一致。这一发明可使许多工厂、工程设计部门和研究单位节省建造消声室的大笔费用。该测量仪的主要特征是带有Ａ／Ｄ－－微电脑－－Ｄ／Ａ的信号处理系统，其中硬件和软件的设计均具有独创性。

Description

杨声器大功率谐波失真测量仪和测量方法

本发明属于声学和电声学技术领域的测量方法和测量仪器，具体说来是测量扬声器大功率谐波失真的测量方法和测量仪器。扬声器重放音质与它们的失真值是有着密切的关系，而谐波失真值与扬声器的激励功率又存在着基本上是正变的关系。因此，反映重放音质的失真值应当在扬声器以语言或音乐信号工作时的最大功率或者至少平均功率处测量。然而，过去通常的失真测量方法都要使用稳态的正弦信号来激励扬声器，扬声器虽然能承受大功率的语言或者音乐信号，却承受不了大功率的稳态正弦信号。因此，过去的方法只能测量扬声器小功率的谐波失真。由于事实上扬声器都工作在比其最大正弦功率高的噪声功率处，所以，最能反映扬声器实际重放音质的谐波失真，应该是在噪声功率以上测得的大功率（大于最大正弦功率的激励功率）谐波失真值。不幸的是，如上所述，当人们如用通常的办法来测扬声器大功率谐波失真时，必须要对扬声器施加一个超过扬声器最大正弦功率的稳态正弦激励功率，这必然立即会把被测扬声器烧毁。因为根据IEC有关文件的定义，最大正弦功率已是扬声器所能承受稳态正弦信号功率的最大值了。既然扬声器大功率谐波失真最能反映实际的重放音质，而长期以来又无法测量这一重要参数，所以，国内外音频界都在研究扬声器大功率谐波失真的测量方法，而且都很保密。因此，目前尚未检索到国内外有关参考文献。

本发明的目的就是要解决扬声器大功率谐波失真的测量方法问题，并按照这种测量原理发明一种专门的测量仪器。

本发明之一的扬声器大功率谐波失真测量方法的构思如图1所示，由触发脉冲[a]触发产生一个经功率放大器放大了的、具有一定波数的猝发音信号[b]，被测扬声器在信号[b]的激励下产生该扬声器的大功率猝发音响应[c]，在响应[c]中只有中间的一周波形是与扬声器的大功率稳态响应波形近乎一样的，所以，采用模/数变换器（A/D），在脉冲[d]的触发起动下，首先把这一周及其之后的波形[e]数据采集进模/数变换器-微电脑-数/模变换器数字处理系统，然后在固化有单周波形数据提取程序的读写存储器的程序控制下，把代表扬声器大功率稳态响应的一周波形[f]的数据提取出来，再在固化在读写存储器中的波形拼接程序控制下，把这一周的数据按一定程序源源不断地输给系统的数/模变换器，让系统“编辑”出一个被测扬声器的大功率稳态响应[g]，从而只需采用普通的谐波失真分析仪即能对波形[d]分析后测量出该扬声器的大功率谐波失真值来。

本发明之二的扬声器大功率谐波失真仪的原理：如图2所示，图3是测量扬声器大功率谐波失真的示意图。脉冲对发生器[2]产生一对延迟间隔可调的触发脉冲对[4]和[5]。触发脉冲[4]，即扬声器大功率谐波失真测量过程波形图，图1中的脉冲波形[a]，它可用来触发同步触发猝发音信号发生器[1]，以产生一个具有一定波数的猝发音信号[b]。猝发音信号[b]经功率放大器[7]放大后用来激励被测扬声器[8]，扬声器[8]就发射一个相应的猝发音响应[c]。由于猝发音持续时间较短，因此，扬声器可以安全地承受很大峰值功率的猝发音信号[b]，这就是说，我们可以很安全地用测量传声器[9]和测量传声器放大器[10]，在普通的房间里测得扬声器[8]的大功率猝发音响应[c]。模/数变换-微电脑-数/模变换系统[3]首先在触发脉冲[5]的触发下起动模/数变换的数据采集部分。由于脉冲[5]相对于脉冲[4]的延迟间隔是可调的，因此可以让脉冲[5]发生在图1所示[d]波形τ时刻，从而使得模/数转换的数据采集部分把扬声器大功率猝发音响应[c]的中间一周及其后数周的波形[e]数据采集进微电脑。接着，微电脑在固化有数据处理程序的读写存储器程序的控制下进行处理;通过数值比较，把所采数据的第一个准零点（即最靠近零轴的点）地址A₁找出来，通过数值比较，把所采数据的第三个准零点之前一点的地址A₂找出，这样，在地址A1和A2之间的数据就是中间一周的稳态波形数据[f]。最后，读写存储器中的程序使得微电脑把地址为A1至A2间的数据仍按采样频率的速率依次不断地输给系统中的数/模转换部分，从而在系统[3]的输出端得到一个被测扬声器的大功率稳态响应信号[6]即[g]，以供人们对其分析大功率谐波失真值之用。

扬声器大功率谐波失真测量仪采用Z80A CPU芯片，主振频率4MHz，采样频率76KHz。图4给出了扬声器大功率谐波失真测量仪模/数-微电脑-数/模信号处理系统[3]中76KHz微电脑取样系统的硬件联接框图。模拟信号[18]来自测量放大器[10]的输出，接到系统总地址线部分为[16]，接到系统总数据线部分为[19]，译码器[12]用集成电路74LS138，延时电路为[13]，模/数转换单元为[14]，驱动器[15]用集成电路74LS242。这种硬件联接，每当读出一个模/数转换后的数据后，又自动起动模/数变换。因此，整个取样过程只要一条读入指令，从而达到较高的取样率，且电路结构简单。

由上述可知，本测量方法和测量仪器，可在非消声室测量扬声器的大功率谐波失真，也可以完成扬声器的频率响应和灵敏度等技术指标的测量。适用于需要进行电声指标测量的扬声器生产厂，以及收音机、录音机、电视机生产厂。本发明对电声产品生产和科研有十分重要的意义。

Claims (3)

1、一种用猝发音信号测量扬声器大功率谐波失真的测量方法，其特征为在时域内提取出位于扬声器大功率猝发音响应中间一周的波形，通过波形拼接技术而编辑出用于测量扬声器大功率谐波失真的扬声器大功率稳态响应。

2、按照权力要求1所说的测量方法，其特征为用触发脉冲控制，使采样起始时间位于扬声器大功率猝发音响应时间轴的中间位置，以使信号处理系统在读写存储器程序控制下，完成一周波形的提取功能。

3、按照权力要求1所说的测量方法而设计的测量扬声器大功率谐波失真的测量仪，其特征在于：在本测量仪中采用了固化有单周波形提取及波形拼接处理程序的读写存储器。

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