CN107205206A - 麦克风测试装置、系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种麦克风测试装置、系统及测试方法，主要解决现有的麦克风测试装置造价高、测试效率低、通用性差等问题。该麦克风测试装置包括至少一个麦克风接口、信号转换模块、供电模块和控制模块，将信号转换模块、供电模块以及控制模块集成在一起，通过控制模块控制供电模块配置与待测麦克风相匹配的电压，通过信号转换模块将待测麦克风产生的信号转换为控制模块可识别的数字信号，降低对外部测试设备的依赖和连接难度，通过控制模块实现数字信号处理，省去了DSP芯片，成本低，另外，通过控制模块可对测试模式进行随时的调整，测试效率高且适用于不同类型的麦克风的测试。

Description

麦克风测试装置、系统及测试方法

技术领域

本发明涉及麦克风测试领域，具体涉及一种麦克风测试装置、系统及测试方法。

背景技术

灵敏度、功耗、频率响应、信噪比等参数是评价麦克风性能的重要指标，无论是生产线车间还是客户质检，都需要对麦克风的上述指标进行准确、高效的测试。现有的做法是使用专业音频测试仪或者开发针对特定麦克风类型的测试电路，前者价格昂贵且测试效率低，不能满足大批量、自动化的测试需求，而后者通用性较差，对不同类别麦克风(例如模拟、I²S、PDM、ADM麦克风等，各类麦克风具有不同的工作频率和电压等)的不同测试兼容性较差。所以低成本、灵活通用是麦克风测试装置的一个重要需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种低成本、测试效率高且通用性强的麦克风测试装置。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种麦克风测试装置，包括至少一个麦克风接口、信号转换模块、供电模块和控制模块，其中，

至少一个麦克风接口，待测麦克风经所述麦克风接口接入所述麦克风测试装置；

信号转换模块，用于将待测麦克风产生的信号转换为所述控制模块可识别的数字信号；

供电模块，用于为待测麦克风供电；

控制模块，用于控制所述供电模块输出与所述待测麦克风相匹配的电压，控制所述信号转换模块将待测麦克风产生的信号转换为其可识别的数字信号，并对所述数字信号进行数字信号处理后输出。

优选的，所述麦克风接口包括用于连接数字麦克风的数字麦克风接口，所述麦克风测试装置通过所述数字麦克风接口向所述待测麦克风提供激励信号，接收所述待测麦克风产生的数字信号。

优选的，所述信号转换模块包括连接所述数字麦克风接口与所述控制模块的驱动电路，所述驱动电路用于将所述待测麦克风产生的数字信号转换为所述控制模块可识别的数字信号，并将所述控制模块提供的激励信号转换为待测麦克风可识别的激励信号。

优选的，所述麦克风接口包括用于连接模拟麦克风的模拟麦克风接口，所述麦克风测试装置通过所述模拟麦克风接口接收所述待测的麦克风产生的模拟信号。

优选的，所述信号转换模块包括运算放大电路和模数转换器，所述模拟麦克风接口依次经所述运算放大电路和模数转换器与所述控制模块连接。

优选的，所述麦克风测试装置还包括：

存储器，用于存储音频数据；

功率放大器，用于放大根据音频数据生成的音频信号；

发声设备接口，用于向发声设备提供所述音频信号。

优选的，所述存储器由所述控制模块控制擦写，以改变其存储的音频数据。

优选的，所述麦克风测试装置还包括通讯接口，所述通讯接口用于与数据处理装置连接，所述控制模块根据所述数据处理装置的配置指令控制所述麦克风测试装置按照与所述配置指令相应的测试模式进行测试，所述控制模块进行数字信号处理后的数据经所述通讯接口上传给所述数据处理装置。

优选的，所述麦克风测试装置还包括至少一个功能扩展口。

本发明还提供了采用上述测试装置的麦克风测试系统，达到成本低、测试效率高且通用性强的效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种麦克风测试系统，包括：

如上所述的麦克风测试装置；

数据处理装置，用于控制所述麦克风测试装置按照与所述待测的麦克风相匹配的测试模式进行测试，对所述控制模块输出的信号进行分析获得麦克风的测试参数。

本发明还提供了一种麦克风测试方法，采用上述的麦克风测试系统，测试方法简单，测试效率高且通用性强。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种麦克风测试方法，采用如上所述的麦克风测试系统，所述方法包括：

将待测麦克风连接至所述麦克风接口；

通过数据处理装置配置所述麦克风测试装置的测试模式；

按照所述测试模式进行测试，其中所述麦克风测试装置将待测麦克风产生的信号转换为其可识别的数字信号；

对所述数字信号进行数字信号处理；

将经过数字信号处理后的数字信号输送至数据处理装置；以及

数据处理装置对接收的信号进行分析获得麦克风的测试参数，

其中，所述麦克风接口和所述测试模式与所述麦克风相匹配。

本发明的有益效果是：

本发明提供的麦克风测试装置将信号转换模块、供电模块以及控制模块集成在一起，通过控制模块控制供电模块配置与待测麦克风相匹配的电压，通过信号转换模块将待测麦克风产生的信号转换为控制模块可识别的数字信号，降低对外部测试设备的依赖和连接难度，通过控制模块实现数字信号处理，省去了DSP芯片，成本低，另外，通过控制模块可对测试模式进行随时的调整，测试效率高且适用于不同类型的麦克风的测试。

存储器可由控制模块控制擦写，从而可根据测试需求灵活的改变存储器中频率、幅度、波形等音频数据。

本发明提供的麦克风测试系统采用上述的麦克风测试装置，通过数据处理装置控制麦克风测试装置按照与待测的麦克风相匹配的测试模式进行测试，并对控制模块输出的信号进行分析，从而获得麦克风的各个测试参数，测试模式可随时进行调整，测试效率高且适用于不同类型的麦克风的测试。

本发明提供的麦克风测试方法采用上述的麦克风测试系统，简单易行，测试模式可随时进行调整，测试效率高且适用于不同类型的麦克风的测试。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明具体实施方式提供的麦克风测试装置的结构示意图之一；

图2是本发明具体实施方式提供的麦克风测试装置的结构示意图之二；

图3是本发明具体实施方式提供的麦克风测试系统对数字麦克风进行测试的示意图；

图4是本发明具体实施方式提供的麦克风测试系统对模拟麦克风进行测试的示意图。

图中，1、数字麦克风接口；2、模拟麦克风接口；3、信号转换模块；31、驱动电路；32、运算放大电路；33、模数转换器；4、供电模块；5、控制模块；6、接地端；7、电源及稳压芯片；8、发声设备接口；9、存储器；10、功率放大器；11、发声设备；12、通讯接口；13、功能扩展口；14、数据处理装置；15、待测麦克风；16、电源接口；17、USB芯片。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

下面参照图1和图2说明本发明的麦克风测试装置的实施例。

本发明提供的麦克风测试装置包括至少一个麦克风接口、信号转换模块3、供电模块4及控制模块5。其中，待测麦克风经麦克风接口接入麦克风测试装置。信号转换模块3连接于麦克风接口与控制模块5之间，用于将待测麦克风产生的信号转换为控制模块5可识别的数字信号。供电模块4用于为待测麦克风供电，其通过电源接口16(VDD)为麦克风供电。控制模块5用于控制供电模块4输出与待测麦克风相匹配的电压，控制信号转换模块3将待测麦克风产生的信号转换为其可识别的数字信号，并对信号转换模块3转换的数字信号进行数字滤波、解码等数字信号处理(DSP)并输出至数据处理装置，例如计算机，由数据处理装置对控制模块5输出的信号进行分析，获得待测麦克风的灵敏度、功耗、频率响应、信噪比等测试参数。

本发明提供的麦克风测试装置将信号转换模块3、供电模块4以及控制模块5集成在一起，通过控制模块5控制供电模块4配置与待测麦克风相匹配的电压，通过信号转换模块3将待测麦克风产生的信号转换为控制模块5可识别的数字信号，可降低对外部测试设备的依赖和连接难度，通过控制模块5实现数字信号处理，省去了DSP芯片，成本低，另外，通过控制模块5可对测试模式进行随时的调整，测试效率高且适用于不同类型的麦克风的测试。

进一步的，麦克风接口包括用于连接数字麦克风的数字麦克风接口1(DIO)。麦克风测试装置通过数字麦克风接口1向待测麦克风提供激励信号，所需的激励信号包括时钟信号、声道选择信号等，并通过数字麦克风接口1接收待测麦克风产生的DATA等数字信号，其具体的连接方式由待测麦克风的类型决定。信号转换模块3包括驱动电路31，驱动电路31用于将待测麦克风产生的数字信号转换为控制模块5可识别的数字信号，并将控制模块5提供的激励信号(时钟信号，声道选择信号等)转换为待测麦克风可识别的激励信号。驱动电路31一端经数字麦克风接口1与待测的数字麦克风连接，另一端与控制模块5连接。具体的，驱动电路31驱动数字麦克风与控制模块5之间的数字信号，并实现电平转换，使得数字麦克风和控制模块5能够正确识别两者间传输的信号，便于控制模块5进行进一步的数字信号处理。

数字麦克风接口1可以是一个，也可以是多个，驱动电路31与数字麦克风接口1对应设置即可。

进一步的，麦克风接口还可以包括用于连接模拟麦克风的模拟麦克风接口2(AIN)，麦克风测试装置通过模拟麦克风接口2接收待测的麦克风产生的模拟信号。

由于模拟麦克风产生的是模拟信号，需要进行模拟数字转换方可通入控制模块5。因此，相应的，信号转换模块3包括运算放大电路32和模数转换器33，运算放大电路32用于对模拟麦克风产生的模拟信号进行放大和滤波。模数转换器33用于对放大后的模拟信号进行采样，并转换为数字信号，其工作状态由控制模块5进行控制。

模拟麦克风接口2依次经运算放大电路32和模数转换器33与控制模块5连接。待测试的模拟麦克风产生的模拟信号经运算放大电路32放大和滤波后进入模数转换器33转换为控制模块5可识别的数字信号，便于控制模块5进行进一步的数字信号处理。

模拟麦克风接口2也可以是一个，也可以是多个，运算放大电路32和模数转换器33与模拟麦克风接口2对应设置即可。

麦克风测试装置还包括接地端6(GND)。

进一步的，麦克风测试装置还包括电源及稳压芯片7，为测试装置的各模块供电。

进一步的，麦克风测试装置还包括至少一个发声设备接口8以及与控制模块5连接的存储器9，通过发声设备接口8向发声设备提供音频信号。控制模块5经功率放大器10与发声设备接口8连接，通过功率放大器10驱动发声设备发声，功率放大器10的工作状态由控制模块5进行控制。发声设备可以但不局限于是喇叭。存储器9用于存储发声设备播放所需的音频数据，如特定频率、特定幅度、特定波形的数据。存储器9优选采用非挥发性、可擦写的存储器，如FLASH，SD卡等，用来保存发声设备播放所需的音频数据，通过对存储器9的擦写，可以根据需要灵活改变音频数据，数据的写入和读出由控制模块5进行控制。

进一步的，麦克风测试装置还包括通讯接口12，通讯接口12用于与数据处理装置连接，控制模块5通过通讯接口12向数据处理装置上传其进行数字信号处理(DSP)后的数据，并通过通讯接口接收数据处理装置的配置指令。为适应不同类型麦克风和不同性能指标的测试需求，控制模块5根据数据处理装置的配置指令控制麦克风测试装置按照特定的测试模式进行测试，并且可在不中断测试的情况下，实时的改变测试模式。

控制模块5根据数据处理装置的配置指令进行如下控制：

1、控制调度麦克风测试装置中各模块的工作；

2、控制供电模块4的供电电压；

3、为待测试的数字麦克风提供所需的激励信号；

4、对采集到的麦克风信号(当待测麦克风为数字麦克风时，指由驱动电路31处理获得的输出信号；当待测麦克风为模拟麦克风时，指经运算放大电路32放大和滤波，后经模数转换器33采样和转换后的数字信号)进行数字信号处理(DSP)。

在一个优选实施例中，控制模块5采用的是FPGA芯片，FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic CellArray)这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输入输出模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。现场可编程门阵列(FPGA)是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，FPGA具有不同的结构。FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

另外，在一个优选实施例中，如图2所示，麦克风测试装置还包括至少一个功能扩展口13，其形式可以但不局限于是由控制模块5引出的IO管脚，或者是外部接插件如光纤插口，由控制模块5控制。通过对控制模块5的编程，可以在这些功能扩展口13实现定制化的数据传输功能，将本发明提供的测试装置的数据提供给更昂贵、专业的测试仪器(例如Audio Precision)或其它传统测试方法进行分析，从而提高测试兼容性，或评估本发明与其它测试仪器、方法的结果差异性，了解性价比。

本发明还提供了一种麦克风测试系统，如图3和图4所示，其包括如上所述的麦克风测试装置以及数据处理装置14，数据处理装置14通过通讯接口12与麦克风测试装置的控制模块5连接，优选的，通讯接口12包括USB芯片17，数据处理装置14可经USB芯片17与控制模块5连接。测试方法为，通过数据处理装置14控制麦克风测试装置按照与待测麦克风15相匹配的测试模式进行测试，麦克风测试装置将待测麦克风15产生的信号进行数字信号处理后输送至数据处理装置14，数据处理装置14对控制模块5输出的信号进行分析，获得麦克风的测试参数。

下面进一步说明本发明麦克风测试系统的测试方法，包括如下步骤：

步骤A、将待测麦克风15连接在麦克风测试装置相应的接口上，将数据处理装置14和发声设备11也连接在麦克风测试装置上。

步骤B、数据处理装置14通过通讯接口12向控制模块5载入测试程序，并向存储器9中载入音频数据。可以理解的是，若在后续的使用过程中，出现由于测试需求发生改变而控制模块中现有的测试模式不能满足需求的情况时，可重新下载新的测试程序。

步骤C、数据处理装置14根据待测麦克风类型以及测试需求向控制模块5发出配置指令，使得控制模块5控制各个模块按照与待测麦克风15相匹配的测试模式进行测试。可以理解的是，在测试过程中，数据处理装置14可通过改变配置指令来改变测试装置的测试模式。

步骤D、数据处理装置14接收控制模块5数字信号处理后的数据，利用软件计算出待测麦克风15的灵敏度、功耗、频率响应、信噪比等性能指标。

下面给出两个具体的检测方法的实施例。

如图3所示，当待测麦克风15为模拟麦克风时，将模拟麦克风连接至麦克风测试装置的电源接口16、模拟麦克风接口2和接地端6，模数转换器33工作在96kHz采样频率，以16-bit采样位宽对模拟麦克风的输出进行采样，供电模块4输出2.0V电压，存储器9以48kbps的速率输出数据，功率放大器10以-20dB增益、96kHz采样频率驱动发声设备11例如喇叭发出1kHz，94dB SPL的正弦声音，控制模块5对采集到的数字信号进行2倍降采样，再以512kbps的速率24-bit最高位优先的方式上传到数据处理装置14，数据处理装置14利用软件计算出模拟麦克风的灵敏度、功耗、频率响应、信噪比等性能指标。

如图4所示，当待测麦克风15为数字PDM麦克风，数字PDM麦克风连接至电源接口16、数字麦克风接口1和接地端6，供电模块4输出1.5V电压，存储器9以56kbps的速率输出数据，功率放大器10以-20dB增益、128kHz采样频率驱动发声设备11例如喇叭发出3kHz，90dB SPL的方波声音，控制模块5接收驱动电路31驱动的DATA信号，经过PDM解码和2倍降采样后，再以768kbps的速率24-bit最高位优先的方式上传到数据处理装置14，数据处理装置14利用软件计算出数字PDM麦克风的灵敏度、功耗、频率响应、信噪比等性能指标。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。

当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。

虽然术语第一、第二、第三等在此可被用于描述各个元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语当在此使用时不意味着次序或顺序，除非上下文明确指出。因而，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不背离示例实施例的教导。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种麦克风测试装置，其特征在于，包括至少一个麦克风接口、信号转换模块、供电模块和控制模块，其中，

至少一个麦克风接口，用于将待测麦克风接入所述麦克风测试装置；

信号转换模块，用于将待测麦克风产生的信号转换为所述控制模块可识别的数字信号；

供电模块，用于为待测麦克风供电；

控制模块，用于控制所述供电模块输出与所述待测麦克风相匹配的电压，控制所述信号转换模块将待测麦克风产生的信号转换为其可识别的数字信号，并对所述数字信号进行数字信号处理后输出。

2.根据权利要求1所述的麦克风测试装置，其特征在于，所述麦克风接口包括用于连接数字麦克风的数字麦克风接口，所述控制模块通过所述数字麦克风接口向所述待测麦克风提供激励信号，接收所述待测麦克风产生的数字信号。

3.根据权利要求2所述的麦克风测试装置，其特征在于，所述信号转换模块包括连接所述数字麦克风接口与所述控制模块的驱动电路，所述驱动电路用于将所述待测麦克风产生的数字信号转换为所述控制模块可识别的数字信号，并将所述控制模块提供的激励信号转换为待测麦克风可识别的激励信号。

4.根据权利要求1所述的麦克风测试装置，其特征在于，所述麦克风接口包括用于连接模拟麦克风的模拟麦克风接口，所述麦克风测试装置通过所述模拟麦克风接口接收所述待测的麦克风产生的模拟信号。

5.根据权利要求4所述的麦克风测试装置，其特征在于，所述信号转换模块包括运算放大电路和模数转换器，所述模拟麦克风接口依次经所述运算放大电路和模数转换器与所述控制模块连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的麦克风测试装置，其特征在于，所述麦克风测试装置还包括：

存储器，用于存储音频数据；功率放大器，用于放大根据音频数据生成的音频信号；

发声设备接口，用于向发声设备提供所述音频信号。

7.根据权利要求6所述的麦克风测试装置，其特征在于，所述存储器由所述控制模块控制擦写，以改变其存储的音频数据。

8.根据权利要求1至5任一项所述的麦克风测试装置，其特征在于，所述麦克风测试装置还包括通讯接口，所述通讯接口用于与数据处理装置连接，所述控制模块根据所述数据处理装置的配置指令控制所述麦克风测试装置按照与所述配置指令相应的测试模式进行测试，所述控制模块进行数字信号处理后的数据经所述通讯接口上传给所述数据处理装置。

9.一种麦克风测试系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至8任一项所述的麦克风测试装置；

数据处理装置，用于控制所述麦克风测试装置按照与所述待测的麦克风相匹配的测试模式进行测试，对所述控制模块输出的信号进行分析获得麦克风的测试参数。

10.一种麦克风测试方法，其特征在于，采用如权利要求9所述的麦克风测试系统，所述方法包括：

将待测麦克风连接至所述麦克风接口；

通过数据处理装置配置所述麦克风测试装置的测试模式；

按照所述测试模式进行测试，其中所述麦克风测试装置将待测麦克风产生的信号转换为其可识别的数字信号；

对所述数字信号进行数字信号处理；

将经过数字信号处理后的数字信号输送至数据处理装置；以及

数据处理装置对接收的信号进行分析获得麦克风的测试参数，

其中，所述麦克风接口和所述测试模式与所述麦克风相匹配。