CN114584896B - 一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法及系统，所述方法包括测量获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线；测量获得参量阵扬声器在有第一遮挡情况下解调出的可听声信号的第一频响曲线，第一遮挡至少挡住和吸收参量阵扬声器发出的部分超声波信号和部分可听声信号；根据补偿曲线和第一频响曲线获得参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线。本发明可以较为准确地测量得到参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线。

Description

一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法及系统

技术领域

本发明涉及频响曲线测试技术领域，具体涉及一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法及系统。

背景技术

参量阵扬声器的原理不同于一般意义上的扬声器，其原理是利用超声载波在空气介质中传播时的非线性效应生成音频信号，当两列不同频率超声波沿同一方向传播时，产生的差频信号可为人耳察觉，从而实现扬声器的功能。

参量阵扬声器的工作原理主要为：首先对输入的音频信号进行信号预处理，将预处理过的音频信号与超声载波信号进行振幅调制，生成超声载波调制信号；然后将该调制信号用功率放大器进行功率放大后，通过超声换能器将超声波发射到空气中，利用该信号在空气中传播时产生的非线性效应自我解调重新生成音频信号，这些不断解调出来的声频波累积叠加产生可听声，被人耳听见。

但是，在对参量阵扬声器解调出的可听声的频响特性测试中，调制的超声载波调制信号会对传声器振膜直接辐射，使传声器振膜产生自振，所以在进行可听声频响特性的测试过程中，传声器振膜会处于非正常工作状态，从而会对可听声频响特性的测试结果造成巨大偏差，且录制的录音文件也会因上述情况产生额外的杂音。

因此，需要提供一种新型的测试方案，以较为精确地获得参量阵扬声器解调出的可听声的频响特性。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于获得参量阵扬声器解调出的可听声的频响特性的测试方案。

为实现上述目的，一方面，本发明提出了一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法，包括：

S1，测量获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线；

S2，测量获得参量阵扬声器在有第一遮挡情况下解调出的可听声信号的第一频响曲线，所述第一遮挡至少挡住和吸收参量阵扬声器发出的部分超声波信号和部分可听声信号；

S3，根据所述补偿曲线和所述第一频响曲线，获得参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线。

在一优选实施例中，所述S1中，所述补偿曲线根据参量阵扬声器在不同遮挡情况下对应解调出的可听声信号的至少两条频响曲线得到。

在一优选实施例中，所述S1中，所述补偿曲线根据普通扬声器在无遮挡情况和有遮挡情况下对应发出的可听声信号的至少两条频响曲线得到。

在一优选实施例中，所述补偿曲线的获得过程包括：

S11，分别测量获得未调制的超声载波信号在无遮挡、有所述第一遮挡、有第二遮挡三种情况下的第二频响曲线、第三频响曲线和第四频响曲线，所述第二频响曲线和第三频响曲线之间的差值与第三频响曲线与第四频响曲线之间的差值相等；

S12，分别测量获得参量阵扬声器在有所述第一遮挡情况和所述第二遮挡情况下解调出的可听声信号的第五频响曲线和第六频响曲线；

S13，根据所述第五频响曲线和第六频响曲线，获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的所述补偿曲线。

在一优选实施例中，所述补偿曲线的获得过程包括：

S11a，分别测量获得普通扬声器发出的可听声信号在无遮挡、有第一遮挡两种情况下的第七频响曲线和第八频响曲线；

S12a，根据所述第七频响曲线和第八频响曲线，得到可听声信号的频响特性的所述补偿曲线。

在一优选实施例中，所述S3中，将所述补偿曲线和所述第一频响曲线相加，得到参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线。

在一优选实施例中，所述第一遮挡为在参量阵扬声器和传声器之间设置遮挡物，所述第二遮挡为调整所述遮挡物的厚度。

在一优选实施例中，所述参量阵扬声器和传声器之间的距离至少为1m，且所述参量阵扬声器的轴心与所述传声器的轴心在同一条直线上。

在一优选实施例中，所述遮挡物采用吸音棉、防风罩、PET薄膜中的任意一个。

另一方面，本发明提出了一种参量阵扬声器的频响曲线测试系统，包括：

补偿曲线测量单元，用于得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线；

第一频响曲线测量单元，用于获得参量阵扬声器在有第一遮挡情况下解调出的可听声信号的第一频响曲线，所述第一遮挡至少挡住和吸收参量阵扬声器发出的部分超声波信号和部分可听声信号；

可听声频响曲线测量单元，用于根据所述补偿曲线和所述第一频响曲线，获得参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明主要通过获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线，根据该补偿曲线间接地、较为准确地测量得到参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线，避免直接测量对可听声频响特性的测试结果造成巨大偏差，从而为了解参量阵扬声器对于不同频率的信号的处理能力的差异提供参数指标。

2、创造性地采用两种方案获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线：一种是通过参量阵扬声器在不同遮挡情况下对应解调出的可听声信号的至少两条频响曲线得到；一种是根据参量阵扬声器在不同遮挡情况下对应解调出的可听声信号的至少两条频响曲线得到。

3、另外，通过采用遮挡物遮挡住超声进行测量，使得传声器录制的录音文件不会产生额外的杂音。

附图说明：

图1为本发明频响曲线测试方法的流程示意图；

图2为本发明步骤S1的其中一个方案的流程示意图；

图3为本发明步骤S1的另一种方案的流程示意图；

图4为本发明频响曲线测试系统的流程示意图；

图5为本发明一实施例中通过步骤S11测量得到的三条频响曲线图；

图6为本发明一实施例中通过步骤S12测量得到的三条频响曲线图；

图7为本发明一实施例中通过步骤S11a测量得到的三条频响曲线图。

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

本发明所揭示的一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法及系统，通过测量得到参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线，根据该补偿曲线间接地、较为准确地测量得到参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线。

如图1所示，本发明所揭示的一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法，包括以下几个步骤：

S1，测量获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线。

实施时，本发明可采用两种方案来测量获得该补偿曲线，一种方案是根据参量阵扬声器在不同遮挡情况下对应解调出的可听声信号的至少两条频响曲线得到。另一种方案是根据普通扬声器在无遮挡情况和有遮挡情况下对应发出的可听声信号的至少两条频响曲线得到。

其中，如图2所示，上述根据参量阵扬声器在不同遮挡情况下对应解调出的可听声信号的至少两条频响曲线得到补偿曲线的过程具体包括以下步骤：

S11，分别测量获得未调制的超声载波信号在无遮挡、有第一遮挡、有第二遮挡三种情况下的第二频响曲线、第三频响曲线和第四频响曲线，第二频响曲线和第三频响曲线之间的差值与第三频响曲线与第四频响曲线之间的差值相等。

因纯超声波信号的频响曲线是可以直接测量得到的，所以该方案中，先测量未调制的超声载波信号在无遮挡、有第一遮挡、有第二遮挡三种情况下的三条频响曲线。

需要解释的是，这里的无遮挡是指所需测的参量阵扬声器和传声器之间是没有遮挡物的，参量阵扬声器发出的未调制的超声载波信号是直接由传声器接收得到，并由与传声器相连的示波器示意出，即得到这里的第二频响曲线，如图5中所示的曲线1。

这里的第一遮挡是指在所需测的参量阵扬声器和传声器之间设置第一遮挡物，第一遮挡物可以采用吸音棉、防风罩、PET薄膜中的任意一种，优选采用吸音棉，因其受超声反射影响最小，且得到的整体频响曲线也较为光滑。吸音棉的大小至少能覆盖住传声器的振膜的大小，且至少能挡住和吸收影响传声器正常工作的那部分的超声波信号。参量阵扬声器发出的未调制的超声载波信号经过第一遮挡物，部分超声载波信号(即影响传声器正常工作的那部分的超声波信号)被阻挡住，另一部分则穿透第一遮挡物被传声器所接收得到，并由与传声器相连的示波器示意出，即得到这里的第三频响曲线，如图5中所示的曲线2。在其中一实施例中，参量阵扬声器和传声器之间的距离至少为1m，优选为1m，且参量阵扬声器的轴心与传声器的轴心在同一条直线上，优选设置参量阵扬声器和传声器的测试高度为1.4m。

这里的第二遮挡是指通过调整上述第一遮挡物的厚度，具体是通过加厚第一遮挡物的厚度，为了便于描述，定义加厚后的第一遮挡物为第二遮挡物，使得参量阵扬声器发出的未调制的超声载波信号经调整厚度后的第二遮挡物后，测量得到的第四频响曲线和第三频响曲线之间的差值与第三频响曲线与第二频响曲线之间的差值相等。需要解释的是，在首次不知道需要将第一遮挡物的厚度具体加厚到多厚时，在已知第二频响曲线和第三频响曲线，以及所需测得的第四频响曲线和第三频响曲线之间的差值需与第三频响曲线与第二频响曲线之间的差值相等的条件下，通过不断调整第一遮挡物的厚度，使参量阵扬声器发出的未调制的超声载波信号经调整厚度后的第二遮挡物后，测量得到的第四频响曲线和第三频响曲线之间的差值需与第三频响曲线与第二频响曲线之间的差值相等。也就是说通过预测的第四频响曲线(如图5中所示的曲线3)以及多次调整第一遮挡物的厚度来最终得到第二遮挡物。在第二遮挡物得到后，后续则不需要执行该S11步骤，即可直接执行下面的S12步骤。

上述三条频响曲线的频率范围为20kHz～80kHz。

S12，分别测量获得参量阵扬声器在有第一遮挡情况和第二遮挡情况下解调出的可听声信号的第五频响曲线和第六频响曲线。

具体地，在上述第二遮挡物的厚度得到后，可以认为，参量阵扬声器解调出的可听声信号经第一遮挡物遮挡掉的可听声信号，与参量阵扬声器解调出的可听声信号经第二遮挡物进一步遮挡掉的可听声信号是大体相同的，所以进一步测量参量阵扬声器在有上述第一遮挡情况和上述第二遮挡情况下解调出的可听声信号的第五频响曲线(如图6中所示的曲线4)和第六频响曲线(如图6中所示的曲线5)。这两条频响曲线的差值，即为参量阵扬声器在通过第一遮挡物时，被第一遮挡物阻挡掉的那一部分的可听声信号的频响曲线。另外，参量阵扬声器发出的信号通过第一遮挡物遮挡后，实时听测所录内容，无超声干扰的杂音影响。

S13，根据第五频响曲线和第六频响曲线，获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线。

具体地，通过将上述第五频响曲线和第六频响曲线相减，得到参量阵扬声器解调出的可听声信号在通过第一遮挡物时，被第一遮挡物阻挡掉的那一部分的可听声信号的频响特性的补偿曲线，如图6中所示的曲线6。

如图3所示，上述根据普通扬声器在无遮挡情况和有遮挡情况下对应发出的可听声信号的至少两条频响曲线得到的过程具体包括以下步骤：

S11a，分别测量获得普通扬声器发出的可听声信号在无遮挡、有第一遮挡两种情况下的第七频响曲线和第八频响曲线。

具体地，这里的无遮挡和有第一遮挡情况与上述描述相同，这里不做赘述，该步骤S11a主要分别测量得到普通扬声器发出的可听声信号在无遮挡情况和在有遮挡情况下的两条频响曲线，分别如图7中所示的曲线7和曲线8，通过这两条频响曲线可以知道普通扬声器发出的可听声信号在通过第一遮挡物时，被第一遮挡物阻挡掉的那一部分的可听声信号的频响特性的补偿曲线，如图7中所示的曲线9，该补偿曲线与上述通过参量阵扬声器测量得到的补偿曲线基本相同。且通过验证表明，通过普通扬声器得到的补偿曲线比参量阵扬声器测量得到的补偿曲线相对来说要更稳定，也更符合理论值，所以实施时，补偿曲线优选通过普通扬声器测量得到。

S12a，根据上述第七频响曲线和第八频响曲线，得到可听声信号的频响特性的上述补偿曲线。

具体地，通过将上述第七频响曲线和第八频响曲线相减，得到普通扬声器解调出的可听声信号在通过第一遮挡物时，被第一遮挡物阻挡掉的那一部分的可听声信号的频响特性的补偿曲线，如图6中所示的曲线10。

上述第七频响曲线和第八频响曲线的频率范围为100Hz～20kHz。

需要说明的是，在补偿曲线测量得到后，可以将该补偿曲线作为已知参数，后续对参量阵扬声器进行频响特性测试时，只需直接执行下述步骤S2和S3即可。

S2，测量获得参量阵扬声器在有第一遮挡情况下解调出的可听声信号的第一频响曲线，第一遮挡至少挡住和吸收参量阵扬声器发出的部分超声波信号和部分可听声信号。

具体地，在上述补偿曲线得到的情况下，只需测量参量阵扬声器发出的信号在经过第一遮挡物之后，解调出的可听声信号的第一频响曲线，如图6中所示的曲线4。

S3，根据补偿曲线和第一频响曲线，获得参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线。

具体地，将上述补偿曲线和上述第一频响曲线相加，即可得到参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线，如图6中所示的曲线10。

如图4所示，与上述频响曲线测试方法相对应的，本发明还揭示了一种参量阵扬声器的频响曲线测试系统，包括：

补偿曲线测量单元，用于获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线。

第一频响曲线测量单元，用于获得参量阵扬声器在有第一遮挡情况下解调出的可听声信号的第一频响曲线，所述第一遮挡至少挡住和吸收参量阵扬声器发出的部分超声波信号和部分可听声信号。

可听声频响曲线测量单元，用于根据所述补偿曲线和所述第一频响曲线，获得参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线。

每个单元的具体实施原理可参照上述方法中每个步骤的描述，这里不做赘述。

本发明的优点在于，1、本发明主要通过获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线，根据该补偿曲线间接地、较为准确地测量得到参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线，避免直接测量对可听声频响特性的测试结果造成巨大偏差，从而为了解参量阵扬声器对于不同频率的信号的处理能力的差异提供参数指标。2、创造性地采用两种方案获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线：一种是通过参量阵扬声器在不同遮挡情况下对应解调出的可听声信号的至少两条频响曲线得到；一种是根据参量阵扬声器在不同遮挡情况下对应解调出的可听声信号的至少两条频响曲线得到。3、另外，通过采用遮挡物遮挡住超声进行测量，使得传声器录制的录音文件不会产生额外的杂音。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，测量获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线；

S2，测量获得参量阵扬声器在有第一遮挡情况下解调出的可听声信号的第一频响曲线，所述第一遮挡至少挡住和吸收参量阵扬声器发出的部分超声波信号和部分可听声信号；

S3，根据所述补偿曲线和所述第一频响曲线，获得参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线。

2.如权利要求1所述的一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法，其特征在于，所述S1中，所述补偿曲线根据参量阵扬声器在不同遮挡情况下对应解调出的可听声信号的至少两条频响曲线得到。

3.如权利要求1所述的一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法，其特征在于，所述S1中，所述补偿曲线根据普通扬声器在无遮挡情况和有遮挡情况下对应发出的可听声信号的至少两条频响曲线得到。

4.如权利要求1或2所述的一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法，其特征在于，所述补偿曲线的获得过程包括：

S11，分别测量获得未调制的超声载波信号在无遮挡、有所述第一遮挡、有第二遮挡三种情况下的第二频响曲线、第三频响曲线和第四频响曲线，所述第二频响曲线和第三频响曲线之间的差值与第三频响曲线与第四频响曲线之间的差值相等；

S12，分别测量获得参量阵扬声器在有所述第一遮挡情况和所述第二遮挡情况下解调出的可听声信号的第五频响曲线和第六频响曲线；

S13，根据所述第五频响曲线和第六频响曲线，获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的所述补偿曲线。

5.如权利要求1或3所述的一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法，其特征在于，所述补偿曲线的获得过程包括：

S11a，分别测量获得普通扬声器发出的可听声信号在无遮挡、有第一遮挡两种情况下的第七频响曲线和第八频响曲线；

S12a，根据所述第七频响曲线和第八频响曲线，得到可听声信号的频响特性的所述补偿曲线。

6.如权利要求1所述的一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法，其特征在于，所述S3中，将所述补偿曲线和所述第一频响曲线相加，得到参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线。

7.如权利要求4所述的一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法，其特征在于，所述第一遮挡为在参量阵扬声器和传声器之间设置遮挡物，所述第二遮挡为调整所述遮挡物的厚度。

8.如权利要求7所述的一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法，其特征在于，所述参量阵扬声器和传声器之间的距离至少为1米，且所述参量阵扬声器的轴心与所述传声器的轴心在同一条直线上。

9.如权利要求7所述的一种参量阵扬声器的频响曲线测试方法，其特征在于，所述遮挡物采用吸音棉、防风罩、PET薄膜中的任意一个。

10.一种基于权利要求1～9任意一项所述的测试方法的参量阵扬声器的频响曲线测试系统，其特征在于，所述系统包括：

补偿曲线测量单元，用于获得参量阵扬声器解调出的可听声信号的频响特性的补偿曲线；

第一频响曲线测量单元，用于获得参量阵扬声器在有第一遮挡情况下解调出的可听声信号的第一频响曲线，所述第一遮挡至少挡住和吸收参量阵扬声器发出的部分超声波信号和部分可听声信号；

可听声频响曲线测量单元，用于根据所述补偿曲线和所述第一频响曲线，获得参量阵扬声器在无遮挡情况下解调出的可听声信号的频响曲线。