CN206313975U - 一种用于音频系统的谐波失真测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于音频系统的谐波失真测量装置，其测量结果较为准确。它包括：信号发生器，用于生成扫频信号以及其逆信号；被测音频系统驱动模块，具有连接至所述信号发生器输出端的输入端和用于连接被测音频系统的输出端；被测音频系统信号采集模块，用于采集被测音频系统的声学输出并转换为数字信号；脉冲序列生成电路，其输入端分别连接所述信号发生器的输出端和所述被测音频系统信号采集模块的输出端；延时选择电路，其输入端连接脉冲序列生成电路的输出端；信号处理电路，其输入端连接延时选择电路的输出端，得出线性和非线性脉冲响应序列；FFT变换电路，其输入端链接信号处理电路，用于输出总谐波失真响应和/或各阶谐波失真响应。
Description
技术领域
本发明涉及音频系统测量领域，特别涉及一种用于音频系统的谐波失真测量装置。
背景技术
目前在电子电路中，例如功放器件等，都需要测量其总谐波失真(Total harmonicdistortion, THD)这一参数，以评估其信号处理的性能；在扬声器等传感器系统中也需要测量其谐波失真。关于谐波失真的测量研究应该说历史久远，目前国内国际上也有较多的研究文献资料，并且有成熟的各种测量仪器中。然而，现有的各种测量仪器中，存在谐波失真的测量结果相对不够准确的问题。
发明内容
针对上述问题，本实用新型提供一种用于音频系统的谐波失真测量装置，其测量结果较为准确。
为达到上述目的，本实用新型采用技术方案为：
一种用于音频系统的谐波失真测量装置，包括：
信号发生器，用于生成具有设定的起始频率、截止频率以及扫频信号长度的连续对数扫频信号以及该扫频信号的逆信号；
被测音频系统驱动模块，具有连接至所述信号发生器输出端的输入端和用于连接被测音频系统的输出端，用于根据获取的扫频信号驱动被测音频系统；
被测音频系统信号采集模块，用于采集被测音频系统的声学输出并转换为数字信号；
脉冲序列生成电路，其输入端分别连接所述信号发生器的输出端和所述被测音频系统音质采集模块的输出端，用于根据获取的逆信号和数字信号生成包含各阶谐波的脉冲序列；
延时选择电路，其输入端连接所述脉冲序列生成电路的输出端，用于截取各阶谐波对应的脉冲序列；
信号处理电路，其输入端连接所述延时选择电路的输出端，用于将截取得到的各阶谐波对应的脉冲序列得出线性和非线性脉冲响应序列；
FFT变换电路，其输入端链接所述信号处理电路，用于根据线性和非线性脉冲响应序列输出总谐波失真响应和/或各阶谐波失真响应。
优选地，所述被测音频系统驱动模块包括：
数字模拟转换器，其输入端连接所述信号发生器以将扫频信号转换为模拟信号；
功率放大器，其输入端连接所述数字模拟转换器的输出端；
输出接口，用于连接所述功率放大器的输出端和被测音频系统的输入。
优选地，所述被测音频系统信号采集模块包括：
传感器，用于采集被测音频系统的声学输出并将其转换为电信号；
电流放大器，其输入端连接所述传感器的输出端以对获取的电信号进行放大；
模拟数字转换器，其输入端连接所述电流放大器的输出端以将所述电信号转变为数字信号。
优选地，所述脉冲序列生成电路包括：
两个FFT变换电路，两个所述FFT变换电路分别通过输入接口连接所述信号发生器1的输出端和所述被测音频系统音质采集模块的输出端；
乘法器，其输入端连接两个所述FFT变换电路的输出端；
IFFT变换电路，其输入端连接所述乘法器的输出端并具有连接至所述延时选择电路的输出接口。
优选地，所述延时选择电路包括：
输入接口，其与所述脉冲序列生成电路的输出端连接；
n对延时电路，所述多对延时电路的每个延时电路分别连接所述输入接口，n为正整数；
对应所述n对延时电路的n个减法器，且每个减法器的输入分别连接对应一对延时电路的两个输出端；
对应所述n个减法器的n个输出接口，每个输出接口连接对应的减法器的输入端。
优选地，所述信号处理电路采用型号为ADAU1446的SigmaDSP处理芯片。
优选地，该谐波失真测量装置还包括：
显示驱动电路，其输入端连接所述FFT变换电路的输出端以对总谐波失真响应和/或各阶谐波失真响应进行编码；
显示器，连接所述显示驱动电路的输出端以显示总谐波失真响应和/或各阶谐波失真响应曲线。
本实用新型采用以上方案，可以广泛应用于电视机、电脑和手机等个人音频领域电子器件的性能测量评估中，同时也可以应用于其他电子器件相关的测量，具有速度快(仅需要数秒即可)、测量准等优点。
附图说明
图1是本实用新型的谐波失真测量装置的示意图；
图2是本实用新型的脉冲序列生成电路的示意图；
图3是本实用新型的延时选择电路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。
参照附图1所示，一种用于音频系统（如，扬声器）的谐波失真测量装置，包括
信号发生器，用于生成具有设定的起始频率、截止频率以及扫频信号长度的连续对数扫频信号以及该扫频信号的逆信号；
被测音频系统驱动模块，具有连接至所述信号发生器输出端的输入端和用于连接被测音频系统的输出端，用于根据获取的扫频信号驱动被测音频系统；
被测音频系统信号采集模块，用于采集被测音频系统的声学输出并转换为数字信号；
脉冲序列生成电路，其输入端分别连接所述信号发生器的输出端和所述被测音频系统音质采集模块的输出端，用于根据获取的逆信号和数字信号生成包含各阶谐波的脉冲序列；
延时选择电路，其输入端连接所述脉冲序列生成电路的输出端，用于截取各阶谐波对应的脉冲序列；
信号处理电路，其输入端连接所述延时选择电路的输出端，用于将截取得到的各阶谐波对应的脉冲序列得出线性和非线性脉冲响应序列；
FFT变换电路，其输入端链接所述信号处理电路，用于根据线性和非线性脉冲响应序列输出总谐波失真响应和/或各阶谐波失真响应，FFT电路是将离散数组信号从时域变换到频域，参见专利CN201886472U、专利申请CN103176949A等，其可将时域脉冲响应变换到频域上，得到各阶谐波失真的频域响应，并由获得谐波失真响应和各阶谐波失真响应。
具体地，信号发生器，用于生成具有设定的起始频率、截止频率以及扫频信号长度的连续对数扫频信号以保证测量所需带宽的信号失真响应，馈给数字模拟转换器；同时生成该扫频信号的逆信号，馈给脉冲序列生成电路；如，设置扫频信号的参数为：扫频起始频率22Hz，终止频率20kHz，采样率为40kHz，选择扫频信号长度为；
被测音频系统驱动模块包括：
数字模拟转换器，其输入端连接所述信号发生器以将扫频信号转换为模拟信号；
功率放大器，其输入端连接所述数字模拟转换器的输出端；
输出接口，用于连接所述功率放大器的输出端和被测音频系统的输入，其中传输的是模拟信号。
被测音频系统信号采集模块包括：
传感器，用于采集被测音频系统的声学输出并将其转换为电信号，测量被测电子器件的输出，可能是电压或者电流，声波或者振动等多种能量形式，对应着响应的传感器，感受被测系统的输出能量，并转化为电压信号，本实施例中，传感器选用型号为B&K 4189音频声麦克风，频带为16Hz-20kHz，性能稳定，频响曲线平坦；
电流放大器，其输入端连接所述传感器的输出端以对获取的委托电信号进行恒流放大，提高传感器和后级电路的匹配性能以及微弱信号的抗干扰性；
模拟数字转换器，其输入端连接所述电流放大器的输出端以将所述电信号转变为数字信号。
参见附图2所示，脉冲序列生成电路包括：
两个FFT变换电路，两个所述FFT变换电路分别通过输入接口连接所述信号发生器1的输出端以获取逆信号和所述被测音频系统音质采集模块的输出端以获取对应声学输出的数字信号；
乘法器，其输入端连接两个所述FFT变换电路的输出端，乘法器为现有技术中已知并通用，参见专利US5754459A等；
IFFT变换电路，其输入端连接所述乘法器的输出端并具有连接至所述延时选择电路的输出接口。
其中，FFT电路和IFFT为现有技术中已知并通用的电路。此处的FFT电路同上，同样是将离散数组信号从时域变换到频域，参见专利CN201886472U、专利申请CN103176949A等；IFFT电路是将频域数组信号变换到时域，参见专利CN201886472U、专利申请CN103176949A等。
参见附图3所示，延时选择电路包括：
输入接口，其与所述脉冲序列生成电路的输出端连接；
n对延时电路，所述多对延时电路的每个延时电路分别连接所述输入接口，n为正整数并对应于谐波失真的阶数；
对应所述n对延时电路的n个减法器，且每个减法器的输入分别连接对应一对延时电路的两个输出端；
对应所述n个减法器的n个输出接口，每个输出接口连接对应的减法器的输入端。
其中，延时电路为现有技术中已知并通用，参见专利US3287608A等。
信号处理电路，将截取得到的脉冲序列进行代数计算，包括滤波处理，生成线性和非线性脉冲响应序列。信号处理电路具体为由多个加法器、减法器和乘法器构成的简单电路，如，信号处理电路采用AD公司的高性能SigmaDSP处理芯片ADAU1446，该芯片具有功能够强大，运算速度快，性能指标高等特点，并且具有图形化编程界面。
该谐波失真测量装置还包括：
显示驱动电路，其输入端连接所述FFT变换电路的输出端以对总谐波失真响应和/或各阶谐波失真响应进行编码以馈给显示单元；
显示器，连接所述显示驱动电路的输出端以显示总谐波失真响应和/或各阶谐波失真响应曲线，用于实现人机交互。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于音频系统的谐波失真测量装置，其特征在于，包括
信号发生器，用于生成具有设定的起始频率、截止频率以及扫频信号长度的连续对数扫频信号以及该扫频信号的逆信号；
被测音频系统驱动模块，具有连接至所述信号发生器输出端的输入端和用于连接被测音频系统的输出端，用于根据获取的扫频信号驱动被测音频系统；
被测音频系统信号采集模块，用于采集被测音频系统的声学输出并转换为数字信号；
脉冲序列生成电路，其输入端分别连接所述信号发生器的输出端和所述被测音频系统音质采集模块的输出端，用于根据获取的逆信号和数字信号生成包含各阶谐波的脉冲序列；
延时选择电路，其输入端连接所述脉冲序列生成电路的输出端，用于截取各阶谐波对应的脉冲序列；
信号处理电路，其输入端连接所述延时选择电路的输出端，用于将截取得到的各阶谐波对应的脉冲序列得出线性和非线性脉冲响应序列；FFT变换电路，其输入端链接所述信号处理电路，用于根据线性和非线性脉冲响应序列输出总谐波失真响应和/或各阶谐波失真响应；
其中，所述被测音频系统信号采集模块包括：
传感器，用于采集被测音频系统的声学输出并将其转换为电信号；
电流放大器，其输入端连接所述传感器的输出端以对获取的电信号进行放大；
模拟数字转换器，其输入端连接所述电流放大器的输出端以将所述电信号转变为数字信号。
2.根据权利要求1所述的谐波失真测量装置，其特征在于，所述被测音频系统驱动模块包括：
数字模拟转换器，其输入端连接所述信号发生器以将扫频信号转换为模拟信号；
功率放大器，其输入端连接所述数字模拟转换器的输出端；
输出接口，用于连接所述功率放大器的输出端和被测音频系统的输入。
3.根据权利要求1所述的谐波失真测量装置，其特征在于，所述脉冲序列生成电路包括：
两个FFT变换电路，两个所述FFT变换电路分别通过输入接口连接所述信号发生器1的输出端和所述被测音频系统音质采集模块的输出端；
乘法器，其输入端连接两个所述FFT变换电路的输出端；
IFFT变换电路，其输入端连接所述乘法器的输出端并具有连接至所述延时选择电路的输出接口。
4.根据权利要求1所述的谐波失真测量装置，其特征在于，所述延时选择电路包括：
输入接口，其与所述脉冲序列生成电路的输出端连接；
n对延时电路，所述多对延时电路的每个延时电路分别连接所述输入接口，n为正整数；
对应所述n对延时电路的n个减法器，且每个减法器的输入分别连接对应一对延时电路的两个输出端；
对应所述n个减法器的n个输出接口，每个输出接口连接对应的减法器的输入端。
5.根据权利要求1所述的谐波失真测量装置，其特征在于，所述信号处理电路采用型号为ADAU1446的SigmaDSP处理芯片。
6.根据权利要求1所述的谐波失真测量装置，其特征在于，该谐波失真测量装置还包括：
显示驱动电路，其输入端连接所述FFT变换电路的输出端以对总谐波失真响应和/或各阶谐波失真响应进行编码；
显示器，连接所述显示驱动电路的输出端以显示总谐波失真响应和/或各阶谐波失真响应曲线。
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|---|---|---|---|---|
| CN108540242A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-09-14 | 中国传媒大学广州研究院 | 一种广播发射机谐波失真指标测量方法及装置 |
| CN109379689A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-22 | Oppo广东移动通信有限公司 | 扬声器总谐波失真测量方法、装置、存储介质及测量系统 |
| WO2022000656A1 (zh) * | 2020-06-28 | 2022-01-06 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | 马达系统失真的测量方法及设备、计算机可读存储介质 |
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