CN103096234A - 一种麦克风测试设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种麦克风测试设备和方法。该麦克风测试设备包括：声源装置和波导管耦合装置；其中，波导管耦合装置包括多个波导管；波导管耦合装置用于耦合声源装置和待测试的多个麦克风，声源装置发出的声信号通过所述多个波导管传递到各个待测试的麦克风。本发明的技术方案，大大减少了测试成本，低频测试更加准确，使用寿命长，不需要将待测试产品放入测试箱中或消音室内，没有海绵碎屑的困扰，且不会受到测试箱内干涉的影响，测试结果准确稳定。且本发明的技术方案，可重复性好，操作简单方便，有利于提高研发和生产的效率。
Description
技术领域
本发明涉及声学产品测试技术领域，特别涉及一种麦克风测试设备和方法。
背景技术
随着麦克风阵列产品的广泛应用，麦克风单品相位特性越来越受到关注。这里麦克风单品是指麦克风阵列中的单个麦克风，以下直接称为麦克风。例如，可以通过计算麦克风阵列中各个麦克风之间的相位差来得到声源的方位信息，但是需要首先保证麦克风阵列中的各个麦克风的原始相位是已知的，这就需要准确可靠的测量方案来完成对麦克风的性能测试，特别是相位特性的测试。
现有麦克风及其阵列测试方法多为自由场测试，要得到比较真实的自由场环境，需要使用较大的消音室，该方法测试得到的结果真实准确且可重复性好，缺点是建造消音室成本高昂，且维护成本也较高。在生产线上通常使用小型化的消音箱作为性能和价格的折中，但弊端一是箱体内部填充的吸音海绵厚度有限，对低频声音没有吸音效果，无法准确检测待测产品的低频性能；弊端二是取放过程中难以避免测试品或作业者接触到吸音棉而造成海绵脱落碎屑，既影响到消音箱的吸音效果又可能造成碎屑进入声孔进而影响到产品的声学性能；弊端三是由于箱体尺寸有限，容易发生干涉现象，干涉点附近声场相位通常伴随突变，且无法满足麦克风阵列上所有阵元位置干涉状态一致，造成阵元位置声场相位变化大，测试结果不稳定，不适合进行麦克风阵列的相位测试。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种麦克风测试设备和方法，以解决的上述提到的至少一个问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明公开了一种麦克风测试设备，该设备包括：声源装置和波导管耦合装置；其中，波导管耦合装置包括多个波导管；
波导管耦合装置用于耦合声源装置和待测试的麦克风，声源装置发出的声信号通过所述多个波导管传递到待测试的麦克风；
其中，所述待测试的麦克风为一个全指向性或单指向性麦克风，或者为多个独立的全指向性或单指向性麦克风，或者为全指向性或单指向性麦克风阵列。
可选地，所述波导管耦合装置的与声源装置耦合的部位有声源耦合腔，声源装置发出的声信号先通过所述声源耦合腔，再通过所述多个波导管传递到待测试的麦克风。
可选地，所述波导管耦合装置还包括：用于保护波导管并助于隔绝外界噪声的波导管保护部件；
所述多个波导管与所述波导管保护部件为一体形成的，或者为相互独立的部件。
可选地，所述波导管耦合装置还包括：附着在波导管内壁上的吸音材料。
可选地，所述多个波导管的截面积和长度一致。
可选地，所述声源装置包括：声源外壳和置于声源外壳内的电声转换器。
可选地，该设备还包括：测试台和待测试产品固定装置；
待测试产品固定装置用于固定待测试的麦克风，且待测试产品固定装置的形状和尺寸与待测试的麦克风的形状和尺寸匹配；
测试台用于组装待测试产品固定装置、波导管耦合装置和声源装置，使得这三个装置之间密封耦合，进而使得声源装置发出的声信号通过所述多个波导管传递到固定于待测试产品固定装置上的待测试的麦克风。
可选地，该装置进一步包括：固定在测试台上的气缸式压力装置；
该气缸式压力装置用于将待测试的麦克风压入待测试产品固定装置，并对待测试的麦克风施加一定的压力。
可选地，该设备包括多个波导管耦合装置，各波导管耦合装置包括的波导管的长度、截面积以及个数各不相同，以适配不同型号的待测试麦克风阵列。
本发明还公开了一种麦克风测试方法，该方法包括：
设计包括多个波导管的波导管耦合装置；
利用波导管耦合装置耦合声源装置和待测试的多个麦克风，使得声源装置发出的声信号通过所述波导管耦合装置中的多个波导管传递到待测试的麦克风；
分析待测试的麦克风采集到声信号，得到待测试的麦克风的特性信息；
其中，所述待测试的麦克风为一个全指向性或单指向性麦克风，或者为多个独立的全指向性或单指向性麦克风，或者为全指向性或单指向性麦克风阵列。
由上述可见，本发明这种麦克风测试设备包括声源装置和波导管耦合装置，波导管耦合装置包括多个波导管；波导管耦合装置用于耦合声源装置和待测试的多个麦克风，声源装置发出的声信号通过所述多个波导管传递到各个待测试的麦克风的技术方案，相对于现有的使用消音室进行自由场测试的方案大大减少了测试成本，相对于现有的生产线消音箱测试方案，低频测试更加准确，使用寿命长，不需要将待测试产品放入测试箱中或消音室中，没有海绵碎屑的困扰，且不会受到测试箱内干涉的影响，测试结果准确稳定。且本发明的技术方案，可重复性好，操作简单方便，有利于提高研发和生产的效率。
附图说明
图1是本发明实施例中的麦克风测试设备的结构示意图；
图2是本发明实施例中的麦克风测试设备中的声源装置5和波导管耦合装置4的截面示意图。
具体实施方式
本发明的核心是：设计包括多个波导管的波导管耦合装置；利用波导管耦合装置耦合声源装置和待测试的多个麦克风，使得声源装置发出的声信号通过所述波导管耦合装置中的多个波导管传递到待测试的麦克风；然后分析待测试的麦克风采集到声信号，得到待测试的麦克风的特性信息。其中，所述待测试的麦克风为一个全指向性或单指向性麦克风，或者为多个独立的全指向性或单指向性麦克风，或者为全指向性或单指向性麦克风阵列。
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1是本发明实施例中的麦克风测试设备的结构示意图。如图1所示，该麦克风测试设备的主要部件包括：声源装置5和波导管耦合装置4。波导管耦合装置4用于耦合声源装置5和待测试的多个麦克风，声源装置5发出的声信号通过波导管耦合装置4中的多个波导管传递到各个待测试的麦克风。此外，该麦克风测试设备还包括辅助测试的以下装置：测试台3、待测试产品固定装置2和气缸式压力装置1。
图2是本发明实施例中的麦克风测试设备中的声源装置5和波导管耦合装置4的截面示意图。
参见图2，声源装置5用于发出稳定的测试信号，声源装置5包括：声源外壳11、置于声源外壳11内的电声转换器10。声源装置5通常选择一个高性能的loudspeaker（扬声器）作为电声转换器，在极小功率应用下也可以使用receiver（受话器）作为电声转换器，还可以选择常见的各种仿真嘴作为电声转换器。声源装置5还可以包括与电声转换器10连接的功率放大器12，可以置于声源外壳11内，也可以置于声源外壳11外。
参见图2，波导管耦合装置4包括多个波导管，在图2中示意出了两个波导管，分别是波导管6和波导管7。在本发明的其他实施例中波导管耦合装置4也可以包括更多个数的波导管。波导管耦合装置4的与声源装置5耦合的部位有声源耦合腔9，腔体刚性，腔体容积和电声转换器10的参数相关。声源装置5发出的声信号先在声源耦合腔9里形成稳定的各向同性的压力场声信号，再通过波导管6和波导管7传递到两个待测试的麦克风。波导管耦合装置4还包括：用于保护波导管并助于隔绝外界噪声的波导管保护部件8。
可见，波导管耦合装置4作用是耦合声源装置5和待测试麦克风，在两者之间形成一个稳定的声程可调节的压力场测试环境，波导管的长度和形状可以根据待测麦克风阵列产品的阵元位置的差异来进行调节。
在本发明的一个实施例中，要求通向每个麦克风的波导管的截面积和长度一致，即波导管耦合装置4中的多个波导管的截面积和长度一致。这样可以使得同样的声音信号传递到待测的各个麦克风处。
在本发明的一个实施例中，波导管之间的长度也可以存在差异，此时需要用波导管的长度差异计算得到声信号的相位差异，对测试结果进行补偿。
波导管材料声阻抗率远大于声传播介质的阻抗率。如果波导管很粗以至于在管内径向方向形成在测试频率范围内的驻波，可以在波导管内壁均匀的附着吸音材料，但是吸音材料不能阻碍声音在波导管中自由传播。即在本发明的一个实施例中，波导管耦合装置4还包括：附着在波导管内壁上的吸音材料。
在本发明的一个实施例中，波导管耦合装置4中的多个波导管与波导管保护部件为一体形成的，即波导管耦合装置本身是一体形成的。
在本发明的一个实施例中，波导管耦合装置4中的多个波导管与波导管保护部件也可以是相互独立的部件，即波导管保护部件将多个波导管围住，起到保护和隔音的作用。
增加波导管管壁厚度和波导管保护部件的厚度，可以隔绝开外界噪声，提高测试设备的信噪比。
在本发明的实施例中，可以为麦克风测试设备设计多个波导管耦合装置，各波导管耦合装置包括的波导管的长度、截面积以及个数各不相同，以适配不同型号的待测试麦克风阵列。
参见图1，待测试产品固定装置2用于固定待测试的麦克风（具体可以是一个全指向性或单指向性麦克风，或者可以是多个独立的全指向性或单指向性麦克风，或者也可以是全指向性或单指向性麦克风阵列），且待测试产品固定装置2的形状和尺寸与待测试的麦克风的形状和尺寸匹配。即待测试产品固定装置2可根据待测试的不同产品的外观进行相应的替换。测试台3用于组装待测试产品固定装置2、波导管耦合装置4和声源装置5，使得这三个装置之间密封耦合，进而使得声源装置5发出的声信号通过波导管耦合装置4中的多个波导管传递到固定于待测试产品固定装置2上的各个待测试的麦克风。测试台3的台面的高度可调节，以适应波导管耦合装置4的高度（也可以说是波导管的长度）。
参见图1，气缸式压力装置1用于将待测试的麦克风压入待测试产品固定装置2，并对待测试的麦克风施加一定的压力，确保待测试的麦克风与待测试产品固定装置2耦合后不漏气。气缸式压力装置1和待测试产品固定装置2的作用就是保证待测试麦克风在压力场环境下进行测试，为测试工作做准备和保障。
在使用图1所示的麦克风测试设备对待测试的麦克风进行测试的过程中，测试软件馈给声源装置5测试电信号，声源装置5中电声转换器10将声信号转成声信号后发出声信号，在声源耦合腔9里面形成一个稳定的各向同性的压力场声信号，声信号再经过各个波导管传播到另一边开口，另一边开口和待测试产品固定装置2耦合，这样同样的声信号传递到待测的各个麦克风处，各个麦克风采集到声音信号后，传递给测试电脑，得到录音文件，分析录音文件可以得到各个麦克风阵元的频响、失真和相位信息，实现了麦克风各项特性信息的检测。
如果要测量不同的麦克风阵列产品，只需要更换图1所示设备中的波导管耦合装置4（即改变波导管耦合装置内的波导管的形状和长度）和待测试产品固定装置2来配合待测产品。
前面提到的待测试产品为全指向性麦克风及其阵列产品。
本发明的上述麦克风测试装置同样适用于单指向性麦克风及其阵列产品的测试，测试单指向麦克风时，先测量单指向麦克风前后声孔间的声程差，再调节两个波导管长度控制在管口处的声程差和麦克风一致，最后两个波导管管口分别和单指向麦克风的前后面耦合进行测试。
由上述可见，本发明的技术方案利用压力场测试频率响应稳定性好、信噪比高的特点，设计一种基于波导管耦合装置的测试设备，配合压力场环境使用，实现麦克风阵列产品的频响、失真和相位测试。该设备中的波高管耦合装置可以将声源和麦克风耦合在独立的刚性声腔内，形成压力场测试环境。通过调整各波导管长度，控制声源到每个待测麦克风单元的声学路径一致，保证作用在每个麦克风单元上的测试声信号的声压和相位一致，可以准确的地测试出麦克风单元的频响、失真和相位。
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)
1.一种麦克风测试设备，其特征在于，该设备包括：声源装置和波导管耦合装置；其中，波导管耦合装置包括多个波导管；
波导管耦合装置用于耦合声源装置和待测试的麦克风，声源装置发出的声信号通过所述多个波导管传递到待测试的麦克风；
其中，所述待测试的麦克风为一个全指向性或单指向性麦克风，或者为多个独立的全指向性或单指向性麦克风，或者为全指向性或单指向性麦克风阵列。
2.如权利要求1所述的麦克风测试设备，其特征在于，
所述波导管耦合装置的与声源装置耦合的部位有声源耦合腔，声源装置发出的声信号先通过所述声源耦合腔，再通过所述多个波导管传递到待测试的麦克风。
3.如权利要求1所述的麦克风测试设备，其特征在于，
所述波导管耦合装置还包括：用于保护波导管并助于隔绝外界噪声的波导管保护部件；
所述多个波导管与所述波导管保护部件为一体形成的，或者为相互独立的部件。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波导管耦合装置还包括：附着在波导管内壁上的吸音材料。
5.如权利要求1所述的麦克风测试设备，其特征在于，
所述多个波导管的截面积和长度一致。
6.如权利要求1至5中任一项所述的麦克风测试设备，其特征在于，所述声源装置包括：声源外壳和置于声源外壳内的电声转换器。
7.如权利要求1至5中任一项所述的麦克风测试设备，其特征在于，该设备还包括：测试台和待测试产品固定装置；
待测试产品固定装置用于固定待测试的麦克风，且待测试产品固定装置的形状和尺寸与待测试的麦克风的形状和尺寸匹配；
测试台用于组装待测试产品固定装置、波导管耦合装置和声源装置，使得这三个装置之间密封耦合，进而使得声源装置发出的声信号通过所述多个波导管传递到固定于待测试产品固定装置上的待测试的麦克风。
8.如权利要求7所述的麦克风测试设备，其特征在于，该装置进一步包括：固定在测试台上的气缸式压力装置；
该气缸式压力装置用于将待测试的麦克风压入待测试产品固定装置，并对待测试的麦克风施加一定的压力。
9.如权利要求1至5中任一项所述的麦克风测试设备，其特征在于，该设备包括多个波导管耦合装置，各波导管耦合装置包括的波导管的长度、截面积以及个数各不相同，以适配不同型号的待测试麦克风阵列。
10.一种麦克风测试方法，其特征在于，该方法包括：
设计包括多个波导管的波导管耦合装置；
利用波导管耦合装置耦合声源装置和待测试的麦克风，使得声源装置发出的声信号通过所述波导管耦合装置中的多个波导管传递到待测试的麦克风；
分析待测试的麦克风采集到声信号，得到待测试的麦克风的特性信息；
其中，所述待测试的麦克风为一个全指向性或单指向性麦克风，或者为多个独立的全指向性或单指向性麦克风，或者为全指向性或单指向性麦克风阵列。
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