CN1231451A - 一种校准交流处理过程中与频率成函数关系的误差的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种校准交流处理过程中与频率成函数关系的误差的方法和装置。校准时,先将交流信号分解成几个正弦信号和的形式,再用事先测的校准因子对分解后的正弦信号校准,校准后的信号合成为交流信号。本发明可解决交流放大,频率升高时,幅度降低、波形失真问题;音响输出失真;话筒输入失真;本发明可在不动硬件的前提下使示波器的带宽提高一倍以上;可用于任何含有交流过程的仪器仪表或家用电器如示波器,电视机或音响设备等。

Description

一种校准交流处理过程中与频率 成函数关系的误差的方法和装置

本发明涉及一种交流信号处理技术，用该技术可以根据需要对交流处理中的频响误差进行补偿，同时还涉及到应用了该技术的一些仪器仪表和家用电器。

本发明可用于交流电信号转换为其他交流信号过程，如交流电信号的耦合、放大、衰减过程：交流电信号转换为直流信号过程，如有效值转换为直流，峰峰值转换为直流，平均值转换为直流过程；交流电信号转换为数字信号过程，如交流信号的采样过程：交流电信号转换为非电量信号过程，如交流电信号转换为声音信号；非电量信号转换为交流电信号过程，如将声音信号转换为电信号等过程。并可用于各种仪器仪表中，音响、彩电等设备中。用于交流放大时，可以提高交流放大的频响，使其在更大的频率范围内保持恒定的放大倍数。

用于仪器仪表中，可在不改动硬件的基础上，将数字示波器的带宽提高一倍以上，降低交流耦合时低频截止频率，从而使示波器在更广泛的范围内使用，而生产成本无太大变化，从而提高产品的性价比，增加其产品的竞争能力。用于音响设备时，可解决音箱中的输出频响问题，和放过程中的频响问题，改善功放的频响，提高分频器的性能等。

在交流处理过程中，由于元器件，部分电路或整个仪器的特性不理想会造成随输入信号频率不同而有不同的响应结果。例如：

1．在仪器仪表中广泛的使用交流耦合，常用的交流耦合采用电容耦合方法。在电容耦合过程中，在低频范围内，去掉直流分量的同时，也对低频信号进行了衰减，即存在着耦合后的幅值随频率而变的情况。这种对低频信号附加的误差，会使最后的输出结果产生误差。

2．在交流放大过程中，由于放大器含有分布电抗和寄生电抗，这些电抗通常取分路电容器的形式，具有使放大器输出电压随频率的增加而下降的趋势。当输入信号为纯正弦信号，输入信号的频率超过放大器的带宽频率时，放大倍数会有3dB的衰减；当输入信号为非正弦信号时，除了放大倍数有影响外，还会由于不同频率分量的放大倍数不同，而使放大后的信号在波形上有失真。而我们所需的是在一定的频率范围和幅度范围内保持一个恒定的放大倍数。

3．在交流电信号转换为其他非电量信号的过程中也存在输出结果随频率的不同而不同的情况。例如将交流电信号转换为声音信号的过程中，存在输出随频率的不同而结果不同的情况。例如对于音箱，相同幅度不同频率的交流电信号通过音箱，其输出的声音强度是不同，因而为声音的无失真输出带来了困难。

4．在非电量信号转换为交流电信号的过程，也存在输出结果随频率的不同面不同。例如在声音信号转换为电信号的过程中，存在着处理过程随频率的不同而结果不同的情况，对于话筒，麦克风等设备，输入不同频率、相同声音强度的声音信号其转换为交流电压信号的幅度是不同的。

由于上述的交流处理过程广泛存在于各种仪器仪表和家用电器中，因而各种仪器仪表和家用电器都存在随着频率不同而有不同输出响应的问题。例如：

1．对于各种仪器仪表，例如示波器，当使用交流耦合时，有低频截止频率，该频率表示当输入信号低于该频率时，输入信号会受到3dB的衰减。在频率的高端，有带宽频率存在。当输入为纯正弦信号，频率接近带宽频率时，示波顺显示的波形幅度与实际幅度相比有3dB的衰减，当输入为非正弦信号时，不但幅度会受到影响，波形也会有失真。当我们把一个20MHz的正弦波信号输入示波器中，会发现示波器上显示的幅度比实际的幅度小许多。而我们实际上所需要的是在一定频率和幅度范围之内，都可以正确显示输入信号的波形和幅度的示波器。同样在交流电压表、频谱仪等其他仪器仪表中，也存在这种不足。

2．在音响设备中对于不同的频率，整个音响系统或某一个音响设备其输出是不同的。例如对于音响设备，相同幅度不同频率的音频电信号，在音响设备中转换成声音信号后，其声强是不同的，或者紧地高频信号响应较小，或者是对低频信号响应较小，其综合效果是对声音信号的高频分量或低频分量有衰减，使声音信号失真。音响设备中失真的产生，一方面是因为音响设备中普遍的存在交流放大过程，而在交流放大过程中，存在阗放大器的放大倍数随输入的频率不同而不同；另一方面在交流信号转换为声音信号时，也存在着声音输出信号的声强，随输入交流信号频率不同而变化。两种误差的叠架，使得声音信号在最终的输出中有失真。

3．在电视接收机的声音处理过程中，也存在着随着频率的不同而有不同的处理结果的情况，由于电视接收机的声音处理过程与音响的处理过程相似，也包括交流信号的放大，以及将交流信号转换为声音信号的过程，其误差的产生过程也相似，因此不做进一步解释，可参考第2点。

4．在音频输入设备中，也存在着处理结果，随频率的不同而有变化的情况。例如在麦克风，话筒等设备中，相同声强不同频率的声音信号转换为交流电压后，转换后的电压幅度不同，其幅度是一个与频率成函数关系的量，因而在对声音信号转换为的电信号进行处理时，其声音信号转换为电信号时的误差，会叠加在以后的处理过程中，从而使最一的结果有误差存在。

对于上述问题以往的解决办法是：

对于由于交流耦合所带来的误差，只能是尽量选择合适的电容，在能够去掉直流的同时，尽量对低频交流信号少进行衰减。

对于交流放大(或衰减)所带来的误差，当前广泛使用的方法，是在电路中使用一个其阻抗随频率的变化而变化的元件(例如电容)。对于此种方法的解释，一种认为放大器的误差，是来源于放大过程有不希望的交流电抗存在，因而可以人为的加入一个与原电抗相反的电抗，来补偿放大过程的电抗。另一种解释认为，一般放大倍数为两个阻抗的比值，因而含有一个阻抗随频率而变的元件的放大器，其放大倍数是随频率而变的，适当的选取阻抗随频率而变的元件，可以在某种程度上解决频响问题，但这种方法的效果和应用场合有限。

另一种方法，是尽量使用频响比较好的，带宽比较宽的元器件。因为这种器件的分布电抗和寄生电抗很小，因而其特性随频率的变化较小。通常情况下，元器件的频响带宽，是实际使用的数倍以上才能满足要求。然而元器件价格和其带宽是成正比的，在一个产品中经济要使用许多个元器件，无疑会增加许多成本。

在专利号为cn 88 1 03246中的数字仪表中介绍了一种方法，在该方法中，通过测量输入信号的频率，根据频率的不同，对放大器的放大倍数进行相关修正的方法来解决交流放大中，放大倍数随频率的不同而变化的同题。这种方法可以解决交流放大中，纯正弦信号的频响问题。但是，如果输入的信号是非正弦信号时，则用该方法就无法修正。首先，准确测量一个非正弦信号的频率是困难的，并有一定的误差；另一方面用该频率的校准因子对非正弦信号修正，仅仅对该非正弦信号的基波分量进行了正确修正，面对于该非正弦信号的谐波分量的修正是不正确的。在修正的过程中又引入了新的误差，会造成新的波形失真。而我们实际处理的交流信号，大多是非正弦信号，因而这种方法的局限性很大。

在音响系统的误差中，一部分误差是由交流放大造成的，一部分是由交流信号转换为声音信号过程中造成的。解决交流放大过程中误差的当前发展状况，参看上文不再叙述。这里介绍一下在由交流电信号转换为声音信号过程中，引入的误差当前如何处理：

当前，用来完成交流电信号转换为声音信号的设备常用的有音箱、耳机等设备。可以从音箱和耳机自身原理出发，来生产频响好的音箱。但是从目前的情况来看，一个频响好的音箱的价格是普通音箱的几倍，几十倍，因而其在推广上受到一定的限制。

在将声音信号转换为交流电信号的设备中，也存在频响误差的问题。当前的解决途径，也是采有频响好的声音输入设备。但是一个频响好的话筒的价格是普通话筒的几倍或几十倍，在普及推广上也受到一定限制。

因而本发明的一个目的，是提供一种新的交流处理方法。采用该方法可以修正在交流处理过程中，各种与频率成函数关系的误差。

本发明的另一个具体的目的，是提供一种补偿交流耦合过程中，在去掉直流的同时，由于低频信号也受到衰减，所引起的误差。

本发明的另一个具体的目的，是提供一种补偿交流放大过程中，由于输入信号频率不同，其放大倍数也不同的频响误差的方法。从而使放大器可以在一定频率范围和幅度范围内，保持恒定的放大倍数；同是也扩大了交流放大的频率带宽。

本发明的另一个具体的目的，是提供一种补偿在将交流电信号转换为声音信号过程中，所带来的频率-声强误差，从而改善音箱的频率响应。

本发明的另一个具体的目的，是提供一种补偿在将声音信号转换为交流电信号的过程中，引入的频响误差的方法。

本发明的另一个具体的目的，是提供一种新的家用电器的设计方法，从而可以用用较低的成本，使家用电器有较好的音频效果。

本发明的另一个具体的目的，是提供一种新的音响系统的设计方法，从而以较低的成本解决音响系统中，由于放大器的频响和音箱的频响不好，而使声音输出失真问题。同时提供一种新的音响设备，可以是整套音响系统，也可以是一个单独的前置放大器，或功率放大器，或分频器。

本发明的另一个具体的目的，是提供一种在电视接收机中，声音处理的方法，用较低的成本改善电视机的音响效果。

本发明的另一个具体的目的，是提供一种新的仪器仪表的设计方法，采用该方法，可以解决在交流信号的耦合过程中，造成的低频信号受到衰减，以及随着输入信号频率的不同，而造成的处理结果不同的情况，从而提高仪器仪表的准确程度，拓宽应用的频率范围。

本发明的另一个具体的目的，是提供一种新的数字示波器设计方法，用较低的成本提高示波器的带宽，降低低频截止频率。同时，提供一种提高当前示波器的带宽的方法，可以在不对示波器的元器件进行改动的基础上，仅需在软件上进行改动，就可提高示波器的带宽一倍以上。从而提高示波器的性价比，增加其竞争能力。

本发明的另一个具体的目的，是提供一种新的在宽范围的幅度和频率范围内，精确的测量交流电压的有效值、峰峰值和平均值的方法。

本发明的另一个具体的目的，是提供一种补偿由非电量信号转换为交流电信号时，引入的频响误差的方法。

本发明所述的校准交流处理过程中与频率成函数关系的误差的方法，校正前需先测出被校单元，对相同幅度不同频率纯正弦输入信号的频率与输出结果之间的响应关系，并与理想情况下的要求进行比较，以获得该被校正单元在各输入频率下的校正因子，其特征在于：该方法包括下列步骤：首先，将欲进行校正处理的输出信号分解成基波分量和谐波分量和的形式，即将非正弦信号转换为几个不同频率的正弦信号之和的形式，也就是由时域形式变换成频域形式；然后，再根据校正前已获得的被校准单元在各频率下的校正因子，以及基波和谐波的频率，分别对基波和谐波进行修正，即根据要求对基波和谐波中的一个或几个分量进行放大或衰减；最后，将修正后的基波和谐波合在一起，即把几个正弦信号合在一起成为一个非正弦信号，也就是由频域信号再变成时域信号，合成后的信号即为已经补偿了的交流信号，用该信号来代替未被补偿的交流信号，这样可校正交流处理中与频率成函数关系的误差；所述方法用于含有交流处理过程的设备和家用电器。

该处理过程中的误差与频率成函数关系，这个函数关系，可以是误差与频率成一元函数关系也可以是成多元函数关系；对于纯正弦信号，误差与单一频率成函数关系，因而为一元函数关系，而对于非正弦信号，误差主要与该信号的基波频率和谐波频率成函数关系，因而为多元函数关系。

交流处理过程包括交流电信号转换为其他的电信号过程，和交流电信号转换为其他非电量信号过程，以及其他非电量信号转换为交流电信号过程等；其中交流电信号转换为其他电信号过程，包括交流电信号转换为交流电信号过程，如交流耦合、放大、衰减过程；交流电信号转换为直流电信号的过程，如有效值转换为直流、峰峰值转换为直流、平均值转换为直流过程等；交流电信号转换为数字信号过程，如交流电信号的采样过程等；其中交流电信号转换为其他非电量信号过程，如交流电信号转换为声音信号过程等；其中非电量信号转换为交流电信号过程，如声音信号转换为电信号过程等。

将交流电信号分解成基波分量和谐波分量时，将修正后的基波分量和谐波分量合在一起的方法，可以采用傅立叶变换、快速傅立叶变换、拉氏变换、Z变换等，各种将非正弦信号分解成若干个正弦信号之和的方法，还可采用多个波波器形式，将时域信号划成不同频段的基波和谐波分量的形式；具体实现过程可以用软件方法，也可以用硬件电路来实现。

在对分解后的基波分量和谐波分量进行校正时，如果基波频率或谐波频率已经被事先测量，可以采用该频率的，已经被事先测量出的校正因子进行校正；当基波频率或谐波频率的校正因子没有被事先测量时，可用已测定的，各离散频率的校准因子进行插值计算，得出该频率的校正因子，用该插值得出的校准因子对相应的基波和谐波进行校准；由于事先测得的各频率的校准因子只是离散的频率，因而实际上许多频率下的校准因子不能事先测得，只能采用插值计算方法来获得其校准因子。

在对分解后的基波分量和谐波分量进行校正时，也可根据设计要求对基波分量和谐波分量进行放大或衰减，即由实际情况决定，而不必一定用事先测得的校准因子进行放大或衰减；该种方法可用于其他频率处理中，如音响设备中音调的调节等；在音响设备中，对某一部分音调的调节，实际是对交流信号中某一部分频率信号进行放大或衰减，因此仅需对分解后的信号的基波分量和谐波分量进行放大或衰减即可，其放大或衰减的量由实际需要决定。

校正后的信号，可以是时域形式，也可以是频域形式，其中形式为频域形式时，不必将校正后的基波分量和谐波分量再合成为交流信号，可直接输出；频域形式输出，可直接用于一些频域处理设备，如频谱分析仪中，而无须再转换为时域形式。

该发明所述的方法，在实际的使用中，可以用在被校交流处理过程的后面，用校准后的信号代替原来的交流信号，以此来校准交流处理过程中的频响；在某种场合，也可根据实际情况在仪器的适当位置加入本校准过程(该位置与校准因子的获得位置有关)，用来补偿整个仪器的频响误差。

该仪器仪表内部包括交流信号分解装置、正弦信号幅度修正装置、交流信号合成装置；所述交流信号分解装置，用以完成将非正弦信号分解成基波分量和谐波分量之和的形式，即把非正弦信号转换为若干个正弦信号之和的形式；所述正弦信号幅度修正装置，用以根据事先已测量好的或插值计算所得出的各频率下的校准因子或根据实际情况对基波分量和谐波分量进行放大或衰减，以修正到理想输出；所述交流信号合成装置，用以把几个正弦分量合成为一个非正弦信号的形式；用经过上述处理后的信号，代替原来的交流信号，或将该处理过程加入仪器仪表的合适位置，可以修正仪器仪表中的与频率成函数关系的误差。

该仪器仪表，可以是任何一个含有交流放大或交流耦合过程的仪器仪表，可以包括示波器，数字电压表，频谱仪，信号分析仪等测量测试设备；在该类设备的适当位置加入交流校准处理过程，可以修正示波器中与频率成函数关系的误差，提高示波器的带宽，降低交流耦合时的低频截止频率，并使测量交流电压更准确。

该仪器仪表或传感器内部包括了如下部分：交流信号分解装置、正弦信号幅度修正装置、交流信号合成装置；所述交流信号分解装置，用以完成将非正率绞流信号分解成基波分量和谐波分量的形式，即把非正弦信号转换为由若干个正弦信号和的形式，被校正单元对正弦信号频响误差可以事先测得；所述正弦信号幅度修正装置，用以根据事先已测量好的各频率下的校准因子或实际情况，对基波分量和谐波分量进行放大或衰减；所述交流信号合成装置，用以把几个正弦分量合成为一个非正弦信号的形式，经过上述处理后的信号来代替原来的交流信号，或将该处理过程加入到仪器仪表的合适位置，可以修正在非电量转换为交流电信号过程中的与频率成函数关系的误差。

该家用电器可以是一种含有交流处理过程的音频输入设备，用来把声音信号转换为电信号的设备，如话筒、麦克风等，在这些音频输入设备中包含了权利11所述的装置，可以修正音频输入设备中与频率成函数关系的误差，该校准过程可以改善音频输入设备的频响。

该校准过程可以放在将非电量转换为交流电信号过程中，也可以放在后面，处理由非电量转换成的交流信号的交流处理过程中。

该仪器仪表内部包括了交流信号分解装置，正弦信号幅度校正装置，交流信号合成装置；所述交流信号分解装置，用以完成将非正弦交流信号分解成基波分量和谐波分量和的形式，即把非正弦信号转换为由若干个正弦信号和的形式，被校正单元对正弦信号的频响误差可以事先测得；所述正弦信号幅度修正装置，用以根据事先已测量好的各频率下的校准因子或实际情况，对基波分量和谐波分量进行放大或衰减；所述交流信号合成装置，用以把几个正弦分量合成为一个非正弦信号的形式，用经过上述处理后的信号来代替原来的交流信号，或将该处理过程加入到仪器仪表的合适位置，可以修正交流电信号转换为非电量信号的仪器仪表或设备中的，与频率成函数关系的误差。

该仪器仪表或家用电器设备可以是一种含有交流处理过程的音频输出设备，用来把电信号转换为声音信号，例如音箱，耳机等；在该设备内部含有交流信号分解装置、正弦信号幅度修正装置、交流信号合成装置，以上装置可以改善音频输出设备的频响。

该交流校准过程，可以位于交流电信号转换为非电量的过程中，音箱、耳机音频输出设备中，也可以要转换为非电量信号的交流电信号的处理过程中。

该芯片或芯片组内部包括了交流信号分解装置、正弦信号幅度修正装置、交流信号合成装置，所述交流信号分解装置，用以完成将非正弦交流信号分解成基波分量和谐波分量和的形式，即把非正弦信号转换为若干个正弦信号和的形式，被校正单元对正弦信号的频响误差可以事先测得；所述正弦信号幅度修正装置，用以根据事先已测量好的各频率下的校准因子或实际情况，对基波分量和谐波分量进行放大或衰减；所述交流信号合成装置，用以把几个正弦分量合成为一个非正弦信号的形式，经过上述处理后的信号来代替原来的交流信号，可以修正特定的或通用的其他处理过程中与频率成函数关系的误差。

该芯片可以是定制芯片，在芯片内部存储有各频率校准因子，用以校准某一固定的交流处理单元或运放或仪器仪瑶；也可以是半定制芯片，通过外部输入各频率的校准因子，用以校准通用的交流处理单元或运放或仪器仪表。

所述的交流信号分解装置可以采用傅立叶变换，快速傅立叶变换，拉氏变换，Z交换等，各种将非正弦信号转换为若干正弦信号之和的方法，还可采用多个滤波器形式，将时域信号划成不同频段的基波和谐波分量的形式；所述交流信号合成装置，可以采用傅立叶反变换，快速傅立叶反变换，拉氏反变换，Z反变换等，各种将频域信号转换为时域信号的方法；具体实现过程，可以用软件方法，也可以用硬件电路来实现。

所述交流信号幅度修正装置，还包括一插入装置；当修正装置所修正的频率没被事先测得，可以用插入装置，采用插值计算的方法从已测离散频率的校准因子采用插值计算的方法获得其校准因子，用该校准因子对相应频率的基波分量或谐波分量进行校准。

本发明是基于如下几个前提下成立的：

1．仪器仪表、家用电器、集成器件的发展，使其稳定性在一定的时间内是相当高的。集成技术的发展，一方面使元器件的性能提高，不易受外部环境的干扰，另一方面使元器件的不同个体之间的差别也很小：大规模的生产使得整机的生产条件相差不多，不同整机之间的差别很小。这样就保证了同一批仪器仪表和家用电器，在一段时间内其特性是稳定的和相似的。

2．根据第一条，就可以事先测量被校对象，得出其某些特性。因为这个特性在很长一段时间内保持不变，我们可以将这个实际测得的特性和理论上的所希望的特性进行比较，从而得出对应的校准因子。

3．对于与频率相关的一些特性，我们可以在一定的频率和幅度范围内将不同频率的恒幅纯正弦信号输入被校单元，得出其输出结果，并与理想的输出结果相比较，得到各频率下的校准因子。

4．大多数的交流处理过程是可线性叠架的。即不同频率信号相加通过一个交流处理过程后的结果，等于不同频率信号分别通过该交流处理过程后的结果相加。

5．任何一个交流信号，都可以分解成一个和若干个正弦信号和的形式。因此对于任何一个交流信号，可先分解成若干个正弦交流信号，再根据3获得的各频率下的校准因子，用校准因子进行校正，再将校准后的各频率分量合成为交流信号。

6．上述的交流处理过程中，有的交流处理过程的输出结果并不是交流信号(例如交流信号转换为声音信号过程)。但是根据处理过程的可叠加性和传递性，可以在仪器仪表或家用电器的合适部位，加入本发明的交流校准过程，人为的使交流信号有一定的误差，而这个误差正好与仪器仪表或家用电器的原误差相反，从而使仪器仪表或家用电器中与频率相关的误差得到补偿，使得最终的结果是所希望的结果。

当前技术的发展，使这一技术的实现成为可能。对于将交流信号分解为正弦信号之和，可以采用快速傅立叶变换，而将几个正弦信号之和变换为一个非正弦信号，可以采用快速傅立叶反变换。数字处理技术的发展，可以在一个芯片内，用软件方法完成快速傅立叶变换和快速傅立叶反变换。从而简化了实现过程，并为本技术的推广创造了条件。

对于一个交流处理过程，理想的情况下，对交流的处理在一定的频率范围和幅度范围内，其处理结果是相同的。但实际的处理结果，只能在一定的频率范围内和理论的设计结果相同，在其余的频率范围内，随着频率的变化，实际的结果和理论的结果是不同的。为了定义这个不同。我们假定理想的交流处理过程为A(s)=f(s)，而实际的交流处理过程为A’(s)=F(s)，其中s为输入信号的频率。那么就存在着误差，这个误差为频率的函数，W(s)=f(s)F(s)。为了校准这个函数，我们在适当的地方，人为的对交汉信号进行处理(使交流信号乘以W(s))。这样整个的处理过程，就为理想的交流处理过程。对于交流信号分解过程和交流信号合成过程，交流信号乘以W(s)的过程，我们用模拟方法来完成上述过程是相当的困难的，而且解决问题的面较窄。采用数字方法来完成上述过程是相当的困难的，而且解决问题的面较窄。采用数字方法来进行补偿，可以完成补偿任何的误差和频率的函数。本发明正是本着这种方法完成补偿。但是由于输入的交流信号，是各式各样，因而不可能事先测量出各式各样的交流信号的误差函数，获取校准因子进行校准。但是任何交流信号，都可以分解为不同频率的正弦信号相加的形式。又因为这些交流处理过程都是可以线性叠加的，因而只需获得该交流处理过程，对正弦信号的频率校准因子，通过交流信号分解和叠加原理，来进行校准处理，就可达到对任何交流信号进行校准的目的。

本发明所提供的校正交流信号处理过程中与频率有关的方法，具有如下效果：校正后的信号与校正前的信号相比可以弥补交流耦合时对低频信号衰减；放大衰减过程中随频率升高而放大倍数下降；输出波形因不同分量放大倍数不同而与输入信号失真的情况；解决音响系统对不同频率有不同的声强输出等同题。

图面说明：

图1是本发明的原理框图之一。

图2是本发明的原理框图之二。

图3是本发明的智能芯片的内部软件流程图。

图4是本发明的数字示波器的垂直通道处理示意图。

图5是本发明加入交流处理过程后的数字示波器垂直通道示意图。

本发明可解决交流耦合时，低频分量受衰减；交流放大过程中随频率的升高，放大倍数下降及输出波形失真；音箱设备中，不能无失真输出声音信号；话筒不能无失真输入声音信号的问题。本发明可用于仪器仪表中，例如用地数字示波器可以在硬件改动很少的前提下，将示波器的带宽提高一倍以上。还可用于音响设备包括电视中的音响处理部分。可以用很低的成本使音响具有很优良的效果。

本发明在实际使用过程中，可有如下几种方式：

1．对被校准过程的输出结果进行补偿处理，用处理后的交流信号代替原来的交流信号，这样就补偿了被校准过程的频响误差。

2．在一个仪器的内部合适的地方加入校准过程，该过程补偿了整个仪器的交流频响。该种方法应用广泛，可用一个校准过程校准整个仪器的频响误差，以及校准一些输出结果不是交流信号的交流处理过程。

根据本发明一个方面，在交流校正前，需先进行校准因子的确定。根据可叠加性原理，可以将几个交流处理过程的误差，通过一个校准过程进行校准。只是校准不同的过程，要选用不同的校准因子。因而，这个校准因子的校准对象的选择很关键，它可以是一个交流处理过程，也可以把几个连续的交流处理过程统一作为一个处理过程，更广义的看法可以把整个仪器甚至几个仪器组成的一个系统，统一作为一个被校准对象进行校准。

校准因子具体获得方法如下：

1．首先根据上面所说的原则，结合实际需在确定对应的校准过程，选择适当的校准对象。

2．在某一频率范围内，用一恒幅的交流源输出不同频率的纯正弦交流信号，将交流信号输入到被校单元的输入端，并记录下在各频率下被校单元的输出结果；(对于不同的交流处理过程，其输出结果是不同的。对于交流耦合和放大过程，输出结果为交流幅度；对于交流信号转换为声音信号的过程，输出结果为声音强度；对于声音信号转换为交流信号的过程，输出结果为交流电压信号幅度；对于交直流转换过程为直流电压)。

3．在一定的幅度范围内，改变恒幅信号源的输出幅度，输入到被校单元，再完成第2步。测量出不同幅度下的频率和输出结果的关系。

4．记录下被校准单元在输入一定的频率范围和幅度范围内的交流信号时，频率、输入条件和输出结果的关系。将所得到的频率、输入条件和输出结果之间的关系和理论上的理想的频率、输入条件和输出结果的关系进行比较从而得出校准因子。

该校准因子的取得，须达到如下目的：在实际的工作中，当输入为正弦信号时，用通过输入信号的频率所确定的校准因子，进行校准处理，可以使其交流处理过程的输出为理论值。实际上，事先所测的，为一些离散的频率，因而许多频率的校准因子是由已知的、离散频率的校准因子，通过插值计算来获得。因此校准因子的获得必须保证，用已测频率的校准因子插值计算所获得的任一频率的校准因子，对该频率的正弦信号输入交流处理过程时的输出结果，进行校准后的结果，和理想结果之间的误差满足要求。因而频率点的选择，直接关系到最终精度，通常频率的选择原则如下，在频率随幅度的变化比较大的地方，频率点应当选择的较密一些。在精度要求较高的地方，频率点的选择要密一些。

5．校准因子的具体获得方法要根据实际的频率、输入幅度和输出结果与理论的频率、输入幅度和输出结果之间的关系来确定。一般情况，当频率为一恒定值时，在一定的幅度范围内输入幅度和输出结果之间为简单的倍数关系(例如对于交流放大、耦合、衰减、有效值转换为直流，以及交流电信号转换为声音信号，声音信号转换为交流电信号过程)，此时在一定的幅度范围内，某一频率下的校准因子为该频率下的实际幅度和理想条件下的幅度的比值。在实际应用中，在某一频率下，输入幅度上也分为几档，在一档内可以认为输入和输出之间是简单的倍数关系，该频率在该幅度范围的校准因子为实际幅度和理想幅度的比值。但同一频率在不同档的幅度范围下，可能对应不同的校准因子。

6．第五条中所述的校准因子的获得方法是指输入和输出之间的关系为简单的倍数关系，如果不是简单的倍数关系时，就不能按乘以一个校准因子的方法来进行校准。这种问题的解决方法是寻找输入和输出之间的关系，并尽量转换为简单的倍数关系。例如对于音箱，输入为交流信号，输出为声音信号。而声音信号的强度用不同的单位来表示输入和输出的关系是不同的：如果用分贝来表示，那么输入和输出之间的关系是成一定比例的关系，而如果用的是别的单位来表示，输入就可能和输出量的对数成正比，这会为校准因子的获得和以后的校准过程，带来很大的麻烦。

根据本发明的另一方面，在仪器仪表的内部完成交流信号的补偿，包括三部分：

1．将交流处理过程的输出信号进行分解，将其分解为一个或若干个正弦信号和的形式，我们推荐用快速傅立叶变换的方法，并且用软件的方法来实现。这种方法在硬件上，需要一个模数转换芯片和一个数字处理芯片，模数转换芯片将交流信号转换为数字信号，数字处理芯片完成交流信号的分解(快速傅立叶变换)，还包括下面2,3点的正弦信号的校准，交流信号的合成(快速傅立叶反变换等过程。快速傅立叶变换和快速傅立叶的反变换用数字技术实现的具体方法，目前是一个相当成熟的技术，在大学的数字信号处理课程中都有介绍，这里不再叙述。

下面叙述一下工作过程，交流信号经模数转换后变换为数字的信号，该数字信号供后面的数字芯片进行处理。该数字芯片在经过快速傅立叶变换后，变成为几个不同的频率和不同频率的对应的幅度的形式。

2．将上述的分解后的正弦交流信号分别进行修正。如果采用我们推荐的数字处理方法，则修正过程就仅是对每一个频率的幅度乘以(或除以)对应的校准因子。如果校准因子为理想的幅度除以实际的幅度，则校准方法为乘以校准因子。校准后，在处理芯片内部保留校准后的理想的交流信号，其形式是频率和这个频率的幅度的形式，也就是频域的形式。对于某结应用，可以直接使用频域形式供后面的过程进行处理(例如频谱仪)，这样就无需再变换为交流信号。

3．由于补偿前为交流信号，因而为确保应用的广泛性，最后还要转换为交流信号，以便于和后面的交流处理过程相衔接。这部分的过程，可以用快速傅立叶反变换来实现。变换后的信号为数字信号。数字信号经过数模转换后变换为交流信号。用这个交流信号代替原来的交流信号就可以完成补偿过程。

研究下列有关本发明一些具体的实施例的详细说明，特别是结合附图进行研究时，即可清楚了解本发明的上述和其他目的、特点和优点。

首先我们用一个校准放大器的例子来说明这个问题(仅对0.1V档)。

假定一个交流放大器，可以在10KHz～100MHz内将交流信号放大10倍，实际上在100MHz时，交流放大和正常的放大倍数相比，已衰减了3dB。

根据前面的讲述，首先要测量出该放大器在各频率下的校正因子。将一恒幅的交流信号源连至放大器的输入端。调节恒幅交流源的输出为0.1V，频率范围从100KHz到300MHz，输入到放大器，同时放大器的输出端接一交流数字电压表，来测量交流放大器的输出电压并记录下来。再用记录下来的数据求出各频率下的校准因子。其具体数据参看表一。

对该交流放大过程的校准有许多方法，我们参看图一来对校准过程做一分析。原来的交流处理过程，处理的是前面的其它交流处理过程输出的交流信号，处理后的信号仍然是交流信号，供后面的交流处理过程处理。为了校准过程的通用性，这里采用对交流放大后的交流信号进行校准处理，并使处理后的信号仍然是交流信号，已便于和后面的交流处理过程相衔接。(参看图二)。实际上是用交流校准过程和原来的交流放大过程一起来代替原来的交流放大过程。

为了实现交流校准过程，根据上面的叙述，我们推荐采用数字处理技术，采用智能化方法。这种方法在硬件上需要：

1．一个模数转换器，用以完成由模拟信号到数字信号的转换过程。根据实际情况该器件保守的要求应能完成对100MHz的信号转换为数字信号，并且要考虑高次谐波的影响和护展放大器带宽的目的，该模数转换器最好应可以对300MHz～500MHz的交流信号进行采样。

2．一个智能化器件，这个器件的选择很多，可以根据实际的习惯和实际的要求来灵活选择，例如可以用8031、8098等单片机或C30等DSP器件。该器件完成智能处理并完成交流信号的分解(快速傅立叶变换)，正弦波的校正，交流信号的合成(快速傅立叶反变换)。

3．数模转换器，用以完成由数字信号到模拟信号的转换过程。

参直图三具体说明一相校准的详细过程。

模数转换吕完成对交流信号的采样，转化后成为数字信号，该数字信号和后面的智能化芯片相连接，被后面的智能化芯片所处理。在智能化芯征内部，要完成交流处理的全部过程，包括快速傅立叶变换，正弦信号的补偿，快速傅立叶反变换。其中的快速傅立叶变换和快速傅立叶反变换的具体实现方法，已经是相当成熟的技术，在大学的课本中都有介绍这里不再详细说明。仅将其过程叙述一下。

首先，将已经数字化的交流信号进行快速傅立叶变化，变换为频域形式的信号。变换后，交流信号在器件内的形式，为若干个频率和该频率对应的幅度的形式，然后用已经存在的，该放大器在各频率下的校准因子，对分解得来的正弦信号进行补偿，如果分解后的频率没有被事先测得，可以用插值的方法，对最靠的该频率的两个已知频率的校准因子插值，得出该频率下的校准因子，用该校准因子对该频率的幅度进行校准。由于采用的是数字方法，所以校准过程实质是用该频率的幅度乘以(或除以)该频率下的校准因子。最后，将校准后的信号进行快速傅立叶的反变换，就又恢复了原来的交流信号的形式。图三说明了该芯片内部的流程图，供参考。

该器件完成校准后，还需要数模转换器件将数字信号转换为模拟信号的形式。数模转换输出的模拟信号，可直接和后面的交流信号处理过程相接。

上面介绍的是交流放大的交流处理过程。在具体的仪器仪表和家用电器的应用中需注意以下几条：

由于交流处理过程是可以叠加的，可以将一套仪器中，所有的交流处理过程当作一个交流处理过程进行校准处理，只是校准过程中的校准因子要选择对应的校准因子。该处理过程最好集成在一个芯片中，并且批量生产后，成本急剧下降。该处理过程与当前现有的仪器仪表衔接方便，用于现有的仪器仪表时，改动很少。例如，在数字示波器中，本身就有高速的模数转换器和智能化处理过程以及后面的数模转换部分。因而，用于数字示波器时，在硬件的改动很小，最理想的情况，仅需在智能处理部分的程序中增加校准过程即可。因此，在已采用数字处理的仪器仪表和家用电器，该校准过程应尽量和已有的数字处理过程相融合，以避免硬件上的成本的增加。

由于在实际中，一个仪器仪表或家用电器中，除了交流放大过程外，还有许多的交流处理过程，如果，对于每一个交流处理过程，都用一个这样的校准电路是不现实的。下面通过在一个数字示波器中的应用，说明该校准方法在仪器仪表中的应用。

数字示波器内部含有许多的交流处理过程，这些交流处理过程都含有与频率成函数关系的误差。如果对于每个交流处理过程都用一个交流校准过程来校准是不现实的。因而我们把整个的示波器当作一个交流处理过程来对待，这个交流处理过程将输入的交流信号的形状和幅度显示出来。这样我们在校准因子的获得时，获得整个示波器的校准因子，并在示波器的内部适当位置插入该校准过程，使得信号经过该校准过程后有一定的误差，但在最终的输出中显示的是正确的幅度和波形。

大部分的数字示波器中，本身就含有本发明所需的硬件电路，因而对于一些数字示波器在硬件上所需改动很少，仅需在智能化元件中，用软件来完成本发明的过程即可。

原来的智能化元件如单片机，除了完成一些智能化的处理和输入输出接口管理外，仅将模数转换后的数字信号接收过来，送到显示部分显示，或输出到数模转换中，变为模拟信号被后面的处理过程处理。

加入了本发明后的示波器的智能芯片要完成校准过程，其具体的过程和前面的校准交流放大的过程差别不大，其内部流程图参看图三。主要的差别是校准因子的取得不同：校准交流放大过程的校准因子是由放大器的频率和放大倍数之间的关系得出，而在校准示波器时，校准因子的获得不是某一个元器件的频率和输出的关系，而是由示波器的整个输入输出之间的关系得出。

下面介绍一下校准数字示波器时的校准因子的获得方法：

在一定的幅度和频率范围内，将一恒幅的交流信号源输入示波器中，将输入信号的幅度和实际示波器的显示幅度记录下来，实际的显示的幅度和输入信号的幅度之间的比值，就是实际应用中的校准因子。这个校准因子不仅包括交流放大过程中的误差，而且包括交流耦合，交流采样和显示过程中的误差的叠加。然后，在幅度一定的情况下，改变输入信号的频率，频率范围应当根据实际的要求，一般应超过示波器的输入信号的频率带宽指标的3-5倍以上。(因为要校准交流信号的谐波分量)。测得输出的幅度，获得不同频率下的校准因子。然后改变输入信号的幅度，再重复上一过程。输入信号的幅度应当包括示波器的全部的输入范围，以获得不同幅度档位的各频率下的校准因子，并检验示波器的线性。

由于在硬件上，数字示波器已含有了本校准过程所需的模数转换和数模转换过程，因而一般的数字示波器硬件无须改动。图四是当前数字示波器的内部结构示意图，图五为含有本发明的数字示波器的内部结构示意图。

在智能芯片的内部的交流校准过程和前面的交流放大器的交流校准过程相类似，可以参考一下图三来设计智能化处理部分。不再叙述。

上面，介绍了本发明在数字示波器中的应用，根据在示波器中的方法，还可用于许多交流处理仪表中，如频谱仪，数字电压表中，用于校准仪器中与频率有关的误差，其具体的实现方法和数字示波器的校准方法相类仿。简单的概述一下：

首先要选择好合适的校准对象，以获得校准因子。一般的，这个校准因子，应当对应交流仪表的整个的输入和输出之间的关系，因而包含了交流仪表中，各种交流处理过程中的与频率成函数关系的误差。通过这个校准因子，在仪器仪表的适当位置加入后，可以保证输入为纯正弦信号时，将输出结果校正到的理想的要求。

然后，在仪器仪表内部加入交流校准过程，包括模数转换过程、智能化处理过程(即在智能芯片内部，完成快速傅立叶变换和正弦信号的校准和快速傅立叶反变换)、数模转换过程。对于大多数的仪器仪表，内部已包含上述的硬件，因而可以根据实际的情况尽量利用原有的硬件。

本发明在家用领域的应用，主要的用于音响系统，包括电视接收机的音响系统。尽管音响系统的分类有很多，我们根据实际的校准需要，将音响系统分为两大类：

第一类的音响，在一个仪器的内部完成了交流处理的全部过程，最终输出声音。例如收音机、电视机、录音机，CD机，随身听等一类设备。这类设备各个交流处理单元是固定的。因而整个设备的误差和频率的函数是固定的。可以在设备的适当位置，加入一个交流校准过程来校准整个仪器的频率和输出之间的误差，其校准的具体方法和数字示波器的方法相类似，相同的地方不再叙述。只是，在校准因子的获得过程中，声音输出强度的测量应当用与交流电信号的幅度成正比的单位(如分贝)，这样会减轻校准因子的获得难度和校准过程的难度。另外，本校准过程，输出为交流信号，无法直接输出大功率的信号和声音信号等，因而，对功率放大器和音箱类设备的校准过程，不能直接进行校准，而只能通过对其输入信号进行相应的校准，但该校准过程已包含了功放和音箱中的误差，再通过功放或音箱等设备转化为最后的输出。

另一类音响是分开的音响设备，单独的仪器设备仅完成一个交流处理过程，只有几种设备组合在一起才能完成声音的输出，并且不同的仪器都可能组合在一起，因而对于一套音响系统，不同的仪器组合，其频响误差是不同，这种仪器只能在每一个设备的内部分别进行补偿。例如，这些设备有的完成音频信号的放大(前置放大)，有的用来完成交流信号的分频(分频器)，有的用来完成交流信号的功率放大(功放)，有的完成由交流电信号到专利信号的转换(音箱)。这些处理过程中，都有交流处理过程，都存在着与频率成函数关系的误差，只能单独在每一个设备内部都包含标准过程。

对于单独的前置放大器的频率-幅度误差，可以参看前面的交流放大器的校准过程来进行，这里不再叙述。

对于分频器的分频过程，可以根据实际的情况，在获得校准因子时，用合适的因子进行校准。由于分频器实际上要求，在不同的输出端，输出不同频率范围的交流信号。因而在校准过程中，首先对数字化后的交流信号进行快速傅立叶变换，分解后的信号频率在要求的频率输出范围内就进行交流校准，在频率输出范围外的交流分量，转换到对应的输出端子，而在本端子无输出，用这种方法来完成分频过程。这种分频器的输入-输出的对应关系和原来模拟的分频器的对应关系是完全不一样的。模拟的分频器的输入输出关系中，在交流信号超过分频器的频率范围时，交流信号仅仅随频率的升高而有一定的衰减，而本发明方法所设计的数字式分频器，当交流信号的谐波分量的频率超过所要求的频率后，该谐波幅度会为零。因而有更大的优越性。

对于功放中与频率成函数关系的误差的校准方法，由于在功放的输出中，信号的电流要求很大，根据前面所说的方法，对功放电路进行校准，其功率很难满足要求。因而，对于功放的校准，只能在功放的输入端，对交流信号进行处理，然后把已进行了校准处理的信号，再进行功率放大。在进行交流校准处理过程中的校准因子的获得是整个仪器的校准因子(即整个仪器的输入输出和理想的输入输出之间差别)。

对于音箱的频率-输出误差的校准过程，和功放相类似，由于校准后信号只能是交流信号，因而对音箱的校准处理过程是通过对输入的交流信号进行校准来完成的，而且校准过程应当安排在功放的前面，对要输出到音箱的交流信号进行处理的过程中。

另外，需要提出的是该技术在音响设备音调调节装置中的应用问题。音调调节的实际，是根据个人的爱好，对音频信号的某一部分进行放大或衰减，同时应保证其他频段的信号不受改变。用本发明可以使音调的调节更加随心所欲。其方法为，先将交流信号分解，然后根据实际的设定，对在应放大(或衰减)的频率内的基波或谐波分量进行放大(或衰减)，而对不在放大或衰减的频率内的基波或谐波分量不进行任何处理，然后再把基波和谐波合成为交流信号，供后面的交流处理过程处理，即完成音调调节过程。(其具体的实现方法参直音响的校准过程)。

声音信号是一个非电量的信号，同样在其余的由交流电信号转换为非电量过程中，也存在着这种与频率成函数关系的误差。也可用本发明进行校准，其具体的实现方法，可以参考音响设备的校准过程来进行校准。

对于非电量信号转换为交流电信号的过程中，与频率成函数关系的误差的补偿方法，如声音输入设备的这种误差的校准过程和上面的交流电信号转换为声音信号的过程相类似。可以参考音响设备的校准过程，来完成对声音输入设备，如话筒和麦克风的样准处理。

通过以上的例子，可以看出本发明在实际中的广泛应用。这些交流处理过程，都要包括交流信号的分解过程(快速傅立叶变换)，正弦信号的校准过程，交流信号的合成过程(快速傅立叶反变换)。因而可以生产出一种数字处理芯片，来完成上述处理过程，以利于该技术的推广和数字技术的发展。在该芯片的内部，要完成快速傅立叶变换和快速傅立叶反变换过程。对于正弦信号的校准，涉及校准因子的输入问题。对于用来校准专用的交流处理过程的芯片，可以在芯片的内部事先储存校准因子；对于校准通用的交流处理过程的芯片，可以从外界输入来获得校准因子。当然在该芯片的内部还应有插值计算的过程。有了该种芯片，可以使本技术在广泛的应用领域得到应用。同时，也使该芯片有更广阔的应用前景。

表1：

输入频率	1KHz	10KHz		100KHz		1MHz	10MHz	30MHz
									理想输出	1V	1V		1V		1V	1V	1V
实际输出		0.858V		1.015V		0.999V	0.999V	0.931V
									校准因子		0.858		1.015		0.999	0.999	0.931
输入频率	50MHz		70MHz		100MHz
									理想输出	1V		1V		1V
实际输出	0.912V		0.902V		0.764V
									校准因子	0.912		0.902		0.764

Claims (20)

1．一种校准交流处理过程中与频率成函数关系的误差的方法，校正前需先测出被校单元，对相同幅度不同频率纯正弦输入信号的频率与输出结果之间的响应关系，并与理想情况下的要求进行比较，以获得该被校正单元在各输入频率下的校正因子，其特征在于：该方法包括下列步骤：首先，将欲进行校正处理的输出信号分解成基波分量和谐波分量和的形式，即将非正弦信号转换为几个不同频率的正弦信号之和的形式，也就是由时域形式变换成频域形式；然后，再根据校正前已获得的被校准单元在各频率下的校正因子，以及基波和谐波的频率，分别对基波和谐波进行修正，即根据要求对基波和谐波中的一个或几个分量进行放大或衰减；最后，将修正后的基波和谐波合在一起，即把几个正弦信号合在一起成为一个非正弦信号，也就是由频域信号再变成时域信号，合成后的信号即为已经补偿了的交流信号，用该信号来代替未被补偿的交流信号，这样可校正交流处理中与频率成函数关系的误差；所述方法用于含有交流处理过程的设备和家用电器。

2．如权利要求1所述的一种校准交流处理过程中与频率成函数关系的误差的方法，其特征在于：该处理过程中的误差与频率成函数关系，这个函数关系，可以是误差与频率成一元函数关系也可以是成多元函数关系；对于纯正弦信号，误差与单一频率成函数关系，因而为一元函数关系，而对于非正弦信号，误差主要与该信号的基波频率和谐波频率成函数关系，因而为多元函数关系。

3．如权利要求1所述的一种校准交流处理过程中与频率成函数关系的误差的方法，其特征在于：交流处理过程包括交流电信号转换为其他的电信号过程，和交流电信号转换为其他非电量信号过程，以及其他非电量信号转换为交流电信号过程等；其中交流电信号转换为其他电信号过程，包括交流电信号转换为交流电信号过程，如交流耦合、放大、衰减过程；交流电信号转换为直流电信号的过程，如有效值转换为直流、峰峰值转换为直流、平均值转换为直流过程等；交流电信号转换为数字信号过程，如交流电信号的采样过程等；其中交流电信号转换为其他非电量信号过程，如交流电信号转换为声音信号过程等；其中非电量信号转换为交流电信号过程，如声音信号转换为电信号过程等。

4．如权利要求1所述的一种校准交流处理过程中与频率成函数关系的误差的方法，其特征在于：将交流电信号分解成基波分量和谐波分量时，将修正后的基波分量和谐波分量合在一起的方法，可以采用傅立叶变换、快速傅立叶变换、拉氏变换、Z变换等，各种将非正弦信号分解成若干个正弦信号之和的方法，还可采用多个波波器形式，将时域信号划成不同频段的基波和谐波分量的形式；具体实现过程可以用软件方法，也可以用硬件电路来实现。

5．如权利要求1所述的一种校准交流处理过程中与频率成函数关系的误差的方法，其特征在于：在对分解后的基波分量和谐波分量进行校正时，如果基波频率或谐波频率已经被事先测量，可以采用该频率的，已经被事先测量出的校正因子进行校正；当基波频率或谐波频率的校正因子没有被事先测量时，可用已测定的，各离散频率的校准因子进行插值计算，得出该频率的校正因子，用该插值得出的校准因子对相应的基波和谐波进行校准；由于事先测得的各频率的校准因子只是离散的频率，因而实际上许多频率下的校准因子不能事先测得，只能采用插值计算方法来获得其校准因子。

6．如权利要求1所述的一种校准交流处理过程中与频率成函数关系的误差的方法，其特征在于：在对分解后的基波分量和谐波分量进行校正时，也可根据设计要求对基波分量和谐波分量进行放大或衰减，即由实际情况决定，而不必一定用事先测得的校准因子进行放大或衰减；该种方法可用于其他频率处理中，如音响设备中音调的调节等；在音响设备中，对某一部分音调的调节，实际是对交流信号中某一部分频率信号进行放大或衰减，因此仅需对分解后的信号的基波分量和谐波分量进行放大或衰减即可，其放大或衰减的量由实际需要决定。

7．如权利要求1所述的一种校准交流处理过程中与频率成函数关系的误差的方法，其特征在于：校正后的信号，可以是时域形式，也可以是频域形式，其中形式为频域形式时，不必将校正后的基波分量和谐波分量再合成为交流信号，可直接输出；频域形式输出，可直接用于一些频域处理设备，如频谱分析仪中，而无须再转换为时域形式。

8．如权利要求1所述的一种校准交流处理过程中与频率成函数关系的误差的方法，其特征在于：该发明所述的方法，在实际的使用中，可以用在被校交流处理过程的后面，用校准后的信号代替原来的交流信号，以此来校准交流处理过程中的频响；在某种场合，也可根据实际情况在仪器的适当位置加入本校准过程(该位置与校准因子的获得位置有关)，用来补偿整个仪器的频响误差。

9．一种含有交流处理过程的仪器、仪表，其特征在于：该仪器仪表内部包括交流信号分解装置、正弦信号幅度修正装置、交流信号合成装置；所述交流信号分解装置，用以完成将非正弦信号分解成基波分量和谐波分量之和的形式，即把非正弦信号转换为若干个正弦信号之和的形式；所述正弦信号幅度修正装置，用以根据事先已测量好的或插值计算所得出的各频率下的校准因子或根据实际情况对基波分量和谐波分量进行放大或衰减，以修正到理想输出；所述交流信号合成装置，用以把几个正弦分量合成为一个非正弦信号的形式；用经过上述处理后的信号，代替原来的交流信号，或将该处理过程加入仪器仪表的合适位置，可以修正仪器仪表中的与频率成函数关系的误差。

10．如权利要求9所述的一种含有交流处理过程的仪器仪表，其特征在于：该仪器仪表，可以是任何一个含有交流放大或交流耦合过程的仪器仪表，可以包括示波器，数字电压表，频谱仪，信号分析仪等测量测试设备；在该类设备的适当位置加入交流校准处理过程，可以修正示波器中与频率成函数关系的误差，提高示波器的带宽，降低交流耦合时的低频截止频率，并使测量交流电压更准确。

11．一种将其他非电量转换为交流电信号的仪器仪表家用电器或传感器，该种仪器仪表用来把一些非电路信号转换为交流电信号以便处理，其特征在于：该仪器仪表或传感器内部包括了如下部分：交流信号分解装置、正弦信号幅度修正装置、交流信号合成装置；所述交流信号分解装置，用以完成将非正率绞流信号分解成基波分量和谐波分量的形式，即把非正弦信号转换为由若干个正弦信号和的形式，被校正单元对正弦信号频响误差可以事先测得；所述正弦信号幅度修正装置，用以根据事先已测量好的各频率下的校准因子或实际情况，对基波分量和谐波分量进行放大或衰减；所述交流信号合成装置，用以把几个正弦分量合成为一个非正弦信号的形式，经过上述处理后的信号来代替原来的交流信号，或将该处理过程加入到仪器仪表的合适位置，可以修正在非电量转换为交流电信号过程中的与频率成函数关系的误差。

12．如权利要求11所述的一种将其他非电量转换为交流电信号的仪器仪表、家用电器或传感器，其特征在于：该家用电器可以是一种含有交流处理过程的音频输入设备，用来把声音信号转换为电信号的设备，如话筒、麦克风等，在这些音频输入设备中包含了权利11所述的装置，可以修正音频输入设备中与频率成函数关系的误差，该校准过程可以改善音频输入设备的频响。

13．如权利要求11所述的一种将其他非电量转换为交流电信号的仪器或传感器，其特征在于：该校准过程可以放在将非电量转换为交流电信号过程中，也可以放在后面，处理由非电量转换成的交流信号的交流处理过程中。

14．一种将交流电信号转换为非电量信号的仪器仪表或家用电器设备，在实际应用中，经常要把交流电信号再变换为一种非电量信号供应用，例如把交流电信号转换为声音信号，其特征为：该仪器仪表内部包括了交流信号分解装置，正弦信号幅度校正装置，交流信号合成装置；所述交流信号分解装置，用以完成将非正弦交流信号分解成基波分量和谐波分量和的形式，即把非正弦信号转换为由若干个正弦信号和的形式，被校正单元对正弦信号的频响误差可以事先测得；所述正弦信号幅度修正装置，用以根据事先已测量好的各频率下的校准因子或实际情况，对基波分量和谐波分量进行放大或衰减；所述交流信号合成装置，用以把几个正弦分量合成为一个非正弦信号的形式，用经过上述处理后的信号来代替原来的交流信号，或将该处理过程加入到仪器仪表的合适位置，可以修正交流电信号转换为非电量信号的仪器仪表或设备中的，与频率成函数关系的误差。

15．如权利要求14所述的一种将交流电信号转换为非电量信号的仪器仪表或家用电器设备，其特征在于：该仪器仪表或家用电器设备可以是一种含有交流处理过程的音频输出设备，用来把电信号转换为声音信号，例如音箱，耳机等；在该设备内部含有交流信号分解装置、正弦信号幅度修正装置、交流信号合成装置，以上装置可以改善音频输出设备的频响。

16．如权利要求14所述的一种将交流电信号转换为非电量信号的仪器仪表或家用电器设备，其特征在于：该交流校准过程，可以位于交流电信号转换为非电量的过程中，音箱、耳机音频输出设备中，也可以要转换为非电量信号的交流电信号的处理过程中。

17．一种交流处理用的集成电路芯片或芯片组，其特征在于：该芯片或芯片组内部包括了交流信号分解装置、正弦信号幅度修正装置、交流信号合成装置，所述交流信号分解装置，用以完成将非正弦交流信号分解成基波分量和谐波分量和的形式，即把非正弦信号转换为若干个正弦信号和的形式，被校正单元对正弦信号的频响误差可以事先测得；所述正弦信号幅度修正装置，用以根据事先已测量好的各频率下的校准因子或实际情况，对基波分量和谐波分量进行放大或衰减；所述交流信号合成装置，用以把几个正弦分量合成为一个非正弦信号的形式，经过上述处理后的信号来代替原来的交流信号，可以修正特定的或通用的其他处理过程中与频率成函数关系的误差。

18．如权利要求17所述的一种交流处理用的集成电路芯片或芯片组，其特征在于：该芯片可以是定制芯片，在芯片内部存储有各频率校准因子，用以校准某一固定的交流处理单元或运放或仪器仪瑶；也可以是半定制芯片，通过外部输入各频率的校准因子，用以校准通用的交流处理单元或运放或仪器仪表。

19．如权利要求9所述一种含有交流处理过程的仪器、仪表，如权利11所述的一种将其他非电量转换为交流电信号的仪器仪表、家用电器或传感器，如权利14所述的一种将交流电信号转换为非电量信号的仪器仪表或家用电器设备，如权利17所述的一种交流处理用的集成电路芯片或芯片组，其特征在于：所述的交流信号分解装置可以采用傅立叶变换，快速傅立叶变换，拉氏变换，Z交换等，各种将非正弦信号转换为若干正弦信号之和的方法，还可采用多个滤波器形式，将时域信号划成不同频段的基波和谐波分量的形式；所述交流信号合成装置，可以采用傅立叶反变换，快速傅立叶反变换，拉氏反变换，Z反变换等，各种将频域信号转换为时域信号的方法；具体实现过程，可以用软件方法，也可以用硬件电路来实现。

20．如权利要求9所述一种含有交流处理过程的仪器、仪表，如权利11所述的一种将其他非电量转换为交流电信号的仪器仪表、家用电器或传感器，如权利14所述的一种将交流电信号转换为非电量信号的仪器仪表或家用电器设备，如权利17所述的一种交流处理用的集成电路芯片或芯片组，其特征在于：所述交流信号幅度修正装置，还包括一插入装置；当修正装置所修正的频率没被事先测得，可以用插入装置，采用插值计算的方法从已测离散频率的校准因子采用插值计算的方法获得其校准因子，用该校准因子对相应频率的基波分量或谐波分量进行校准。

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