CN113203472B - 用于示波器的传声器探头灵敏度补偿方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于示波器的传声器探头灵敏度补偿方法和系统，所述方法包括：向传声器探头输入已知声学参数的标准音频信号，再经过传声器探头转换为对应的电信号输入至示波器中，同时示波器根据用户输入的传声器探头灵敏度校准指令，将传声器探头的衰减倍数设置为预设述衰减倍数，示波器读取传声器探头输入的电信号对应的电学参数，并根据标准音频信号的声学参数和对应电信号的电学参数，确定传声器探头的灵敏度，基于传声器探头的灵敏度对传声器探头的衰减倍数进行调整，以对传声器探头的灵敏度进行补偿。

Description

用于示波器的传声器探头灵敏度补偿方法和系统

技术领域

本发明涉及示波器技术领域，具体涉及一种用于示波器的传声器探头灵敏度补偿方法和系统。

背景技术

随着科技的进步，生活中与声音相关的电子设备越来越多，需要测量声音信号的场合越来越多。通常来说，可以使用示波器的传声器探头把声音信号转换为电信号，示波器的传声器探头在出厂时，其灵敏度已经按照指标完成了校准，但是传声器探头在运输过程中因震动或者使用环境发生变化，会导致传声器探头的灵敏度偏离校准值。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何能够随时对示波器的传声器探头的灵敏度进行校准。

根据第一方面，一种实施例中提供一种用于示波器的传声器探头灵敏度补偿方法，所述示波器与传声器探头连接，所述传声器探头用于接收音频信号，并将音频信号转换为对应的电信号，所述方法包括：

接收用户输入的传声器探头灵敏度校准指令，将示波器的传声器探头的衰减倍数设置为预设衰减倍数；

接收传声器探头输出的标准音频信号对应的电信号；

获取所述电信号对应的电学参数；

根据所述标准音频信号的声学参数和所述电信号对应的电学参数，确定所述传声器探头的灵敏度；

基于所述传声器探头的灵敏度，对所述传声器探头的衰减倍数进行调整，以对所述传声器探头灵敏度进行补偿。

在一实施例中，所述标准音频信号由声级校准器输出。

在一实施例中，所述标准音频信号的声学参数为所述标准音频信号的声压值；所述电信号对应的电学参数为所述电信号的电压峰-峰值。

在一实施例中，所述电信号对应的电学参数为获取预设次数电信号对应的电压峰-峰值的平均值。

在一实施例中，所述根据所述标准音频信号的声学参数和所述电信号对应的电学参数，确定所述传声器探头的灵敏度，包括：

根据以下公式得到所述传声器探头的灵敏度：

a=y/x

其中，a为传声器探头的灵敏度，x为标准音频信号的声压值，y为标准音频信号对应的电信号的电压峰-峰值。

在一实施例中，所述基于所述传声器探头的灵敏度，对所述传声器探头的衰减倍数进行调整，以对所述传声器探头灵敏度进行补偿，包括：

根据所述传声器探头的灵敏度，确定灵敏度补偿值；

将所述灵敏度补偿值作为所述传声器探头的衰减倍数，以对传声器探头接收的音频信号进行灵敏度补偿。

在一实施例中，所述灵敏度补偿值为1/a，其中a为传声器探头的灵敏度。

在一实施例中，所述传声器探头的预设衰减倍数为1。。

根据第二方面，一种实施例中提供一种传声器探头灵敏度补偿系统，包括：

声级校准器，用于输出标准音频信号；

连接于所述声级校准器的传声器探头，用于接收所述标准音频信号，并将所述标准音频信号转换为对应的电信号，输出所述电信号至示波器；

连接于所述传声器探头的示波器，用于接收用户输入的传声器探头灵敏度校准指令，将示波器的传声器探头的衰减倍数设置为预设衰减倍数；并接收传声器探头输出的标准音频信号对应的电信号；获取所述电信号对应的电学参数；根据所述标准音频信号的声学参数和所述电信号对应的电学参数，确定所述传声器探头的灵敏度；基于所述传声器探头的灵敏度，对所述传声器探头的衰减倍数进行调整，以对所述传声器探头灵敏度进行补偿。

根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上述实施例所述的方法。

依据上述实施例的用于示波器的传声器探头灵敏度补偿方法，向传声器探头输入已知声学参数的标准音频信号，再经过传声器探头转换为对应的电信号输入至示波器中，同时示波器根据用户输入的传声器探头灵敏度校准指令，将传声器探头的衰减倍数设置为预设述衰减倍数，示波器读取传声器探头输入的电信号对应的电学参数，并根据标准音频信号的声学参数和对应电信号的电学参数，确定传声器探头的灵敏度，基于传声器探头的灵敏度对传声器探头的衰减倍数进行调整，以对传声器探头的灵敏度进行补偿。

附图说明

图1为一种实施例的传声器探头灵敏度补偿系统的结构示意图；

图2为一种实施例的示波器的结构示意图；

图3为一种实施例的用于示波器的传声器探头灵敏度补偿方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

示波器的探头包括用于接收电压信号的电压探头和用于接收音频信号的传声器探头，其中电压探头常用的衰减档位为10倍衰减（10X），由于电压探头的稳定性比较高，示波器只需按照标称规格对电压探头的衰减倍数进行补偿就可以达到较高测量精度。传声器探头的灵敏度用于感受接收音频信号的声压（Pa）和转换后对应的电信号的电压（V）的关系，灵敏度的单位是V/Pa。

专利文件CN201210519540.1 公开了一种实现传声器灵敏度一致的方法及一种可调增益传声器，该方法通过外部调试设备接收传声器的灵敏度，并对传声器的灵敏度进行测试；判断测试结果的灵敏度是否在合格灵敏度范围，如果否，外部调试设备控制ASIC集成线路进入增益调整状态；在增益调整状态下，根据灵敏度的高低通过ASIC集成线路进行增益的调整，将传声器的灵敏度调整到合格灵敏度范围。上述实现传声器灵敏度一致的方法存在以下几个问题：

（1）需要外部调试设备对传声器内部的可调增益放大器进行写寄存器操作来调整灵敏度，然而控制可调增益放大器的寄存器是一个非常复杂的过程，而且使用可调增益放大器也会导致传声器的成本过高。

（2）需要人工判断测试结果的灵敏度是否在合格灵敏度范围内，导致调整灵敏度的过程较为繁复，且需要专业的技术人员进行判断，生产成本较高。

（3）只公开了通过外部调试设备对传声器的灵敏度进行测试，并没有详细说明传声器灵敏度的测试原理， 其可信度存疑。

在本发明实施例中， 通过声级校准器输出标准音频信号至传声器探头，传声器探头将标准音频信号转换为对应的电信号后输出至示波器，示波器读取对应的电信号的电压，根据标准音频信号的声压和对应的电信号的电压，可确定传声器探头的灵敏度，根据灵敏度与补偿值的关系，确定灵敏度的补偿值，并将灵敏度的补偿值作为传声器探头的衰减倍数，以对传声器探头的灵敏度进行补偿。

请参考图1，图1为一种实施例的传声器探头灵敏度补偿系统的结构示意图，以下简称灵敏度补偿系统，灵敏度补偿系统包括：声级校准器10、传声器探头20和示波器30。

声级校准器10用于输出标准音频信号。声级校准器10是一种当耦合到规定型号和结构的传声器探头上时，能在一个或多个频率上产生一个或者多个已知声压级的装置。现有的声级校准器一般输出的是频率为1KHz、声压为1Pa的音频信号。

传声器探头20与声级校准器10连接，用于接收声级校准器10输出的标准音频信号，并将标准音频信号转换为对应的电信号，输出电信号至示波器30。

在一实施例中，传声器探头20将标准音频信号转换为对应的电压信号，例如，电压波形信号。

本实施例中的传声器探头为能够适配示波器使用的探头，可以为现有的任一中传声器探头，其通常包括麦克风传感器、前置放大电路、频率补偿电路等电路模块，由于本申请不对传声器探头进行任何改进，此处不再赘述传声器探头的内部结构。

示波器30与传声器探头20连接，示波器30用于接收用户输入的传声器探头20灵敏度校准指令，将示波器30的传声器探头的衰减倍数设置为预设衰减倍数；并接收传声器探头20输出的标准音频信号对应的电信号；获取电信号对应的电学参数；根据标准音频信号的声学参数和电信号对应的电学参数，确定传声器探头20的灵敏度；基于传声器探头20的灵敏度，对传声器探头20的衰减倍数进行调整，以对传声器探头灵敏度进行补偿。

在一实施例中，标准音频信号的声学参数为标准音频信号的声压，电信号为电压波形信号，电信号对应的电学参数为电信号的电压峰-峰值。

在一实施例中，根据标准音频信号的声学参数和电信号对应的电学参数，确定传声器探头的灵敏度，包括：

根据以下公式得到传声器探头的灵敏度：

a=y/x

其中，a为传声器探头的灵敏度，x为标准音频信号的声压值，y为标准音频信号对应的电信号的电压峰-峰值。本实施例中，标准音频信号的声压值的单位为Pa，电信号的电压峰-峰值的单位为V，传声器探头的灵敏度的单位为V / Pa。例如，若传声器探头的灵敏度为a，那么在传声器探头受到1Pa的声压时，传声器探头输出a V的电压信号。

本实施例中，传声器探头的灵敏度补偿值为灵敏度的倒数，例如，传声器探头的灵敏度为a时，传声器探头的灵敏度补偿值为1/a。将灵敏度补偿值作为传声器探头的衰减倍数，对传声器探头的灵敏度进行补偿。

在一实施例中，将灵敏度补偿值保存至对应的示波器寄存器中，该寄存器用于保存示波器探头的衰减倍数。本实施例中，示波器的传声器探头的预设衰减倍数为1。

请参考图2，图2为一种实施例的示波器的结构示意图，示波器300包括衰减网络301、阻抗变换网络302、可调增益放大器303、模数转换器304、控制器305、显示器306、数模转换器307和偏置调节电路308。衰减网络301用于对示波器接收的信号按照配置的衰减倍数进行衰减处理，阻抗变换网络302用于对衰减网络输出的信号进行阻抗变换，可调增益放大器303用于对阻抗变换网络302输出的信号的增益进行放大，模数转换器304用于将可调增益放大器303输出的信号转换为数字信号，控制器305包括波形处理单元3051和中央处理单元3052，波形处理单元3051对数字信号进行数据处理、波形映射等处理后，在显示器306上显示信号对应的波形，中央处理单元3052用于接收用户输入的参数或者指令，一方面可以对显示器306上所显示的图像数据包含的菜单进行配置，另一方面输出控制信号，控制信号可以对可调增益放大器的增益进行配置，还可以经过数模转换器307转换为模拟信号后，对偏置调节电路308输出至阻抗变换网络302的偏置电压信号进行调节。

请参考图3，图3为一种实施例的用于示波器的传声器探头灵敏度补偿方法的流程图，其中示波器与传声器探头连接，传声器探头用于接收音频信号，并将音频信号转换为对应的电信号，传声器探头灵敏度补偿方法包括以下步骤：

步骤100，接收用户输入的传声器探头灵敏度校准指令，将示波器的传声器探头的衰减倍数设置为预设衰减倍数。

在本实施例中，用户对示波器下发传声器探头灵敏度校准指令，示波器进入“Autosetup”功能，并设置合适的垂直和水平档位，将探头的衰减倍数设置为1。

步骤200，接收传声器探头输出的标准音频信号对应的电信号。

在本实施例中，声级校准器与传输器探头连接，声级校准器输出标准音频信号至传声器探头，传声器探头将标准音频信号转换为对应的电信号，并将电信号输出至示波器。

步骤300，示波器获取电信号对应的电学参数。

本实施例中，示波器读取电信号对应的电压峰-峰值。为了读取的更准确，示波器读取n次电信号对应的电压峰-峰值，然后求取n次读取的电压峰-峰值的平均值。

步骤400，根据标准音频信号的声学参数和电信号对应的电学参数，确定传声器探头的灵敏度。

本实施例中，标准音频信号的声学参数为声压值，电信号对应的电学参数为电压峰-峰值或者n次读取电压峰-峰值的平均值。

在一实施例中，步骤400包括以下步骤：

步骤401，根据所述传声器探头的灵敏度，确定灵敏度补偿值。灵敏度补偿值为1/a，其中a为传声器探头的灵敏度。

步骤402，将所述灵敏度补偿值作为传声器探头的衰减倍数，以对传声器探头接收的音频信号进行灵敏度补偿。

步骤500，基于传声器探头的灵敏度，对传声器探头的衰减倍数进行调整，以对传声器探头灵敏度进行补偿。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种用于示波器的传声器探头灵敏度补偿方法，所述示波器与传声器探头连接，所述传声器探头用于接收音频信号，并将音频信号转换为对应的电信号，其特征在于，所述方法包括：

接收用户输入的传声器探头灵敏度校准指令，将示波器的传声器探头的衰减倍数设置为预设衰减倍数；

接收传声器探头输出的标准音频信号对应的电信号；

获取所述电信号对应的电学参数；

根据所述标准音频信号的声学参数和所述电信号对应的电学参数，确定所述传声器探头的灵敏度；

基于所述传声器探头的灵敏度，对所述传声器探头的衰减倍数进行调整，以对所述传声器探头灵敏度进行补偿；

所述基于所述传声器探头的灵敏度，对所述传声器探头的衰减倍数进行调整，以对所述传声器探头灵敏度进行补偿，包括：

根据所述传声器探头的灵敏度，确定灵敏度补偿值；

将所述灵敏度补偿值作为所述传声器探头的衰减倍数，以对传声器探头接收的音频信号进行灵敏度补偿；其中，所述灵敏度补偿值为1/a，其中a为传声器探头的灵敏度。

2.如权利要求1所述的传声器探头灵敏度补偿方法，其特征在于，所述标准音频信号由声级校准器输出。

3.如权利要求1所述的传声器探头灵敏度补偿方法，其特征在于，所述标准音频信号的声学参数为所述标准音频信号的声压值；所述电信号对应的电学参数为所述电信号的电压峰-峰值。

4.如权利要求3所述的传声器探头灵敏度补偿方法，其特征在于，所述电信号对应的电学参数为获取预设次数电信号对应的电压峰-峰值的平均值。

5.如权利要求3所述的传声器探头灵敏度补偿方法，其特征在于，所述根据所述标准音频信号的声学参数和所述电信号对应的电学参数，确定所述传声器探头的灵敏度，包括：

根据以下公式得到所述传声器探头的灵敏度：

a＝y/x

其中，a为传声器探头的灵敏度，x为标准音频信号的声压值，y为标准音频信号对应的电信号的电压峰-峰值。

6.如权利要求1所述的传声器探头灵敏度补偿方法，其特征在于，所述传声器探头的预设衰减倍数为1。

7.一种传声器探头灵敏度补偿系统，其特征在于，包括：

声级校准器，用于输出标准音频信号；

连接于所述声级校准器的传声器探头，用于接收所述标准音频信号，并将所述标准音频信号转换为对应的电信号，输出所述电信号至示波器；

连接于所述传声器探头的示波器，用于接收用户输入的传声器探头灵敏度校准指令，将示波器的传声器探头的衰减倍数设置为预设衰减倍数；并接收传声器探头输出的标准音频信号对应的电信号；获取所述电信号对应的电学参数；根据所述标准音频信号的声学参数和所述电信号对应的电学参数，确定所述传声器探头的灵敏度；基于所述传声器探头的灵敏度，对所述传声器探头的衰减倍数进行调整，以对所述传声器探头灵敏度进行补偿；

所述基于所述传声器探头的灵敏度，对所述传声器探头的衰减倍数进行调整，以对所述传声器探头灵敏度进行补偿，包括：

根据所述传声器探头的灵敏度，确定灵敏度补偿值；

将所述灵敏度补偿值作为所述传声器探头的衰减倍数，以对传声器探头接收的音频信号进行灵敏度补偿；其中，所述灵敏度补偿值为1/a，其中a为传声器探头的灵敏度。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。

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