CN202383993U - 用于噪声试验能力验证的声源发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于噪声试验能力验证的声源发生器，包括箱体、用于产生特性声源信号的声音芯片、用于放大声音信号功率的后级功率放大器、喇叭、用于输出声音芯片工作控制信号的触发开关、用于调节声源发生器输出声功率的总音量调节按钮和为声源发生器提供合适工作电压的电源管理模块；所述声音芯片、后级功率放大器、喇叭、触发开关和电源管理模块均集成安装于所述箱体内，所述总音量调节按钮采用暗装方式安装于所述箱体内；本实用新型的声源发生器能够以较低的成本实现适于噪声试验能力验证使用的声源输出。

Description

用于噪声试验能力验证的声源发生器

技术领域

本实用新型涉及一种声源发生器，特别是一种用于噪声试验能力验证的声源发生器。

背景技术

能力验证是通过实验室间比对，综合评价参加实验室的工作质量，保证实验室结果的可比性和有效性。ISO/IEC 17043，3.7标准把能力验证定义为利用实验室间比对，按照预先确定的准则评价参加者的能力。能力验证是认可机构加入和维持国际相互承认协议（MRA）的必要条件之一。能力验证物品是用于能力验证的样品、产品、人工制品、标准物质/标准样品、设备部件、测量标准、数据组或其他信息。能力验证样品是能力验证物品的一种。能力验证样品的一致性（即均匀性和稳定性）对利用实验室间比对进行能力验证至关重要，除了要求具有特殊目的而设计的特定结构、试验功能外，还应具备易于制造、成本较低，同批次产品一致性高、稳定性好，拥有一定的耐用性能，操作简便，易于运输等特点。此外，由于参与试验室的数量较多及能力验证活动的周期性，还应考虑到样品结构类型或性能指标的可扩展性，以避免在能力验证活动中由于使用相同指标的标准样品而造成外部申请实验室串通现象的发生，降低能力验证活动的社会可信度。

噪声试验主要测量空气声，应用领域涉及环保执法、卫生防疫等公共领域，各实验室的噪声试验能力是防止声污染传播的重要保障，因此保证噪声试验工作的质量是至关重要的。目前噪声试验主要采用声压法测定声功率级的方法，其能力验证是通过使用声级计采样同款声源发生器发出的声信号，并对其在自由声场中的频率计权特性进行校准，判断实验室从事声级计校准活动的能力以及检查实验室能力的持续状况，这样，作为能力验证样品的声源发生器对是否能正确验证实验室噪声实验能力就显得尤为关键，其影响噪声能力验证考量的指标主要有两个：一个是声源声功率量级总值的大小，另一个是声源宽频带频响特性的一致性。

现有技术中，与能力验证要求比较接近的噪声试验仪器是“标准声源”。标准声源一般由信号发生器、功率放大器和扬声器组成，它具有稳定的声功率输出，可发出宽带频谱的噪声和倍频带噪声，精度高，性能优，一般用于声学试验室的内部性能测试，是一种具有稳定的声功率输出、宽带频谱的声源，且在声功率的短时稳定性和重复性、频谱特征等方面应满足相应的标准要求，经过实验室严格检定和校准后的标准声源经常被用于比较法测定机器或设备的噪声声功率级，也可以用来测定房间的吸声、隔声量及房间的混响时间。其设计标准是“具有稳定的声功率输出，宽带频谱的声源。在100～10000Hz的范围内所有1/3倍频带声功率组的最大和最小差值应在12dB之内，相邻两个1/3倍频带声功率级偏差不超过±3dB，任何1/倍频带的指向性指数不超过9dB”。目前使用的标准声源一般为可移动的电动源、气动源或机械源等发生装置。标准声源用作噪声试验能力验证样品，主要存在以下不足：1、价格高昂，动辄数万元，不适合能力验证活动要求的成本低廉、可大规模开展的要求；2、音量调节开关外露，声功率标定值公开，不能掩蔽其设定值，不能满足能力验证活动对所检参数指标的保密性要求；3、音量调节开关为普通手动旋转式旋纽，轻微触碰或运输途中设定值易飘移，不能适应能力验证活动要求的易于运输的条件；4、声源类型上一般只有粉红噪声一种，不可选择声源类型，声源类型单一；5、其组成结构上，将控制和电路部分（如信号发生器、功放）与发声单元（扬声器）分开设计，非集成一体式，使用时需重新组装和调整，不易使用，不适合作为能力验证活动物品；6、声功率频谱虽具一致性但其量级大小是唯一固定值，不可调，且行业内均知道该结果，不能满足能力验证的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于噪声试验能力验证的声源发生器，能够以较低的成本实现适于噪声试验能力验证使用的声源输出。

本实用新型是通过以下技术措施实现的：

一种用于噪声试验能力验证的声源发生器，包括箱体、用于产生特性声源信号的声音芯片、用于放大声音信号功率的后级功率放大器、喇叭、用于输出声音芯片工作控制信号的触发开关、用于调节声源发生器输出声功率的总音量调节按钮和为声源发生器提供合适工作电压的电源管理模块；所述触发开关连接到声音芯片的工作控制端，声音芯片的输出端通过后级功率放大器连接到所述喇叭的输入端，所述总音量调节按钮连接到所述后级功率放大器的工作控制端，所述声音芯片、后级功率放大器、喇叭、触发开关和电源管理模块均集成安装于所述箱体内，所述总音量调节按钮采用暗装方式安装于所述箱体内。

作为本实用新型的一种实施方式，还包括两面喷有黑漆的中纤板和在侧面开有相应通孔的铝合金外壳；所述声音芯片、后级功率放大器和电源管理模块支承于中纤板上，中纤板安装于铝合金外壳内，所述电源管理模块的供电接口、开关穿过所述铝合金外壳上的通孔，所述铝合金外壳安装于所述箱体的内顶面。

作为本实用新型的一种实施方式，所述喇叭为全频带喇叭。

作为本实用新型的一种实施方式，所述总音量调节按钮为带有锁止扭矩的电位器。

相比于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的声源发生器采用芯片设计，故而在做到一批样品的频率响应曲线一致，满足能力验证对声功率级一致性和声源噪声频响特性一致性的前提条件下，本实用新型声源发生器的成本更低；

2、本实用新型声源发生器设定的发声功率值不是公开的，且声功率调节采用暗装方式，便于试验、操作、调整和固定所需的声功率值；

3、本实用新型声源发生器频率范围能有效覆盖大多数发声电器产品的频率范围，适于电器产品能力验证使用；

4、本实用新型声源发生器集成声音芯片、后级功率放大器、喇叭和电源管理模块为一体，进一步缩小了样品尺寸，减小样品体积和重量，便于在能力验证实施中的样品运输；

5、本实用新型声源发生器在结构上为其设定值保密、音量调节不易松动并可调整声功率大小，结构上为集成一体式，插电即可使用，操作简便，成本低廉。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型声源发生器的电路原理框图；

图2为本实用新型声音芯片的电路原理图；

图3为本实用新型声源发生器的结构示意图；

图4为本实用新型声源发生器的整体布局图；

图5为本实用新型声源发生器的线路装配示意图。

具体实施方式

图1示出了本实用新型声源发生器的一个具体实施例，包括声音芯片、后级功率放大器、喇叭、电源管理模块、触发开关和总音量调节按钮。

电源管理模块的电压输出端连接到声音芯片和后级功率放大器的供电端，分别为声音芯片和后级功率放大器配置合适的工作电压，电源管理模块从外部获得电输入，其额定输入电压为交流200V，50Hz。这样，集成声音芯片、后级功率放大器、喇叭和电源管理模块为一体，能有效减小能力验证样品的体积和重量，以便于在能力验证实施中的样品运输。

触发开关与声音芯片的工作控制端相连接，声音芯片的输出端连接到后级功率放大器的输入端；按下触发开关，声音芯片以50Hz的频率输出粉红噪声信号，该粉红噪声信号覆盖1/3倍频程中心频率125～8,000Hz范围，能够有效覆盖大多数发声电器产品的频率范围，并保证同一批能力验证样品的频率响应曲线一致，满足声源噪声频响一致性的要求。

总音量调节按钮与后级功率放大器的工作控制端相连接，后级功率放大器的输出端连接到喇叭的输入端；按动总音量调节按钮，后级功率放大器相应地放大由声音芯片输入的粉红噪声，并控制喇叭发声，发声音量可根据能力验证试验的需要用总音量调节按钮作出调整，设定好后，后级功率放大器的输出功率即锁定，不可变更，其声功率总值级误差可控制在±0.5dB以内，使得作为同一批能力验证样品的声源发生器的声功率级值满足一致性的要求。

其中，上述声音芯片采用型号为H6161P的声音芯片（如图2所示），它具有24个I/O口、1K Bytes的RAM存储容量和1M-Bit的ROM存储容量，可植入能力验证所需的各类型声源，如粉红噪声。

上述电源管理模块通过型号为6003DP的变压器获得合适的电源电压，该变压器的输入电压为通用的220V交流电，并为所述声音芯片提供9V、300mA的电压，和为所述后级功率放大器提供两路15V的电压。

上述喇叭采用全频带喇叭，其频响范围为70Hz-10kHz，输入电压为70V-100V，阻抗为8Ω，灵敏度为90dB，失真度小于0.3%，功率为15W，满足噪声能力验证需要的宽带频谱要求，能保证125~8,000Hz范围内的粉红噪声信号均能正常通过喇叭发声，并且能取代以往标准声源使用的高、低音喇叭组合，进一步缩小了能力验证样品的尺寸，减小样品体积和重量，便于在能力验证实施中的样品运输。

上述总音量调节按钮不选用一般的旋纽开关，而是选择带有一定锁止扭矩的电位器，采用暗装方式，需用工具，如螺丝刀进行整定，可以采用型号为R161NG1的电位器，它的旋转/锁止扭矩为20～150gf·cm，不易松动，可避免运输途中的振动对设定值大小的影响。

如图3和图4所示，上述图1所示实施例的声源发生器，在结构上将声音芯片、后级功率放大器、电源管理模块、喇叭1、开关电源变压器2、总音量调节按钮3和触发开关4集成安装在一个箱体内，组成一体式结构，使用时无需组装，即插即用；并且在外壳面板上不标示刻度值，设计者可预先通过调整暗装的总音量调节按钮3获得所需音量大小,起到保密功能，其采用12mm厚的中纤板作为支承，该中纤板两面喷有黑漆，元件安装面还覆盖有一层面漆，声源发生器安装在中纤板的元件安装面上，安装好元件的中纤板固定在铝合金外壳之中，该铝合金外壳在相应的位置设有喇叭发声通孔、触发开关通孔、电源输入接口通孔和电源开关通孔，它们均设置在铝合金外壳的侧面，以便于操作，但声源发生器的总音量调节按钮3采用暗装方式，在铝合金外壳上并不设置通孔，以便于能力验证的组织方试验、操作、调整和固定所需的声功率值，同时能掩蔽该声功率的设定值，而不被参加能力验证的实验室所知，保证能力验证的公正性。

经测试，本实施例的声源发生器的设计制造基本参数为：额定功率:15W，额定电压:220V，喇叭阻抗：8Ω，频率范围：100～10kHz，灵敏度：90dB，失真度：＜0.3%，芯片RAM：1K Bytes，声源：粉红噪声，编程：循环播放程序，整机尺寸：312mm×145mm×123mm，整机重量：2.55kg。

本实施例的声源发生器能达到的性能指标为：（1）可输出宽带频谱的声源，频率范围：100～10000Hz；（2）具有稳定的声功率输出，在额定功率下，变化不超0.5dB；（3）根据能力验证要求的不同，可植入所需的特性声源，如选用粉红噪声源；（4）声功率大小可由组织方标定并且其值保密。

根据上述实施例的声源发生器的连接方式及其元器件的整体布局，其线路装配示意图如图5所示，从图中可以看出，本实施例的声源发生器线路连接简洁，这样，能有助于简化声源发生器的制备步骤，本实施例的声源发生器可以采用以下步骤装配：

将喇叭定位板平放；

把喇叭对准定位板的喇叭孔位，用4*12大扁十字自功螺丝固定好；

把功放板放在定位板上，用4*8大扁十字自功螺丝固定好；

把电源变压器放好位置，用4*12大扁十字自功螺丝固定好；

检查各组件是否坚固或不到位，螺丝有无漏打；

将电位器板对准孔位；

用电位器螺丝在、固定电位器板；

把电位器调到最小，安装好电位器旋钮；

整理好各种线材，根据标识插好各种线材，绑好束线带；

装上上下盖，以及铝合金外壳，固定好；

检查各组件是否坚固或不到位，螺丝有无漏打。

本实用新型声源发生器应用于电器产品的噪声试验（声压法测定声功率级）能力验证试验中，实验步骤如下：

1) 准备就序后，将声源发生器的发声方向（详见样品标识）设置为垂直于反射面向上；

2）按半球测量表面布点，第1点的布置方位见样品标识；

3）给样品即声源发生器通电（220±5V，50Hz），按下触发开关(详见样品标识)，样品开始正常工作，工作稳定后进行噪声测量；

4）使用噪声测试仪器测量并记录数据。

上述噪声试验（声压法测定声功率级）能力验证的试验方法，要求整个测试过程中对样品轻拿轻放，防止碰撞或跌落。

本实用新型的实施方式不限于此，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均可实现本实用新型目的。

Claims (4)

1.一种用于噪声试验能力验证的声源发生器，其特征在于：包括箱体、用于产生特性声源信号的声音芯片、用于放大声音信号功率的后级功率放大器、喇叭、用于输出声音芯片工作控制信号的触发开关、用于调节声源发生器输出声功率的总音量调节按钮和为声源发生器提供合适工作电压的电源管理模块；所述触发开关连接到声音芯片的工作控制端，声音芯片的输出端通过后级功率放大器连接到所述喇叭的输入端，所述总音量调节按钮连接到所述后级功率放大器的工作控制端，所述声音芯片、后级功率放大器、喇叭、触发开关和电源管理模块均集成安装于所述箱体内，所述总音量调节按钮采用暗装方式安装于所述箱体内。

2.根据权利要求1所述用于噪声试验能力验证的声源发生器，其特征在于：还包括两面喷有黑漆的中纤板和在侧面开有相应通孔的铝合金外壳；所述声音芯片、后级功率放大器和电源管理模块支承于中纤板上，中纤板安装于铝合金外壳内，所述电源管理模块的供电接口、开关穿过所述铝合金外壳上的通孔，所述铝合金外壳安装于所述箱体的内顶面。

3.根据权利要求1或2所述用于噪声试验能力验证的声源发生器，其特征在于：所述喇叭为全频带喇叭。

4.根据权利要求1或2所述用于噪声试验能力验证的声源发生器，其特征在于：所述总音量调节按钮为带有锁止扭矩的电位器。

Images