CN110460946A - 扬声器极性测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种扬声器极性测试装置，包括：激励源、麦克风、滤波器、边沿检测电路、MCU。避免使用激光传感器而产生成本高和技术难度大的问题；通过改变扬声器振动方式，并在麦克风后级增加滤波器、边沿检测电路，提高测量的准确性和稳定性，测量准确、稳定，不受环境噪音干扰；激励扬声器和麦克风检测两部分独立工作，不需要对比两者的相位关系，不需要复杂的软件算法，只需做简单的电平检测；信号处理电路所需要的元器件数量少，电路简单，成本低。

Description

扬声器极性测试装置
技术领域
本发明属于扬声器测试设备技术领域，尤其涉及一种扬声器极性测试装置。
背景技术
目前测试扬声器极性的方式为功放驱动扬声器产生简谐振动，用激光测距或激光测振的方法测量扬声器纸盆的物理振动，通过对比功放输出端激励信号的相位和纸盆的位移方向来判断极性。激光测距方法虽然符合扬声器极性的定义，即简谐波的正半周纸盆往外推，负半周纸盆往内收。但是，这种方式存在的技术问题是激光传感器成本高，信号处理电路、软件分析过程复杂，并且需要专用治具固定激光头以对准扬声器的纸盆。
为解决上述技术问题，本领域技术人员利用功放驱动扬声器产生简谐振动，用麦克风采集声音，通过对比功放输出端激励信号的相位和麦克风采集到的声音的相位来判断极性。这种方式存在的技术问题是因声音在空气中以340米/秒的速度传播，用麦克风采集到的声音与纸盆的实际振动存在时间差，采集到的相位有延迟，因此该方法随着麦克风和扬声器距离加大而变得不可靠。而且，麦克风极易受到环境噪音的干扰，难以保证测量的准确性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种扬声器极性测试装置。
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本发明采用如下技术方案：
在一些可选的实施例中，提供一种扬声器极性测试装置，包括：
麦克风，用于接收待测扬声器振动的声压并产生激励响应信号；
边沿检测电路，与所述麦克风的信号输出端连接，用于分离出所述激励响应信号中的上升沿和下降沿，包括：当所述激励响应信号上升沿时即输出高电平的第一输出端口以及当所述激励响应信号下降沿时即输出高电平的第二输出端口；
MCU，与所述边沿检测电路的第一输出端口及第二输出端口连接，根据所述边沿检测电路的第一输出端口与第二输出端口输出高电平的顺序判断出所述激励响应信号中的第一边沿的类别以判定待测扬声器的极性；
所述激励响应信号中的第一边沿的类别为上升沿或下降沿。
在一些可选的实施例中，所述的扬声器极性测试装置，还包括：激励源，用于产生脉冲波信号，并将放大电流后的脉冲波信号施加在待测扬声器两极以激励待测扬声器间歇性地朝单一方向振动。
在一些可选的实施例中，所述的扬声器极性测试装置，还包括：用于过滤所述激励响应信号中的低频干扰信号的滤波器，所述滤波器的信号输入端与所述麦克风的信号输出端连接，所述滤波器的信号输出端与所述边沿检测电路的信号输入端连接。
在一些可选的实施例中，所述激励源包括：电阻R1、电阻R2、三极管Q1及三极管Q2；电阻R1的一端作为所述激励源的信号输入端，另一端与三极管Q1的基极及电阻R2的其中一端连接，电阻R2的另一端接地；三极管Q1的集电极与三极管Q2的集电极连接；三极管Q1的发射极与三极管Q2的基极连接；三极管Q2的发射极作为所述激励源的第一信号输出端，激励源的第二信号输出端接地；所述激励源的第一信号输出端及所述激励源的第二信号输出端分别与待测扬声器的两极连接。
在一些可选的实施例中，所述滤波器包括：电阻R4及电容C1；电容C1的其中一端作为所述滤波器的信号输入端，另一端与电阻R4其中一端连接，并作为所述滤波器的信号输出端，电阻R4的另一端接地。
在一些可选的实施例中，所述边沿检测电路包括：三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12；三极管Q3的基极作为所述边沿检测电路的信号输入端；三极管Q3的集电极与电阻R5的第一端、三极管Q4的基极、电容C2的第一端连接；三极管Q3的发射极与电阻R7的第一端、三极管Q5的发射极连接；电阻R5的第二端与电阻R6的第一端、电容C4的第一端、电阻R9的第一端、电容C3的第一端、电阻R11的第一端连接；电容C2的第二端与电阻R6的第二端、三极管Q5的集电极、三极管Q6的基极连接；三极管Q5的基极与电阻R8的第一端连接，电阻R8的第二端接地；三极管Q6的发射极与电容C4的第二端、电阻R9的第二端连接；三极管Q6的集电极与电阻R10的第一端连接，并作为所述边沿检测电路的第二输出端口；三极管Q4的发射极与电容C3的第二端、电阻R11的第二端连接；三极管Q4的集电极与电阻R12的第一端连接，并作为所述边沿检测电路的第一输出端口；电阻R12的第二端与电阻R7的第二端、电阻R10的第二端连接。
本发明所带来的有益效果：避免使用激光传感器而产生成本高和技术难度大的问题；通过改变扬声器振动方式，并在麦克风后级增加滤波器、边沿检测电路，提高测量的准确性和稳定性，测量准确、稳定，不受环境噪音干扰；激励扬声器和麦克风检测两部分独立工作，不需要对比两者的相位关系，不需要复杂的软件算法，只需做简单的电平检测；信号处理电路所需要的元器件数量少，电路简单，成本低。
附图说明
图1是本发明扬声器极性测试装置的电路原理图；
图2是当激励响应信号中的第一边沿为上升沿时，示波器所显示出的滤波器的信号输入端、滤波器的信号输出端、边沿检测电路的第一输出端口、边沿检测电路的第二输出端口的波形图；
图3是当激励响应信号中的第一边沿为下降沿时，示波器所显示出的滤波器的信号输入端、滤波器的信号输出端、边沿检测电路的第一输出端口、边沿检测电路的第二输出端口的波形图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。
如图1所示，在一些说明性的实施例中，提供一种扬声器极性测试装置，包括：激励源1、麦克风2、滤波器3、边沿检测电路4、MCU。边沿检测电路4与MCU构成信号处理电路，信号处理电路所需要的元器件数量少，电路简单，成本低。
激励源1包括：激励源信号输入端101、激励源第一信号输出端102及激励源第二信号输出端103。
激励源1用于产生脉冲波信号，并将放大电流后的脉冲波信号施加在待测扬声器5两极以激励待测扬声器间歇性地朝单一方向振动。激励源1的激励源第一信号输出端102及激励源第二信号输出端103分别与待测扬声器5的两极连接。
具体的，激励源1包括：电阻R1、电阻R2、三极管Q1及三极管Q2。电阻R1的一端作为激励源信号输入端101，另一端与三极管Q1的基极及电阻R2的其中一端连接，电阻R2的另一端接地；三极管Q1的集电极与三极管Q2的集电极连接；三极管Q1的发射极与三极管Q2的基极连接；三极管Q2的发射极作为激励源第一信号输出端102，激励源第二信号输出端103接地；激励源第一信号输出端102及激励源第二信号输出端103分别与待测扬声器的两极连接。
激励扬声器间歇性地朝单一方向振动：设计相应的信号发生电路，即激励源1，激励源1产生频率为15Hz、占空比为1％的脉冲波信号，经过电阻R1、电阻R2分压，三极管Q1、三极管Q2放大，待测扬声器上会得到一个相应频率和占空比，且高电平为20V、低电平为0V的激励信号，使待测扬声器间歇性地朝单一方向振动并发声。
麦克风2，用于接收待测扬声器振动的声压并产生激励响应信号。根据待测扬声器极性接线不同，麦克风2的信号输出端会产生一个正脉冲或是一个负脉冲，反复振荡几次后停止。麦克风2接收待测扬声器产生的声压并还原为电信号，利用现有技术中任意结构的可实现检测声压并还原为电信号的麦克风即可实现，这里不再对麦克风的具体结构进行赘述。
激励扬声器和麦克风检测两部分独立工作，不需要对比两者的相位关系，不需要复杂的软件算法，只需做简单的电平检测。
滤波器3，包括：滤波器信号输入端301及滤波器信号输出端302。
滤波器3用于过滤激励响应信号中的低频干扰信号，滤波器3只选择有用的信号通过，过滤低频干扰信号。滤波器信号输入端301与麦克风2的信号输出端连接。
滤波器3包括：电阻R4及电容C1。电容C1的其中一端作为滤波器信号输入端301，另一端与电阻R4其中一端连接，并作为滤波器信号输出端302，电阻R4的另一端接地。电阻R4及电容C1组成高通滤波器，只选择有用的信号通过，过滤低频干扰信号。
边沿检测电路4，包括：边沿检测电路信号输入端401、边沿检测电路第一输出端口402及边沿检测电路第二输出端口403。
边沿检测电路4用于分离出激励响应信号中的上升沿和下降沿，边沿检测电路信号输入端401与滤波器信号输出端302连接，边沿检测电路第一输出端口402及边沿检测电路第二输出端口403与MCU的数据输入端连接。边沿检测电路第一输出端口402当激励响应信号上升沿时输出高电平，边沿检测电路第二输出端口403当激励响应信号下降沿时输出高电平。
边沿检测电路4包括：三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12。电阻及电容均包括两个端口，本文将电阻的两个端口定为电阻的第一端和第二端，将电容的两个端口定为电容的第一端和第二端，边沿检测电路4的元器件的具体连接方式如下：
三极管Q3的基极作为边沿检测电路信号输入端401；三极管Q3的集电极与电阻R5的第一端、三极管Q4的基极、电容C2的第一端连接；三极管Q3的发射极与电阻R7的第一端、三极管Q5的发射极连接；电阻R5的第二端与电阻R6的第一端、电容C4的第一端、电阻R9的第一端、电容C3的第一端、电阻R11的第一端连接；电容C2的第二端与电阻R6的第二端、三极管Q5的集电极、三极管Q6的基极连接；三极管Q5的基极与电阻R8的第一端连接，电阻R8的第二端接地；三极管Q6的发射极与电容C4的第二端、电阻R9的第二端连接；三极管Q6的集电极与电阻R10的第一端连接，并作为边沿检测电路第二输出端口403；三极管Q4的发射极与电容C3的第二端、电阻R11的第二端连接；三极管Q4的集电极与电阻R12的第一端连接，并作为边沿检测电路第一输出端口402；电阻R12的第二端与电阻R7的第二端、电阻R10的第二端连接。
脉冲波上升沿时，三极管Q3、三极管Q4导通，电容C3开始充电，边沿检测电路第一输出端口402处输出高电平，当电容C3被充满时，边沿检测电路第一输出端口402恢复到低电平。
脉冲波下降沿时，三极管Q5、三极管Q6导通，电容C4开始充电，图中边沿检测电路第二输出端口403处输出高电平；当电容C4被充满时，边沿检测电路第二输出端口403恢复到低电平。
MCU，根据边沿检测电路第一输出端口402与边沿检测电路第二输出端口403输出高电平的的顺序判断出激励响应信号中的第一边沿的类别以判定待测扬声器的极性；激励响应信号中的第一边沿的类别为上升沿或下降沿。边沿检测电路4分离出脉冲波的上升沿和下降沿，再由MCU判断出第一边沿是上升沿还是下降沿，即可判断扬声器的极性。
边沿检测电路第一输出端口402及边沿检测电路第二输出端口403输出的信号经过U1、U2整形后，送至MCU，MCU根据这两个信号到来的先后顺序，即可判断出激励响应信号中的第一边沿是上升沿还是下降沿；如果激励响应信号中的第一边沿是一个正脉冲，即第一边沿上升沿，则边沿检测电路第一输出端口402的高电平比边沿检测电路第二输出端口403来的早，则扬声器的1脚为“+”，2脚为“-”；如果激励响应信号中的第一边沿是一个负脉冲，即第一边沿下降沿，则边沿检测电路第一输出端口402的高电平比边沿检测电路第二输出端口403来的晚，则扬声器的1脚为“-”，2脚为“+”。
如图2和3所示，信号波形自上至下依次为滤波器的信号输入端、滤波器的信号输出端、边沿检测电路的第一输出端口、边沿检测电路的第二输出端口的波形图。实际麦克风所产生的激励响应并不是理想的脉冲信号，而是会振荡几次然后停止。测量准确、稳定，不受环境噪音干扰。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (6)

1.扬声器极性测试装置，其特征在于，包括：
麦克风，用于接收待测扬声器振动的声压并产生激励响应信号；
边沿检测电路，与所述麦克风的信号输出端连接，用于分离出所述激励响应信号中的上升沿和下降沿，包括：当所述激励响应信号上升沿时即输出高电平的第一输出端口以及当所述激励响应信号下降沿时即输出高电平的第二输出端口；
MCU，与所述边沿检测电路的第一输出端口及第二输出端口连接，根据所述边沿检测电路的第一输出端口与第二输出端口输出高电平的顺序判断出所述激励响应信号中的第一边沿的类别以判定待测扬声器的极性；
所述激励响应信号中的第一边沿的类别为上升沿或下降沿。
2.根据权利要求1所述的扬声器极性测试装置，其特征在于，还包括：激励源，用于产生脉冲波信号，并将放大电流后的脉冲波信号施加在待测扬声器两极以激励待测扬声器间歇性地朝单一方向振动。
3.根据权利要求2所述的扬声器极性测试装置，其特征在于，还包括：用于过滤所述激励响应信号中的低频干扰信号的滤波器，所述滤波器的信号输入端与所述麦克风的信号输出端连接，所述滤波器的信号输出端与所述边沿检测电路的信号输入端连接。
4.根据权利要求3所述的扬声器极性测试装置，其特征在于，所述激励源包括：电阻R1、电阻R2、三极管Q1及三极管Q2；电阻R1的一端作为所述激励源的信号输入端，另一端与三极管Q1的基极及电阻R2的其中一端连接，电阻R2的另一端接地；三极管Q1的集电极与三极管Q2的集电极连接；三极管Q1的发射极与三极管Q2的基极连接；三极管Q2的发射极作为所述激励源的第一信号输出端，激励源的第二信号输出端接地；所述激励源的第一信号输出端及所述激励源的第二信号输出端分别与待测扬声器的两极连接。
5.根据权利要求4所述的扬声器极性测试装置，其特征在于，所述滤波器包括：电阻R4及电容C1；电容C1的其中一端作为所述滤波器的信号输入端，另一端与电阻R4其中一端连接，并作为所述滤波器的信号输出端，电阻R4的另一端接地。
6.根据权利要求1或5所述的扬声器极性测试装置，其特征在于，所述边沿检测电路包括：三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12；三极管Q3的基极作为所述边沿检测电路的信号输入端；三极管Q3的集电极与电阻R5的第一端、三极管Q4的基极、电容C2的第一端连接；三极管Q3的发射极与电阻R7的第一端、三极管Q5的发射极连接；电阻R5的第二端与电阻R6的第一端、电容C4的第一端、电阻R9的第一端、电容C3的第一端、电阻R11的第一端连接；电容C2的第二端与电阻R6的第二端、三极管Q5的集电极、三极管Q6的基极连接；三极管Q5的基极与电阻R8的第一端连接，电阻R8的第二端接地；三极管Q6的发射极与电容C4的第二端、电阻R9的第二端连接；三极管Q6的集电极与电阻R10的第一端连接，并作为所述边沿检测电路的第二输出端口；三极管Q4的发射极与电容C3的第二端、电阻R11的第二端连接；三极管Q4的集电极与电阻R12的第一端连接，并作为所述边沿检测电路的第一输出端口；电阻R12的第二端与电阻R7的第二端、电阻R10的第二端连接。
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