CN110784815B - 一种用于测试产品声学性能的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测试产品声学性能的装置及方法，该装置在承载机构上设置一个密闭的压力场声腔结构，采用了音源喇叭外置和参考麦克风靠近空腔出音口的结构，并在测试过程中通过发音源校准和采集信号后处理步骤，解决了产品接收的声压性能不一致问题，并降低了发音源本身的干扰，尤其处于低频带时，也可轻松达到所需的声压级，消除测试过程中的误差，稳定测试结果。

Description

一种用于测试产品声学性能的装置及方法

技术领域

本发明涉及声学测试技术领域，具体的说是涉及一种用于测试产品声学性能的装置及方法。

背景技术

随着电子产品的大批量生产，以及消费者对声音品质的不断追求，对电子产品声学性能及一致性要求越来越高，测试产品声学性能一致性成为一个重点，声学性能一致性的测试环境要求非常严格，既要求非常高的信噪比，对测试环境的密封性也有非常高的要求，同时还需要测试音源在一定的声压级范围内测试，以保证产品性能的测试稳定性及真实性，这需要测试环境有极高的隔音性能以及测试设备需发出信噪比高、稳定性强的测试信号。

现有技术所用的测试装置的结构，一般采用的是在密闭空间内，将一发音源尽可能靠近待测产品的受音孔，同时空间内部放置参考麦克风，用以采集比对信号，该结构虽减小了外界噪音的干扰，但不能完全杜绝，而且产品采集的实际信号与参考麦克风采集的实际信号不是完全一致的，这样两者对比误差会增大；现有技术的测试方法一般包括：装置组装步骤、待测状态步骤、产品测试步骤和数据对比步骤，该方法采集的信号误差较大，且不易在低频带满足特定声压级，因此产品的声学测试结果较差。

如图1所示，现有一公开号为CN105722003A的专利文件公布了一种MEMS麦克风测试机构，该机构包括有空腔、位于空腔内的音源喇叭、参考麦克风、产品放置槽和压紧结构，槽底设有进音孔，该机构可对前进音或后进音麦克风进行声学测试，但一方面由于音源喇叭内置于空腔中，声腔体积较大且喇叭整个发声面的性能不一致，从而导致不同产品处接收到的声压性能不同，音源喇叭和空腔没有进行密封隔离，测试过程中声腔会受到音源喇叭本身振动影响，使采集的信号受到振动干扰，且该机构中参考麦克风距空腔出音口较远，因此参考麦克风的采集信号与产品入音口的采集信号存在差异，所测结果误差较大，另一方面该专利的测试方法与现有技术的一般测试方法一致，因此也无法满足特定声压级的信号要求，由于信号误差以及测试过程中的其他损耗，使最终测试结果误差较大，尤其处于低频带时，想要满足某些特定声压级十分困难，即使达到需要的声压级，也会造成发音源烧坏或者信号失真严重。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明公布了一种基于压力场测试产品声学性能的装置和方法，该装置采用小体积的压力场声腔结构、音源喇叭外置以及参考麦克风设置在靠近进音口位置的方式有效解决了测试产品声学性能一致性时，接收的声压性能不一致，也防止音源本体振动产生干扰，处于低频带时，也可轻松达到所需的声压级，通过发音源校正和采集信号后处理的方法，消除由于装置损耗产生的测试误差，进一步稳定测试结果，获得产品真实的声学性能数据。

本发明所公开的具体的技术方案如下：一种用于测试产品声学性能的装置，包括承载机构，所述承载机构包括承载平台、音源喇叭、喇叭固定座、喇叭后腔、参考麦克风和密封圈，其特征为：所述承载平台上设有一个空腔，所述空腔两端设有进音口和出音口，与出音口相对位置设有产品凹槽；所述音源喇叭设有发音口，所述音源喇叭与所述空腔的进音口相配合，所述空腔的进音口小于所述音源喇叭直径，略大于音源喇叭的发音口，所述音源喇叭与所述空腔的进音口之间的配合间隙设有第一密封结构，所述音源喇叭通过喇叭固定座固定在所述承载平台上；所述空腔的出音口正对产品的入音口，所述出音口设有第二密封结构，与产品的入音口配合压紧，所述音源喇叭的发音口、所述进音口、所述出音口和所述产品的入音口同轴设置。

优选的，所述参考麦克风嵌合在承载平台上，沿空腔径向伸入至空腔内壁，靠近空腔的出音口，所述参考麦克风与所述承载平台的配合间隙设有第三密封结构。

优选的，所述喇叭后腔固定在承载平台，位于所述音源喇叭一侧，所述喇叭后腔与所述承载平台的固定间隙中设有第四密封结构，所述喇叭后腔将所述音源喇叭包覆其中。

优选的，所述第一密封结构、第二密封结构、第三密封结构和第四密封结构均为密封圈。

基于现有测试方法包括的下列步骤：装置组装、完成待测状态、产品测试和数据对比，本发明所采用的的测试方法与现有测试方法不同之处在于：在产品测试步骤前进行音源喇叭校准步骤和在数据对比步骤前进行信号后处理步骤。

所述音源喇叭校准步骤包括：电脑控制声卡激励音源喇叭发声，参考麦克风采集其声音信号，然后对信号进行处理，计算出指定声压级条件下每个频率点下应该给音源喇叭的输入激励大小，当音源喇叭在相应输入激励条件下发声并且每个频率点满足指定声压级的情况下，记录喇叭输入的激励大小，即完成喇叭的校准功能；

所述采集信号后处理步骤包括：通过计算机用产品采集信号与参考麦克风采集信号相减，消除噪音消除环境中冲击噪声和喇叭本身性能导致的冲击性影响，完成信号的进一步处理，得到产品的声学性能参数。

采用本发明装置的有益效果是：该装置音源喇叭、产品入音口和空腔配合构成一个密闭的压力场声腔结构，音源喇叭置于声腔结构外部，并设置声腔进音口略大于音源喇叭发音口，在声腔中产生稳定声压级的声音信号，既保证了待测产品接收的声压性能一致，也有效隔绝了外界环境噪音，防止音源喇叭本身在声腔中带来的杂音，且通过将参考麦克风设置在靠近空腔出音口位置，确保参考麦克风与产品的所接收的信号一致，减小测试误差；密闭的压力场结构使音源喇叭可在低频条件下更容易达到特定声压级，防止发音源信号在低频条件中产生失真现象或发音源损毁。

采用本发明方法的有益效果是：该测试方法在原现有技术步骤中增加了发音源校准步骤，进一步保证了测试环境的声压性能一致，使参考麦克风与产品录音元件实际采集的信号更稳定，减小测试误差；在信号对比步骤中将参考麦克风与录音元件的采集信号通过计算机进行信号后处理时，用产品采集信号与参考麦克风采集信号相减，消除环境中冲击噪声和喇叭本身性能导致的冲击性影响，使得出的声学性能参数更接近产品真实测量值。

附图说明

图1是现有技术中的一种MEMS麦克风测试机构的结构示意图；

图2是本发明中一种用于测试产品声学性能装置的结构示意图；

附图中标记的具体含义：

1空腔、2音源喇叭、3发音口、4参考麦克风、5出音口、6第一密封结构、7进音口、8第三密封结构、9喇叭固定座、10喇叭后腔、11第二密封结构、12产品压棒、13待测产品、14产品下压模组、15承载平台、16第四密封结构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，本发明所公开实施例的技术方案如下：一种用于测试产品声学性能的装置，包括承载机构，所述承载机构由承载平台15、音源喇叭2、喇叭固定座9、喇叭后腔10、参考麦克风4和密封圈组成，其特征为：所述承载平台15上设有一个空腔1，所述空腔1两端设有进音口7和出音口5，与出音口5相对位置设有产品凹槽；所述音源喇叭2设有发音口3，所述音源喇叭2与所述空腔1的进音口7相配合，所述空腔1的进音口7小于所述音源喇叭2直径，略大于音源喇叭2的发音口3，所述音源喇叭2与所述空腔1的进音口7之间的配合间隙设有第一密封结构6，优选采用密封圈，所述音源喇叭2通过喇叭固定座9固定在所述承载平台15上；所述空腔1的出音口5正对产品13的入音口，所述出音口5设有第二密封结构11，优选采用密封圈，与产品13的入音口配合压紧，所述音源喇叭2的发音口3、所述进音口7、所述出音口5和所述产品13的入音口同轴设置。

上述机构通过空腔1、音源喇叭2和产品13的入音口配合构成一个密闭的压力场声腔结构，提供了稳定的测试环境，使产品采集到的信号信噪比极高，产品测试结果更稳定。

所述所述参考麦克风4嵌合在承载平台15上，沿空腔径向伸入至空腔内壁，靠近空腔1的出音口5，参考麦克风4其中一个作用是用来校准声源喇叭，另一个是用于采集测试过程中的信号，在采集信号后处理时进行噪声消除，消除环境中冲击噪声和音源喇叭本身性能导致的冲击性影响，所述承载平台15与所述参考麦克风4的配合间隙设有第三密封结构8，优选采用密封圈进行密封，所述密封圈既保证压力场声场结构的密封性也具有隔音消噪、保证测试稳定性的作用。

所述喇叭后腔10固定在所述承载平台15上，位于音源喇叭2一侧，所述喇叭后腔10与所述承载平台15的固定间隙中设有第四密封结构16，优选采用密封圈，所述喇叭后腔10将所述音源喇叭2包覆其中，既保障了所述音源喇叭本身的工作特性，也进一步保证了压力场声腔结构的密封性。

本发明实施例测试方法的完整步骤包括：

1.装置组装：完成装置基本机构的安装，装置安装完后，待测产品放置入装置中的产品凹槽内，待测产品的入音孔紧密贴合出音口的密封圈；

2.完成待测状态：操作员手动按压产品下压模组带动产品压棒压紧待测产品，即完成产品的待测状态；

3.音源喇叭校准：计算机控制声卡激励音源喇叭发声，参考麦克风采集其声音信号，然后对信号进行处理，计算出每个频率点下应该给喇叭的输入激励大小，当音源喇叭在相应输入激励条件下发声并且所有频率点满足制定声压级的情况下，记录音源喇叭输入激励的大小，即完成喇叭的校准功能；

4.产品测试：声卡提供校准后的激励给音源喇叭，音源喇叭开始发声，参考麦克风和产品的入音孔同时采集声音信号，直至完成数据采集；

5.信号后处理：通过计算机用产品的采集信号与参考麦克风的采集信号相减，完成信号的进一步处理及计算，得到产品的声学性能参数。

6.数据对比：将产品测得的声学性能参数与标准参数进行对比，确认产品声学性能是否一致。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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之内。

Claims (7)

1.一种用于测试产品声学性能的装置，包括承载机构，所述承载机构由承载平台、音源喇叭、喇叭固定座、喇叭后腔、参考麦克风和密封圈组成，其特征为：所述承载平台上设有一个空腔，所述空腔两端设有进音口和出音口，与出音口相对位置设有产品凹槽；所述音源喇叭设有发音口，所述音源喇叭与所述空腔的进音口相配合，所述空腔的进音口小于所述音源喇叭直径，略大于音源喇叭的发音口，所述音源喇叭与所述空腔的进音口之间的配合间隙设有第一密封结构，所述音源喇叭通过喇叭固定座固定在所述承载平台上；所述空腔的出音口正对产品的入音口，所述出音口设有第二密封结构，与产品的入音口配合压紧，所述音源喇叭的发音口、所述进音口、所述出音口和所述产品的入音口同轴设置；

所述参考麦克风嵌合在承载平台上，沿空腔径向伸入至空腔内壁，靠近空腔的出音口，所述参考麦克风与所述承载平台的配合间隙设有第三密封结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于测试产品声学性能的装置，其特征为：所述喇叭后腔固定在承载平台，位于所述音源喇叭一侧，所述喇叭后腔与所述承载平台的固定间隙中设有第四密封结构，所述喇叭后腔将所述音源喇叭包覆其中。

3.根据权利要求2所述的一种用于测试产品声学性能的装置，其特征为：所述第一密封结构、第二密封结构、第三密封结构和第四密封结构均为密封圈。

4.一种利用权利要求1至3中任意一项所述的用于测试产品声学性能的装置进行产品声学性能测试的方法，包括如下步骤：测试装置组装、完成产品待测状态、进行产品测试和数据对比，其特征为：

在进行产品测试步骤前进行音源喇叭校准步骤。

5.根据权利要求4所述的一种进行产品声学性能测试的方法，其特征为：所述音源喇叭校准步骤包括：电脑控制声卡激励音源喇叭发声，所述参考麦克风采集其声音信号，然后对信号进行处理，计算出每个频率点下应该给音源喇叭的输入激励大小，当音源喇叭在相应输入激励条件下发声并且每个频率点满足指定声压级的情况下，记录音源喇叭输入的激励大小，即完成音源喇叭的校准功能。

6.根据权利要求5所述的一种进行产品声学性能测试的方法，其特征为，还包括：在进行数据对比步骤前进行信号后处理步骤。

7.根据权利要求6所述的一种进行产品声学性能测试的方法，其特征为：所述采集信号后处理步骤包括：

通过计算机用产品采集信号与参考麦克风采集信号相减，消除噪音消除环境中冲击噪声和喇叭本身性能导致的冲击性影响，完成信号的进一步处理，得到产品的声学性能参数。

Images