CN108702581A - 用于测试耳机设备的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于在制造期间测试耳机设备(10)的设备，包括：头部模拟器(30)，其包括限定了通往外部开口(44)的通道(42)的耳朵模拟器(40)；以及安装在耳朵模拟器(40)的通道(42)中的鼓膜麦克风(46)；其中所述设备(10)包括下列中的一个或多个：用于模拟外耳的耳板(50)，耳板(50)形成耳朵模拟器(40)的一部分并限定了基本上环绕外部开口(44)的大致平面的耳机接合表面(52)；安装引导系统，用于辅助将耳机设备相对于耳朵模拟器(40)正确放置在头部模拟器(30)上；以及测试模块(100)，用于对安装在头部模拟器(30)上的耳机设备执行快速自动化测试。

Description

用于测试耳机设备的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于测试耳机设备的方法和设备，特别地但不是排他地涉及一种用于测试具有主动降噪(ANR)功能的耳机设备的方法和设备。

背景技术

耳机(例如，通过头带连接在一起以形成头戴式耳机类型的罩耳式或贴耳式耳机或者配置成置于使用者耳朵入口处或听道中的耳内/耳道内耳机)在本领域中是众所周知的。结合有主动耳机驱动器以提供诸如主动降噪(ANR)或双耳监听的高级主动特性的主动耳机系统在本领域中也是众所周知的。ANR技术经由反馈控制提供了消除不需要的外部声音和/或由内部感测麦克风所感测的不需要的声音(的至少一些有用部分)的能力。

耳机通常在实验室条件下在模拟人体上半身和耳朵的声学行为的头和躯干模拟器(‘HATS’)装置上进行测试。这些HATS装置通过提供构造成国际标准的“人工耳朵”或“耳朵模拟器”为装置提供了有用的开发环境，具体地包括外耳的精细和准确的声学表示。HATS装置及其整体式人工耳朵两者是高价值物品，其适用于开发实验室中，但不适合在生产线中大规模部署以用于装置的配置、测试和质量控制。

而且，已发现传统HATS装置的一些方面(具体地，其围绕耳廓模拟器的几何形状以及在耳廓附近的不同表面之间存在的任何凹槽或接头)会在重复放置时损害罩耳式头戴式耳机的响应的可重复性。类似地，任何种类耳廓模拟器的存在—虽然清楚地代表了人类学原型—但不会在重复放置时助长贴耳式头戴式耳机的可重复响应。

本申请人已经发现了实现测试设备改进的机会，该测试设备克服或至少减少了现有技术的限制，并允许在工厂环境中测试耳机设备作为制造过程的一部分。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了用于在制造期间测试耳机设备的设备，包括：头部模拟器，其包括限定了通往外部开口的通道的耳朵模拟器；以及安装在耳朵模拟器部分的通道内的鼓膜麦克风；其中设备包括下列中的一个或多个：用于模拟外耳的耳板，耳板形成耳朵模拟器的一部分并限定基本上环绕外部开口的大致平面的耳机接合表面；安装引导系统，其用于辅助将耳机设备相对于耳朵模拟器正确放置在头部模拟器上；以及测试模块，其用于执行对安装在头部模拟器上的耳机设备进行(例如，快速)自动化测试。

以这种方式，提供了可操作以允许在生产线制造过程中对耳机设备进行快速且可预测测试的设备。通道和耳板配置成分别接近使用者的耳道和外耳。然而，耳板新颖的耳机接合表面设计为使耳机的放置容易且可预测的，而不是解剖学上的准确性。

原则上，本发明设备旨在用于测试包括ANR功能的耳机设备。耳机设备可包括定位成感测外部环境声学噪声的至少一个前馈麦克风，并可包括至少一个反馈麦克风(例如，用于感测耳机的驱动器和使用者耳朵的耳道之间的体积(例如，密封体积)中的压力变化)。在一个实施例中，耳机设备可包括(例如，还包括)至少一个前馈麦克风(例如，用于感测在耳机装置外部的声音，例如，用于前馈降噪或双耳监听/交谈功能)。在一个实施例中，耳机设备是可编程的(例如，包括至少一个可编程的滤波器)。

耳机设备可采用头戴式耳机(例如，通过头带连接在一起的一对耳机单元(通常是罩耳式或贴耳式耳机单元))或没有头带的耳内/耳道内耳机单元，其配置成置于使用者耳朵的入口处或耳道中并通过与使用者耳朵接合而保持在合适的位置上)。

通常，头部模拟器将采用头和躯干模拟器(HATS)装置的形式。在一个实施例中，HATS装置包括容纳测试模块的躯干部分。

在一个实施例中，耳板包括可从头部模拟器拆卸的部分(例如，允许附接替代的耳朵模拟器部分)。例如，耳板可包括连接(例如，固定)至头部模拟器的基部以及限定了大致平面的耳机接合表面的可拆卸外部。以这种方式，耳板可快速且容易地进行修改以测试不同的耳机设备。在一个实施例中，可拆卸的外部通过快速释放联接件连接至基部。

在一个实施例中，其中安装引导系统包括可操作的头带定位引导件(例如，引导通道)以辅助将头带定位在相对于头部模拟器的预定取向上。

在一个实施例中，安装引导系统包括耳机单元定位引导件。以这种方式，每个耳机单元(例如，在罩耳式或贴耳式耳机设备情况下的外壳或在耳内/耳道内耳机设备情况下的耳承)可容易地定向在相对于头部模拟器(例如，相对于耳板)的预定位置/取向上。例如，耳机单元定位引导件可配置成设置下列中的一个或多个：该耳机单元或每个耳机单元的前部位置；后部位置；和高度位置。在一个实施例中，耳机单元定位引导件配置成将耳机单元保持在预定位置处(例如，限定至少一个耳机单元接合引导面)。在一个实施例中，耳机单元定位引导件包括一个或多个定位销(例如，前、后和下定位销)。在另外一个实施例中，耳机单元定位引导件包括一个或多个定位壁。

在一个实施例中，安装引导系统包括用于施加增强的密封力至耳机单元(例如，确保在耳机单元和耳板之间形成可接受的密封)的工具(例如，密封部分)。有利地，在耳机单元和头部模拟器之间产生良好的密封使得测试准确，即使是在嘈杂的工厂环境下。在一个实施例中，在耳机单元和头部模拟器之间生成的密封可比正常使用中所实现的密封更强。

在一个实施例中，该工具包括耳板，其具有可操作的轮廓(例如，厚度)使得测试下耳机设备的头带伸展超过其正常范围以生成额外的密封力。在使用两部分式耳板的情况下，耳板的厚度可通过用具有第二厚度的另外的可拆卸外部更换具有第一厚度的耳板的可拆卸外部来调整，第二厚度不同于第一厚度。

在一个实施例中，大致平面的耳机接合表面成一角度以使头带和耳机单元之间的角位移最小化。以这种方式，所产生的头带力基本上垂直于耳板施加，导致围绕其外围的耳机单元垫/衬垫更均匀的压缩。通常，成一角度的表面通过厚度随着距头带的距离增加而增加的耳板来实现。然而，可想到，对于一些头带/耳机单元组合来说，耳板的厚度可能需要随着距头带的距离增加而减小。

在一个实施例中，通道垂直于大致平面的耳机接合表面成一角度的面延伸。以这种方式，不管倾斜角度如何，耳朵模拟器的几何形状都可保持不变。

在一个实施例中，该工具包括夹紧工具(例如，夹紧部分)。

在一个实施例中，夹紧工具包括可移动的夹紧构件(例如，可枢转的偏置构件或可推进的螺纹偏置构件)。

在另一个实施例中，夹紧工具包括静止的夹紧构件(例如，依赖于耳机单元的弹性使得耳机单元放置在适当位置处)。

在一个实施例中，鼓膜麦克风安装在通道与外部开口相对的端部。

在一个实施例中，头部模拟器还包括可操作的内部驱动器以生成测试信号。内部驱动器可安装在通道与外部开口相对的端部。内部头部模拟器的驱动器可设置成单元包括鼓膜麦克风的部分。

在一个实施例中，头部模拟器还包括用于感测外部生成的声音的至少一个脸颊安装麦克风(例如，左和右脸颊安装的麦克风)。在一个实施例中，至少一个脸颊安装麦克风包括传感器表面或传感器入口，其设置成与头部模拟器的脸颊部分的外表面基本上成一直线。

在一个实施例中，设备还包括用于至少一个外部扬声器(例如，左和右外部扬声器)的安装框架。至少一个外部扬声器可配置成生成可预测的外部噪声场(例如，可预测的近场噪声场)。

在一个实施例中，测试模块包括处理器(例如，微处理器)。

在一个实施例中，测试模块包括可操作的信号接口以将音频信号传输到至少一个驱动器(例如，进行测试的耳机设备的驱动器或测试设备的驱动器-例如，头部模拟器或外部扬声器的内部驱动器)并从至少一个麦克风(例如，进行测试的耳机设备的麦克风或测试设备的麦克风-例如，头部模拟器的鼓膜麦克风或脸颊安装麦克风)接收测量信号。测试模块可配置成提供多声道输出并接收多声道响应组。

在一个实施例中，测试模块配置成存储一个或多个预生成的测试模式。

在一个实施例中，测试模块配置成存储接收的测量信号。

在一个实施例中，测试模块还包括用于将测试模块连接至控制装置的控制接口。

在研发环境情况下，控制设备可能包括个人计算机，并可操作以提供与使用者技能及使用者可用时间相一致的丰富的用户界面。

在制造(例如，组装线环境)情况下，控制装置可包括专家界面装置(例如，提供稀疏的用户界面的触摸屏装置)。

在一个实施例中，控制装置连接至计算机网络(例如，经互联网)。以这种方式，可集中地(和透明地)观察、控制和更新测试，确保测试过程的完整性和安全性。

在一个实施例中，测试模块还包括用于与耳机设备通信的耳机测试接口。以这种方式，包括相应的通信接口的耳机设备(例如，具有多种操作模式和/或可编程特征的耳机装置)可直接与测试模块进行通信以启用增强的测试和配置。

在一个实施例中，耳机测试接口可操作以允许测试模块执行下列功能中的一个或多个：开启/关闭主动耳机功能(例如，开启/关闭ANR电路)；提供数字逻辑信号以启用/停用；音频回放；主动降噪；音频EQ；前馈降噪；双耳监听/交谈；指示耳机设备进入测试模式(例如，用于具有多种操作模式的耳机设备)；指示调整可控参数(例如，在测试期间改变或选择存储在耳机设备内的数字参数)；将测试期间确定的校准或配置常数传输至耳机设备(例如，用于存储在耳机设备的存储器中)。

在一个实施例中，耳机通信接口提供信号至信号接口(例如，以允许用于测试的可从耳机设备获得的数据直接传输至信号接口)。

根据本发明的第二方面，提供了在生产线制造过程期间测试耳机设备的自动化方法，包括：提供如本发明第一方面中限定的(例如，如本发明第一方面的任何实施例中限定的)测试设备；将待测试的耳机设备定位在相对于耳朵模拟器的预定测试位置上；以及运行程序以执行下列步骤：测试期，包括：激活预生成的测试模式(例如，使用测试设备的一个或多个驱动器或耳机设备的一个或多个驱动器)；和收集至少一个响应(例如，在耳机设备包括可与测试设备通信的通信接口的情况下，使用测试设备的一个或多个麦克风或耳机设备的一个或多个麦克风)；以及分析步骤，包括分析至少一个响应。

以这种方式，提供了适于用在生产线制造环境中提供快速测试的测试耳机设备的自动化方法。通常，该方法实施为计算机实施的测试例程且在测试开始之后涉及很少的用户输入。

在一个实施例中，在测试期期间收集的至少一个响应用来执行第一分析阶段(例如，第一系列的分析步骤)。

在一个实施例中，分析步骤包括下列中的一个或多个：判定确定的耳机设备特性是否落在可接受的范围内；确定用于校准或调节可编程耳机设备的值；执行诊断分析；以及收集响应数据(例如，用于集中分析)。

在一个实施例中，该方法还包括执行至少一个另外的测试期，其包括另外的激活步骤和另外的收集步骤。

在一个实施例中，至少一个另外的测试期发生在完成首次限定的测试期之后。

在一个实施例中，在至少一个另外的测试期期间收集的至少一个响应用来执行第二分析阶段(例如，第二系列的分析步骤)。

在一个实施例中，第二分析阶段(例如，第二系列的分析步骤)使用源于首次限定的测试期期间收集的至少一个响应的数据和/或源于第一分析阶段(例如，第一系列的分析步骤)的结果。以这种方式，通过减少测试期的数量可增加多阶段测试的速度。

在一个实施例中，在至少一个另外的测试期开始之前进行第一分析阶段。

在使用可编程耳机设备的情况下，该方法还可包括作为分析步骤的结果对耳机设备进行编程。

在一个实施例中，该方法包括(步骤1)识别待测试的耳机设备(例如，通过扫描条形码标签或读取耳机设备上提供的唯一标识符)并向操作员提供测试提示。

在一个实施例中，分析步骤可包括下列中的一个或多个：接收响应检查；接收器极性检查；设施响应检查；设施期检查；设施装配检查；增益调整限度检查；反馈ANR检查；EQ响应检查；和平衡测试。

在接收响应检查的情况下，该方法可包括：测试期，其包括：选择预生成的内部测试模式；使用待测试的耳机设备的驱动器来激活预生成的内部测试模式；以及测量鼓膜麦克风的响应；以及分析步骤，包括基于测量的响应以及在进行测试的耳机设备的驱动器处确定的电压计算在鼓膜麦克风处的压力与施加至耳机设备的驱动器的电压的比率，并将该比率与预定参考值进行比较。

在一个实施例中，在耳机设备的驱动器处的电压直接使用耳机设备的通信接口来测量。在另一个实施例中，在耳机设备的驱动器处的电压参考已知的按预生成的内部测试模式输入至耳机设备的激励电压以及已知的从输入至驱动器终端的转移函数来确定。以这种方式，在驱动器处的电压可推断出并估计接收响应。

在接收器极性检查的情况下，分析步骤可包括对正确极性测量的接收响应的相分量的检查。

在设施响应检查的情况下，测试期可包括：当使用待测试的耳机设备的驱动器供给时，测量进行测试的耳机设备的反馈麦克风对预生成的内部测试模式的响应(例如，该测量与步骤1中的测量同时进行)；和分析步骤，其可包括计算在反馈麦克风处检测到的压力与施加至耳机驱动器的电压的比率。

在设施期检查的情况下，在确定设施响应之后，该方法可包括另外的分析步骤，其包括确定与设施响应相关联的设施期，并将识别的设施期与预定参考值进行比较。

在设施装配检查的情况下，在确定设施响应之后，该方法可包括另外的分析步骤，其包括确定在临界频率(例如，为了加强制造样本之间的声学/电声学可变性并使对电子可变性的任何灵敏度最小化而选择的频率)下测量的设施响应的幅度并计算测试下耳机设备所需的回路增益设置。然后，可将所需的回路增益设置与允许的限度进行比较以测试适当性。

在反馈ANR检查的情况下，该方法可包括：重复接收响应检查中的测试期和分析步骤，其中启用了反馈ANR功能；且在另外的分析步骤中，通过比较计算的两个接收响应之间的差异并比较确定的ANR反馈水平与预定设计目标来确定ANR反馈水平。

在EQ响应测试的情况下，该方法可包括：重复接收响应检查中的测试期和分析步骤，其中启用了EQ滤波器；且在另外的分析步骤中，通过比较计算的两个接收响应之间的差异并比较确定的频率响应与预定设计目标来确定EQ滤波器的频率响应。

在平衡测试的情况下，在第一步骤(ANR关闭)中，该方法可包括分析步骤，其包括：使用针对左和右声道计算的接收器响应来计算左/右音频平衡，其中禁用反馈ANR功能；以及将计算的左/右音频平衡与预定参考值进行比较。在第二步骤(ANR开启)中，该方法可包括分析步骤，其包括：使用针对左和右声道中每一个计算的接收器响应，反馈ANR和EQ响应(例如，通过获取第一步骤中计算的接收响应并计算由反馈ANR和EQ响应施加的修改)来计算左/右音频平衡，其中启用了反馈ANR功能；以及将计算的左/右音频平衡与预定参考值进行比较。

在耳机设备包括前馈麦克风(例如，用于诸如前馈ANR控制和/或双耳监听/交谈的前向路径应用)的情况下，分析步骤可包括下列中的一个或多个：双耳监听操作检查；双耳密封检查；前馈灵敏度检查；前馈设施响应检查；前馈ANR设置步骤；以及前馈增益调整限度检查。

在双耳监听操作检查的情况下，该方法可包括：(例如，另外的)测试期，其包括：选择预生成的外部测试模式；在禁用双耳监听功能的同时激活预生成的外部测试模式(例如，使用设置在头部模拟器上的至少一个外部扬声器)并测量从头部模拟器的脸颊安装麦克风至鼓膜麦克风的第一转移函数；在启用双耳监听功能的同时激活预生成的外部测试模式(例如，再次使用设置在头部模拟器上的至少一个外部扬声器)并测量从头部模拟器的脸颊安装麦克风至鼓膜麦克风的第二转移函数；以及分析步骤，其包括将第一和第二转移函数的比率(例如，通过比较测量的第一和第二转移函数的幅度)与预定参考值进行比较。

在双耳密封检查的情况下，该方法可包括：另外的、其中启用了双耳监听(例如，在使用可编程耳机设备的情况下)的测试期，其中增益设置在升高的测试水平(例如，异常高的水平)下并重新测量接收响应；以及分析步骤，其包括将重新测量的接收响应与初始测量的接收响应进行比较。在测量的接收响应中的扰动将指示从接收器到前馈麦克风的泄漏路径。通常，在接收响应的初始测量之后，对接收响应进行测量，其中增益设置在升高的水平下，但该次序也可颠倒。

在前馈灵敏度检查的情况下，该方法可包括：(例如，另外的)测试期，其包括：选择预生成的外部测试模式；激活预生成的外部测试模式(例如，使用设置在头部模拟器上的至少一个外部扬声器)并测量测试下耳机设备的前馈麦克风的响应；以及分析步骤，其包括将耳机设备的前馈麦克风的响应与预定参考值进行比较。在一个实施例中，测试期包括测量头部模拟器的脸颊安装麦克风的响应，且分析步骤包括将前馈麦克风和头部模拟器的脸颊安装麦克风的响应之间的差异与预定参考值进行比较。

在前馈设施响应检查的情况下，该方法可包括：(例如，另外的)测试期，其包括：选择预生成的外部测试模式；激活预生成的外部测试模式(例如，使用设置在头部模拟器上的至少一个外部扬声器)并测量测试下耳机设备的前馈麦克风和鼓膜麦克风的响应；以及分析步骤，其包括基于测量的响应来确定测试下耳机设备的前馈麦克风和鼓膜麦克风之间的转移因子并将确定的转移因子与预定参考值进行比较。

在前馈ANR设置步骤的情况下，该方法可包括分析步骤，其包括：使用确定的接收响应和确定的前馈设施响应来生成前馈ANR性能的模型；根据该模型识别最佳前馈增益的建议值；以及用最佳前馈增益的建议值对测试下的耳机设备进行编程。

前馈ANR设置步骤还可包括：(例如，另外的)测试期，其包括：选择预生成的外部测试模式；在禁用前馈ANR功能的同时激活预生成的外部测试模式(例如，使用设置在头部模拟器上的至少一个外部扬声器)并测量从头部模拟器的脸颊安装麦克风至鼓膜麦克风的第一转移函数；在启用前馈ANR功能的同时激活预生成的外部测试模式(例如，再次使用设置在头部模拟器上的至少一个外部扬声器)并测量从头部模拟器的脸颊安装麦克风至鼓膜麦克风的第二转移函数；以及分析步骤，其包括将第一和第二转移函数的比率与预定参考值进行比较。该方法可在自动迭代过程中用最佳前馈增益的新建议值来重复进行以识别最佳前馈增益值。

在前馈增益调节限度检查的情况下，该方法可包括用前馈ANR设置步骤中识别的最佳前馈增益值来对测试下的耳机设备进行编程。然后，可计算提出的增益调节和设计的默认增益之间的差异程度(例如，差异幅度)并将其与允许的限度进行比较(例如，以对可行的解决方案进行测试)。

对立体声耳机设备而言，通常测试耳机设备的左和右声道两者。于是，除了左/右音频平衡步骤之外，可对左和右声道两者(例如，同时地)执行上述步骤中的每一个。

附图说明

现在参照附图，经由实例来描述本发明的实施方式，其中：

图1是根据本发明一实施例的测试设备的示意图；

图2是图1中测试设备的示意图，其中在测试位置上有一组头戴式耳机；

图3是图1中测试设备的示意图，示出可选的安装引导系统的第一实施例；

图4是图1中测试设备的示意图，示出可选的安装引导系统的第二实施例；

图5是图1中测试设备的示意图，示出可选的安装引导系统的第三实施例；

图6是图1中测试设备的示意图，示出可选的安装引导系统的第四实施例；

图7是图1中测试设备的示意图，示出可选的安装引导系统的第五实施例；

图8是图1中测试设备的示意图，示出可选的安装引导系统的第七实施例；

图9是图1中测试设备的示意图，示出可选的安装引导系统的第八实施例；

图10是图1中测试设备的示意图，示出耳朵模拟器的细节；

图11是图1中测试设备的示意图，示出脸颊安装麦克风的细节；

图12是图1中测试设备的示意图，其中有可选的扬声器安装系统；

图13是图1中测试设备的示意图，其中有连接至本地计算机装置的测试模块；

图14是图1中测试设备的测试模块的示意图；

图15是图1中测试设备在装配线工厂测试环境中的示意图；以及

图16是使用图1中测试设备的耳机测试技术的示意图。

具体实施方式

HATS装置

图1和2示出用于在制造期间测试头戴式耳机20的测试设备10，该测试设备10包括HATS装置30模拟器，其包括耳朵模拟器40和用于在安装在HATS装置30的测试位置上时执行所安装的头戴式耳机20的快速自动化测试的测试模块100。耳朵模拟器40包括简单的板状耳板50，其限定了基本上环绕至人工耳朵(或简单的鼓膜麦克风46)的中心开口44的基本平面的耳机接合表面52。有利地，耳板50的平面耳机接合表面52提供了允许头戴式耳机系统在第一次放置时显示出标称性能的优点—这在时间和操作员技能短缺的生产或测试背景下显然是一优点。

图3-9示出了形成安装引导系统的一部分的一系列安装引导件，包括头带定位引导件(装配至HATS装置30的顶部)，诸如图3中所示的u形通道夹具62，如图4中所示的定位销64(装配在耳板50上以相对于耳朵来正确地定位头戴式耳机20)，以及图5中看到的定位壁66和68(从耳板50延伸出来以相对于耳朵来正确地定位头戴式耳机20)，其还有助于扩展这种新型HATS装置30的有用性，特别是在对时间敏感的制造背景下。

头戴式耳机系统的性能通过其本身的头带24在从其默认位置延伸以在头部上方伸展时施加至头带24上的应力所产生的夹紧力的程度来改变。如果这不足以实现用于有用测量的适当密封(在可能进行出厂质量控制合格/不合格测试、可能存在噪声的工厂条件下)，那么新的HATS装置30可装配有特别加厚的耳板54，这需要头带22比耳朵之间的人体测量平均距离伸展地更远—从而产生密封头戴式耳机垫至耳板的更高的力，如图6所示。这些加厚的耳板54’可选地具有成一角度的面56，使得当安装在HATS装置30上时两个耳板50不平行。这可能是优选的，以确保所产生的头带力基本上垂直于耳板50作用，导致对头带垫相等的压缩，如图7所示。

尽管耳板的厚度或角度发生变化，但人工耳朵的大小、相对位置和声学行为保持不变。这是通过将人工耳朵装载(或实际实施)在修改的耳板本身中实现，使得(人工)耳道的开口位置可以可选地由耳板的表面来限定且耳道可以可选地垂直于耳板的表面。因此，在耳板的厚度或角度改变时，人工耳朵随之移动，保持其在测试中相对于头戴式耳机的位置。

或者，可提供以夹紧装置70’形式的夹紧工具，以在正确定位之后将头戴式耳机外壳压紧抵靠耳板50，或系紧夹具70，如图8所示。或者，之前描述为在耳板上提供相对于耳孔定位的工具的“壁”结构可通过提供平行于耳板50的另一构件来实现以形成开放箱结构72，如图9所示。在用这个夹具将头戴式耳机20插入到HATS装置30上的位置中之后，头戴式耳机20被定位并被夹紧。夹紧工具或开放箱的设计使得将头戴式耳机安装到HATS装置30上的速度即使是在制造背景下也不会降低。

应理解，提供上述所有的定制定位和夹紧装置需要对待测试的装置的几何形状有详细的了解，因此是大规模生产中装置评估期间采用的策略。

HATS装置30能够装配有耳板50，其安装有标准的人工耳朵/耳朵模拟器(诸如，IEC711闭塞式耳朵模拟器)以及与这种装置用于电话(telephonometric)测试相关的外耳廓(诸如，ITU-T P57中限定的)。然而，这是HATS装置30的不寻常使用情况，在优选的使用模式中，其装配有耳板50，该耳板50具有没有任何外耳廓的平面外表面52，以及简化的耳朵模拟器。简化的耳朵模拟器通常仅仅相当于柱状管42，其对外耳道建模，提供近似于耳朵(但并不寻求完全与其匹配)的等效声学体积，在其近端(即，“鼓膜位置”)安装有采用鼓膜麦克风46形式的压力麦克风。

电声换能器

鼓膜麦克风46的组件声学密封管的近端(从而在安装至HATS装置30上时形成在头戴式耳机20下的声学密封体积)。麦克风组件可从耳板50上拆卸下来，以便在传统的声学校准器中进行更换或校准。鼓膜麦克风46可使用硅“MEMS”技术或经过反复演练的其他换能器工具来实现。麦克风可产生传统的模拟输出或提供直接数字输出。

在测试系统操作之前和期间，应很好地了解和校准鼓膜麦克风46的频率响应以及绝对压力灵敏度。虽然可用参考标称等效自由场压力(在没有测试夹具情况下存在的声学压力是在无障碍条件下通过测试位置的声波)的校准来操作该系统，测试系统更常用来测量当头戴式耳机在测试中置于两个不同条件下时所观察到的压力响应的差异。在这种情况下，参考条件的存在以及绝对压力校准的重要性两者变得不那么重要，因为数据仅来自于两个观察之间的差异。

除了鼓膜麦克风46之外，简化的人工耳朵的近端还可配备有采用内部HATS驱动器48形式的声源。内部HATS驱动器48可用来生成声音以测试鼓膜麦克风46或提供在头戴式耳机上进行的其他测试的声学测试信号，在测试下头戴式耳机自身集成的声源不能方便地使用(例如，在测试下头戴式耳机的内部架构不允许信号在没有激活内部电子电路的情况下接入集成声源)。该声源可使用平衡电枢、压电或类似的电声技术实现，这些技术是众所周知的且适于在适合本应用的尺寸范围上予以实施。将内部HATS驱动器48和鼓膜麦克风46集成至HATS的“鼓膜”位置成为单个单元45可使用如WO 2012/120295中图10所示的申请人的“基板”技术方便地实现。内部HATS驱动器48可以是无源或有源装置且可接收模拟或数字输入形式的信号。

除了定位于“鼓膜”位置46处的鼓膜麦克风46(和可选的声源48)之外，HATS装置30设置有位于每个脸颊上如图11所示的麦克风80。这些脸颊安装的麦克风80可采用与简化的人工耳朵中那些技术相类似的技术中的任一个来实现。脸颊安装的麦克风80的目的在于感测在安装的任何头戴式耳机系统外部，但却强烈地“递送”至头部左侧或右侧从而与可能由安装在头戴式耳机外壳前面的麦克风检测到的压力良好相关的压力。这种麦克风通常用来提供用于电话学的语音拾取(因为外壳的前面更靠近嘴部)以及用于“双耳听”或“通话(talk-through)”的环境声音拾取(因为面向前面放置的麦克风模仿了非阻塞外耳的方向性中的一些)。测试下头戴式耳机外壳前面的麦克风还可用来提供用于前馈主动控制的信号(若这些麦克风与电话学或双耳监听功能共享)。

为了提供声学密封，但重要的是确保机械强度，包括麦克风组件噪声抗扰过滤器、电缆连接件和螺丝/波导元件的声学组件可设置在一个或多个包覆成型(over-molded)单元中。包覆成型使用低压、低温工艺在子组件上对聚合物材料进行包覆成型，但不会影响安装在台架上的敏感声学组件。

HATS装置30通过图12中所示的专用基座82增强，该专用基座82形成安装框架以将扬声器84定位在主HATS装置30的每一侧上。这些扬声器84可以是有源装置，结合有其自身的功率放大器且可接收模拟或数字形式的信号。应理解，提供稳健的支架系统不仅仅方便，扬声器固定、一致且限定的相对位置对于测试协议随时间的正确运行来说是重要的。

扬声器84用于某些测试步骤中，其中需要限定、可靠的外部噪声场。测试下头戴式耳机20和HATS装置30在极为贴近扬声器84的位置处运作，因此位于扬声器辐射的近场中。于是，系统报告的性能并不代表在所有条件下预期的性能(特别是在听力保护器测试更典型的随机发生的自由场条件下)。于是，在该配置下进行测试时需要智能以根据所获得的结果来解释结果并调谐头戴式耳机。

HATS装置30可由固体ABS加工而成，其提供了具有足够质量的中性、惰性、非导电且经认证的绿色材料，以减弱来自制造环境的环境振动，以便对发生在耳朵处的敏感测量造成较少的干扰。

耳板50可形成为两部分式组件，如借助永久附接至HATS装置30的固定板以及通过用O形环密封的均匀联接件结合至固定板的产品专用板10所示以提供声学完整性。

集成电子设备

在HATS装置30(其已做成特别大的以容纳该功能)的“躯干”内部容纳有新的专用电子设备100，如图13所示。躯干的后部还容纳有金属面板以定位一组电连接，以便根据需要在系统的元件之间进行互连。

集成电子设备的特征在于三个主要接口：信号接口104、控制接口106和测试接口110。在图14中能看到这些接口。

信号接口

如前所述的声学测量系统的特征意味着一些核心音频测量任务，其可通过集成至HATS装置30中的电子设备全部或部分地实现资源化。这些测量任务需要生成、放大、获取和捕获在高幅度分辨率和高带宽的多通道音频信号片段。尽管这些任务中的一些可在传统的消费型或工业计算机中(在有限程度上)执行，但多通道操作和同步信号捕获的要求已促使开发针对该任务优化的新电子平台。其允许多通道输出预生成的一组测试模式并同步捕获多通道响应组。输出能够通过高分辨率数模转换器进行路由，适于与模拟声源一起使用或保持数字格式以与数字装置一起使用。信号可替代地施加至格式转换器或进行转化或调制以经由包括无线、光学或其他分配工具的其他媒介质进行通信。输入能够经由高分辨率模数转换器收集或直接来源于数字输出装置。模拟输出可通过重构过滤器、可编程增益级和能够驱动头戴式耳机或扬声器的线路驱动器或功率放大器进行路由。模拟输入通过具有抗混叠过滤器和可编程增益放大器的输入级。

通过这些方式，集成电子设备能够直接联接至新的HATS装置30中或其周围的换能器，(在简化的人工耳朵46和脸颊80中的麦克风、在耳朵48中的任何声源，以及安装在HATS装置30任一侧上的扬声器84)。通过这些方式，集成电子设备100也能够直接联接至测试下头戴式耳机20上的任何可接入信号。此外，任何新的头戴式耳机系统都设有其自身的通信接口，以有意地加强和促进经由测试接口110与集成电子设备的这种配合。下面会更详细地描述测试接口110。

除了用来支持上述信号接口104的工具之外，很明显，集成电子设备100需要相当大的存储器108(在图14中所示)以能够存储信号，信号通过信号接口104进行传递。首先存在存储预生成的激励模式所需的存储器，其次是存储头戴式耳机在测试下得到并由HATS装置30中或在测试下与头戴式耳机一体的麦克风(46、80)检测到的响应所需的存储器。

在该系统最简单的实施例中，激励模式具有10秒量级的持续时间，且存在14个输入和输出通道，每一个均以96kHz进行采样，且幅度量化为16位分辨率。这对应于20MB量级的数据，这意味着如果考虑通过接口104进行实时信号通信的话，比通过(例如)I2C接口能够支持的更快的数据发送速率(从而证明提供本地化数据生成/捕获系统，而不是尝试在通用硬件上管理操作的决策的正确性)。

控制接口

集成电子设备100不包括任何种类的用户界面或控件。相反地，集成电子设备提供至统一机器的接口，该统一机器能够呈现用户界面(UI)，通过该用户界面(UI)，系统可由操作员进行控制。该控制接口106通常是至本地机器120的有线链路。

在操作员是技术人员或工程师的研究和开发背景下的应用中，本地机器120通常是个人计算机系统，且用户界面是丰富的或使用者可具有对系统内部资源的开放存取权。在操作员可能具有有限的时间/技能的制造背景下的应用中，本地机器是工业计算机且用户界面是稀疏的。

制造界面具有一些新颖的特性以允许在正常操作期间由低技能的操作员使用，但在调试和校准期间则由训练有素的操作员使用。

稀疏的UI可提供a)头戴式耳机在测试下正确安装在HATS装置上的图片，b)状态消息，示出头戴式耳机在测试下的测试中/通过/未通过状态，以及c)开始按钮。书面文本保持在最低限度。当呈现与系统操作相关的文本时，其以操作员的母语呈现。一旦操作员在测试下安装头戴式耳机并开始测试，测试自动开始测试阶段的序列和测量，而无需操作员进行任何干预直到测试完成为止。

UI的语言通过一键式特征改变。通过在预定区域触摸屏幕，机器呈现的语言在操作员母语和管理员语言之间自动切换。该切换的发生不需要重新启动机器，且不会中断系统操作。

技术UI能够独立于操作员对机器的操作由工程师或技术人员接入，而不会中断系统的操作。在与机器位于同一网络子网上的工程师或技术人员经TCP/IP连接至机器上的网络端口，一运行TCP/IP协议，加密协议开始运行。加密有两个目的：1)防止窃听机器和工程师之间的数据；2)提供连接授权；以及3)防止恶意第三方通过提供对真实连接的模仿来冒充工程师。

连接一旦建立，工程师能够1)观察由机器捕获的详细实时测量结果；2)重新校准和/或配置系统；3)防止操作员进行另外的测试；4)以操作员母语和/或管理员语言向操作员呈现消息；5)制作详细测量数据的本地拷贝以在其他工程工具中进行离线处理。

控制接口106用来允许本地机器120监管集成电子设备100的活动—通过研发工程师的自由干预或通过在工业计算机上运行的严格预定义的脚本，这由制造工人操作。本地机器120设计激励模式并将其加载至集成电子设备的存储器108中，配置信号路径，设置测试接口110(见下文)，触发测试，从存储器读回得到的响应并计算从测量导出的参数。

测试接口

除了信号接口104之外，集成电子设备包括耳机测试接口110，其在测试下可与头戴式耳机20的通信接口进行通信。该耳机测试接口110的目的在于允许测试设备10在测试下以这种方式操作头戴式耳机，即允许比传统“手动”测试下操作获得可能更丰富的测量组。然而，这种有吸引力的好处只在测试下头戴式耳机已设有其自身的交互接口时才会发生，该交互接口能够—全部或部分地—与新的HATS测试接口相连接并接受其命令。

这通常预先假定了在头戴式耳机制造商和测试设备提供商之间协作或标准化的程度。

耳机测试接口110能够(至少)开启和关闭主动降噪头戴式耳机。耳机测试接口110应能够另外提供数字逻辑信号，其能够在根据实际情况进行处理的基础上(或优选地，根据预定标准)适于启用或禁用i)音频回放，ii)主动降噪，iii)音频EQ，iv)前馈降噪(适当时)以及v)“双耳监听”或“交谈”。在测试下结合其自身微控制器的那些头戴式耳机中，测试接口还能够向头戴式耳机的微控制器发出信号以进入专用的“测试模式”，其按适当的配置在头戴式耳机内部设置信号路径以用于相关测试。

另外，这种具有内部智能的头戴式耳机可能还包括可参数化的噪声发生器，其适于生成其自身的测试序列。这可通过源自耳机测试接口的信号进行配置和触发。

另外，耳机测试接口110能够提供调节工具，在测试下头戴式耳机的可控参数可通过该调节工具在测量过程期间进行调节以追求“调谐”或“修整”。这种工具可通过接入测试下存储在头戴式耳机内的数字参数来实现，从而意味着至测试下头戴式耳机的数字通信链路。这种链接可通过I2C或任何适当的技术来实现，所有这些都是反复演练过的。

在测试下头戴式耳机测量和调谐的最终结果需要将这些测量的发现编程至目标装置中作为校准或配置常数的情况下，可使用相同的数字链路(或其增强版本)。这样的编程任务能够通过一次可编程(“OTP”)、FLASH、E(E)PROM或测试下在头戴式耳机内部的其他非易失性存储技术来实现，其中新的HATS系统能够适于在完成其测量之后使用众所周知的方法进行编程。

在某些情况下，能够将测试结果元数据存储在头戴式耳机本身内且能够根据头戴式耳机存储的唯一标识符唯一地识别该头戴式耳机是有益的。与上面相同的数字链路提供了用于该能力的载体。

若能够布置电接入(这需要头戴式耳机开发商的部分协作)，集成电子设备和测试下头戴式耳机之间的耳机测试接口110的物理组织则提供了连接至测试下头戴式耳机内一些信号的有用机会。头戴式耳机上提供测试接口所需的所有那些信号和传递至集成电子设备信号接口104的一些数据的通信接口极大地增加了本文所述的本发明的实用性。在测试下头戴式耳机使用“反馈”控制范例运行主动噪声控制的情况下，接入来自测试下头戴式耳机自身的内部麦克风的电压信号将极大地增加内部“反馈环路”的观察质量。在测试下头戴式耳机使用“前馈”控制范例运行主动噪声控制或试图部署“交谈”特征的情况下，接入来自测试下头戴式耳机自身的外部麦克风的电压信号将极大地增加通过头戴式耳机外壳的发送路径的观察质量。下面更详细地讨论这两种方法。测试连接器还可为测试下头戴式耳机中的声源提供直接信号馈送—这在不方便通过其他方式供给这种馈送(例如，在无线头戴式耳机的情况下)时是有用的。

包括接地端、(可选的电源)、逻辑控制信号、用于控制和编程的数字接口以及若干信号连接的测试连接器116(在下面更详细的讨论)提供了测试下头戴式耳机和集成电子设备之间的物理链路—用于“耳机测试接口”和“信号接口”(中的一些)两者。该测试连接器限定在电层，但在多个实施例(包括一些示例优选实施例)中限定在物理/机械层，以允许具有适应不同头戴式耳机工业设计的各种形状因子的一定程度的灵活性。

本地机器

新的测量系统设计成由使用者操作，该使用者经本地机器120通过接口连接至系统。该机器通过“控制接口”106连接至测量系统的“集成电子设备”100。本地机器可以是标准计算机，其运行以传统编程语言开发的程序。

在研究和开发应用中，本地机器可运行直接接入新测量系统的资源并使其可作为主要开发工具供使用者使用的显式应用。其还可运行充当新测量系统资源与在本地机器上运行的其他计算机辅助设计资源之间的中介的代码，使得开发资源套件中新测量系统部分在头戴式耳机开发周期期间是可用的。

用于研发阶段而开发的应用显示出与用于生产阶段而开发的后续软件工具在特征、符号和“查看与感觉”方面的高度通用性，以鼓励一致性和熟悉度的感觉并鼓励开发对于稍后生产周期中类似测量和制造方法的后续部署来说重要的特征(诸如，“测试连接器”的提供，为人工耳朵上的头戴式耳机适当安装配件的说明和测试脚本的发展)。

在工厂遇到的恶劣操作环境和对用户交互的有限要求决定了在制造背景下使用工业计算机作为本地机器。在这种背景下，本地机器可不具有用户控件，呈现稀疏的触摸屏界面和硬件以扫描光学(“QR”)代码，或等效技术，其可在测试开始之前识别各个头戴式耳机。本地机器还可托管标签打印机，其能够产生自粘性以识别未通过测试的单元并在标签上提供关于未通过性质的有限诊断信息。有关未通过的细节的更多信息存储起来且能够在以后进行检索，索引至头戴式耳机的标识。

本地机器还可通过互联网支持至更广泛网络的接口，由此可在全局基础上持续监测新的HATS测量系统的所有实例的活动。这允许收集和监控制造进展，并计算和分析统计资料。出现的问题能够追溯到(未通过模式的)根源—这可能在收益率下降至无法接受的低水平之前。

本地机器的这种联网允许从全局中心但透明的位置来观察、控制和更新测试，这确保该过程的完整性和安全性。

图15示出了系统的连接，其进一步示出了上面详述的集成电子设备100的三个接口的功能。图15详述了测试连接器116的功能，其用来机械地集成测试下至头戴式耳机的连接中耳机测试接口110和信号接口104的电连接中的一些。该集成在很大程度上是为了操作便利性，将不同的电节点一起捆绑成单个多极连接器以便更方便的操作，特别是在制造背景下。

尽管图15示出通过测试连接器116传递的信号接口的模拟元件，但应理解，可能存在测试下使用数字信号处理方法实施的头戴式耳机使其更适于在信号接口104中设置的数字通道，以通过测试连接器116通信至所述头戴式耳机的情况。此外，在这种情况下，可观察到在集成电子设备的“信号接口”104和“测试接口”110的实施中一定程度的重叠，其在一些情况下解释为硬件冗余；提供两个数字接口—一个用于测试接口(方面)且一个用于信号接口(方面)可认为是不必要的。在这种情况下，一个物理数字接口可共享两个功能角色。在其他情况下，保留两个接口可提供操作益处。

使用新的HATS系统

现在介绍使用新测量系统的实例。该实例将说明在制造测试环境中使用。应假定，在包括接入新测量系统的背景下已开发了测试下的头戴式耳机系统。

在该优选情况下，头戴式耳机系统将结合允许与新的HATS系统-更重要的是测试连接器轻松集成的特征，其将有助于测试系统和测试下系统之间的便利连接。同时，可能已开发了某些定制夹具以定制与测试下头戴式耳机一起使用的测量系统，诸如定制耳板、安装或夹紧夹具。

另外，将开发用于测试下头戴式耳机的定制测试例程，其聚焦于该设计特有的那些特征。测试可按两种方式中的一种运行。在第一种方式中，测试本身由图灵完备的高级编程语言完整表达，该语言结合了用于本文提出的物理组件的命令和控制的语言元素和特征且在每次测试执行时由本地机器解析、解释和执行。在第二种方式中，对于测试下头戴式耳机的预期人群通用的测试程序是在软件内预定且具体化的，该软件在本地机器上运行，但通过配置参数有限的限定组为每个应用所定制，该配置参数覆盖了实现有效测试制度所需的空间。

在新测量系统的其他、非优选应用中，其中它与测试下头戴式耳机一起工作，其不能与本说明中教导的系统所提供的功能紧密集成，由新系统提供的功能和益处中仅子集可由用户使用。

新测量系统的核心操作涉及宽带应用、随机测试激励模式以及1至10秒量级持续时间脉冲响应的同步记录。这些数据经频域分析，使用传统的傅立叶方法在本地机器中进行计算，以产生对激励和响应之间的转移函数的估计。

该系统对这些导出的转移函数(“TF”)使用三种类型的基本操作。

1)(复合)TF是否适合预定界限？

2)两个(或更多)TFs的比率是否适合预定界限？

3)如果进行了线性增益调整x，那么TF的大小是否适合预定界限？

在所有情况下，测试能够用于单频，第n倍频带(其中n是指定的整数)或按全分辨率。

目前在新测量系统中实施的全套测量测试现在是作为新测量系统在制造测试环境中的可能应用的说明而提供的，但并非详尽的列出。

1)装置识别

可选地通过扫描测试下头戴式耳机上的QR标签或读取测试下头戴式耳机的唯一识别符来启动测量过程，这在用户触摸屏上产生了邀请操作员开始测试的提示。

2)接收响应

测量头戴式耳机的“接收响应”—这是(人工)耳朵处的压力与施加至头戴式耳机接收器的电压的比率。这意味着i)直接接入头戴式耳机的接收器终端(这是不切实际的)或ii)了解头戴式耳机的设计和配置并且能够以使已知的音频输入在该接收器终端产生已知的电压水平的状态配置头戴式耳机。

图16中呈现了更多的细节，其描述了操作员试图测量接收响应(其是耳压与接收器电压的比率)的情况，由此表示在原位的头戴式耳机驱动器26的电声响应。通过对可观察到的麦克风电压46进行线性操作，操作员可获得耳压(通过已知的麦克风灵敏度，其已作为系统校准的组成部分而测量)。然而，接收器终端对于操作员来说经常是不可用的—即使是在已考虑到这种测试系统而进行有意设计以用于开发和生产的头戴式耳机系统中。因此，使用替代方法，其中(已知的)激励电压V_test施加至可用的系统输入，且已知至接收器终端28的转移函数H(通过了解系统的内部详细设计)。这允许操作员推断出接收器的电压V_rec并测量接收响应。

在合格-不合格测试中针对预先指定的界限来检查接收响应。应注意，在开发中未进行适当设计以支持制造期间这种测量的那些头戴式耳机可能不适用这种策略(诸如，不能关闭噪声消除且不具有无源旁路功能的噪声消除头戴式耳机)。

3)接收器极性

通过对接收响应的相分量进行额外检查来确认接收器的极性。

4)设施(plant)极性

现在考虑测试下头戴式耳机的“设施响应”(在内部(反馈)麦克风处的压力与施加到头戴式耳机接收器的电压的比率)。实际上，该测量的数据与上面多通道数据获取中测量的数据同时进行收集。

5)设施阶段

首先，设施响应的阶段与合格-不合格测试中预先指定的界限进行比较。

6)设施装配-用于ANR增益

其次，在一个临界频率下测得的设施响应大小的组合，有关头戴式耳机内控制电子设备在该频率下的响应的知识以及该频率下目标主动降噪的降低用来计算特定头戴式耳机在测试下环路增益的所需设置。这是对测试下头戴式耳机的左和右通道分别执行的。

接收器(即，微型扬声器)和测试下头戴式耳机内的内部反馈麦克风两者均受制造变化的影响，这使得其灵敏度在不同样本之间略有不同。另外，头戴式耳机的组装过程可能引入在声学性能中的一些(小的)变化，这引入了进一步的不确定性。这两种不确定性引入了在主动噪声控制程度上样本之间的小变化，这将通过制造中噪声消除的头戴式耳机表现出来。控制回路的电因子性能—通过比较—受到较小的变化，且选择执行该测试的临界频率以加强声学和电声学的可变性并使对电子可变性的任何灵敏度最小化。

7)增益调节限度

在识别出最佳回路增益(在上面的步骤6中)之后，针对允许的限度测试所提出的增益以对可行的解决方案进行测试—极端的增益调节将指示受损的头戴式耳机。也可能需要在头戴式耳机电子设备所能容纳的范围之外进行增益调节；该测试可捕获这种违规行为。

8)反馈ANR

在没有外部声刺激的情况下进行反馈主动降噪的测试。该方法仅依赖于对接收响应的测量(见上面的1)以及启用ANR电路的重复测量。这两个测量之间的差异将揭示(通过头戴式耳机内重现的音频信号上的ANR动作)所实现的主动降噪的程度。

9)EQ响应

通过比较接收响应的测量(见上面的1)和启用EQ滤波器的重复测量来确认音频路径中EQ滤波器的正确操作。这两个测量之间的差异将揭示EQ滤波器的频率响应，这可与设计目标进行比较。

10)平衡测试(ANR关闭)

使用已经记录的接收响应(步骤2)，在反馈ANR关闭，L/R不平衡度与规定限度进行比较来计算左/右音频平衡。

11)平衡测试(ANR开启)

在反馈ANR开启，L/R不平衡程度与规定限度进行比较来计算左/右音频平衡。该计算使用接收响应(步骤2)、ANR(步骤8)和EQ(步骤9)的现有测量进行，而不是获取任何新的数据，以节省时间。

以下测试仅与那些具有用于前向路径应用的面向外部的麦克风，包括前馈控制和“双耳监听”/“交谈”的装置有关。

12)双耳监控操作

在源于扬声器84的外部噪声激励下，测量从HATS脸颊麦克风80至耳朵麦克风46的转移函数，其中双耳监听先禁用，然后再启用。参考规定界限来考虑两个(幅度)转移函数之间的比率。

13)双耳密封

双耳监听路径启用，但具有异常高的增益设置，且重新测量接收响应(见上面的1)。从接收器到前馈麦克风的任何泄漏路径将显示为对测量的接收响应的干扰。它可诊断组件中存在密封不良或不完整，这可能是由于双耳监听路径的频率响应在使用中的啸叫/不稳定性或干扰而导致。

14)前馈灵敏度检查

通过与预先指定的水平(或测量的脸颊麦克风水平)进行比较来确认测试下头戴式耳机的外部(“FF”)麦克风的操作。

15)前馈设施响应

测量测试下头戴式耳机的外部(“FF”)麦克风和HATS的内部耳朵麦克风46之间的TF。

16)前馈ANR设置

使用接收响应(见上面的1)和前馈设施响应(见上面的15)来产生前馈ANR模型，以识别最佳前馈增益。随后，将增益设置为建议值并使用前馈ANR开启和关闭条件下HATS脸颊麦克风80和HATS耳朵麦克风46的输出之间的TF的两次估计来测量性能。迭代以识别最佳的实际ANR增益。

17)前馈增益调整限度

在识别出最佳回路增益(在上面的步骤16中)之后，针对允许的限度测试根据设计的默认增益所提出的增益调节以针对可行的解决方案进行测试—极端的增益调节将指示受损的头戴式耳机。

以下最终步骤与装置编程相关联：

18)装置检查清除

19)OTP

20)程序EPROM

21)可选地将测试元数据存储在头戴式耳机内的测试历史存储器中。

未通过上述测试中的任一个均经本地机器本地报告给系统操作员并记录下测试中头戴式耳机的识别数据。系统能够根据针对每个头戴式耳机类型预定义的条件规则来执行有限的诊断工作。所建议的诊断可按文本形式提供给制造商，例如，在返工操作中提供帮助。测试数据自动上载到远程机器以进行元分析。

正在部署包括神经网络的机器学习方法以使用测试数据来开发故障识别工具和故障预测工具。该建模工作在全局层面进行，其中需要从一系列不同客户的产品和无约束的计算资源中接入元级统计数据。一旦调谐，故障预测和敏感性工具下载至本地机器以在生产期间运行，仅偶尔进行更新。

上述测试的执行在数据获取方面具有相当大程度的并行性，其总结如下：

数据获取步骤

激励信号以7个离散脉冲的形式施加。下面列表显示与每个脉冲相关联的测试活动。

脉冲#	测试
		1	2、3、4、5、6、7、10(11)
2	8(11)
		3	9(11)
4	14、15
		5	16、17
6	12
		7	13

下面描述与每个激励脉冲相关联的详细配置。

脉冲1

关闭FB-和FF-ANR，且绕过EQ路径。信号施加至测试下头戴式耳机(HUT)的音频输入。记录回送(即，施加至HUT的激励信号)、耳朵麦克风(46)和FB麦克风以获得接收响应和设施响应的TF(每一个有2个通道)。

这立即用于测试2、3、4、5、6、7和10。

脉冲2

开启FB-ANR。信号施加至HUT的音频输入。记录回送和耳朵麦克风(46)以获得在ANR开启条件下的接收响应的TF。

将这些新的TF除以源于脉冲1的接收响应以获得ANR(测试8)。

脉冲3

关闭ANR且启用EQ路径。信号施加至HUT的音频输入。记录回送和耳朵麦克风(46)以获得EQ开启条件下的接收响应的TF。

将这些新的TF除以源于脉冲1的接收响应以获得EQ(测试9)。

源于脉冲1、2和3的接收响应用来获得ANC开启的接收响应(ANR*EQ*RecResp)。这些用于测试11的比较。

脉冲4

禁用音频路径。禁用FB-ANR且禁用FF-ANR。信号施加至外部扬声器(84)。记录HUT的FF麦克风(80)和HATS的耳朵麦克风(46)以获得FF设施TF(耳朵/FF麦克风)。

FF设施用于测试14和15。

脉冲5

启用FF-ANR且施加增益调节的初始猜测。信号施加至外部扬声器(84)。记录HATS的脸颊麦克风(80)和耳朵麦克风(46)以获得“FF-ANR”。

这用于16。这里可能需要额外的脉冲以在16中进行迭代。

在迭代后最终的FF增益调节用于17。

脉冲6

在增益设置为默认值时开启BM。信号施加至外部扬声器(84)。记录HATS的耳朵麦克风(46)和脸颊麦克风(80)并计算TF。

使用以特定频率为中心的倍频带对每个通道计算“参考增益”，并计算2个通道的值的比率。如果一个通道具有较高的参考增益，则对该通道进行调节以使两个通道的增益相同。

随后通过将其乘以该调节来缩放需要该调节(如果有的话)的该通道的TF。

将(可能进行缩放的)TF与一些界限进行比较。

脉冲7

在高增益时开启BM。信号施加至HUT的音频输入。记录回送和耳朵麦克风(46)以获得BM开启状态下的接收响应。

将这些新的TF除以源于脉冲1的接收响应以用于测试13中。

Claims (60)

1.用于在制造期间测试耳机设备的设备，包括：

头部模拟器，其包括限定了通往外部开口的通道的耳朵模拟器；以及

安装在所述耳朵模拟器部分的所述通道内的鼓膜麦克风；

其中所述设备包括下列中的一个或多个：

用于模拟外耳的耳板，所述耳板形成所述耳朵模拟器的一部分并限定了基本上环绕所述外部开口的大致平面的耳机接合表面；

安装引导系统，其用于辅助将耳机设备相对于所述耳朵模拟器正确放置在所述头部模拟器上；以及

测试模块，其用于对安装在所述头部模拟器上的耳机设备执行快速自动化测试。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述头部模拟器为头和躯干模拟器(HATS)装置。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述HATS装置包括容纳所述测试模块的躯干部分。

4.根据前述权利要求中任一所述的设备，其中所述耳板包括可从所述头部模拟器拆卸的部分。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述耳板包括连接至所述头部模拟器的基部以及限定了所述大致平面的耳机接合表面的可拆卸外部。

6.根据前述权利要求中任一所述的设备，其中所述安装引导系统包括可操作的头带定位引导件以辅助将头带以相对于所述头部模拟器的预定取向定位。

7.根据前述权利要求中任一所述的设备，其中所述安装引导系统包括耳机单元定位引导件。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述耳机单元定位引导件配置成将耳机单元保持在预定位置处。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述耳机单元定位引导件包括一个或多个定位销。

10.根据权利要求8所述的设备，其中所述耳机单元定位引导件包括一个或多个定位壁。

11.根据前述权利要求中任一所述的设备，其中所述安装引导系统包括用于将增强的密封力施加到耳机单元的工具。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述工具包括耳板，其具有可操作的轮廓使得测试下的所述耳机设备的头带伸展超过其正常范围以生成额外的密封力。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述大致平面的耳机接合表面成一角度使得所述头带和耳机单元之间的角位移最小化。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述通道垂直于所述大致平面的耳机接合表面的成一角度的面延伸。

15.根据权利要求11所述的设备，其中所述工具包括夹紧工具。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述夹紧工具包括可移动的夹紧构件。

17.根据权利要求15所述的设备，其中所述夹紧工具包括静态夹紧构件。

18.根据前述权利要求中任一所述的设备，其中所述鼓膜麦克风安装在所述通道与所述外部开口相对的端部。

19.根据前述权利要求中任一所述的设备，其中所述头部模拟器还包括可操作的内部驱动器以生成测试信号。

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述内部驱动器安装在所述通道与所述外部开口相对的端部。

21.根据权利要求20所述的设备，其中所述头部模拟器的内部驱动器设置为包括所述鼓膜麦克风的单元的一部分。

22.根据前述权利要求中任一所述的设备，其中所述头部模拟器还包括用于感测外部生成的声音的至少一个脸颊安装麦克风。

23.根据前述权利要求中任一所述的设备，其中所述设备还包括用于至少一个外部扬声器的安装框架。

24.根据前述权利要求中任一所述的设备，其中所述测试模块包括可操作的信号接口以将音频信号传输到至少一个驱动器并从至少一个麦克风接收测量信号。

25.根据权利要求24所述的设备，其中所述测试模块配置成提供多通道输出并接收多通道响应组。

26.根据权利要求24或25所述的设备，其中所述测试模块配置成存储一个或多个预生成的测试模式。

27.根据权利要求24或25所述的设备，其中所述测试模块配置成存储接收到的测量信号。

28.根据权利要求24-27中任一所述的设备，其中所述测试模块还包括用于将所述测试模块连接至控制装置的控制接口。

29.根据权利要求28所述的设备，其中所述控制装置连接至计算机网络。

30.根据前述权利要求中任一所述的设备，其中所述测试模块还包括用于与所述耳机设备进行通信的耳机测试接口。

31.根据权利要求30所述的设备，其中所述耳机测试接口可操作以允许所述测试模块执行下列功能中的一个或多个：

开启/关闭主动耳机功能；

提供数字逻辑信号以启用/停用：

音频回放；

主动降噪；

音频EQ；

前馈降噪；

双耳监听/交谈；

指示所述耳机设备进入测试模式；

指示调整可控参数；

将测试期间确定的校准或配置常数传输至所述耳机设备。

32.根据权利要求30或31所述的设备，其中所述耳机测试接口提供信号至所述信号接口。

33.在生产线制造过程期间测试耳机设备的自动化方法，包括：

提供如前述权利要求中任一项所限定的测试设备；

将待测试的耳机设备定位在相对于所述耳朵模拟器的预定测试位置处；以及

运行程序以执行下列步骤：

测试期，包括：

激活预生成的测试模式；以及

收集至少一个响应；以及

分析步骤，包括分析所述至少一个响应。

34.根据权利要求33所述的方法，其中在所述测试期期间收集的所述至少一个响应用来执行第一分析阶段。

35.根据权利要求33或34所述的方法，其中所述分析步骤包括下列中的一个或多个：

判定确定的所述耳机设备的属性是否落在可接受的范围内；

确定用于校准或调节可编程耳机设备的值；

执行诊断分析；以及

收集响应数据。

36.根据权利要求33-35中任一所述的方法，其中所述方法还包括执行至少一个另外的测试期，其包括另外的激活步骤和另外的收集步骤。

37.根据权利要求36所述的方法，其中所述至少一个另外的测试期发生在完成首次限定的测试期之后。

38.根据权利要求36或37所述的方法，其中在所述至少一个另外的测试期期间收集的所述至少一个响应用来执行第二分析阶段。

39.根据权利要求38所述的方法，其中所述第二分析阶段使用源于首次限定的测试期期间收集的所述至少一个响应的数据和/或源于所述第一分析阶段的结果。

40.根据权利要求36-39中任一所述的方法，其中所述第一分析阶段在启动所述至少一个另外的测试期之前进行。

41.根据权利要求33-40中任一所述的方法，其中在使用可编程耳机设备的情况下，所述方法还可包括作为所述分析步骤的结果对所述耳机设备进行编程。

42.根据权利要求33-40中任一所述的方法，其中所述分析步骤可包括下列中的一个或多个：

接收响应检查；

接收器极性检查；

设施响应检查；

设施期检查；

设施装配检查；

增益调节限度检查；

反馈ANR检查；

EQ响应检查；以及

平衡测试。

43.根据权利要求42所述的方法，其中所述接收响应检查包括：

测试期，其包括：

选择预生成的内部测试模式；

使用待测试的耳机设备的驱动器来激活所述预生成的内部测试模式；以及

测量所述鼓膜麦克风的响应；以及

分析步骤，其包括基于测量的响应以及确定的在进行测试的耳机设备的驱动器处的电压计算在所述鼓膜麦克风处的压力与施加至所述耳机设备的驱动器的电压的比率，并将所述比率与预定参考值进行比较。

44.根据权利要求42所述的方法，其中在所述耳机设备的驱动器处的电压参考已知的、由所述预生成的内部测试模式输入至所述耳机设备的激励电压以及已知的、所述输入至所述驱动器终端的转移函数来确定。

45.根据权利要求42所述的方法，其中所述接收器极性检查包括分析步骤，其包括针对正确极性测量的接收响应的相分量进行检查。

46.根据权利要求42所述的方法，其中所述设施响应检查包括：

测试期，其包括：

在使用待测试的耳机设备的驱动器供给时，测量进行测试的耳机设备的反馈麦克风对所述预生成的内部测试模式的响应；以及

分析步骤，其可包括计算在所述反馈麦克风处检测的压力与施加至所述耳机驱动器的电压的比率。

47.根据权利要求46所述的方法，其中所述设施期检查包括：在确定所述设施响应之后另外的分析步骤，所述另外的分析步骤包括确定与所述设施响应相关的设施期，并将识别的设施期与预定参考值进行比较。

48.根据权利要求46所述的方法，其中所述设施装配检查包括：在确定所述设施响应之后另外的分析步骤，所述另外的分析步骤包括确定所述设施响应在临界频率下测量的幅度并计算测试下的耳机设备所需的回路增益设置。

49.根据权利要求43所述的方法，其中所述反馈ANR检查包括：

重复如权利要求42中限定的所述接收响应检查中的测试期和分析步骤，其中启用所述反馈ANR功能；以及

在另外的分析步骤中，通过比较计算得到的两个接收响应之间的差异来确定ANR反馈水平，并将确定的ANR反馈水平与预定设计目标进行比较。

50.根据权利要求43所述的方法，其中所述EQ响应检查包括：

重复如权利要求42中限定的所述接收响应检查中的测试期和分析步骤，其中启用所述EQ滤波器；

在另外的分析步骤中，通过比较计算得到的两个接收响应之间的差异来确定EQ滤波器的频率响应，并将确定的频率响应与预定设计目标进行比较。

51.根据权利要求43所述的方法，其中所述平衡测试包括分析步骤，其包括：

使用权利要求43所述方法中针对左和右通道计算的接收器响应来计算左/右音频平衡，其中禁用反馈ANR功能；以及

将计算的左/右音频平衡与预定参考值进行比较。

52.根据权利要求43所述的方法，其中所述平衡测试包括分析步骤，其包括：

针对左和右通道中的每一个使用如权利要求43所述方法计算的接收器响应、如权利要求49所述方法计算的反馈ANR水平以及如权利要求50所述方法计算的EQ响应来计算左/右音频平衡，其中启用反馈ANR功能；以及

将计算的左/右音频平衡与预定参考值进行比较。

53.根据权利要求33-52中任一所述的方法，其中在耳机设备包括前馈麦克风的情况下，所述分析步骤包括下列中的一个或多个：

双耳监听操作检查；

双耳密封检查；

前馈灵敏度检查；

前馈设施响应检查；

前馈ANR设置步骤；以及

前馈增益调节限度检查。

54.根据权利要求53所述的方法，其中所述双耳监听操作检查包括：

测试期，其包括：

选择预生成的外部测试模式；

在禁用所述双耳监听功能的同时激活所述预生成的外部测试模式并测量所述头部模拟器的脸颊安装麦克风至所述鼓膜麦克风的第一转移函数；

在启用所述双耳监听功能的同时激活所述预生成的外部测试模式并测量所述头部模拟器的脸颊安装麦克风至所述鼓膜麦克风的第二转移函数；以及

分析步骤，其包括将第一和第二转移函数的比率与预定参考值进行比较。

55.根据权利要求53所述的方法，其中所述双耳密封检查包括：

执行权利要求43中限定的所述接收响应检查；以及

另外的测试期，其中启用双耳监听，其中增益设置在升高的测试水平，且通过执行权利要求43所述的方法来重新测量所述接收响应；以及

分析步骤，其包括将所述重新测量的接收响应与初始测量的接收响应进行比较。

56.根据权利要求53所述的方法，其中所述前馈灵敏度检查包括：

测试期，其包括：

选择预生成的外部测试模式；激活所述预生成的外部测试模式并测量测试下耳机设备的前馈麦克风的响应；以及

分析步骤，其包括将所述耳机设备的前馈麦克风的响应与预定参考值进行比较。

57.根据权利要求56所述的方法，其中所述测试期包括测量所述头部模拟器的脸颊安装麦克风的响应，且所述分析步骤包括将所述前馈麦克风和所述头部模拟器的脸颊安装麦克风的响应之间的差异与预定参考值进行比较。

58.根据权利要求53所述的方法，其中所述前馈设施响应检查包括：

测试期，其包括：

选择预生成的外部测试模式；

激活所述预生成的外部测试模式并测量测试下耳机设备的前馈麦克风和所述鼓膜麦克风的响应；以及

分析步骤，其包括基于测量的响应来确定测试下耳机设备的前馈麦克风和所述鼓膜麦克风之间的转移因子，并将确定的转移因子与预定参考值进行比较。

59.根据权利要求53所述的方法，其中所述前馈ANR设置步骤包括：

分析步骤，其包括：

使用权利要求43所述方法计算的确定的接收响应和权利要求58中计算的确定的前馈设施响应来生成前馈ANR性能的模型；

根据所述模型识别最佳前馈增益的建议值；以及

用最佳前馈增益的所述建议值对测试下的耳机设备进行编程。

60.根据权利要求59所述的方法，其中所述前馈ANR设置步骤还包括：

另外的测试期，其包括：

选择预生成的外部测试模式；

在禁用所述前馈ANR功能的同时激活所述预生成的外部测试模式并测量所述头部模拟器的脸颊安装麦克风至所述鼓膜麦克风的第一转移函数；

在启用所述前馈ANR功能的同时激活所述预生成的外部测试模式并测量所述头部模拟器的脸颊安装麦克风至所述鼓膜麦克风的第二转移函数；以及分析步骤，其包括将第一和第二转移函数的比率与预定参考值进行比较。