CN102769816B - 降噪耳机的测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了降噪耳机的测试装置和方法。该测试装置包括:封闭腔体、噪声源、测量麦克风和与测量麦克风连接的测量比较模块；噪声源所发出声音密封在封闭腔体中；封闭腔体包括能与降噪耳机配合形成耦合腔的测试面板；该测试面板上有用于将噪声源的声音传到耦合腔内部的导声孔；该测试面板上还有安装孔，测量麦克风朝向该耦合腔的方向安装在该安装孔上；测量麦克风录制降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号；测量比较模块接收测量麦克风的这两次录制信号并进行比较得到降噪耳机的降噪量。本发明的技术方案解决了耳机降噪量测试过程中大功率外部噪声源对周围环境造成噪声污染的问题，同时，解除了测试有源降噪耳机的降噪性能时对测试环境的要求。

Description

降噪耳机的测试装置和方法

技术领域

本发明涉及耳机生产测试技术领域，特别涉及降噪耳机的测试装置和方法。

背景技术

在高噪声环境下，为了保护听力和进行正常的通讯，有源降噪耳机被广泛应用。

在研发和生产有源降噪耳机过程中，必须通过对耳机的降噪量进行测试来判别耳机是否合格。反馈式有源降噪耳机的主要工作频带通常在20Hz-4kHz，目前已知的测试方案都是把耳机佩戴在仿真人头或类似装置上，在一定距离外，用一组外部噪声源产生声压级足够大、频率足够低的噪声，切换耳机的降噪开关，对比降噪功能工作前后仿真人头或类似装置拾取噪声的差异作为该降噪耳机的降噪量。这里外部噪声源的功率大，其声压级就大，声压级与频率高低无关。

图1是现有的反馈式有源降噪耳机的结构示意图。如图1所示，反馈式有源降噪耳机1在耳机的受话器2前安装一只降噪麦克风4，降噪麦克风4拾取耳机壳体内的噪声，通过降噪电路板3进行放大和滤波处理后，由受话器2发出与降噪麦克风采集到的噪声等幅度反相位的控制信号，控制信号和耳壳内噪声叠加抵消后的残余噪声再被降噪麦克风4拾取、处理、抵消；该过程反复循环，直至耳壳内残余噪声稳定。反馈式降噪处理过程是一个负反馈过程，简单描述如图2所示。

图2是现有的反馈式有源降噪耳机的降噪原理数学模式示意图。参见图2，用符号G表示受话器2到降噪麦克风4的传递函数，用符号H表示降噪电路3的传递函数，符号z表示耳壳内噪声，符号c表示残余噪声，则有：

$S=\frac{c}{z}=\frac{1}{1-\mathrm{GH}}$

其中，符号S表示反馈系统的降噪量。从反馈式有源降噪耳机的原理来看，只要保持G和H不变，反馈系统会把降噪麦克风拾取的信号稳定地降低S倍。

为了准确测量反馈式有源降噪耳机的降噪量，要求降噪功能关闭时，降噪麦克风处的噪声至少比环境本底噪声大S倍，这样降噪功能打开时，残余噪声不小于本底噪声，两者的差值才能真正表示耳机降噪量。可见，为了实现有效的测试，需要大功率的外部噪声源。特别是在生产线测试时，通常生产车间内的本底噪声较高，且集中分布在低频段，这样对噪声源的低音要求更高，增加了测试成本并带来更大的噪声污染。

因此，上述测试方案在实施过程中的一个关键困难是外部噪声源，该外部噪声源需要功率足够大和频率足够低，这样的测试系统会对周围环境造成噪声污染。

为了避免噪声污染，现有的测试常在屏蔽室内进行，可是这样又增加了测试的需求条件，即增加了测试的复杂度。

发明内容

本发明提供了一种降噪耳机的测试装置和方法，以解决耳机降噪量测试过程中大功率外部噪声源对周围环境造成噪声污染的问题，并且不增加测试的复杂度。

为达到上述目的本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种降噪耳机的测试装置，该测试装置包括：封闭腔体、噪声源、测量麦克风和与测量麦克风连接的测量比较模块；其中，

噪声源所发出声音密封在封闭腔体中；

封闭腔体包括能与降噪耳机配合形成耦合腔的测试面板；该测试面板上有用于将噪声源的声音传到耦合腔内部的导声孔；该测试面板上还有安装孔，测量麦克风朝向该耦合腔的方向安装在该安装孔上；

测量麦克风录制降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号；测量比较模块接收测量麦克风的这两次录制信号并进行比较处理，得到降噪耳机的降噪量。

在该降噪耳机的测试装置中，

所述测试面板为多个；

所述测量麦克风的数量与测试面板的数量相同，且两者一一对应；

每个测试面板都能与对应降噪耳机配合形成耦合腔；每个测试面板上都有用于将噪声源的声音传到对应的耦合腔内部的导声孔；且每个测试面板上都有安装孔，对应的测量麦克风朝向对应的耦合腔的方向安装在该安装孔上；

每个测量麦克风录制对应降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号；测量比较模块用于接收各测量麦克风的这两次录制信号并进行比较处理，得到每只降噪耳机的降噪量。

在该降噪耳机的测试装置中，

所述测试面板为平面、凹面或凸面。

在该降噪耳机的测试装置中，

所述噪声源位于封闭腔体内；

或者，所述噪声源位于封闭腔体外，并与封闭腔体上的接口相连接形成整体密封，使得该噪声源所发出的声音传递到封闭腔体中。

在该降噪耳机的测试装置中，

所述噪声源为扬声器或仿真嘴；

所述噪声源的个数为一个或多个。

在该降噪耳机的测试装置中，

每个测试面板上有一个或多个导声孔。

在该降噪耳机的测试装置中，

每个导声孔处填充或粘贴有声阻尼材料。

本发明还公开了一种降噪耳机的测试方法，该方法包括：

将噪声源所发出声音密封在封闭腔体中；

在封闭腔体上设置能与降噪耳机配合形成耦合腔的测试面板；

在测试面板上设置用于将噪声源的声音传到耦合腔内部的导声孔；

在测试面板上设置安装孔，将测量麦克风朝向耦合腔的方向安装在该安装孔上；

在进行测试时，将降噪耳机放置于测试面板上，然后用测量麦克风录制降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号，比较测量麦克风的这两次录制信号，得到降噪耳机的降噪量。

在上述方法中，所述在封闭腔体上设置能与降噪耳机配合形成耦合腔的测试面板，在测试面板上设置用于将噪声源的声音传到耦合腔内部的导声孔，以及在测试面板上设置安装孔，将测量麦克风朝向耦合腔的方向安装在该安装孔上包括：

在封闭腔体上设置多个测试面板，每个测试面板都能与对应降噪耳机配合形成耦合腔；

在每个测试面板都设置用于将噪声源的声音传到对应的耦合腔内部的导声孔；

在每个测试面板上都设置安装孔，将与测试面板数量相同的测量麦克风一一对应地安装到各测试面板的安装孔上。

在上述方法中，所述将噪声源所发出声音密封在封闭腔体中包括：

将噪声源置于封闭腔体内；

或者，将噪声源置于封闭腔体外，并将噪声源与封闭腔体上的接口相连接形成整体密封，使得该噪声源所发出的声音传递到封闭腔体中。

本发明这种降噪耳机的测试装置包括:封闭腔体、噪声源、测量麦克风和与测量麦克风连接的测量比较模块；其中，噪声源所发出声音密封在封闭腔体中；封闭腔体包括能与降噪耳机配合形成耦合腔的测试面板；该测试面板上有用于将噪声源的声音传到耦合腔内部的导声孔；该测试面板上还有安装孔，测量麦克风朝向该耦合腔的方向安装在该安装孔上；测量麦克风录制降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号；测量比较模块接收测量麦克风的这两次录制信号并进行比较处理，得到降噪耳机的降噪量。本发明的这种技术方案，由于将噪声源所发出的声音密封在封闭腔体中，因此能够有效隔离噪声源对周围环境的噪声污染，并且不需要特别的屏蔽室，同时，由于测试面板与降噪耳机配合形成耦合腔，并且通过导声孔将封闭腔体中的噪声源声音传递到耦合腔中，因此解除了测试有源降噪耳机的降噪性能时对测试环境的要求，即不必再要求测试环境的本底噪声低且无其他噪声源。

附图说明

图1是现有的反馈式有源降噪耳机的结构示意图；

图2是现有的反馈式有源降噪耳机的降噪原理数学模式示意图；

图3是本发明实施例一中的降噪耳机的测试装置的外部结构示意图；

图4是图3中的降噪耳机的测试装置的内部结构和与耳机配合进行测试的示意图；

图5是本发明实施例二中的降噪耳机及其测试装置的结构示意图；

图6是本发明实施例三中的降噪耳机及其测试装置的结构示意图；

图7是本发明实施例四中的降噪耳机及其测试装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的主要目的是提供一种降噪耳机的测试装置，该测试装置包括:该测试装置包括：封闭腔体、噪声源、测量麦克风和与测量麦克风连接的测量比较模块；其中，噪声源所发出声音密封在封闭腔体中；封闭腔体包括能与降噪耳机配合形成耦合腔的测试面板；该测试面板上有用于将噪声源的声音传到耦合腔内部的导声孔；该测试面板上还有安装孔，测量麦克风朝向该耦合腔的方向安装在该安装孔上；测量麦克风录制降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号；测量比较模块接收测量麦克风的这两次录制信号并进行比较处理，得到降噪耳机的降噪量。

其中，封闭腔体可以包括一个或多个测试面板，则测量麦克风的数量与测试面板的数量相同，且两者一一对应；当闭腔体包括多个测试面板时，每个测试面板都能与对应降噪耳机配合形成耦合腔；每个测试面板上都有用于将噪声源的声音传到对应的耦合腔内部的导声孔；且每个测试面板上都有安装孔，对应的测量麦克风朝向对应的耦合腔的方向安装在该安装孔上；每个测量麦克风用于录制对应降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号；测量比较模块用于接收各测量麦克风的这两次录制信号并进行比较处理，得到每只降噪耳机的降噪量。

其中，噪声源可以位于封闭腔体内，从而使得将噪声源的声音直接封闭在封闭腔体中，此时的噪声源可以是扬声器；或者，噪声源也可以位于封闭腔体外，并与封闭腔体上的接口相连接形成整体密封，使得该噪声源所发出的声音传递到封闭腔体中，此时的噪声源可以采用仿真嘴。测试面板可以为平面、凹面或凸面。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图3是本发明实施例一中的降噪耳机的测试装置的外部结构示意图。图4是图3中的降噪耳机的测试装置的内部结构和与耳机配合进行测试的示意图。

参见图3和图4，在本实施例中的测试装置是适用于头戴式降噪耳机的测试装置，包括:由底座12、垂直腔体6、水平腔体5和测试面板7组成的封闭腔体、扬声器10和测量麦克风11；本实施例中以扬声器10作为噪声源，在本发明的其他实施例中可以使用仿真嘴或其他声源部件作为代替。

垂直腔体6的下端固定在底座12上，垂直腔体6的上端与水平腔体5连通；水平腔体5的两端分别与两个测试面板7配合安装在一起形成封闭腔体；大功率的扬声器10位于封闭腔体内。在图3个4中只示意出了水平腔体5一端的测试面板7，其另一端具有相同的结构。

两个测试面板7用于与被测试耳机的双耳耦合，进行双耳测试，测试面板7其形状可以根据被测试耳机的形状进行调整，可以是平面、凸面或凹面，目的是使得测试面板与降噪耳机配合形成耦合腔。

测试面板7上有用于将扬声器10的声音从封闭腔体传到所述耦合腔内的导声孔8。测试面板7上还有安装孔9，测量麦克风11朝向封闭腔体的外部并朝向耦合腔的方向安装在该安装孔9上。测量麦克风11用于录制降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号。

本实施例中的测试装置还包括与测量麦克风11连接的测量比较模块，图中未画出；该测量比较模块接收测量麦克风在降噪耳机的降噪功能开启和关闭时的两次录制信号并进行比较得到降噪耳机的降噪量。该测量比较模块可以位于封闭腔体内，也可以位于封闭腔体外。

在具体进行测试时，将被测试耳机压到测试面板7上（如图4所示），从而确保被测试耳机1和测试面板7耦合良好，在本实施例中测试面板7是平面，测量麦克风11和导声孔8在被测试耳机1和测试面板7围成的耦合腔内，扬声器10发出的测试用噪声，通过导声孔8传递到被测试耳机和测试面板7围成的耦合腔内，噪声声压级满足降噪量测量的条件即可。测量麦克风11录制耳机壳内的噪声，录制信号稳定后，打开被测试耳机1的降噪功能，测量麦克风11再次录制耳机壳内的残余噪声，两次录制信号的差异就是被测试耳机1的降噪量。

在上述实施例中，在封闭腔体的测试面板上设置导声孔和安装测量麦克风的安装孔，因此能够有效地将噪声传给被测试耳机并录制测试腔内的噪声，实现降噪量的测量。

在上述实施例中，安装孔9的大小和使用的测量麦克风11的直径保持一致即可，安装孔9是个贯穿孔，测量麦克风11朝向耳机的受话器方向放置。测试装置除了设置的导声孔8和安装孔9外，其他部分都是封闭的。

在上述实施例中，测试面板7上设置有一个导声孔，本发明的其他实施例中可以设置多个导声孔。导声孔的直径不宜设计过大，否则会影响被测试耳机1的受话器2到降噪麦克风4的传递函数G，进而影响耳机的降噪量。

在上述实施例中，测试装置的封闭腔体内只放置了一个扬声器，在本发明的其他实施例中也可以根据实际需求放置多个扬声器或仿真嘴。

图5是本发明实施例二中的降噪耳机及其测试装置的结构示意图。参见图5，在图5中指示出了：测量麦克风51、头戴式降噪耳机的受话器52、头戴式降噪耳机的降噪麦克风53、作为噪声源的仿真嘴54、测试面板55和导声孔56。

图5所示实施例二中的测试装置的结构与图3和4所示实施例一中的测试装置的结构类似，都是适用于头戴式降噪耳机的测试装置。区别在于，在图2所示的实施例二中，封闭腔体由一个圆柱形空腔和该空腔两端的测试面板组成，并且噪声源是位于封闭腔体外的仿真嘴，仿真嘴与封闭腔体上的接口相连接，使得仿真嘴所发出的声音传递到封闭腔体中。

在上述实施例中，被测试耳机是头戴式耳机，其具有较大的耳罩，因此测试面板是平面的，测试耦合腔在耳罩内。本发明提供的测试装置同样适用于入耳式的耳机，此时可以将测试面板设计为凹面，这样便可以与入耳式耳机配合形成测试耦合腔，如下述的实施例中所示。

图6是本发明实施例三中的降噪耳机及其测试装置的结构示意图。参见图6，在图6中指示出了：测试腔61、测量麦克风62、导声孔63、扬声器64、测试面板65、降噪耳机的降噪麦克风66和降噪耳机的受话器67。本实施例中的测试装置适用于入耳式降噪耳机。

参见图6，在本实施例三中，噪声源位于封闭腔体中，测试面板是一个凹面，是模拟人耳的耳廓。测试面板和入耳式降噪耳机配合形成测试腔。在图6中测试面板的凹口朝向右手边的水平方向，在本发明的其他实施例中，测试面板的凹口也可以朝上。

图7是本发明实施例四中的降噪耳机及其测试装置的结构示意图。参见图7，在图7中指示出了：测试面板71、测试腔72、扬声器73、导声孔74、测量麦克风75、降噪耳机的降噪麦克风76和降噪耳机的受话器77。本实施例中的测试装置适用于入耳式降噪耳机。

可以看出图6所示实施例三中的测试装置同时只能测试单只耳机。而图7所示实施例四中的测试装置可以同时对双耳耳机进行测试。在本发明的其他实施例中，也可以进一步增加测试面板的个数，实现对更多耳机的同时测试。

在上述的全部实施例中，可以在测试装置的导声孔处填充或粘贴声阻尼材料。声阻尼材料具体可以为棉花、海绵和纤维等。

在本发明的实施例五中，可以使用降噪耳机本身的受话器作为噪声源，采用降噪耳机本身的壳体与测试面板配合形成封闭腔。则该实施例中的降噪耳机测试装置包括:测试面板、测量麦克风与测量麦克风连接的测量比较模块，并且将降噪耳机的受话器作为本测试装置的噪声源，将降噪耳机的壳体作为本测试装置的壳体；其中，测试面板有安装孔，测量麦克风安装在该安装孔上；在测试时，将降噪耳机压在测试面板上，测量比较模块接收测量麦克风在降噪耳机的降噪功能开启和关闭时的两次录制信号并进行比较得到降噪耳机的降噪量。

基于上述实施例给出本发明的一种降噪耳机的测试方法，该方法包括：

将噪声源所发出声音密封在封闭腔体中；

在封闭腔体上设置能与降噪耳机配合形成耦合腔的测试面板；

在测试面板上设置用于将噪声源的声音传到耦合腔内部的导声孔；

在测试面板上设置安装孔，将测量麦克风朝向耦合腔的方向安装在该安装孔上；

在进行测试时，将降噪耳机放置于测试测试面板上，然后用测量麦克风录制降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号，比较测量麦克风的这两次录制信号，得到降噪耳机的降噪量。

在上述方法中，可以在封闭腔体上设置一个或多个测试面板。当在封闭腔体上设置多个测试面板时，每个测试面板都能与对应降噪耳机配合形成耦合腔；在每个测试面板都设置用于将噪声源的声音传到对应的耦合腔内部的导声孔；在每个测试面板上都设置安装孔，将与测试面板数量相同的测量麦克风一一对应地安装到各测试面板的安装孔上。

将噪声源所发出声音密封在封闭腔体中具体可以为：将噪声源置于封闭腔体内；或者，将噪声源置于封闭腔体外，并将噪声源与封闭腔体上的接口相连接形成整体密封，使得该噪声源所发出的声音传递到封闭腔体中

在上述方法中，具体地在测试面板上设置一个或多个导声孔；

上述方法进还一步包括：在导声孔处填充或粘贴声阻尼材料。

需要说明的是，本发明的上述技术方案不仅适用于反馈式有源降噪耳机的测试，同样也适用于前馈式有源降噪耳机。

本发明这种降噪耳机的测试装置包括:封闭腔体、噪声源、测量麦克风和与测量麦克风连接的测量比较模块；其中，噪声源所发出声音密封在封闭腔体中；封闭腔体包括能与降噪耳机配合形成耦合腔的测试面板；该测试面板上有用于将噪声源的声音传到耦合腔内部的导声孔；该测试面板上还有安装孔，测量麦克风朝向该耦合腔的方向安装在该安装孔上；测量麦克风录制降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号；测量比较模块接收测量麦克风的这两次录制信号并进行比较处理，得到降噪耳机的降噪量。本发明的这种技术方案，由于将噪声源所发出的声音密封在封闭腔体中，因此能够有效隔离噪声源对周围环境的噪声污染，并且不需要特别的屏蔽室，同时，由于测试面板与降噪耳机配合形成耦合腔，并且通过导声孔将封闭腔体中的噪声源声音传递到耦合腔中，因此解除了测试有源降噪耳机的降噪性能时对测试环境的要求，即不必再要求测试环境的本底噪声低且无其他噪声源。

可见本发明的技术方案解除了测试有源降噪耳机性能时对测试环境要求和影响，既不会要求测试环境本底低且无其他噪声源，同时又不会对测试环境造成噪声污染。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种降噪耳机的测试装置，其特征在于，该测试装置包括：封闭腔体、噪声源、测量麦克风和与测量麦克风连接的测量比较模块；其中，

噪声源所发出声音密封在封闭腔体中；

封闭腔体包括能与降噪耳机配合形成耦合腔的测试面板；该测试面板上有用于将噪声源的声音传到耦合腔内部的导声孔；该测试面板上还有安装孔，测量麦克风朝向该耦合腔的方向安装在该安装孔上；

测量麦克风录制降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号；测量比较模块接收测量麦克风的这两次录制信号并进行比较处理，得到降噪耳机的降噪量。

2.根据权利要求1所述的降噪耳机的测试装置，其特征在于，

所述测试面板为多个；

所述测量麦克风的数量与测试面板的数量相同，且两者一一对应；

每个测试面板都能与对应降噪耳机配合形成耦合腔；每个测试面板上都有用于将噪声源的声音传到对应的耦合腔内部的导声孔；且每个测试面板上都有安装孔，对应的测量麦克风朝向对应的耦合腔的方向安装在该安装孔上；

每个测量麦克风录制对应降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号；测量比较模块用于接收各测量麦克风的这两次录制信号并进行比较处理，得到每只降噪耳机的降噪量。

3.根据权利要求1或2所述的降噪耳机的测试装置，其特征在于，

所述测试面板为平面、凹面或凸面。

4.根据权利要求1或2所述的降噪耳机的测试装置，其特征在于，

所述噪声源位于封闭腔体内；

或者，所述噪声源位于封闭腔体外，并与封闭腔体上的接口相连接形成整体密封，使得该噪声源所发出的声音传递到封闭腔体中。

5.根据权利要求4所述的降噪耳机的测试装置，其特征在于，

所述噪声源为扬声器或仿真嘴；

所述噪声源的个数为一个或多个。

6.根据权利要求1或2所述的降噪耳机的测试装置，其特征在于，

每个测试面板上有一个或多个导声孔。

7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，

每个导声孔处填充或粘贴有声阻尼材料。

8.一种降噪耳机的测试方法，其特征在于，该方法包括：

将噪声源所发出声音密封在封闭腔体中；

在封闭腔体上设置能与降噪耳机配合形成耦合腔的测试面板；

在测试面板上设置用于将噪声源的声音传到耦合腔内部的导声孔；

在测试面板上设置安装孔，将测量麦克风朝向耦合腔的方向安装在该安装孔上；

在进行测试时，将降噪耳机放置于测试面板上，然后用测量麦克风录制降噪耳机打开降噪功能前后的噪声信号，比较测量麦克风的这两次录制信号，得到降噪耳机的降噪量。

9.根据权利要求8所述的降噪耳机的测试方法，其特征在于，所述在封闭腔体上设置能与降噪耳机配合形成耦合腔的测试面板，在测试面板上设置用于将噪声源的声音传到耦合腔内部的导声孔，以及在测试面板上设置安装孔，将测量麦克风朝向耦合腔的方向安装在该安装孔上包括：

在封闭腔体上设置多个测试面板，每个测试面板都能与对应降噪耳机配合形成耦合腔；

在每个测试面板都设置用于将噪声源的声音传到对应的耦合腔内部的导声孔；

在每个测试面板上都设置安装孔，将与测试面板数量相同的测量麦克风一一对应地安装到各测试面板的安装孔上。

10.根据权利要求8所述的降噪耳机的测试方法，其特征在于，所述将噪声源所发出声音密封在封闭腔体中包括：

将噪声源置于封闭腔体内；

或者，将噪声源置于封闭腔体外，并将噪声源与封闭腔体上的接口相连接形成整体密封，使得该噪声源所发出的声音传递到封闭腔体中。