專利名稱：一種麥克風測試設備和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及聲學產(chǎn)品測試技術(shù)領域，特別涉及一種麥克風測試設備和方法。
背景技術(shù)：
隨著麥克風陣列產(chǎn)品的廣泛應用，麥克風單品相位特性越來越受到關(guān)注。這里麥克風單品是指麥克風陣列中的單個麥克風，以下直接稱為麥克風。例如，可以通過計算麥克風陣列中各個麥克風之間的相位差來得到聲源的方位信息，但是需要首先保證麥克風陣列中的各個麥克風的原始相位是已知的，這就需要準確可靠的測量方案來完成對麥克風的性能測試，特別是相位特性的測試。現(xiàn)有麥克風及其陣列測試方法多為自由場測試，要得到比較真實的自由場環(huán)境，需要使用較大的消音室，該方法測試得到的結(jié)果真實準確且可重復性好，缺點是建造消音室成本高昂，且維護成本也較高。在生產(chǎn)線上通常使用小型化的消音箱作為性能和價格的折中，但弊端一是箱體內(nèi)部填充的吸音海綿厚度有限，對低頻聲音沒有吸音效果，無法準確檢測待測產(chǎn)品的低頻性能；弊端二是取放過程中難以避免測試品或作業(yè)者接觸到吸音棉而造成海綿脫落碎屑，既影響到消音箱的吸音效果又可能造成碎屑進入聲孔進而影響到產(chǎn)品的聲學性能；弊端三是由于箱體尺寸有限，容易發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉點附近聲場相位通常伴隨突變，且無法滿足麥克風陣列上所有陣元位置干涉狀態(tài)一致，造成陣元位置聲場相位變化大，測試結(jié)果不穩(wěn)定，不適合進行麥克風陣列的相位測試。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種麥克風測試設備和方法，以解決的上述提到的至少一個問題。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:本發(fā)明公開了一種麥克風測試設備，該設備包括:聲源裝置和波導管耦合裝置；其中，波導管耦合裝置包括多個波導管；波導管耦合裝置用于耦合聲源裝置和待測試的麥克風，聲源裝置發(fā)出的聲信號通過所述多個波導管傳遞到待測試的麥克風；其中，所述待測試的麥克風為一個全指向性或單指向性麥克風，或者為多個獨立的全指向性或單指向性麥克風，或者為全指向性或單指向性麥克風陣列?？蛇x地，所述波導管耦合裝置的與聲源裝置耦合的部位有聲源耦合腔，聲源裝置發(fā)出的聲信號先通過所述聲源耦合腔，再通過所述多個波導管傳遞到待測試的麥克風?？蛇x地，所述波導管耦合裝置還包括:用于保護波導管并助于隔絕外界噪聲的波導管保護部件；所述多個波導管與所述波導管保護部件為一體形成的，或者為相互獨立的部件?？蛇x地，所述波導管耦合裝置還包括:附著在波導管內(nèi)壁上的吸音材料?？蛇x地，所述多個波導管的截面積和長度一致。
可選地,所述聲源裝置包括:聲源外殼和置于聲源外殼內(nèi)的電聲轉(zhuǎn)換器?？蛇x地，該設備還包括:測試臺和待測試產(chǎn)品固定裝置；待測試產(chǎn)品固定裝置用于固定待測試的麥克風，且待測試產(chǎn)品固定裝置的形狀和尺寸與待測試的麥克風的形狀和尺寸匹配；測試臺用于組裝待測試產(chǎn)品固定裝置、波導管耦合裝置和聲源裝置，使得這三個裝置之間密封耦合，進而使得聲源裝置發(fā)出的聲信號通過所述多個波導管傳遞到固定于待測試產(chǎn)品固定裝置上的待測試的麥克風?？蛇x地，該裝置進一步包括:固定在測試臺上的氣缸式壓力裝置；該氣缸式壓力裝置用于將待測試的麥克風壓入待測試產(chǎn)品固定裝置，并對待測試的麥克風施加一定的壓力?？蛇x地，該設備包括多個波導管耦合裝置，各波導管耦合裝置包括的波導管的長度、截面積以及個數(shù)各不相同，以適配不同型號的待測試麥克風陣列。本發(fā)明還公開了一種麥克風測試方法，該方法包括:設計包括多個波導管的波導管耦合裝置；利用波導管耦合裝置耦合聲源裝置和待測試的多個麥克風，使得聲源裝置發(fā)出的聲信號通過所述波導管耦合裝置中的多個波導管傳遞到待測試的麥克風；分析待測試的麥克風采集到聲信號，得到待測試的麥克風的特性信息；其中，所述待測試的麥克風為一個全指向性或單指向性麥克風，或者為多個獨立的全指向性或單指向性麥克風，或者為全指向性或單指向性麥克風陣列。由上述可見，本發(fā)明這種麥克風測試設備包括聲源裝置和波導管耦合裝置，波導管耦合裝置包括多個波導管；波導管耦合裝置用于耦合聲源裝置和待測試的多個麥克風，聲源裝置發(fā)出的聲信號通過所述多個波導管傳遞到各個待測試的麥克風的技術(shù)方案，相對于現(xiàn)有的使用消音室進行自由場測試的方案大大減少了測試成本，相對于現(xiàn)有的生產(chǎn)線消音箱測試方案，低頻測試更加準確，使用壽命長，不需要將待測試產(chǎn)品放入測試箱中或消音室中，沒有海綿碎屑的困擾，且不會受到測試箱內(nèi)干涉的影響，測試結(jié)果準確穩(wěn)定。且本發(fā)明的技術(shù)方案，可重復性好，操作簡單方便，有利于提高研發(fā)和生產(chǎn)的效率。


圖1是本發(fā)明實施例中的麥克風測試設備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中的麥克風測試設備中的聲源裝置5和波導管耦合裝置4的截面示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的核心是:設計包括多個波導管的波導管耦合裝置；利用波導管耦合裝置耦合聲源裝置和待測試的多個麥克風，使得聲源裝置發(fā)出的聲信號通過所述波導管耦合裝置中的多個波導管傳遞到待測試的麥克風；然后分析待測試的麥克風采集到聲信號，得到待測試的麥克風的特性信息。其中，所述待測試的麥克風為一個全指向性或單指向性麥克風，或者為多個獨立的全指向性或單指向性麥克風，或者為全指向性或單指向性麥克風陣列。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。圖1是本發(fā)明實施例中的麥克風測試設備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該麥克風測試設備的主要部件包括:聲源裝置5和波導管耦合裝置4。波導管耦合裝置4用于耦合聲源裝置5和待測試的多個麥克風，聲源裝置5發(fā)出的聲信號通過波導管耦合裝置4中的多個波導管傳遞到各個待測試的麥克風。此外，該麥克風測試設備還包括輔助測試的以下裝置:測試臺3、待測試產(chǎn)品固定裝置2和氣缸式壓力裝置I。圖2是本發(fā)明實施例中的麥克風測試設備中的聲源裝置5和波導管耦合裝置4的截面示意圖。參見圖2，聲源裝置5用于發(fā)出穩(wěn)定的測試信號，聲源裝置5包括:聲源外殼11、置于聲源外殼11內(nèi)的電聲轉(zhuǎn)換器10。聲源裝置5通常選擇一個高性能的loudspeaker(揚聲器)作為電聲轉(zhuǎn)換器，在極小功率應用下也可以使用receiver (受話器)作為電聲轉(zhuǎn)換器，還可以選擇常見的各種仿真嘴作為電聲轉(zhuǎn)換器。聲源裝置5還可以包括與電聲轉(zhuǎn)換器10連接的功率放大器12，可以置于聲源外殼11內(nèi)，也可以置于聲源外殼11外。參見圖2，波導管耦合裝置4包括多個波導管，在圖2中示意出了兩個波導管，分別是波導管6和波導管7。在本發(fā)明的其他實施例中波導管耦合裝置4也可以包括更多個數(shù)的波導管。波導管耦合裝置4的與聲源裝置5耦合的部位有聲源耦合腔9，腔體剛性，腔體容積和電聲轉(zhuǎn)換器10的參數(shù)相關(guān)。聲源裝置5發(fā)出的聲信號先在聲源耦合腔9里形成穩(wěn)定的各向同性的壓力場聲信號，再通過波導管6和波導管7傳遞到兩個待測試的麥克風。波導管耦合裝置4還包括:用于保護波導管并助于隔絕外界噪聲的波導管保護部件8?？梢姡▽Ч荞詈涎b置4作用是耦合聲源裝置5和待測試麥克風，在兩者之間形成一個穩(wěn)定的聲程可調(diào)節(jié)的壓力場測試環(huán)境，波導管的長度和形狀可以根據(jù)待測麥克風陣列產(chǎn)品的陣元位置的差異來進行調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的一個實施例中，要求通向每個麥克風的波導管的截面積和長度一致，即波導管耦合裝置4中的多個波導管的截面積和長度一致。這樣可以使得同樣的聲音信號傳遞到待測的各個麥克風處。在本發(fā)明的一個實施例中，波導管之間的長度也可以存在差異，此時需要用波導管的長度差異計算得到聲信號的相位差異，對測試結(jié)果進行補償。波導管材料聲阻抗率遠大于聲傳播介質(zhì)的阻抗率。如果波導管很粗以至于在管內(nèi)徑向方向形成在測試頻率范圍內(nèi)的駐波，可以在波導管內(nèi)壁均勻的附著吸音材料，但是吸音材料不能阻礙聲音在波導管中自由傳播。即在本發(fā)明的一個實施例中，波導管耦合裝置4還包括:附著在波導管內(nèi)壁上的吸音材料。在本發(fā)明的一個實施例中，波導管耦合裝置4中的多個波導管與波導管保護部件為一體形成的，即波導管耦合裝置本身是一體形成的。在本發(fā)明的一個實施例中，波導管耦合裝置4中的多個波導管與波導管保護部件也可以是相互獨立的部件，即波導管保護部件將多個波導管圍住，起到保護和隔音的作用。增加波導管管壁厚度和波導管保護部件的厚度，可以隔絕開外界噪聲，提高測試設備的信噪比。在本發(fā)明的實施例中，可以為麥克風測試設備設計多個波導管耦合裝置，各波導管耦合裝置包括的波導管的長度、截面積以及個數(shù)各不相同，以適配不同型號的待測試麥克風陣列。參見圖1，待測試產(chǎn)品固定裝置2用于固定待測試的麥克風(具體可以是一個全指向性或單指向性麥克風，或者可以是多個獨立的全指向性或單指向性麥克風，或者也可以是全指向性或單指向性麥克風陣列)，且待測試產(chǎn)品固定裝置2的形狀和尺寸與待測試的麥克風的形狀和尺寸匹配。即待測試產(chǎn)品固定裝置2可根據(jù)待測試的不同產(chǎn)品的外觀進行相應的替換。測試臺3用于組裝待測試產(chǎn)品固定裝置2、波導管耦合裝置4和聲源裝置5，使得這三個裝置之間密封耦合，進而使得聲源裝置5發(fā)出的聲信號通過波導管耦合裝置4中的多個波導管傳遞到固定于待測試產(chǎn)品固定裝置2上的各個待測試的麥克風。測試臺3的臺面的高度可調(diào)節(jié)，以適應波導管耦合裝置4的高度(也可以說是波導管的長度)。參見圖1，氣缸式壓力裝置I用于將待測試的麥克風壓入待測試產(chǎn)品固定裝置2，并對待測試的麥克風施加一定的壓力，確保待測試的麥克風與待測試產(chǎn)品固定裝置2耦合后不漏氣。氣缸式壓力裝置I和待測試產(chǎn)品固定裝置2的作用就是保證待測試麥克風在壓力場環(huán)境下進行測試，為測試工作做準備和保障。在使用圖1所示的麥克風測試設備對待測試的麥克風進行測試的過程中，測試軟件饋給聲源裝置5測試電信號，聲源裝置5中電聲轉(zhuǎn)換器10將聲信號轉(zhuǎn)成聲信號后發(fā)出聲信號，在聲源稱合腔9里面形成一個穩(wěn)定的各向同性的壓力場聲信號,聲信號再經(jīng)過各個波導管傳播到另一邊開口，另一邊開口和待測試產(chǎn)品固定裝置2耦合，這樣同樣的聲信號傳遞到待測的各個麥克風處，各個麥克風采集到聲音信號后，傳遞給測試電腦，得到錄音文件，分析錄音文件可以得到各個麥克風陣元的頻響、失真和相位信息，實現(xiàn)了麥克風各項特性信息的檢測。如果要測量不同的麥克風陣列產(chǎn)品，只需要更換圖1所示設備中的波導管耦合裝置4 (即改變波導管耦合裝置內(nèi)的波導管的形狀和長度)和待測試產(chǎn)品固定裝置2來配合待測產(chǎn)品。前面提到的待測試產(chǎn)品為全指向性麥克風及其陣列產(chǎn)品。本發(fā)明的上述麥克風測試裝置同樣適用于單指向性麥克風及其陣列產(chǎn)品的測試，測試單指向麥克風時，先測量單指向麥克風前后聲孔間的聲程差，再調(diào)節(jié)兩個波導管長度控制在管口處的聲程差和麥克風一致，最后兩個波導管管口分別和單指向麥克風的前后面耦合進行測試。由上述可見，本發(fā)明的技術(shù)方案利用壓力場測試頻率響應穩(wěn)定性好、信噪比高的特點，設計一種基于波導管耦合裝置的測試設備，配合壓力場環(huán)境使用，實現(xiàn)麥克風陣列產(chǎn)品的頻響、失真和相位測試。該設備中的波高管耦合裝置可以將聲源和麥克風耦合在獨立的剛性聲腔內(nèi)，形成壓力場測試環(huán)境。通過調(diào)整各波導管長度，控制聲源到每個待測麥克風單元的聲學路徑一致，保證作用在每個麥克風單元上的測試聲信號的聲壓和相位一致，可以準確的地測試出麥克風單元的頻響、失真和相位。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種麥克風測試設備，其特征在于，該設備包括:聲源裝置和波導管耦合裝置；其中，波導管耦合裝置包括多個波導管； 波導管耦合裝置用于耦合聲源裝置和待測試的麥克風，聲源裝置發(fā)出的聲信號通過所述多個波導管傳遞到待測試的麥克風； 其中，所述待測試的麥克風為一個全指向性或單指向性麥克風，或者為多個獨立的全指向性或單指向性麥克風，或者為全指向性或單指向性麥克風陣列。
2.按權(quán)利要求1所述的麥克風測試設備，其特征在于， 所述波導管耦合裝置的與聲源裝置耦合的部位有聲源耦合腔，聲源裝置發(fā)出的聲信號先通過所述聲源耦合腔，再通過所述多個波導管傳遞到待測試的麥克風。
3.按權(quán)利要求1所述的麥克風測試設備，其特征在于， 所述波導管耦合裝置還包括:用于保護波導管并助于隔絕外界噪聲的波導管保護部件； 所述多個波導管與所述波導管保護部件為一體形成的，或者為相互獨立的部件。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述波導管耦合裝置還包括:附著在波導管內(nèi)壁上的吸音材料。
5.按權(quán)利要求1所述的麥克風測試設備，其特征在于， 所述多個波導管的截面積和長度一致。
6.按權(quán)利要求1至5中任一項所述的麥克風測試設備，其特征在于，所述聲源裝置包括:聲源外殼和置于聲源外殼內(nèi)的電聲轉(zhuǎn)換器。
7.按權(quán)利要求1至5中任一項所述的麥克風測試設備，其特征在于，該設備還包括:測試臺和待測試廣品固定裝直； 待測試產(chǎn)品固定裝置用于固定待測試的麥克風，且待測試產(chǎn)品固定裝置的形狀和尺寸與待測試的麥克風的形狀和尺寸匹配； 測試臺用于組裝待測試產(chǎn)品固定裝置、波導管耦合裝置和聲源裝置，使得這三個裝置之間密封耦合，進而使得聲源裝置發(fā)出的聲信號通過所述多個波導管傳遞到固定于待測試產(chǎn)品固定裝置上的待測試的麥克風。
8.按權(quán)利要求7所述的麥克風測試設備，其特征在于，該裝置進一步包括:固定在測試臺上的氣缸式壓力裝置； 該氣缸式壓力裝置用于將待測試的麥克風壓入待測試產(chǎn)品固定裝置，并對待測試的麥克風施加一定的壓力。
9.按權(quán)利要求1至5中任一項所述的麥克風測試設備，其特征在于，該設備包括多個波導管耦合裝置，各波導管耦合裝置包括的波導管的長度、截面積以及個數(shù)各不相同，以適配不同型號的待測試麥克風陣列。
10.一種麥克風測試方法，其特征在于，該方法包括: 設計包括多個波導管的波導管耦合裝置； 利用波導管耦合裝置耦合聲源裝置和待測試的麥克風，使得聲源裝置發(fā)出的聲信號通過所述波導管耦合裝置中的多個波導管傳遞到待測試的麥克風； 分析待測試的麥克風采集到聲信號，得到待測試的麥克風的特性信息； 其中，所述待測試的麥克風為一個全指向性或單指向性麥克風，或者為多個獨立的全指向性或單指向性麥克風， 或者為全指向性或單指向性麥克風陣列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種麥克風測試設備和方法。該麥克風測試設備包括聲源裝置和波導管耦合裝置；其中，波導管耦合裝置包括多個波導管；波導管耦合裝置用于耦合聲源裝置和待測試的多個麥克風，聲源裝置發(fā)出的聲信號通過所述多個波導管傳遞到各個待測試的麥克風。本發(fā)明的技術(shù)方案，大大減少了測試成本，低頻測試更加準確，使用壽命長，不需要將待測試產(chǎn)品放入測試箱中或消音室內(nèi)，沒有海綿碎屑的困擾，且不會受到測試箱內(nèi)干涉的影響，測試結(jié)果準確穩(wěn)定。且本發(fā)明的技術(shù)方案，可重復性好，操作簡單方便，有利于提高研發(fā)和生產(chǎn)的效率。
文檔編號H04R29/00GK103096234SQ201310024059
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者華洋, 吳凡, 汪巧英 申請人:青島歌爾聲學科技有限公司