CN111510842A - 麦克风测试系统和测试方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种麦克风测试系统和测试方法，涉及人工智能技术。其中，该麦克风测试系统包括：声源，与波导管连接，用于向待测麦克风提供声音信号；波导管，用于向待测麦克风传输声音信号；加热装置，与待测麦克风连接，用于调控待测麦克风的工作环境的温度；分析装置，与待测麦克风连接，用于接收待测麦克风的输出信号，并根据接收的输出信号分析待测麦克风的性能。本申请实施例实现了声源与待测麦克风所处环境的分离，提高了在不同温度下，麦克风的声学性能测试结果的准确性。

Description

麦克风测试系统和测试方法

技术领域

本申请实施例涉及计算机技术，具体涉及人工智能技术，尤其涉及一种麦克风测试系统和测试方法。

背景技术

随着人工智能技术的发展，人工智能产品在人类生活中也越来越普遍，例如智能空调、智能电视、智能音箱等，极大促进了人类生活品质的提高。

针对智能语音类设备，语音交互功能的实现与设备中麦克风的声学性能密切相关。因此，对智能语音设备中的麦克风性能进行测试，是产品研发过程中不可缺少的一个环节。麦克风的声学性能测试不仅包括正常工作条件下的性能测试，也包括在高温(例如+85℃)或者低温环境(例如-40℃)下的性能测试。

目前，在对麦克风进行高温或者低温的声学性能测试时，大多采用将声源和麦克风置于相同的高温或者低温环境下，从而忽略了高温或低温对声源的声学性能影响，进而导致得到的关于麦克风的声学性能测试结果不准确。

发明内容

本申请实施例公开一种麦克风测试系统和测试方法，以提高在不同温度下，麦克风的声学性能测试结果的准确性。

第一方面，本申请实施例公开了一种麦克风测试系统，包括：

声源，与波导管连接，用于向待测麦克风提供声音信号；

波导管，用于向所述待测麦克风传输所述声音信号；

温度箱，用于为设置在所述温度箱内部的所述待测麦克风提供不同温度的测试环境；所述波导管通过所述温度箱上的开孔延伸至所述温度箱内；

分析装置，与所述待测麦克风连接，用于接收所述待测麦克风的输出信号，并根据接收的输出信号分析所述待测麦克风的性能。

第二方面，本申请实施例还公开了一种麦克风测试方法，包括：

通过与声源连接的波导管，向待测麦克风传输声音信号；

利用温度箱控制所述待测麦克风的工作环境的温度，其中，所述待测麦克风设置在所述温度箱内，所述波导管通过所述温度箱上的开孔延伸至所述温度箱内；

利用分析装置接收所述待测麦克风在不同温度的工作环境中的输出信号，并根据接收的输出信号分析所述待测麦克风的性能。

根据本申请实施例的技术方案，通过利用与声源连接的波导管，向设置在温度箱内的待测麦克风传输声音信号，实现了声源与待测麦克风所处环境的分离，提高了在不同温度下，麦克风的声学性能测试结果的准确性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：

图1是根据本申请实施例公开的一种麦克风测试系统的结构示意图；

图2是根据本申请实施例公开的另一种麦克风测试系统的结构示意图；

图3是根据本申请实施例公开的另一种麦克风测试系统的结构示意图；

图4是根据本申请实施例公开的加热装置和待测麦克风的一种连接结构的示意图；

图5是根据本申请实施例公开的待测麦克风和标准麦克风在印刷线路板上的一种位置关系的示意图；

图6是根据本申请实施例公开的另一种麦克风测试系统的结构示意图；

图7是根据本申请实施例公开的一种麦克风测试方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

图1是根据本申请实施例公开的一种麦克风测试系统的结构示意图，本申请实施例可以适用于将声源和待测麦克风置于不同温度的环境中，对麦克风进行性能测试的情况。关于麦克风测试系统中涉及的线路连接方式，本申请实施例不作具体限定，可以参照现有相关线路连接方式实现。

如图1所示，本申请实施例公开的麦克风测试系统100可以包括声源101、波导管(Standing Wave Tube)102、温度箱(Temperature Chamber)109、分析装置104和待测麦克风105，其中：

声源101，与波导管102连接，用于向待测麦克风105提供声音信号；

波导管102，用于向待测麦克风105传输声音信号；

温度箱109，用于为设置在温度箱109内部的待测麦克风105提供不同温度的测试环境；波导管102通过温度箱109上的开孔延伸至温度箱109内；

分析装置104，与待测麦克风105连接，用于接收待测麦克风105的输出信号，并根据接收的输出信号分析待测麦克风105的性能。

具体的，声源101可以利用现有的任意能够提供声音的装置实现，本申请实施例不作具体限定。波导管102在保证可以实现声音传导功能、且不会造成较大的声音失真的基础上，可以采用现有的任意材质的波导管实现，优选的，波导管102包括但不限于聚四氟乙烯波导管或者金属波导管，其中，聚四氟乙烯波导管具有较好的隔热性。通常，波导管102的横截面为圆形，波导管102的长度和直径可以根据波导管内驻波频率的计算公式来确定，因此，当声源101提供的声音频率确定之后，便可以利用驻波频率计算公式推导波导管102的长度和横截面直径。针对不同的声源频率，本领域技术人员可以根据需求合理确定波导管102的尺寸。当然，波导管102的横截面并不限于圆形，在保证其功能实现的基础上，本领域技术人员可以利用波导原理合理设计波导管的结构。

温度箱109具有温度调节功能，可以为设置在其内部的待测麦克风105提供不同温度的测试环境。在保证可实现高温和低温测试环境的基础上，温度箱109的温度调节范围可以适应性设置。温度箱109可以包括但不限于现有的高低温箱等成品设备。温度箱109在特定侧面上可以设置开孔，该开孔的形状和大小与波导管102的管口形状和大小相匹配，使得波导管102可以通过该开孔延伸至温度箱109内部。关于波导管102延伸至温度箱109内部的长度，本申请实施例不作具体限定，换言之，在温度箱109内部，待测麦克风105与波导管102的出音口的距离，可以适应性设置。温度箱109的温度调控原理与方式也可以参照现有技术实现。在测试过程中，可以对温度箱109内部的温度进行层次化调控，从而得到待测麦克风105在不同温度的工作环境中的输出信号。

分析装置104具有对待测麦克风105的输出信号进行分析的功能，按照预设数据处理逻辑，可以得到麦克风的声学性能测试结果，例如频率响应(FR)、总谐波失真(THD)、相位(Phase)、噪声(Noise)等声学性能参数。分析装置104可以是任意可用的具有计算能力的电子设备，例如任意类型的音频分析仪器(Audio Precision)等。

本申请实施例通过利用温度箱109和波导管102，声源101并不直接与待测麦克风105靠近，使得声源101和待测麦克风105可以处于不同的温度环境下，当待测麦克风105的工作环境温度升高或者降低时，在一定区域范围内，并不会影响声源101所处工作环境的温度变化，即在高温或者低温环境下测试待测麦克风105的声学性能时，可以保持声源101处于较为平稳或正常的温度环境，无需考虑高温或低温变化对声源101声学性能的影响，进而确保了待测麦克风105的声学性能测试结果的准确性。如果将声源101和待测麦克风105同时置于高温或低温测试环境中，声源101受到温度影响，其频响曲线以及谐波失真变化较大，将会导致待测麦克风105的测试结果不准确。

可选的，本申请实施例公开的测试系统还包括温度传感器(Temperature Sensor，图1中未示出)，与待测麦克风105连接，用于实时地测量待测麦克风105的测试环境的温度，准确把控测试温度的变化，确保测试效果的有效性、以及测试结果分析的准确性。

采用本申请实施例公开的测试系统，对待测麦克风105的声学性能进行测试时，可以采用对比测试方法或者替代测试方法。对比测试方法是指可以将待测麦克风105和标准麦克风(Standard Microphone，图1中未示出)同时置于温度箱109内，然后在利用同一声源101经波导管102传输声音信号的情况下，由分析装置104同时收集待测麦克风105和标准麦克风的输出信号，通过数据对比分析，得到待测麦克风105在不同温度下的声学性能测试结果。替代测试方法是指在相同的测试条件下，可以逐一将待测麦克风105和标准麦克风置于温度箱109中进行测试，先后收集到两者的输出信号后，再进行数据对比分析，得到待测麦克风105在不同温度下的声学性能测试结果。具体而言，标准麦克风用于校准及测试声源的性能参数。

在上述技术方案的基础上，可选的，声源101、波导管102和待测麦克风105的中心轴线可以设置在同一高度，即待测麦克风105正向面对声源101和波导管102形成的结构的出音口时，待测麦克风105的中心轴线与波导管102的中心轴线在同一水平线上，这有助于提高测试结果的准确性。进一步的，根据测试需求，待测麦克风105可以包括单一待测麦克风，或者待测麦克风阵列。

可选的，波导管102内部填充预设厚度的隔温材料，用于吸收测试待测麦克风105的过程中，向声源101扩散的热量，从而减少测试温度对声源101中振膜的影响，确保测试结果的准确性。其中，隔温材料可以是任意的对热量具有一定吸收功能的材料，包括但不限于吸音棉等。隔温材料的填充厚度可以根据吸热效果进行灵活设置，本申请实施例不作具体限定。

图2是根据本申请实施例公开的另一种麦克风测试系统的结构示意图，基于上述技术方案进一步优化与扩展，并可以与上述各个可选实施方式进行结合。如图2所示，该测试系统100可以包括声源101、波导管102、温度箱109、分析装置104、待测麦克风105和风罩(Windproof Cover)110，其中：

声源101，与波导管102连接，用于向待测麦克风105提供声音信号；

波导管102，用于向待测麦克风105传输声音信号；

温度箱109，用于为设置在温度箱109内部的待测麦克风105提供不同温度的测试环境；波导管102通过温度箱109上的开孔延伸至温度箱109内；

分析装置104，与待测麦克风105连接，用于接收待测麦克风105的输出信号，并根据接收的输出信号分析待测麦克风105的性能；

风罩110，设置在温度箱109的内部；相应的，待测麦克风105设置在风罩110内。考虑温度箱109在实际工作中需要不断的吹风循环，以保持内部环境温度，因此，在温度箱109内部设置风罩110，可以降低温度箱109内部风噪，避免风噪的存在对待测麦克风105的声学性能测试结果的影响。在保证风罩110可以实现降低温度箱109内部风噪的基础上，本申请实施例对风罩110的具体实现材质、以及结构等不作具体限定，示例性的，风罩110可以包括但不限于铝合金风罩；风罩110的内壁可以设置吸音材料，吸音材质包括但不限于吸音泡棉，用于减少风罩110内部的声音反射。

图3是根据本申请实施例公开的另一种麦克风测试系统的结构示意图，基于上述技术方案进一步优化与扩展，并可以与上述各个可选实施方式进行结合。如图3所示，该测试系统100可以包括声源101、波导管102、加热装置103、温度箱109、分析装置104和待测麦克风105，其中：

声源101，与波导管102连接，用于向待测麦克风105提供声音信号；具体的，声源101包括声腔1011和喇叭1012；喇叭1012设置在声腔1011的内部，声腔1011的出音口与波导管102耦合连接；

波导管102，用于向待测麦克风105传输声音信号；

温度箱109，用于为设置在温度箱109内部的待测麦克风105提供不同温度的测试环境；波导管102通过温度箱109上的开孔延伸至温度箱109内；

分析装置104，与待测麦克风105连接，用于接收待测麦克风105的输出信号，并根据接收的输出信号分析待测麦克风105的性能；

加热装置103，与待测麦克风105连接，用于调控待测麦克风105的工作环境的温度；加热装置103与待测麦克风105可以一起设置在温度箱109内，对待测麦克风105进行高效的局部加热，从而提高待测麦克风105在不同温度下的测试效率。通常而言，可以通过加热装置103，迅速将待测麦克风105的测试环境的温度调节至高于温度箱109设定的低温环境温度，低温环境温度例如可以是-40℃。

在确保可以实现为麦克风局部加热的功能的基础上，本申请实施例对加热装置103的具体实现不作限定，例如，加热装置103可以包括但不限于现有任意可用的加热块或者加热片(Heating Board)等装置。此外，加热装置103可以连接外部电源，也可以内置电源，以确保加热功能的实现。以加热片为例，加热片可以利用导热胶粘合在待测麦克风105的固定支架的后端，通过调节外部电源，控制对待测麦克风105的加热温度。加热片可以根据需要设置多片，从而保证加热片的总面积可以覆盖待测麦克风105。加热片可以包括但不限于陶瓷加热片或者金属加热片等。

示例性的，待测麦克风105可以设置在印刷线路板上；印刷线路板设置在固定支架上；加热装置103设置在固定支架远离波导管102的一侧。

图4是根据本申请实施例公开的加热装置和待测麦克风的一种连接结构的示意图，图4仅是一种示例，不应理解为对本申请实施例的限定。具体的，图4以固定支架包括底座1071和盖板1072，待测麦克风105为待测麦克风阵列为例，对加热装置103和待测麦克风105的连接结构进行示例性说明，并以侧视图为例。待测麦克风105设置在印刷线路板106上；印刷线路板106嵌入底座1071上，盖板1072覆盖在印刷线路板106上方，并且，底座1071和盖板1072之间可以使用连接部件，例如螺丝等，进行固定，从而对印刷线路板106进一步进行固定；底座1071上方和盖板1072对应衔接的部分、以及盖板1072采用中空结构，从而避免对待测麦克风105接收声音信号的屏蔽；加热装置103通过导热胶粘合在底座1071的外侧。为确保覆盖加热效果，加热装置103的总面积尽量选择等于或大于印刷线路板106的总面积。固定支架可以采用金属或者不锈钢材质。此外，关于加热装置103和印刷线路板106的电路引线设置，如图4中所示的加热装置103和印刷线路板106靠近固定支架底部的延长部分，本申请实施例不作具体限定，可以在实际应用中合理布设。

进一步的，印刷线路板106的任意位置上还可以设置温度传感器(图4中未示出)，用于测量待测麦克风105的测试环境的温度，从而准确把控测试温度，确保测试效果的有效性、以及测试结果分析的准确性。

本申请实施例通过将声源101和待测麦克风105处于不同的温度环境下，对待测麦克风105进行不同温度下的声学性能测试，确保了待测麦克风105的声学性能测试结果的准确性；并且，加热装置103的采用，提高了测试效率。

在上述技术方案的基础上，进一步的，印刷线路板106上还可以设置标准麦克风。待测麦克风105和标准麦克风在印刷线路板106上的位置可以根据需求进行设置，本申请实施例不作具体限定。示例性的，标准麦克风设置在印刷线路板106的中心位置；待测麦克风105按照与标准麦克风的预设间隔距离，设置在印刷线路板106上，其中，预设间隔距离与待测麦克风105的数量和印刷线路板106的面积有关。如果待测麦克风105为待测麦克风阵列，则待测麦克风105的数量为麦克风单体(MIC单体)的数量。

图5作为示例，示出了待测麦克风和标准麦克风在印刷线路板上的一种位置关系示意图，具体以待测麦克风阵列为例，不应理解为对本申请实施例的具体限定。如图5所示，印刷线路板106设置在固定支架107上，待测麦克风阵列中的麦克风单体1051均匀分布在标准麦克风108的周围，标准麦克风108设置在印刷线路板106的中心位置。关于印刷线路板106的电路引线设置，如图5中所示的印刷线路板下端的延长线示例，本申请实施例不作具体限定，可以在实际应用中合理布设。

将待测麦克风105和标准麦克风108同时设置在印刷线路板106上，可以利用对比测试方法得到待测麦克风105在不同温度下的声学性能参数，提升测试效率和测试便捷性。

图6是根据本申请实施例公开的另一种麦克风测试系统的结构示意图，基于上述技术方案进一步优化与扩展，并可以与上述各个可选实施方式进行结合。并且，图6中具体以分析装置为音频分析仪，待测麦克风为待测麦克风阵列为例，对本申请实施例公开的麦克风测试系统进行示例性说明。

如图6所示，该测试系统100可以包括声源101、波导管102、加热装置103、音频分析仪104、待测麦克风105、温度箱109、风罩110、功率放大器(Power Amplifier)112、温度表113、印刷线路板106和标准麦克风108，其中：

声源101，与波导管102连接，用于向待测麦克风105和标准麦克风108提供声音信号；声源101包括声腔1011和喇叭1012；喇叭1012设置在声腔1011的内部，声腔1011的出音口与波导管102耦合连接；

波导管102，用于向待测麦克风105和标准麦克风108传输声音信号；

温度箱109，用于为设置在温度箱109内部的待测麦克风105和标准麦克风108，提供不同温度的测试环境；波导管102通过温度箱109上的开孔延伸至温度箱109内；

待测麦克风105和标准麦克风108设置在印刷线路板106上，印刷线路板106可以设置在固定支架(图6中未示出)上，加热装置103可以设置在印刷线路板106或固定支架的后端，即远离波导管102出音口的一侧；加热装置103，可以用于对待测麦克风105和标准麦克风108进行局部加热；图6具体示出了待测麦克风105、标准麦克风108、印刷线路板106和加热装置103之间的一种连接结构的侧视图；

风罩110，设置在温度箱109的内部；相应的，待测麦克风105、标准麦克风108和加热装置103设置在风罩110内，风罩110可以减少温度箱109内部风噪对待测麦克风105在不同温度下的声学性能测试结果的影响；

音频分析仪104，与待测麦克风105连接，用于接收待测麦克风105的输出信号，并根据接收的输出信号分析待测麦克风105的性能；

功率放大器112，分别与音频分析仪104和声源101连接，用于将音频分析仪104输出的电信号进行功率放大后，传输给喇叭1012，实现声音外放；

温度表113可以与待测麦克风105、标准麦克风108和印刷线路板106中的至少之一连接，用于实时显示测试环境温度，从而准确把控麦克风测试进程。

以下对本申请实施例的测试流程进行示例性说明：

调节温度箱109的温度达到要求值，然后通过音频分析仪104播放测试音频信号给到功率放大器112，信号放大后提供给喇叭1012，喇叭1012播放测试音频(如100Hz～10KHz1/12oct sweep signal)，待测麦克风105与标准麦克风108同时接受声音信号，由于标准麦克风108的性能参数已知，通过对比法，便可以得到待测麦克风105的各项性能参数，例如频率响应曲线、失真曲线、相位曲线和灵敏度值等。在一个温度下测试完成后，可以调节加入装置103的外部电源电压值，改变待测麦克风105与标准麦克风108的测试环境温度，继续进行测试。通过多组温度下的测试数据，便可以得到待测麦克风105随着温度变化的声学性能参数变化趋势。

本申请实施例通过将声源101和待测麦克风105处于不同的温度环境下，对待测麦克风105进行不同温度下的声学性能测试，确保了待测麦克风105的声学性能测试结果的准确性；加热装置103的采用，提高了测试效率；在测试过程中，将待测麦克风105和标准麦克风108同时设置在印刷线路板106上，可以利用对比测试方法得到待测麦克风105在不同温度下的声学性能参数，进一步提升了测试效率和测试便捷性。

图7是根据本申请实施例公开的一种麦克风测试方法的流程图，基于上述技术方案中所公开的麦克风测试系统实现。如图7所示，本申请实施例公开的麦克风测试方法，可以包括：

S701、通过与声源连接的波导管，向待测麦克风传输声音信号。

S702、利用温度箱控制待测麦克风的工作环境的温度。

其中，待测麦克风设置在温度箱内，波导管通过温度箱上的开孔延伸至温度箱内。

S703、利用分析装置接收待测麦克风在不同温度的工作环境中的输出信号，并根据接收的输出信号分析待测麦克风的性能。

根据本申请实施例的技术方案，通过利用与声源连接的波导管，向设置在温度箱内的待测麦克风传输声音信号，实现了声源与待测麦克风所处环境的分离，提高了在不同温度下，麦克风的声学性能测试结果的准确性。

本申请实施例公开的麦克风测试方法与上述公开的麦克风测试系统属于相同的发明构思，并且相互配合执行，方法实施例中未详尽描述的内容，可以参考前述系统实施例中的详细解释。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (17)

1.一种麦克风测试系统，其特征在于，包括：

声源，与波导管连接，用于向待测麦克风提供声音信号；

波导管，用于向所述待测麦克风传输所述声音信号；

温度箱，用于为设置在所述温度箱内部的所述待测麦克风提供不同温度的测试环境；所述波导管通过所述温度箱上的开孔延伸至所述温度箱内；

分析装置，与所述待测麦克风连接，用于接收所述待测麦克风的输出信号，并根据接收的输出信号分析所述待测麦克风的性能。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述声源、所述波导管和所述待测麦克风的中心轴线设置在同一高度。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述声源包括声腔和喇叭；

所述喇叭设置在所述声腔的内部，所述声腔的出音口与所述波导管耦合连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波导管内部填充预设厚度的隔温材料，用于吸收测试所述待测麦克风的过程中，向所述声源扩散的热量。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波导管包括聚四氟乙烯波导管或者金属波导管。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

加热装置，与所述待测麦克风连接，用于调控所述待测麦克风的工作环境的温度。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述加热装置包括加热片。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于：

所述待测麦克风设置在印刷线路板上；

所述印刷线路板设置在固定支架上；

所述加热装置设置在所述固定支架远离所述波导管的一侧。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括风罩，设置在所述温度箱的内部；

相应的，所述待测麦克风设置在所述风罩内。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述风罩包括铝合金风罩；

所述风罩的内壁设置吸音材料。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括温度传感器，与所述待测麦克风连接，用于测量所述待测麦克风的测试环境的温度。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析装置包括音频分析仪。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括功率放大器；

所述功率放大器分别与所述音频分析仪和所述声源连接。

14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待测麦克风包括待测麦克风阵列。

15.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述印刷线路板上还设置标准麦克风。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于：

所述标准麦克风设置在所述印刷线路板的中心位置；

所述待测麦克风按照与所述标准麦克风的预设间隔距离，设置在所述印刷线路板上。

17.一种麦克风测试方法，其特征在于，包括：

通过与声源连接的波导管，向待测麦克风传输声音信号；

利用温度箱控制所述待测麦克风的工作环境的温度，其中，所述待测麦克风设置在所述温度箱内，所述波导管通过所述温度箱上的开孔延伸至所述温度箱内；

利用分析装置接收所述待测麦克风在不同温度的工作环境中的输出信号，并根据接收的输出信号分析所述待测麦克风的性能。

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