一種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法，所述方法用于已知負(fù)載電壓，使用取樣電阻測(cè)量回路電流求負(fù)載阻抗的測(cè)量設(shè)備中；根據(jù)阻抗測(cè)試原理，分析誤差產(chǎn)生的來(lái)源及誤差對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，得到阻抗校準(zhǔn)公式；測(cè)試已知阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，將標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值及測(cè)量阻值代入校準(zhǔn)公式中，計(jì)算得到測(cè)量系統(tǒng)中輸出回路的取樣電阻、接觸電阻等等效測(cè)試參數(shù)。本發(fā)明提供的電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法，能夠快速、準(zhǔn)確的校準(zhǔn)，操作簡(jiǎn)便，可降低或消除引線電阻、接觸電阻及附加連接線電阻等帶來(lái)的影響，使得電聲器件的阻抗被準(zhǔn)確測(cè)量。
【專利說(shuō)明】
-種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電聲器件的校準(zhǔn)方法，尤其是設(shè)及一種電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電聲器件的阻抗特性是檢測(cè)產(chǎn)品的諧振頻率及功率匹配等特征的參數(shù)，因此檢測(cè) 阻抗特性是電聲器件產(chǎn)品品質(zhì)管控中的重要環(huán)節(jié)，具有非常重要的意義。但在實(shí)際測(cè)試過(guò) 程中，由于引線電阻、接觸電阻及附加連接線電阻等的影響，測(cè)試結(jié)果與實(shí)際值往往偏差較 大，達(dá)不到有效管控的目的。
[0003] 在電阻測(cè)試中，目前常用的測(cè)試方法包括:恒流測(cè)壓方法、恒壓測(cè)流方法、惠斯通 電橋和開(kāi)爾文電橋方法。
[0004] 1)恒流測(cè)壓方法
[0005] 如圖2，r是引線電阻與接觸電阻之和，Is是恒流源，V是高輸入阻抗電壓表。若 Rt，則根據(jù)公式Rt=V/Is就可算出電阻值。
[0006] 2)恒壓測(cè)流方法
[0007] 如圖3，r是電流表內(nèi)阻、引線電阻與接觸電阻之和，Us是恒壓源，A是低內(nèi)阻電流 表。若^<Rt，則根據(jù)公式Rt=Us^就可算出電阻值。
[000引3)惠斯通電橋方法(單臂電橋方法）
[0009] 如圖4，Ri是標(biāo)準(zhǔn)電阻，Rt是被測(cè)電阻，Ui、化是可調(diào)電壓源。當(dāng)電橋平衡即流過(guò)電流 表A的電流為零時(shí)，有Ui/U2 = Ri/Rt，因此計(jì)算出Rt = Ri*U2/Ui。
[0010] 4)開(kāi)爾文電橋方法(雙臂電橋方法）
[0011] 如圖5,在測(cè)試幾歐姆的低電阻時(shí)，引線電阻和接觸電阻已不可忽略，可W使用開(kāi) 爾文電橋方法。將電橋中的中低電阻Rt和R改成四端接法，并在橋路中增加兩個(gè)高電阻R3、 R4,則可一定程度上降低了引線電阻和接觸電阻的影響。
[0012] 然而上述各種方法均存在一定的不足:恒壓測(cè)流和恒流測(cè)壓等方法均要求引線電 阻和接觸電阻小于被測(cè)電阻，運(yùn)在實(shí)際應(yīng)用于測(cè)試電聲器件時(shí)，由于電聲器件尤其是揚(yáng)聲 器電阻只有幾歐姆的情況下，很難保證滿足上述條件?；菟雇姌蚍椒ㄓ糜跍y(cè)試電聲器件 的阻抗時(shí)，操作較為復(fù)雜，而且不方便同時(shí)測(cè)試產(chǎn)品的聲學(xué)特性;同時(shí)也不能消除引線電阻 和接觸電阻的影響。開(kāi)爾文電橋方法可W降低引線電阻和接觸電阻的影響，但是同樣不能 排除外部附加連接線的對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。
[0013] 實(shí)際測(cè)試電聲器件的阻抗時(shí)常采用已知負(fù)載電壓、使用取樣電阻測(cè)量回路電流的 方法，測(cè)試原理如圖6所示。
[0014] 圖6中，Vt為恒壓源，r為取樣電阻，Rt為被測(cè)電阻。若測(cè)得r兩端的電壓V。則電路中 電流I=Vr/r，由此計(jì)算出
[0015]
[0016] 實(shí)際使用此種方法測(cè)試時(shí)，當(dāng)電聲器件的阻抗較小時(shí)，例如揚(yáng)聲器，一般在32 ΩΚ 下，因此忽略引線電阻和接觸電阻情況下被測(cè)電阻實(shí)際值與測(cè)量值有較大偏差?？紤]引線 電阻和接觸電阻等，原理圖如圖7。其中電壓表為高輸入阻抗型，故引線電阻R4的影響可忽 略；另一條引線電阻分為Ri、R2兩部分，扣除對(duì)修正電阻有影響外，還影響取樣電阻r兩端的 電壓;R3為接觸電阻。對(duì)式(1)進(jìn)行修正，如下式所示：
[0017]
[001引其中：r'為等效取樣電阻，其值為取樣電阻與引線電阻Ri之和;Rfix為等效修正電 阻，其值為引線電阻R2與接觸電阻化之和。
[0019]此時(shí)ii試依然存在如下困難：
[0020] 1)引線電阻R2和接觸電阻化不能準(zhǔn)確標(biāo)定，導(dǎo)致修正電阻Rfix不能準(zhǔn)確標(biāo)定；
[0021] 2)引線電阻R2對(duì)取樣電阻的兩端電壓Vr造成的影響，也不能準(zhǔn)確得知。
[0022] 此外，由于電聲器件測(cè)試時(shí)一般會(huì)附加連接線，而如果不考慮連接線的阻抗，也會(huì) 影響最終的測(cè)試結(jié)果。此時(shí)，即使使用開(kāi)爾文電橋方法測(cè)試，也無(wú)法避免附加連接線的影 響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023] 本發(fā)明的目的是提出一種在現(xiàn)有電聲器件阻抗測(cè)試方法的基礎(chǔ)上能夠快速校準(zhǔn) 的方法，W降低或消除引線電阻、接觸電阻及附加連接線電阻等帶來(lái)的影響，從而使得電聲 器件的阻抗被準(zhǔn)確測(cè)量。
[0024] 本發(fā)明解決的是現(xiàn)有的電聲器件阻抗測(cè)試方法存在的操作復(fù)雜，無(wú)法降低或消除 引線電阻、接觸電阻及附加連接線電阻等帶來(lái)的影響，電聲器件的阻抗校準(zhǔn)不準(zhǔn)確等缺陷。
[0025] 本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方 法，所述方法用于已知負(fù)載電壓，使用取樣電阻測(cè)量回路電流求負(fù)載阻抗的測(cè)量設(shè)備中，典 型的原理圖如圖1所示；根據(jù)阻抗測(cè)試原理，分析誤差產(chǎn)生的來(lái)源及誤差對(duì)測(cè)試結(jié)果的影 響，得到阻抗校準(zhǔn)公式;測(cè)試已知阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，將標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值及測(cè)量阻值代入校準(zhǔn) 公式中，計(jì)算得到測(cè)量系統(tǒng)中輸出回路的取樣電阻、修正電阻等等效測(cè)試參數(shù)。
[0026] 分析(2)式可知，被測(cè)電阻與等效取樣電阻和等效修正電阻之間是線性關(guān)系，因此 可W通過(guò)測(cè)試兩個(gè)及W上已知阻值的電阻，聯(lián)立測(cè)試方程，計(jì)算出等效的取樣電阻和修正 電阻，達(dá)到校準(zhǔn)阻抗測(cè)試的目的。
[0027] 使用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)的推導(dǎo)過(guò)程如下所示：
[002引如圖8、圖9所示，Ri、R2為兩個(gè)已知阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，Ri聲1?2。￥1；1、'\^；2、'\^、'\^分別為 測(cè)試化、R2時(shí)的測(cè)試電壓和相應(yīng)取樣電阻上的電壓。r'、Rfix'分別為等效的取樣電阻值和修 正電阻值。則根據(jù)公式(2)有：
[0032] 設(shè)測(cè)試時(shí)，取樣電阻和修正電阻的初始值ro、Rf ixo，對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)電阻Ri、R2的測(cè)試值為 尺1〇、化〇,則:
[0036] 根據(jù)(6)式，便可W由兩個(gè)已知的電阻及測(cè)試電壓和測(cè)試結(jié)果推得等效的取樣電 阻值及修正電阻值。此校準(zhǔn)方法使用條件簡(jiǎn)單，只需要知道系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)和兩個(gè)已知阻 值的電阻，即可將系統(tǒng)參數(shù)校準(zhǔn)。
[0037] 如果需要進(jìn)一步精確校準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)試參數(shù)，還可W做W下四點(diǎn)改進(jìn)：
[0038] 1)如果第一次校準(zhǔn)后，測(cè)試結(jié)果與實(shí)際值仍然有偏差，則可W將第一次校準(zhǔn)后的 測(cè)試參數(shù)作為初始設(shè)定值，再次校準(zhǔn)，即：可W通過(guò)多次循環(huán)校準(zhǔn)，使測(cè)試值不斷逼近實(shí)際 值，進(jìn)而提高校準(zhǔn)精度。
[0039]
[0040] 2)測(cè)試多個(gè)不同阻值的已知電阻，應(yīng)用最小二乘法或其他優(yōu)化方法得到最優(yōu)解， 從而得到更精確的取樣電阻值和修正值；
[0041] 3)考慮到線路中的修正電阻項(xiàng)并非是一個(gè)純阻，而是隨頻率變化的分布阻抗，因 此可W使用不同頻率的交流電壓作為測(cè)試電壓，從而計(jì)算出線路中不同頻率時(shí)的修正電 阻，得到一條隨頻率變化的修正曲線；
[0042] 4)所述的校準(zhǔn)方法中測(cè)量系統(tǒng)連接測(cè)試夾具、測(cè)試棒等外部測(cè)試裝置時(shí)，通過(guò)測(cè) 量設(shè)備的校準(zhǔn)，修正由外部測(cè)試裝置引起的測(cè)量結(jié)果偏差;比如實(shí)際測(cè)試時(shí)，有時(shí)需附加連 接線后再接被測(cè)電阻，由于后端附加連接線的電阻只對(duì)修正電阻有影響，因此在系統(tǒng)校準(zhǔn) 后，把附加連接線短接作為一個(gè)負(fù)載電阻接在后端測(cè)試，并將此測(cè)試值加入到修正電阻中， 即可減去此誤差。
[0043] 所述的校準(zhǔn)方法中，當(dāng)測(cè)量回路施W直流電壓時(shí)，測(cè)量電阻；當(dāng)測(cè)量回路施W交流 信號(hào)時(shí)，測(cè)量阻抗曲線。
[0044] 所述的被測(cè)電聲器件至少包括動(dòng)圈揚(yáng)聲器單元、動(dòng)圈受話器單元、揚(yáng)聲器閉箱系 統(tǒng)、揚(yáng)聲器倒相箱系統(tǒng)或麥克風(fēng)中的一種。
[0045] 本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn) 方法，能夠快速、準(zhǔn)確的校準(zhǔn)，操作簡(jiǎn)便，可降低或消除引線電阻、接觸電阻及附加連接線電 阻等帶來(lái)的影響，使得電聲器件的阻抗被準(zhǔn)確測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0046] 圖1為電阻取樣方法典型實(shí)施圖。
[0047] 圖2為恒流測(cè)壓方法的測(cè)試原理圖。
[004引圖3為恒壓測(cè)流方法的測(cè)試原理圖。
[0049] 圖4為惠斯通電橋方法的測(cè)試原理圖。
[0050] 圖5為開(kāi)爾文電橋方法的測(cè)試原理圖。
[0化1]圖6為電阻取樣方法的測(cè)試原理圖。
[0052] 圖7為考慮引線電阻和接觸電阻等的等效電路圖。
[0053] 圖8為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)電阻化時(shí)的等效電路圖。
[0054] 圖9為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)電阻R2時(shí)的等效電路圖。
[0055] 圖10為校準(zhǔn)步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】 [0化6] 實(shí)施例1
[0057]使用1%。精度的純阻r作為取樣電阻，r = 0.25 Ω ;使用截面積1mm2的紅黑線作為測(cè) 試引線;按照如圖6電阻取樣方法的測(cè)試原理圖進(jìn)行連接。
[005引設(shè)Π ) = 0.25Ω，Rfix日= 0.4Ω (ro為理想值，Rfix日為經(jīng)驗(yàn)值），分別測(cè)試Κι = 8.250Ω、 R2 = 4.116 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻，對(duì)應(yīng)測(cè)試結(jié)果分別為Rio = 8.034 Ω、R20 = 4.054 Ω，帶入校準(zhǔn)公式 (6)，計(jì)算得r ' = 0.260 Ω、Rfix' = 0.250 Ω，將取樣電阻和修正電阻分別置為r '、Rfix'，再次 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)電阻，測(cè)試結(jié)果分別為Ri0 = 8.253 Ω、R20 = 4.115 Ω，將附加連接線短接作為被測(cè) 負(fù)載接入，測(cè)得電阻為0.177 Ω，因此等效測(cè)試參數(shù)r' = 0.260 Ω、Rfix' =0.427 Ω。校準(zhǔn)完 成。
[0化9]實(shí)施例2
[0060] -種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法，所述方法用于已知負(fù)載電壓，使用取樣 電阻測(cè)量回路電流求負(fù)載阻抗的測(cè)量設(shè)備中；根據(jù)阻抗測(cè)試原理，分析誤差產(chǎn)生的來(lái)源及 誤差對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，得到阻抗校準(zhǔn)公式;測(cè)試已知阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，將標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值 及測(cè)量阻值代入校準(zhǔn)公式中，計(jì)算得到測(cè)量系統(tǒng)中輸出回路的取樣電阻、修正電阻的等效 測(cè)試參數(shù)。
[0061] 所述校準(zhǔn)方法在校準(zhǔn)時(shí)采用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行多次循環(huán)校準(zhǔn)W提高校準(zhǔn)精度，從 而校準(zhǔn)至精確的等效測(cè)試參數(shù)。
[0062] 所述校準(zhǔn)方法在校準(zhǔn)時(shí)使用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)用優(yōu)化方法得到最優(yōu)解， 從而校準(zhǔn)至精確的等效測(cè)試參數(shù)。
[0063] 所述的阻抗校準(zhǔn)公式為：
；式中化、R2為兩個(gè)已知阻 值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，Ri〇、R2〇分別為標(biāo)準(zhǔn)電阻Ri、R2的測(cè)試值，r〇、r'分別為取樣電阻的初始值和等 效取樣電阻，Rfix〇、Rfix'分別為修正電阻的初始值和等效修正電阻值。
[0064] 所述的校準(zhǔn)方法中測(cè)量系統(tǒng)連接測(cè)試夾具、測(cè)試棒等外部測(cè)試裝置時(shí)，通過(guò)測(cè)量 設(shè)備的校準(zhǔn)，修正由外部測(cè)試裝置引起的測(cè)量結(jié)果偏差。
[0065] 所述的校準(zhǔn)方法中，當(dāng)測(cè)量回路施W直流電壓時(shí)，測(cè)量電阻；當(dāng)測(cè)量回路施W交流 信號(hào)時(shí)，測(cè)量阻抗曲線。
[0066] 所述的優(yōu)化方法為最小二乘法。
[0067] 所述的被測(cè)電聲器件至少包括動(dòng)圈揚(yáng)聲器單元、動(dòng)圈受話器單元、揚(yáng)聲器閉箱系 統(tǒng)、揚(yáng)聲器倒相箱系統(tǒng)或麥克風(fēng)中的一種。
[0068] 實(shí)施流程參考圖10。
[0069] 最后應(yīng)該說(shuō)明的是：W上實(shí)例僅用W說(shuō)明本專利，而并非限制本專利所描述的技 術(shù)方案；因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照上述的各個(gè)實(shí)例對(duì)本專利已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可W對(duì)本專利進(jìn)行修改或等同替換;而一切不脫離本專 利的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本專利的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法，其特征在于所述方法用于已知負(fù)載電壓， 使用取樣電阻測(cè)量回路電流求負(fù)載阻抗的測(cè)量設(shè)備中；根據(jù)阻抗測(cè)試原理，分析誤差產(chǎn)生 的來(lái)源及誤差對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，得到阻抗校準(zhǔn)公式;測(cè)試已知阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，將標(biāo)準(zhǔn)電 阻的阻值及測(cè)量阻值代入校準(zhǔn)公式中，計(jì)算得到測(cè)量系統(tǒng)中輸出回路的取樣電阻、修正電 阻的等效測(cè)試參數(shù)。2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法，其特征在于所述校準(zhǔn) 方法在校準(zhǔn)時(shí)采用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行多次循環(huán)校準(zhǔn)以提高校準(zhǔn)精度，從而校準(zhǔn)至精確的等 效測(cè)試參數(shù)。3. 如權(quán)利要求1所述的一種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法，其特征在于所述校準(zhǔn) 方法在校準(zhǔn)時(shí)使用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)用優(yōu)化方法得到最優(yōu)解，從而校準(zhǔn)至精確的 等效測(cè)試參數(shù)。4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法，其特征在于所述的 阻抗校準(zhǔn)公式為：；式中心、1?2為兩個(gè)已知阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻， Rio、R2Q分別為標(biāo)準(zhǔn)電阻Ri、R2的測(cè)試值，r〇、r '分別為取樣電阻的初始值和等效取樣電阻， Rflx〇、Rflx'分別為修正電阻的初始值和等效修正電阻值。5. 如權(quán)利要求1所述的一種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法，其特征在于所述的校 準(zhǔn)方法中測(cè)量系統(tǒng)連接測(cè)試夾具、測(cè)試棒等外部測(cè)試裝置時(shí)，通過(guò)測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)，修正由 外部測(cè)試裝置引起的測(cè)量結(jié)果偏差。6. 如權(quán)利要求1所述的一種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法，其特征在于所述的校 準(zhǔn)方法中，當(dāng)測(cè)量回路施以直流電壓時(shí)，測(cè)量電阻；當(dāng)測(cè)量回路施以交流信號(hào)時(shí)，測(cè)量阻抗 曲線。7. 如權(quán)利要求3所述的一種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法，其特征在于所述的優(yōu) 化方法為最小二乘法。8. 如權(quán)利要求1所述的一種用于電聲器件阻抗測(cè)試的校準(zhǔn)方法，其特征在于所述的被 測(cè)電聲器件至少包括動(dòng)圈揚(yáng)聲器單元、動(dòng)圈受話器單元、揚(yáng)聲器閉箱系統(tǒng)、揚(yáng)聲器倒相箱系 統(tǒng)或麥克風(fēng)中的一種。
【文檔編號(hào)】H04R29/00GK106060749SQ201610411632
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】王健
【申請(qǐng)人】王健