CN201563237U

CN201563237U - 多通道扬声器寿命测试仪

Info

Publication number: CN201563237U
Application number: CN2009202023407U
Authority: CN
Inventors: 张涛
Original assignee: NINGBO TONVER ELECTRONICS CO Ltd; Ningbo Tonwel Audio Co Ltd
Current assignee: NINGBO TONVER ELECTRONICS CO Ltd; Ningbo Tonwel Audio Co Ltd
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2019-12-11

Abstract

本实用新型公开了一种多通道扬声器寿命测试仪，包括计算机(1)、被测扬声器(2)、音频功率放大器(3)和标准电阻R_ref(4)，计算机(1)内设有电压数据采集卡(5)，电压数据采集卡(5)与标准电阻R_ref(4)连接；计算机(1)内还设有用于产生音频信号的多功能卡(6)；音频功率放大器(3)与被测扬声器(2)连接；标准电阻R_ref(4)串联在音频功率放大器(3)与被测扬声器(2)之间，它还包括信号源控制器(7)，信号源控制器(7)的输入端与多功能卡(6)连接，信号源控制器(7)的输出端与音频功率放大器(3)连接。该测试仪可随时切换两个不同测试音频且测试结果准确并不易烧坏功率放大器和扬声器。

Description

多通道扬声器寿命测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种测试扬声器寿命的装置，具体讲是一种多通道扬声器寿命测试仪。

背景技术

现有的多通道扬声器寿命测试仪包括内部储存有按公式

R = \frac{V_{S} R_{ref}}{V_{R}} - R_{ref}

和

T_{t} = \frac{(R_{t} - R_{0})}{R_{0} A} + T_{0}

编写的程序的计算机、被测扬声器、音频功率放大器和标准电阻R_ref，所述的计算机内设有电压数据采集卡，所述的电压数据采集卡两端分别与被测扬声器的两端连接；所述的计算机内还设有用于产生音频信号的多功能卡，所述多功能卡的输出端与音频功率放大器输入端连接；所述的音频功率放大器与被测扬声器连接；所述的标准电阻R_ref串连在音频功率放大器与被测扬声器之间。上述结构的多通道扬声器寿命测试仪存在以下缺陷：

1、测试仪在使用时，需输入各种测试音频来进行测试。由于多功能卡的输出端与音频功率放大器的输入端直接连接，因此在切换测试音频时，需先停止正在工作的音频，然后再导入另一测试音频，在这段时间内，由于扬声器没有连续工作，因此很有可能会导致测试结果的不准确。

2、由于受到硬件条件的限制，因此现有的测试音频的切换主要依靠软件实现。但在种软件切换的方式在停止旧任务和新的信号输出的瞬间，经常会有信号抖动，产生一个尖的脉冲信号，由于是大功率测试，这种信号在经过功率放大器放大后，很容易就烧坏功率放大器或扬声器。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺陷，提供一种可随时切换两个不同测试音频且测试结果准确、不易烧坏功率放大器和扬声器的多通道扬声器寿命测试仪。

本实用新型的技术方案是，提供一种多通道扬声器寿命测试仪，包括计算机、被测扬声器、音频功率放大器和标准电阻R_ref，所述的计算机内设有电压数据采集卡，所述的电压数据采集卡与标准电阻R_ref连接；所述的计算机内还设有用于产生音频信号的多功能卡；所述的音频功率放大器与被测扬声器连接；所述的标准电阻R_ref串联在音频功率放大器与被测扬声器之间，它还包括信号源控制器，所述的信号源控制器的输入端与所述的多功能卡连接，所述信号源控制器的输出端与音频功率放大器连接。

采用以上结构后，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、本实用新型多通道扬声器寿命测试仪在功率放大器和计算机之间增加了一个信号源控制器，由该控制器可实现测试音频的切换，因此在极短的时间内即可完成，由于切换时间较短，因此在最大程度上保证了扬声器的测试，从而使得测试的结果相当准确。

2、由于是通过信号源控制器来完成两个不同测试音频的切换，因此降低了产生尖脉冲信号可能性，从而不易烧坏功率放大器放或扬声器。

作为改进，本实用新型信号源控制器上设有32路状态显示控制装置，可与计算机同步显示，极大地方便了现场的测试人员。

作为进一步改进，所述的标准电阻R_ref采用高精度绕线电阻，它能够消除传感器本身的温漂、阻值误差和频响曲线对测试和控制带来的误差和误动作。从而进一步提高测试结果的准确性。

附图说明

图1是本实用新型多通道扬声器寿命测试仪的结构示意图。

图2是信号源控制器的电路框图。

图中所示1、计算机，2、被测扬声器，3、音频功率放大器，4、标准电阻R_ref，5、电压数据采集卡，6、多功能卡，7、信号源控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种多通道扬声器寿命测试仪，包括内部储存有按公式

R = \frac{V_{S} - R_{ref}}{V_{R}} - R_{ref}

和

T_{t} = \frac{(R_{t} - R_{0})}{R_{0} A} + T_{0}

编写的程序的计算机1、被测扬声器2、音频功率放大器3和标准电阻R_ref4，所述的计算机1内设有电压数据采集卡5，所述的电压数据采集卡5各通道的输入端通过两根导线分别与标准电阻R_ref4的两端相连，电压数据采集卡5采用美国NI公司的PCI-6013多通道数据采集卡，通道数：16SE/8DI，16bits的分辨率，最大采样率可达到200ks/s，最大采样电压范围为：-10V～+10V，采样精度可达到0.069Mv；所述的计算机1内还设有用于输出音频信号的多功能卡6，多功能卡6采用美国NI公司的PCI-6723高密度模拟输出卡，32路的模拟输出通道，单通道采样速率可达800kS/s，32通道同时工作时每通道45kS/s，可完全满足音频测试要求，13bits的分辨率，最大输出电压范围：-10V～+10V，信号输出精度可达到10.78mV。所述的计算机1内还设有用于产生音频信号的多功能卡6，为市售产品；所述的音频功率放大器3与被测扬声器2连接，具体为音频功率放大器3的输出端分别被测扬声器2的两端连接；所述的标准电阻R_ref4串联在音频功率放大器3与被测扬声器2之间，它还包括信号源控制器7，所述的信号源控制器7的输入端与所述的多功能卡6连接，所述信号源控制器7的输出端与音频功率放大器3连接。所述信号源控制器7设有32路输出端口，可同时测试32个被测扬声器。

如图2所示，所述的信号源控制器7包括主控制器、音频切换开关模块、32路信号源输入模块、3/8译码器、反相器和电源，所述主控制器的串口与计算机1连接；所述主控制器的I/O口与音频切换开关模块的控制端连接，具体为主控制器的P0、P1、P2口与音频切换开关模块的控制端连接；主控制器的P3.2至P3.7口作为普通的I/O口与3/8译码器相连，译码器经过反向器产生一个新的8位控制端，与P0口、P1口、P2口一起组成一个32位的控制端口；P3.0和P3.1口则使用该口的第二功能用于与计算机进行串行通信；32个控制端口依次与32个音频切换开关的控制端相连；所述32路信号源输入模块的输入端与计算机1连接，所述32路信号源输入模块的输出端与音频切换开关模块的信号输入端连接；所述的音频切换开关模块的信号输出端与音频功率放大器3连接；所述的电源分别与主控制器、3/8译码器、反相器、音频切换开关模块连接，为主控制器、3/8译码器、反相器、音频切换开关模块提供电源。所述的信号源控制器7可输出32路信号，可达到32路同时测试的要求。主控制器选用ATMEL公司的AT89S52。音频切换开关模块选用ADI公司的ADG849BKS芯片，导通阻抗为0.5欧姆，5伏供电电压，信号总失真为0.01％，闭合时间16ns，断开时间13ns，最大功耗5.5uW。可控通道数最大为32个通道。

如图2所示，所述的信号源控制器还包括连接的32路状态显示控制模块和32路状态显示模块，所述32路状态显示控制模块的输入端与主控制器的32个控制端口依次相连；所述电源分别与32路状态显示控制模块和32路状态显示模块连接，为32路状态显示控制模块和32路状态显示模块提供电源。

所述的标准电阻R_ref4为高精度绕线电阻，它是DEAL公司原装的RH-50高精度绕线电阻(带散热器)，0.05欧姆/50瓦，精度为1％。

现有技术扬声器产品的音圈A由漆包线，即铜丝绕制而成，根据电工学的理论，当铜线的温度变化范围不太大时，铜的电阻与温度存在有如下的线性关系：

R_t＝R₀[1+A(T_t-T₀)]

式中R_t为音圈升温至T_t的电阻值，R₀为音圈在测试环境温度T₀的电阻值，A为铜的温度系数，根据电工学记载约为4.25×10^-3～4.28×10^-3

因此，只要测得测试开始时的环境温度T₀和音圈的电阻R₀，以及扬声器连续工作后，音圈升温至T_t时的电阻R_t，就可以推算出音圈的温度T_t。

如图1所示，扬声器音圈温度间接测定单元包括音频功率放大器3和被测扬声器2，信号源产生的噪声音频信号经音频功率放大器3放大，使被测扬声器2满负荷工作，所述被测扬声器2串联一标准电阻4，由于采用高精度的绕线电阻并且带散热器，其阻止很小，为0.05欧姆并且额定功率可达到50瓦，因而在实地使用时几乎就不会发热(实地功率小于5)，温度系数可视为0，并且精度为1％，可不用考虑其阻止随时间或或者信号频率变化时会发生变化。在所述被测扬声器2的输入与输出两端分别设电压测量点，实时测得总电压V_S和标准电阻4的电压V_R。由于通过被测扬声器2和标准电阻4的电流相等，故被测扬声器2的电流为：

i = \frac{V_{R}}{R_{ref}}

式中V_R为标准电阻的电压，R_ref为标准电阻的阻值；

根据电工学理论，被测扬声器音圈的电阻为：

R = \frac{V_{S} - V_{R}}{i}

式中V_S为被测扬声器和标准电阻两端的总电压，V_R为标准电阻两端的电压。由于在软件中自带功放校准模块，并且在功放校准时会自动生成一个功放输入对应输入的校正文件并保存，因而Vs可有功放的校正文件中自动获得。

由上述电流和电阻计算公式，可以推导出扬声器音圈的电阻为：

R = \frac{V_{S} - R_{ref}}{V_{R}} - R_{ref}

进而可得：

T_{t} = \frac{(R_{t} - R_{0})}{R_{0} A} + T_{0}

根据所设定的通道监控时间间隔，在每一个监控时间点，都可由以上公式测得该时间点时音圈的温度，再通过时间的累积，就可获得音圈在整个有效测试时间范围内温度的变化曲线如图3所示。由于将测试信号通道和监控信号通道分离并配以快速的音频信号切换电路，因而可对音响工作过程的任意时间点进行监控。

在测试控制上，由用户自定义测试的项目内容和控制条件，并将每一个测试模块、配置模块、控制模块等定义成独立的封装，各个模块通过具体的数据I/O来联系，可以进行任意的搭配和组合。再由计算机分析生成具体的操作步骤来控制数据采集和硬件动作，将测试过程中音响的每一个细节变化通过电脑屏幕或硬件指示灯直观的显示出来，既可以监视音响的工作状态，又可以监视功放当前的工作状态，并由软件特殊的逻辑推算算法，给出每一个状态变化出现的可能原因，可完全脱离人工监控，也完全符合功率测试实验室的使用要求。由于各通道相互独立，因而可在测试过程中随时的增加和删除测试通道，最高可达到32路同时测试的要求，测试时间由于选用计算机系统时间作为基准，因而可做任意时长的测试。

Claims

1.一种多通道扬声器寿命测试仪，包括计算机(1)、被测扬声器(2)、音频功率放大器(3)和标准电阻R_ref(4)，所述的计算机(1)内设有电压数据采集卡(5)，所述的电压数据采集卡(5)与标准电阻R_ref(4)连接；所述的计算机(1)内还设有用于产生音频信号的多功能卡(6)；所述的音频功率放大器(3)与被测扬声器(2)连接；所述的标准电阻R_ref(4)串联在音频功率放大器(3)与被测扬声器(2)之间，其特征在于：它还包括信号源控制器(7)，所述的信号源控制器(7)的输入端与所述的多功能卡(6)连接，所述信号源控制器(7)的输出端与音频功率放大器(3)连接。

2.根据权利要求1所述的多通道扬声器寿命测试仪，其特征在于：所述的信号源控制器(7)包括主控制器、音频切换开关模块、32路信号源输入模块、3/8译码器、反相器和电源，所述主控制器的串口与计算机(1)连接；所述主控制器的I/O口与音频切换开关模块的控制端连接；所述主控制器的I/O口还与3/8译码器的输入端连接；所述3/8译码器的输出端与反相器的输入端连接；所述反相器的输出端与音频切换开关模块的控制端连接；所述32路信号源输入模块的输入端与计算机(1)连接，所述32路信号源输入模块的输出端与音频切换开关模块的信号输入端连接；所述的音频切换开关模块的信号输出端与音频功率放大器(3)连接；所述的电源分别与主控制器、3/8译码器、反相器、音频切换开关模块连接。

3.根据权利要求2所述的多通道扬声器寿命测试仪，其特征在于：所述的信号源控制器还包括连接的32路状态显示控制模块和32路状态显示模块，所述32路状态显示控制模块的输入端与主控制器的I/O口连接；所述反相器的输出端与32路状态显示控制模块连接；所述电源分别与32路状态显示控制模块和32路状态显示模块连接。

4.根据权利要求1所述的多通道扬声器寿命测试仪，其特征在于：所述的标准电阻R_ref(4)为高精度绕线电阻。

5.根据权利要求1所述的多通道扬声器寿命测试仪，其特征在于：所述信号源控制器(7)设有32路输出端口。