CN208112956U - 一种降噪耳机的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种降噪耳机的测量装置，包括两个位耳机降噪空间内的音频信号的拾音麦克风(1)、麦克风(2)和用于拾取测试系统所在声场的麦克风(3)；所述麦克风(1)用于拾取耳机左喇叭发出的音频信号，所述麦克风(2)用于拾取耳机右喇叭发出的音频信号，所述麦克风(3)位于耳机的降噪空间以外，用于拾取测试系统所在声场的音频信号。在不同条件下，测量出耳机的频率响应的并进行计算，可以测出物理隔离降噪和降噪。可以降低对测试环境的依赖，便于在生产线中使用测试，且能提高测试效率，并获得准确的测试结果。可以在不用隔绝环境声音直接测量耳机的降噪特性，增加测量的方便性和提高测试的效率，并且得出较为准备的测试结果。

Description

一种降噪耳机的测量装置

技术领域

本实用新型涉及声学技术领域，具体地,尤其涉及一种降噪耳机的测量装置。

背景技术

耳机的降噪特性分为物理隔离降噪和电路降噪两种，物理隔离降噪是利用耳机的物理结构(如头戴耳机的耳罩，入耳式耳机的耳塞外壳)减弱进入人耳的外界噪音；电路降噪则是通过特殊的音频处理电路，产生与环境噪声相抵消的降噪音频，达到减弱进入人耳的噪声信号的目的。在进行降噪耳机的降噪性能测试时，通常使用的方法是在消音室搭建测试环境，用音箱播放噪声音频，并在降噪耳机内部放置拾音麦克风。测试时，先将耳机的降噪功能关闭，用声卡采集拾音麦克风的输出信号，使用信号处理算法，可以得到耳机内部拾音麦克风的噪声频率响应曲线F1。再将耳机的降噪功能打开，用声卡采集拾音麦克风的输出信号，使用信号处理算法，可以得到耳机内部拾音麦克风的噪声频率响应曲线F2。用F2/F1，即得到耳机的降噪特性曲线。

上述测试方法中，F1和F2的产生时间并不完全相同，使得F2/F1的计算结果往往不能真实反映耳机的降噪特性。举例说明如下：假设测试F1时，音箱是唯一的音源，测试系统不会收到额外的音频信号，这时F1真实反映了降噪功能关闭时耳机的噪声响应特性；但当测试F2时，测试环境中出现了额外的音频信号(记为△，该信号可能是外界干扰、实验人员发出的声音或周围物体搬动所发出的声响)，这时F2的值变为F2×△，显然(F2×△)/F1不等于F2/F1，不能真实反映耳机的降噪特性。解决上述问题的通常做法是改善测试环境，即提高测试环境的消音特性、隔音特性并减小测试过程中的人为音频干扰。

显然，为准确测量耳机的降噪特性，使用常规的测试方法需要对测试环境进行较大的资金投入，用于建造消音室。另外，性能较好的消音室尺寸较大，不便于在耳机生产线上布置。

因此，亟需提供一种降噪耳机的测量装置，以解决现有技术的不足。

实用新型内容

为实现上述目的，本实用新型提供一种降噪耳机的测量装置，可以降低对测试环境的依赖，便于在生产线中使用，且能提高测试效率，并获得准确的测试结果。

本实用新型采用的技术方案如下：一种降噪耳机的测量装置，包括：

信号源模块，所述信号源模块包括音箱。

信号采集模块，所述信号采集模块包括用于采集耳机左喇叭发出音频信号的第一麦克风1、用于采集耳机右喇叭发出音频信号的麦第二麦克风2、用于采集耳机的降噪空间以外的音频信号的第三麦克风3和声卡，所述声卡把所述第一麦克风1、所述麦第二麦克风2和所述第三麦克风3的音频模拟信号转化成数字信号；所述声卡电连接所述音箱、所述第一麦克风1、所述麦第二麦克风2和所述第三麦克风3。

信号处理模块，所述信号处理模块包括信号处理装置和数据显示装置；把接收所述声卡的数字信号并传输到所述信号处理装置中进行信号的频谱记录、处理和分析，所述数据显示装置显示实时的音频数据信号；所述信号处理装置与所述数据显示装置和所述声卡、所述第一麦克风1、所述麦第二麦克风2和所述第三麦克风3电连接。

进一步，用于采集耳机的降噪空间以外的音频信号的第三麦克风3至少包括一个。

进一步，所述信号源模块还包括声卡，所述声卡可直接用于播放噪声音频文件。

本实用新型的有益效果为：提出一种降噪耳机的测量装置，可以降低对测试环境的依赖，便于在生产线中使用，且能提高测试效率，并获得准确的测试结果。可以在不用隔绝环境声音直接测量耳机的降噪特性，增加测量的方便性和提高测试的效率，并且得出较为准备的测试结果。

附图说明

图1为所述降噪耳机的测量装置示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的实用新型目的，技术方案及技术效果更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。应理解，此处所描述的具体实施例，仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供的降噪耳机的测量装置，可以在不用隔绝环境声音直接测量耳机的降噪特性，增加测量的方便性和提高测试的效率，并且得出较为准备的测试结果。

一种降噪耳机的测量装置，包括：

信号源模块，所述信号源模块包括音箱7；

信号采集模块，所述信号采集模块包括用于采集耳机左喇叭发出音频信号的第一麦克风1、用于采集耳机右喇叭发出音频信号的麦第二麦克风2、用于采集耳机的降噪空间以外的音频信号的第三麦克风3和声卡4。所述声卡把所述第一麦克风1、所述麦第二麦克风2和所述第三麦克风3的音频模拟信号转化成数字信号；即声卡4在测试系统中的作用是采集声音信号(属于模拟信号)转换为数字信号，以便程序可以进行快速傅里叶变换，得到信号的频域特性。所述声卡4电连接所述音箱、所述第一麦克风1、所述麦第二麦克风2和所述第三麦克风3。

信号处理模块，所述信号处理模块包括信号处理装置6和数据显示装置5；把接收所述声卡4的数字信号并传输到所述信号处理装置6中进行信号的频谱记录、处理和分析，所述数据显示装置5显示实时的音频数据信号；所述信号处理装置6与所述数据显示装置5和所述声卡4、所述第一麦克风1、所述麦第二麦克风2和所述第三麦克风3电连接。

进一步，用于采集耳机的降噪空间以外的音频信号的第三麦克风3至少包括一个。

进一步，所述信号源模块还包括声卡4，所述声卡4可直接用于播放噪声音频文件。

降噪耳机的测量方法为第一麦克风1和麦第二麦克风2拾音耳机、用于测试的第三麦克风3；所述第一麦克风1用于拾取耳机左喇叭发出的音频信号，所述麦第二麦克风2用于拾取耳机右喇叭发出的音频信号，用于模拟人耳在耳机外罩中的听觉响应，所述第三麦克风3位于耳机的降噪空间以外。

实施第一种方法时，分以下步骤进行，用于测试耳机的物理隔离降噪特性：

步骤1、麦克风的校准过程:将测量装置暴露在噪声源所处的声场中，用音箱7播放噪声音频，用信号处理装置6记录麦克风的频域相应曲线，第一麦克风1的响应曲线为F1_01,麦第二麦克风2的响应曲线为F1_02,第三麦克风3的响应曲线为F1_03；

步骤2、实时采样测试过程：关闭耳机电路降噪功能，将耳机放置在第一麦克风1和麦第二麦克风2所在测试支架上，用音箱7播放噪声音频，用信号处理装置记录麦克风的频域响应曲线，第一麦克风1的响应曲线为F2_01,麦第二麦克风2的响应曲线为F2_02,第三麦克风3的响应曲线为F2_03。

可见，当测试系统没有收到除音箱7噪声音频以外的干扰时，耳机左边的降噪特性可表示为：

L＝F2_01/F1_01 (1)

耳机右边的降噪特性可以表示为：R＝F2_02/F1_02 (2)

为叙述方便，假定在上诉步骤1中，第一麦克风1和第三麦克风3的响应比例为：

k1＝F1_01/F1_03 (3)

麦第二麦克风2和第三麦克风3的响应比例为：k2＝F1_02/F1_03 (4)

因第三麦克风3位于耳机降噪空间以外，不受耳机是否安装在测试支架的影响，也不受耳机电路降噪功能关闭或打开的影响，有：

F1_03＝F2_03 (5)

将公式(3)、(5)代入(1)可得：L＝F2_01/(k1×F2_03) (6)

将公式(4)、(5)代入(2)可得：R＝F2_02/(k2×F2_03) (7)

综上所述，可得，耳机的降噪特性＝降噪后的响应/降噪前的响应

由于降噪前后响应都是在耳机壳内，所以没有测出耳机壳提供的物理降噪特性；第三麦克风3的作用是抵消环境变化。

实施第二种方法如下，分以下步骤：

步骤1：校准第三麦克风3的频率响应。信号处理装置6通过声卡4播放测试音频时，完成两项任务：

对所播放的噪声音频进行频谱分析，并通过音频文件分析,该音频的频谱响应曲线，记为F3_00；

对第三麦克风3拾取的经声卡返回至信号处理装置6的信号进行频谱分析，并记录该信号的频率响应曲线，记为F3_03。

信号处理装置6计算第三麦克风3的校准参数k3＝F3_03/F3_00 (8)

步骤2：打开电路降噪功能，信号处理装置6通过声卡播放测试音频，并记录第一麦克风1、麦第二麦克风2和第三麦克风3的频率响应曲线，分别记为 F3_01、F3_02和F3_03a。

信号处理装置6计算Lf＝F3_01/(F3_03a/k3)和Rf＝F3_02/(F3_03a/k3)。 Lf和Rf代表了耳机的包含物理隔离降噪和电路降噪在内的全功能降噪特性。

综上所述可得，降噪特性＝(降噪后的响应/麦克风03的响应)*第三麦克风3的校正参数

由于第三麦克风3没有放在耳机壳内，所以耳机壳提供的物理隔离降噪和电路隔离降噪没有被抵消；即可以测出物理隔离降噪和点苦隔离降噪。所述物理隔离降噪是耳机外壳提供的，所述电路隔离降噪是指通过产生和噪声相反的的声波来抵消噪声。

结合实施例中的方法一和方法二，在实施方法1中，由(6)和(7)可知，因k1和k2是不随测试时间变化的常量，故L和R的表达式只与降噪功能打开后的各麦克风响应特性有关。这意味着只要按照实施方法1的步骤二的描述测试降噪开关打开后的麦克风响应曲线就可以计算得到耳机的降噪特性，简化了测试步骤，提高了测试效率。同时，因用于计算L、R的F2_01、F2_02、F2_03都是同是同时获取的，可以避免常规测试方法中，两次测量过程中测试环境中的额外音频信号对测试结果的影响，提高了测试的准确性。

实施方法2中，因第三麦克风3的响应特性经过了测试步骤1的校准，加上步骤2的测试过程中，第一麦克风1、麦第二麦克风2、第三麦克风3的信号是同时被声卡接收的，即使测试环境中存在额外的音频信号干扰，仍能保证测试结果的准确性。

本实用新型的降噪耳机的测试方法可以降低对测试环境的依赖，便于在生产线中使用测试，且能提高测试效率，并获得准确的测试结果。可以在不用隔绝环境声音直接测量耳机的降噪特性，增加测量的方便性和提高测试的效率，并且得出较为准备的测试结果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种降噪耳机的测量装置，其特征在于，包括：

两个位耳机降噪空间内的音频信号的拾音第一麦克风(1)、第二麦克风(2)和用于拾取测试系统所在声场但位于耳机降噪空间之外的第三麦克风(3)；

信号采集模块，所述信号采集模块包括用于采集耳机左喇叭发出音频信号的第一麦克风(1)、音箱(7)、用于采集耳机右喇叭发出音频信号的麦克风

(2)、用于采集耳机的降噪空间以外的音频信号的第三麦克风(3)和声卡，所述声卡(4)把所述第一麦克风(1)、所述第二麦克风(2)和所述第三麦克风(3)的音频模拟信号转化成数字信号；所述声卡(4)电连接所述音箱(7)、所述第一麦克风(1)、所述第二麦克风(2)和所述第三麦克风(3)；

信号处理模块，所述信号处理模块包括信号处理装置(6)和数据显示装置(5)；把接收所述声卡(4)的数字信号并传输到所述信号处理装置(6)中进行信号的频谱记录、处理和分析，所述数据显示装置(5)显示实时的音频数据信号；所述信号处理装置(6)与所述数据显示装置(5)和所述声卡(4)、所述第一麦克风(1)、所述第二麦克风(2)和所述第三麦克风

(3)电连接；信号源模块，所述信号源模块包括音箱(7)。

2.根据权利要求1所述的降噪耳机的测量装置，其特征在于，用于采集耳机的降噪空间以外的音频信号的第三麦克风(3)至少包括一个。

3.根据权利要求1所述的降噪耳机的测量装置，其特征在于，所述信号源模块还包括声卡，所述声卡(4)可直接用于播放噪声音频文件。