CN110771180B - 通气孔结构的测试装置和量化测试样本的声学参数方法 - Google Patents

Abstract

一种高吞吐量声学通气孔结构测试装置，包括第一元件和第二元件，所述第一元件和第二元件可以可移除地互相连接以密封地封围声腔。测试样本保持器可以被封围在所述声腔中，所述测试样本保持器具有测试样本侧和话筒侧，所述测试样本保持器具有穿过其中的多个端口并且在所述话筒侧的多个话筒与所述端口连接。声源被定位在所述声腔中与所述测试样本保持器相对，并且可操作以生成声信号，所述声信号可以由所述话筒通过所述多个端口采集。在操作中，声学通气孔结构的测试样本可以被定位在所述测试样本保持器上。

Description

通气孔结构的测试装置和量化测试样本的声学参数方法

相关申请的交叉引用

本申请涉及2017年1月26日提交的美国专利申请No. 15/416,623并且要求其优先权权益，所述专利申请的全文通过援引并入本文。

技术领域

本发明涉及用于声学通气孔结构(诸如，但不限于，保护盖和膜)的高吞吐量测试装置。

背景技术

电子设备(诸如，蜂窝电话、寻呼机、收音机、助听器、耳机、条形码扫描仪、数码相机等)被设计成具有含有位于声学换能器(诸如，铃、扬声器、话筒、蜂鸣器、喇叭等)上方的小开口的外壳以允许声音传播。保护性声学通气孔结构(诸如，声学盖)被放置在开口上方以保护换能器免受灰尘和水侵入的损害。

已知的保护性声学盖包括无孔膜和微孔膜，诸如，膨体PTFE (ePTFE)。保护性声学盖也在美国专利No.6,512,834和No.5,828,012中描述。

用于声学保护性盖的膜必须能够保护外壳免受侵入，例如，防止如水或灰尘之类的外来污染物，同时还能充分传递声音。虽然存在用于声学通气孔结构测试的许多方面的测试协议，但是需要改进的装置和方法，以在一定频率范围内，特别是在高频下对声学通气孔结构执行高吞吐量的测试。

以下参考文献中公开了用于声学设备的一些测试装置。例如，美国专利公开No.2008/304674公开了一种将听力设备连接到测试话筒的听力设备测试适配器。类似地，美国专利No.8,194,870公开了一种用于开放式配合助听器频率响应声音测量的系统和方法；美国专利No.4,038,500公开了一种在耳机上执行频率响应测试中使用的话筒耦合器；美国专利No. 3,876,035公开了一种用于助听器等的测试装置；美国专利No.2,530,383公开了一种话筒，例如，通过将待测试的话筒耦合到声能源的声音耦合器。然而，上述公开没有描述用于对声学通气孔结构进行高吞吐量测试的装置或方法。

发明内容

根据一些实施例，本公开提供了一种用于声学通气孔结构的高吞吐量质量控制测试(例如，用于测试保护性声学盖或话筒盖、膜等) 的测试装置。在一个实施例中，通气孔结构包括至少一个膜。一些实施例包括用于测量包括第一元件和第二元件的声学通气孔结构的声学插入损耗的近场测试装置。在一些实施例中，可以代替声学插入损耗或者除了声学插入损耗之外还测量声相位。第二元件能够可移除地连接到第一元件，并且当第一元件和第二元件连接时，第一元件和第二元件限定至少一个闭合的隔音箱。第一元件具有至少一个声腔、一个或多个第一对准特征、以及能够在至少一个声腔中的每个声腔内生成声音的至少一个声源。第二元件具有：一个或多个第二对准特征，第二对准特征被布置成与一个或多个第一对准特征连接；多个话筒，被配置用于检测声信号；多个端口，每个端口限定在至少一个闭合的隔音箱中的一个闭合的隔音箱与多个话筒中的一个话筒之间的声道；以及，用于多个声学通气孔结构的一个或多个样本保持器，定位在多个话筒中的至少一个话筒上方。当第二元件与第一元件连接时，至少一个声腔中的每个声腔与多个端口中的相应的端口对准。

根据一些实施例，声源能够在至少一个声腔中的每一个声腔内生成遍及10Hz至30kHz的一些或全部范围(例如，在10Hz至20kHz的范围内、在20Hz至20kHz的范围内、在100Hz至20kHz的范围内或在100Hz 至10kHz的范围内)的声音。在一个实施例中，测试装置在用于测试10kHz 以上的更高频率中特别有用，这些频率往往更难以测量。多个样本保持器可以包括至少一个板，板包含穿过其中的多个端口，其中多个话筒被定位在板的与闭合隔音箱相对的第一侧上；并且面向闭合隔音箱的板的第二侧被构造成接收多个声学通气孔结构。根据一些实施例，至少一个板是从第二元件可移除的(即，用于从样本保持器移除或更换话筒)。根据一些实施例，多个话筒中的每个话筒是MEMS(微机电系统)话筒。多个MEMS话筒可以被布置成平面阵列以测量声学插入损耗或声相位，并且还可以包括一个或多个参考话筒。参考话筒也可以是MEMS话筒。

根据一些实施例，声腔至少部分地填充有被动阻尼材料。被动阻尼材料可以选自包含泡沫合成树脂、毡、非织布、合成树脂纤维和矿物纤维的组。在一些具体实施例中，被动阻尼材料是原纤化泡沫。

根据一些实施例，第二元件可以在0.1mm的公差内与第一元件可重复地对准。背衬腔可以被布置在样本保持器的与至少一个闭合的声腔相对的一侧上，该背衬腔包括声学阻尼材料。

附图说明

鉴于所附的非限制性附图，将更好地理解本公开。

图1以侧面剖视图示出了根据一些实施例的处于打开位置的高吞吐量声学测试装置的示例；

图2示出了处于闭合位置的图1的高吞吐量声学测试装置；

图3以透视图示出了根据一些实施例的用于保持多个声学盖测试样本的第一样本保持器的示例，并且示出了示例性保持器的话筒侧；

图4以示出示例保持器的样本侧的透视图示出了图3的第一样本保持器；

图5示出了根据一些实施例的被定位在示例性样本保持器上的声学盖测试样本的示例，该示例性样本保持器与图3和图4的示例样本保持器相似；

图6示出了根据一些实施例的被定位在示例性样本保持器的替代实施例上的替代声学盖测试样本的示例；

图7以侧面剖视图示出了根据一些实施例的处于闭合位置的具有隔音箱的第二高吞吐量声学测试装置的示例；

图8示出了使用与图1、图2和图7中所示的声学测试装置相似的装置执行声学通气孔结构的高吞吐量测试的示例系统；

图9示出了利用如图1、图7或图8所示的测试装置的示例过程；并且

图10示出了说明与图1、图7和图8所示的装置相似的测试装置中的声学端口之间的声学损耗可变性的图形表示。

虽然以下可以接受多种不同修改和替代形式，但通过举例在附图中已经示出其具体实施例并且在下文对其进行详细描述。然而，不旨在将权利要求限制于所描述的具体实施例。相反，该描述旨在涵盖其所有修改、等同物和替代物。

具体实施方式

本文描述的各种实施例涉及用于声学通气孔结构的高吞吐量测试的测试装置和方法，诸如但不限于在声学保护盖或相关应用中使用的膜。用于声学通气孔结构的高吞吐量测试装置具有使声学通气孔结构的测试样本经受频率范围内和/或幅度范围内的声信号并且在短时间内检测测试样本上的插入损耗的能力。检测插入损耗涉及检测穿过声学通气孔结构的测试声信号。可以例如通过计算机处理测试声信号，以将测试声信号与预定的基线声信号进行比较，以检测和/或量化插入损耗(即，声压或声压级的损耗(SPL损耗))，或者在一些实施例中，检测声相位的变化。

本文公开的装置和系统可以用于测试声学通气孔结构和保护层的宽范围的声学参数。例如，可以测量的一些附加声学质量度量包括但不限于：总失真、总谐波失真、互调失真、差频失真、声摩擦、声学蜂鸣、感知声摩擦、感知声学蜂鸣或信噪比。总失真可以由所有选定的或评估的谐波的功率和表征。总谐波失真(THD)可以表征为一个量，例如，通过百分比或通过dB值，受到给定基本激励信号的谐波相关失真的影响，并且在一些情况下可以仅包括低于10次谐波的谐波。总谐波失真加噪声(THD+ 噪声)的值可以表征为总谐波失真，其中包括一个或多个非谐波相关信号。摩擦和蜂鸣可以以与总谐波失真相同的方式表征，例如，表征为百分比或 dB值，受到给定基本激励信号的谐波相关失真的影响，该基本激励信号仅包括大于底值的谐波，通常是10次谐波并且通常也小于35次。

通过本文公开的方法获得的声信号的分析可以通过各种声学分析算法来执行。例如，基于傅里叶变换的分析算法(如快速傅里叶变换 (FFT)算法)可以用于评估典型的信道响应频谱，以监测话筒中的背景或基线声压。可以应用传递函数来对声信号幅度、相位、失真、相干性和相关参数执行频率响应分析。实时分析算法可以允许频率响应分析，同时还提供倍频程和频带分析能力。在一个具体示例中，基于FFT的 HARMONICTRAK算法(Listen公司)可以用于获得与基于扫描刺激频率或类似激励的传递函数算法相似的分析结果。

图1以侧面剖视图示出了根据一些实施例的处于打开位置 100a的高吞吐量声学测试装置100。测试装置100包括第一元件102和第二元件130，第一元件102和第二元件130被配置成在设备使用时组装在一起。在一个实施例中，第一元件102可以是基板，第二板可以是测试板。可以重复地拆开测试装置100以插入或移除声学测试样本(未示出)，并且可以在测试诸声学测试样本之间组装测试装置100。这允许第一元件102 和第二元件130可移除地连接。

第一元件102包括限定声腔106的第一衬底104，声腔106 由第一元件102中的空隙110限定。第一衬底104可以是任何合适的结构材料(诸如，塑料或金属)，并且优选地是阻碍声音传播的材料。第一元件102还包括对准特征120(诸如，柱、销、孔或其他合适的特征)，其使得第一元件102能够与第二元件130可重复地对准。

声腔106被定位为与声源114相邻，声源114可以是用于生成朝向声腔106的声能的任何合适的设备。优选地，声源114包括能够生成定向声音的扬声器或其他合适的音频换能器116。声源114能够例如通过使换能器116朝向声腔定向而将声能引导到声腔106中。应理解，可以替代地使用非定向声源或者将声能引导一定距离的声源，只要它们在声腔106 中产生可重复的声信号即可。

出于测试目的，源能够在10Hz至30kHz的频率范围内(例如，在10Hz至20kHz的频率范围内)生成1dB内的测试之间的可重复性。源特性应使得在相同频率范围内可以实现1dB内的均压。以声压级驱动源，使得信噪比为20dB或更高。

第一元件102也可以包括设置在第一元件102和第二元件 130之间的密封特征122(诸如，O形环或其他类似的密封构件)，用于抵靠第二元件130密封声腔106以形成隔音箱。在替代实施例中，第一元件 102和第二元件130可以紧密地密封在一起而没有进一步的密封特征。

根据一些实施例，声腔106还可以包含被动阻尼材料108。被动阻尼材料可以基本上填充限定声腔106的空隙110，即，提供声源间隙 118以及测试样本间隙112，声源间隙118允许声波从声源114传播，测试样本间隙112允许声波传播通过任何测试样本。优选地，声源间隙118约为2mm，或者在0.1至10mm的范围内。测试样本间隙112可以是约0.5mm，但可以包括0.1至3mm的范围。被动阻尼材料108可以选自包含泡沫合成树脂、毡、非织布、合成树脂纤维和矿物纤维的组。在一些具体实施例中，被动阻尼材料108是原纤化泡沫，例如，聚丙烯的原纤化泡沫。声腔106 的尺寸是成比例的，用于以近场模式操作。例如，当第一元件和第二元件被组装时，声腔106可以具有从最低频率测得距离(即，最短波长处的距离)的大约一个波长起的在声源114和样本保持器136之间的总深度。作为示例，合适的使用频率可以包括10Hz至30kHz，例如，10Hz至20kHz。空气中的声音在最高频率处具有小于17mm的波长，其根据被动阻尼材料 108的存在或具体材料而变化。声源114可以包括到用于提供放大的声信号的信号调节器(未示出)或其他合适的信号源的电连接124。

根据一些实施例，第二元件130包括第二衬底132，第二衬底132被布置成可重复地与第一元件102配对，并且第二衬底132可以保持样本保持器136，样本保持器136被布置成覆盖空隙110以完全封围声腔 106。在一些实施例中，样本保持器136可以被布置成使得样本保持器136 的测试样本侧144放置成与第一元件102的一部分齐平以封围声腔106。样本保持器136也可以或替代地压入密封特征122中以密封声腔106。第二衬底132可以包括第二对准特征150，第二对准特征150可以与第一对准特征 120相互作用，以在第一元件102和第二元件130连接在一起时对准第一元件102和第二元件130。在一些实施例中，第一元件102和第二元件130 可以在0.1mm或更小的公差内对准。

第二元件130进一步包括与样本保持器136的一部分相邻的背衬腔134。特别地，背衬腔134被布置成在样本保持器136的话筒侧146 容纳一个或多个话筒140。如本文所述，为了样本的测试和加载的可重复性，话筒140可以被布置成平面阵列。当第一元件102和第二元件130被组装时，话筒侧146与测试样本侧144相对并且背向声腔106。背衬腔134足够深以容纳一个或多个话筒140，并且可以通向导管(未示出)以容纳用于一个或多个话筒140的控制线和电源线。背衬腔134包含背衬材料148，背衬材料148可以包括任何合适的吸声材料，诸如，橡胶或聚合物泡沫(包括，例如，聚氨酯泡沫)或类似的吸声材料。声源114和话筒140都被封围在具有噪声抑制特性的结构中，使得内部可听噪声比在整个测试频率范围内平均的外部可听噪声小10dB。

尽管样本保持器136通常固定到第二元件130，并且当第二元件与第一元件固定或从第一元件移除时，样本保持器136被布置成与第一元件102接合和分离；但是样本保持器136也可以是从第二元件130可移除的。例如，样本保持器136的尺寸和/或形状可以被设计成与第二基板 132的一个或多个特征对准，例如与背衬腔134对准，并且样本保持器136 可以通过连接器(诸如，螺钉、螺栓、销、夹子或类似的连接器)与第二元件130可移除地附连。可以移除样本保持器136，例如，以便更换话筒 140中的一个或多个。

样本保持器136被布置成与第二元件130附接，使得当第二元件130与第一元件102组装时，样本保持器被可重复地放置成与声腔106 对准。样本保持器136包括在样本保持器136中限定通孔的多个端口138。端口138的直径可以约为1mm，但直径可以在0.2mm至3.0mm的范围内。端口138在样本保持器136的一侧与测试样本侧144连接，并且在话筒侧 146与一个或多个话筒140连接，从而主要通过一个或多个话筒140中的相应的一个话筒采集穿过端口138中的每一个端口的声音。在各种实施例中，样本保持器136包括基本上平坦的测试样本表面144，其能够密封到第一元件102(即，通过密封特征122)，并且能够在其上保持粘附的或以其他方式固定的测试样本。

每个端口138与样本保持器136的测试样本位置142相关联。在一些实施例中，样本保持器136的测试样本面144可以是光滑的聚合物表面或聚合物涂覆表面，例如聚酰亚胺涂覆表面或其他类似的涂层。优选地，测试样本面144是光滑的并且能够粘附到粘性的测试样本以及从粘性的测试样本完全释放。在一些替代实施例中，测试样本面144可以由光滑的聚合物层或聚合物涂覆的层形成，其被施加并固定到样本保持器136的结构部分。样本保持器136可以基本上由任何合适的结构材料形成，诸如，刚性聚合物或金属。端口138穿过样本保持器136的整个厚度形成，将每个话筒140与相应的测试样本位置142连接。在一些实施例中，测试样本位置142表示测试样本面144上的位置，在所述位置处，测试样本(例如声学盖的样本)可以被固定成每个完全覆盖端口138。在其他实施例中，测试样本位置142可以指定表面特征(未示出)，其可以进一步使得测试样本能够固定到测试样本面144。

图2示出了处于闭合位置100b的图1的高吞吐量声学测试装置100。在完全闭合位置100b中，第二元件130与第一元件102完全连接，其中第一对准特征120和第二对准特征150完全接合。测试样本面144与第一元件102的衬底104齐平。声腔106被完全封围在空隙110、声源114 和样本保持器136的测试样本面144之间。

图3以透视图示出了第一样本保持器136(如图1和图2的组件100中所示)的示例，并且示出了样本保持器136的话筒侧146。样本保持器136包括支撑多个话筒310的背衬层302，以及在背衬层的与话筒相对的一侧上的样本接收层304。根据一些实施例，样本接收层304是光滑的聚合物层或涂层，其可以接收和完全释放声学通气孔结构的测试样本。例如，并且如上所述，样本接收层304可以包括聚酰亚胺或聚酰亚胺涂层，其容易接受粘性的测试样本并完全密封到粘性的测试样本，并且还允许测试样本在剥离时从接收层完全释放。样本保持器306可以包括多个连接器 306，用于将背衬层302和样本接收层304保持在一起；并且可以包括连接特征308，用于附连样本保持器与诸如图1的组件100或图7(下文)的组件700的测试组件。连接特征308可以包括任何合适的连接器，诸如，螺栓、螺钉、销、磁性连接器、卡扣连接器或类似物。

图4以示出示例保持器的样本侧144的透视图示出了图3的第一样本保持器136。多个声学端口316是可见的，每个声学端口连接通过样本保持器136以与话筒310中的相应的一个话筒连接。每个声学端口316 与相应的测试样本位置312相关联。在样本接收层304是用于直接接收粘性的测试样本的光滑涂层的情况下，测试样本位置312可以包括围绕每个声学端口316的样本接收层的区域，声学端口316可以被标记或可以不被标记以用于接收测试样本。优选地，至少一个声学端口是参考端口314，其在结构上与测试端口相同但不接收声学测试样本。参考端口314用于在声学样本测试期间以“打开”配置获得声学数据，用于例如噪声消除、源稳定性校正和/或获得与无阻碍参考端口相关联的相移以用于与被声学测试样本阻碍的声学端口相关联的相移进行比较。在替代实施例中，样本接收层 304还包括用于接收测试样本的表面特征(未示出)。参考端口314也可以用于表征附加声学质量度量的变化，包括但不限于：总谐波失真、信噪比、摩擦和蜂鸣。

图5示出了根据一些实施例的被定位在示例性样本保持器 336的样本接收层304上的包括测试膜320的声学盖测试样本300的示例，示例性样本保持器336与图3和图4的示例性保持器136相似。所示的声学盖测试样本300被定位在样本位置312处并且桥接在声学测试端口316 上方，使得测试样本膜320关闭测试端口。

在另一方面，如图6所示，提供了一种声学盖测试样本600，包括定位在样本保持器636上的测试膜620。样本保持器636包括背衬层 602和样本接收层604，类似于上文参考图3-5描述的样本保持器136。声学测试端口616被示出为穿过样本保持器600并且与背衬层602上的测量话筒610连接。与测量话筒610相对并且在样本接收层604上，示出了与声学测试端口616相邻的样本保持特征612。保持特征612可以是用于保持声学通气孔结构(例如，包括至少一个膜)的任何合适的表面特征。根据一些实施例，保持特征可以包括例如粘合元件，诸如，双面胶带、机械连接器、压痕、对准标记等。在所示的示例中，保持特征612包括用于接收样本声学通气孔结构620的升高的环，以及能够在结构上方与保持特征612 连接以密封就位的盖614。

可以重复和定位上述装置的部分以增加可以同时被评估的声学测试样本的数量。在如上所述的样本保持器(例如，图1-4中所示的样本保持器136)的实施例中，八个声学端口116被定位在样本保持器上并且大致等距地间隔开。然而，应理解，可以在单个样本保持器上放置更多或更少的声学端口，而不偏离本公开的教导。在某些实施例中，基于装置的最大测试频率，声学端口116定位在彼此的一个波长或更小的范围内。

为了增加吞吐量，测试设备可以在第一元件中具有多个声腔，并且在第二元件中具有相应数量的样本保持器。声腔的数量可以是从2到 10，例如，从3或8。在一个示例性实施例中，可以采用四个声腔，如图7 所示。高吞吐量声学测试装置700具有多个隔音箱700a-d。每个隔音箱 700a-d具有与图1中所示的测试组件100相似的相应组件。图7中的类似部件以与图1中的部件相似的方式编号，用700替换100的位置(即，声源714类似于图1的声源114，样本保持器736类似于样本保持器136，等等)。对每个腔采用单独的声源可以是有用的，但是对于多个腔使用一个声源也在本公开的范围内。

装置700具有多个声腔706，多个声腔706被定位在单个第一元件702内并且被布置成与单个第二元件730的多个样本保持器736对准。第一元件702也包含多个声源714，每个声源714面对相应的样本保持器736，跨越相应的声腔706。第一元件702的对准特征720被布置成将第一元件702和第二元件730可重复地对准在一起，以使每个相应的声腔706 与相应的样本保持器736对准。所示的测试装置700示出了具有四个声腔 706和相关联的部件的组件；然而，应理解，高吞吐量测试装置可以具有多于四个声腔或者可以具有少于四个声腔。

图8示出了使用诸如图1和7的装置的测试装置来执行声学通气孔结构的高吞吐量测试的示例系统800。系统800包括高吞吐量测试装置840，其可以具有与测试装置100或700(图1和7)相似的特征。测试装置840包括至少声源802以及多个话筒，所述多个话筒包括多个测量话筒804和至少一个参考话筒806。系统800还包括管理部件810(管理部件 810包括处理器811和存储器812)、用于向用户显示信息的显示部件820 以及可以从用户接收指令的输入/输出部件830。存储器812是非暂态的并且包含用于操作声源802和用于检测来自测试话筒804和参考话筒806的音频信号的指令。系统800能够在打开状态和关闭状态下操作。在打开状态，系统800使声源802发射声信号，而测试装置840中不存在测试样本。在测试状态，系统800使声源802发射声信号，而测试装置840装载有声学测试样本。通过从在打开状态下针对每一个话筒获得的声信号中减去在测试状态下针对相同的相应话筒获得的声信号，可以获得每个测试样本的插入损耗。

图9示出了利用如图1、图7或图8所示的测试装置(诸如，装置100或700)的示例过程900。根据实施例，示例性过程900可以结合图8中所示的系统800来执行。首先，样本保持器可以被封围在处于打开配置的测试装置的隔音箱内(动作902)。可以由声源生成第一声信号，在打开配置将多个测量话筒和/或参考话筒暴露于该声信号(动作904)。然后，可以基于每个话筒对声信号的声学响应从测试话筒和/或参考话筒生成基线声学响应(动作906)。

接着，一个或多个测试样本可被定位在样本保持器上的样本位置处并且被封围在处于测试配置的闭合的隔音箱内(动作908)。多个测量话筒可以暴露于第二声信号，同时被测试样本覆盖(动作910)。感兴趣的测试频率范围内的声压级从测得的每个声学刺激偏离不应超过6dB。然后，可以基于测试配置的每个测量话筒的响应，生成多个测量话筒的测试声学响应(动作912)。可以部分地基于基线声学响应生成每个话筒的可接受的响应范围(动作914)并且可以由参考话筒校正可接受的响应范围。在一个实施例中，当使用校正时，连续的测试可以具有1dB或更小的偏差，例如0.5dB或更小或0.3dB或更小。

接下来，可以将每个话筒的测试声学响应与每个话筒的基线声学响应进行比较，以便计算每个相应测试样本的声学插入损耗(动作 916)。如果一个或多个声学插入损耗超过预定阈值(即，如果一个或多个测试响应超过声学损耗的合适的预定阈值)，则系统可以生成用于向用户呈现测试已经失败的指示。测试方法吞吐量最优选为每分钟3份或更多。在提供参考话筒的情况下，可以使用由参考话筒获得的参考信号，例如，用于噪声消除、源稳定性校正和/或获得与无阻碍参考端口相关联的相移。例如，与参考话筒相关联的相移可以被检测并且和与测量话筒相关联的相移进行比较，以确定由每个相应测试样本引起的相移。

示例1：

在示例“打开”测试中，在“打开”状态下，与图7的装置相似的声学测试装置配置有与图8的系统800相似的测试系统，其中28个可用的样本位置(和四个参考端口)未被覆盖。关闭测试装置以密封隔音箱，并且系统在94dB SPL(参考20μPa)的幅度下在100Hz至20kHz的频率范围内操作。在整个频率范围内测量声腔和样本保持器中相应的端口的声学插入损耗。

图10示出了说明上述测试装置中的声学端口之间的声学插入损耗可变性的图形表示。在整个频率范围内，在测试样本和参考话筒上测得的平均声学损耗几乎为零，仅在高频(即，高于10kHz)检测到微小的可变性。数据表明，话筒在整个装置上始终检测很宽的频率范围内的声压级。

在前面的描述中，出于解释的目的，已经阐述了许多细节以便提供对本发明的各种实施例的理解。然而，对于本领域技术人员而言，将显而易见的是，某些实施例可以在没有这些细节中的一些细节的情况下或者在具有附加细节的情况下实践。

已公开了数个实施例，本领域技术人员会理解，可使用多种修改、替代构造、以及等同体而不背离实施例的精神。另外，许多公知的工艺和要素未被描述以免不必要地模糊本发明。因此，上述描述不应视为限制本发明或权利要求的范围。

在提供值的范围的情况下，要理解，除非上下文另有明确规定，否则在该范围的上限和下限之间的每个中间值，特别是下限单位的最小部分亦被具体公开。在阐明的范围中的任何阐明的值或未阐明的中间值之间的任何较窄范围以及该阐明的范围中的任何其他阐明值或中间值被涵盖。这些较小范围的上限和下限可以独立地被包括在该范围中或排除在外，并且其中在该较小范围中包括任一限值、不包括任一限值或包括两个限值的每一个范围亦被涵盖在本发明内，受限于所阐明的范围中的任何具体排除的限值。在所阐明的范围包括限值中的一个或两个的情况下，排除这些被包括的限值中的任一个或两个限值的范围亦被包括。

如此处和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外明确规定，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指代。因此，例如，对“一滤波器”的引用包括多个这样的滤波器，而对“该支撑构件”的引用包括对本领域技术人员已知的一种或多种支撑构件及其等同物的引用，等等。

此外，说明书和权利要求书中所使用的术语“包括”、“包含”等旨在指定存在所述的特征、整体、部件、或步骤，但是它们并不排除一个或多个其它的特征、整体、部件、步骤、动作、或组的存在或添加。

在下文中，描述了进一步的示例以促进理解本公开：

E1一种用于测量声学通气孔结构的声学特性的测试装置，该装置包括：第一元件和第二元件，第二元件能可移除地连接到第一元件，其中当第一元件和第二元件连接时，第一元件和第二元件限定至少一个闭合的隔音箱，其中：第一元件包括至少一个声腔、一个或多个第一对准特征、以及能够在至少一个声腔中的每一个声腔内生成声音的至少一个声源；第二元件包括：一个或多个第二对准特征，一个或多个第二对准特征被布置成与一个或多个第一对准特征连接；多个话筒，被配置用于检测声信号；多个端口，每个端口限定在至少一个闭合的隔音箱中的一个闭合的隔音箱与多个话筒中的一个话筒之间的声道；以及，用于多个声学通气孔结构的一个或多个样本保持器，该一个或多个样本保持器定位在多个话筒中的至少一个话筒上方；并且当第二元件与第一元件连接时，至少一个声腔中的各个声腔与多个端口对准。

E2.如示例E1所述的装置，其中，声源能够在至少一个声腔中的每一个声腔内生成10Hz至30kHz的范围内(优选地，在10Hz至20kHz 的范围内)的声音。

E3.如示例E1所述的装置，其中，声源能够在至少一个声腔中的每一个声腔内生成10Hz至20kHz的范围内的声音。

E4.如前述示例中的任一项所述的装置，其中：多个样本保持器包括至少一个板，板包含穿过其中的多个端口；多个话筒被定位在板的与闭合隔音箱相对的第一侧上；并且面向闭合隔音箱的板的第二侧被构造成接收多个声学通气孔结构。

E5.如示例E4所述的装置，其中，至少一个板是从第二元件可移除的。

E6.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，多个话筒中的每个话筒是MEMS话筒。

E7.如前述示例中的任一项所述的装置，其中：声腔至少部分地填充有被动阻尼材料。

E8.如示例E7所述的装置，其中，被动阻尼材料选自包含泡沫合成树脂、毡、非织布、合成树脂纤维和矿物纤维的组。

E9.如示例E7所述的装置，其中，被动阻尼材料是原纤化泡沫。

E10.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，第二元件可以在0.1mm的公差内与第一元件可重复地对准。

E11.如前述示例中的任一项所述的装置，进一步包括背衬腔，背衬腔被布置在样本保持器的与至少一个闭合的声腔相对的一侧上，其中背衬腔包括声学阻尼材料。

E12.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，一个或多个样本保持器包括一个或多个平板，平板适于粘附到多个声学通气孔结构。

E13.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，一个或多个样本保持器包括多个表面特征，每个表面特征被配置为接收多个声学通气孔结构中的一个声学通气孔结构。

E14.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，一个或多个第一对准特征包括柱。

E15.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，一个或多个第二对准特征包括孔。

E16.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，当第一元件与第二元件连接时，一个或多个样本保持器与至少一个声源之间的距离小于最高测得频率的一个波长。

E17.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，至少一个闭合的隔音箱包括至少四个闭合的隔音箱。

E18.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，一个或多个样本保持器中的每一个包括面向闭合的隔音箱的聚酰亚胺涂层。

E19.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，多个端口中的端口包括一组或多组端口，每组端口对应于至少一个闭合的隔音箱中的一个闭合的隔音箱，并且其中，每组端口中的端口被布置为彼此间隔小于一个波长，并且该一个波长对应于最高测得频率。

E20.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，多个端口的每个声道或空隙的直径为1mm或更小。

E21.如前述示例中的任一项所述的装置，其中，第二元件进一步包括至少一个参考话筒，该至少一个参考话筒与多个端口中的至少一个参考端口连接并且通过一个或多个样本保持器与闭合的隔音箱分离。

E22.一种用于量化多个测试样本的声学参数的方法，该方法包括：利用包括第一元件和第二元件的测试装置，第二元件能可移除地连接至第一元件，其中，当第一元件和第二元件连接时，第一元件和第二元件限定至少一个闭合的隔音箱；第一元件包括至少一个声腔和能够在至少一个声腔中的每个声腔内生成声音的至少一个声源；并且第二元件包括：多个测量话筒，被配置为检测声信号；多个端口，每个端口限定在至少一个闭合的隔音箱中的一个闭合的隔音箱与多个话筒中的一个话筒之间的声道；以及，用于多个测试样本中的每个测试样本的一个或多个样本保持器，该一个或多个样本保持器被定位在多个测量话筒中的相应的测量话筒的上方；将多个测试样本中的每个测试样本定位在一个或多个样本保持器上的样本位置，每个测试样本覆盖多个端口中的相应的端口并且被封围在闭合的隔音箱内；在端口被测试样本覆盖时，通过至少一个声源将多个测量话筒暴露于声信号；基于每个测量话筒对声信号的响应，生成多个测量话筒中的每个测量话筒的测试声学响应；并且部分地基于每个相应的测量话筒的测试声学响应，量化多个测试样本中的每个测试样本的声学参数。

E23.如示例E22所述的方法，其中：每个测量话筒的测试声学响应包括测试声压；声学参数包括声学插入损耗；并且量化每个测试样本的声学参数包括将测试声压与预定的基线声压进行比较。

E24.如前述示例中的任一项所述的方法，其中：第二元件进一步包括参考话筒，参考话筒与多个端口中的参考端口连接并且通过参考端口与闭合的隔音箱连接而没有中间测试样本；每个测量话筒的测试声学响应包括测试声相位；声学参数包括相移；并且量化每个测试样本的声学参数包括：为参考话筒生成参考声学响应；以及通过将每个相应的测量话筒的测试声相位与参考声学响应进行比较来将多个测试样本中的每个测试样本的相移量化。

E25.如前述示例中的任一项所述的方法，其中，将多个测量话筒暴露于声信号包括将多个测量话筒暴露于在从10Hz到30kHz的范围内的一系列的频率。

E26.如前述示例中的任一项所述的方法，其中：第二元件进一步包括参考话筒，参考话筒通过参考端口与多个端口中的参考端口连接并且与闭合的隔音箱连接而没有中间测试样本；每个测量话筒的测试声学响应包括测试声学参数，测试声学参数包括测试总失真、测试总谐波失真、测试互调失真、测试差频失真、测试总谐波失真加噪声、测试声摩擦、测试声学蜂鸣、或测试声学信噪比中的一个；并且量化每个测试样本的声学参数包括：为参考话筒生成参考声学响应；以及通过将每个相应的测量话筒的测试声学响应与参考声学响应进行比较来将多个测试样本中的每个测试样本的声学参数量化。

E27.如前述示例中的任一项所述的方法，其中，声学参数包括总失真、总谐波失真、互调失真、差频失真、总谐波失真加噪声、声摩擦、声学蜂鸣、感知声摩擦、感知声学蜂鸣或信噪比中的一个。

Claims (26)

1.一种用于测量声学通气孔结构的声学特性的测试装置，所述装置包括：

第一元件和第二元件，所述第二元件可移除地连接至第一元件，其中，当所述第一元件和所述第二元件连接时，所述第一元件和所述第二元件限定至少一个闭合的隔音箱，其中：

所述第一元件包括至少一个声腔、一个或多个第一对准特征、以及能够在所述至少一个声腔中的每个声腔内生成声音的至少一个声源；

所述第二元件包括：一个或多个第二对准特征，所述第二对准特征被布置为与所述一个或多个第一对准特征连接；多个话筒，所述多个话筒被配置用于检测声信号；多个端口，所述多个端口中的每个端口限定在所述至少一个闭合的隔音箱中的一个闭合的隔音箱与所述多个话筒中的一个话筒之间的声道；用于多个声学通气孔结构的一个或多个样本保持器，所述一个或多个样本保持器被定位在多个话筒中的至少一个话筒上方；以及，背衬腔，所述背衬腔被布置在所述样本保持器的与所述至少一个声腔相对的一侧上，并且

其中所述背衬腔包括声学阻尼材料，

其中当所述第二元件与所述第一元件连接时，所述至少一个声腔中的各个声腔与所述多个端口对准。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述声源能够在所述至少一个声腔中的每一个声腔内生成10Hz至30 kHz的范围内的声音。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述声源能够在所述至少一个声腔中的每一个声腔内生成10Hz至20 kHz的范围内的声音。

4.如权利要求1所述的装置，其中：

所述多个样本保持器包括至少一个板，所述至少一个板包括穿过其中的所述多个端口；

所述多个话筒被定位在所述板的与所述闭合的隔音箱相对的第一侧上；并且

所述板面向所述闭合的隔音箱的第二侧被构造成接收所述多个声学通气孔结构。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述至少一个板是从所述第二元件可移除的。

6.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述多个话筒中的每个话筒是MEMS话筒。

7.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述声腔至少部分地填充有被动阻尼材料。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述被动阻尼材料选自包含泡沫合成树脂、毡、非织布、合成树脂纤维和矿物纤维的组。

9.如权利要求7所述的装置，其中，所述被动阻尼材料是原纤化泡沫。

10.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述第二元件在0.1mm的公差内与所述第一元件可重复地对准。

11.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述一个或多个样本保持器包括一个或多个平板，所述平板适于粘附到所述多个声学通气孔结构。

12.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述一个或多个样本保持器包括多个表面特征，所述多个表面特征中的每个表面特征被配置为接收所述多个声学通气孔结构中的一个声学通气孔结构。

13.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述一个或多个第一对准特征包括柱。

14.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述一个或多个第二对准特征包括孔。

15.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，当所述第一元件与所述第二元件连接时，所述一个或多个样本保持器与所述至少一个声源之间的距离小于最高测得频率的一个波长。

16.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述至少一个闭合的隔音箱包括至少四个闭合的隔音箱。

17.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述一个或多个样本保持器中的每一个包括面向所述闭合的隔音箱的聚酰亚胺涂层。

18.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述多个端口中的端口包括一组或多组端口，所述一组或多组端口中的每组端口对应于所述至少一个闭合的隔音箱中的一个闭合的隔音箱，并且其中，所述每组端口中的端口被布置为彼此间隔小于一个波长，并且所述一个波长对应于最高测得频率。

19.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述多个端口中的每个声道的直径为1mm或更小。

20.如权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述第二元件进一步包括至少一个参考话筒，所述至少一个参考话筒与所述多个端口中的至少一个参考端口连接并且通过所述一个或多个样本保持器与所述闭合的隔音箱分离。

21.一种用于量化多个测试样本的声学参数的方法，所述方法包括：

利用包括第一元件和第二元件的测试装置，所述第二元件能可移除地连接至所述第一元件，其中

当所述第一元件和所述第二元件连接时，所述第一元件和所述第二元件限定至少一个闭合的隔音箱；

所述第一元件包括至少一个声腔和能够在所述至少一个声腔中的每个声腔内生成声音的至少一个声源；并且

所述第二元件包括：多个测量话筒，所述多个测量话筒被配置为检测声信号；多个端口，所述多个端口中的每个端口限定在所述至少一个闭合的隔音箱中的一个闭合的隔音箱与所述多个测量话筒中的一个测量话筒之间的声道；用于所述多个测试样本中的每个测试样本的一个或多个样本保持器，所述一个或多个样本保持器被定位在所述多个测量话筒中的相应的测量话筒的上方；以及，背衬腔，所述背衬腔被布置在所述样本保持器的与所述至少一个声腔相对的一侧上；

其中所述背衬腔包括声学阻尼材料；

将所述多个测试样本中的每个测试样本定位在所述一个或多个样本保持器上的样本位置，每个测试样本覆盖所述多个端口中的相应的端口并且被封围在所述闭合的隔音箱内；

在所述端口被所述测试样本覆盖时，通过所述至少一个声源将所述多个测量话筒暴露于声信号；

基于每个测量话筒对所述声信号的响应，生成所述多个测量话筒中的每个测量话筒的测试声学响应；

部分地基于每个相应的测量话筒的所述测试声学响应，量化所述多个测试样本中的每个测试样本的所述声学参数。

22.如权利要求21所述的方法，其中：

每个测量话筒的所述测试声学响应包括测试声压；

所述声学参数包括声学插入损耗；并且

量化每个测试样本的所述声学参数包括将所述测试声压与预定的基线声压进行比较。

23.如权利要求21-22中的任一项所述的方法，其中，

所述第二元件进一步包括参考话筒，所述参考话筒与所述多个端口中的参考端口连接，并且通过所述参考端口与所述闭合的隔音箱连接，而没有中间测试样本；

每个测量话筒的所述测试声学响应包括测试声相位；

所述声学参数包括相移；并且

量化每个测试样本的所述声学参数包括：

为所述参考话筒生成参考声学响应；以及

通过将每个相应的测量话筒的所述测试声相位与所述参考声学响应进行比较来量化所述多个测试样本中的每个测试样本的所述相移。

24.根据权利要求21-22中任一项所述的方法，其中：

所述第二元件进一步包括参考话筒，所述参考话筒与所述多个端口中的参考端口连接，并且通过所述参考端口与所述闭合的隔音箱连接，而没有中间测试样本；

每个测量话筒的所述测试声学响应包括测试声学参数，所述测试声学参数包括测试总失真、测试总谐波失真、测试互调失真、测试差频失真、测试总谐波失真加噪声、测试声摩擦、测试声学蜂鸣、或测试声学信噪比中的一个；并且

量化每个测试样本的所述声学参数包括：

为所述参考话筒生成参考声学响应；以及

通过将每个相应的测量话筒的所述测试声学响应与所述参考声学响应进行比较来量化所述多个测试样本中的每个测试样本的所述声学参数。

25.如权利要求21-22中的任一项所述的方法，其中，将所述多个测量话筒暴露于所述声信号包括将所述多个测量话筒暴露于在从10Hz到30kHz的范围内的一系列的频率。

26.如权利要求21-22中的任一项所述的方法，其中，所述声学参数包括总失真、总谐波失真、互调失真、差频失真、总谐波失真加噪声、声摩擦、声学蜂鸣、感知声摩擦、感知声学蜂鸣或信噪比中的一个。

Images