AWA6122型智能电声测试仪原理和应用以及驻波法吸声系数的测量钱利军（杭州爱华仪器有限公司，浙江杭州，310007）目录1、仪器的原理和组成2、各种电声器件（扬声器、受话器、话筒（MIC）、传声器）的测试方法和条件3、驻波管法吸声系数的测量3．1、材料的吸声系数3．2、相关标准3．3、测量过程3．4、注意事项4、仪器的推广应用和发展方向4．1、声级计声频频响的测试4．2、AW A6122+双通道电声测试仪用于传声器、MIC的测试4．3、双通道数字信号分析仪1仪器原理和组成1．1 仪器概述AW A6122型智能电声测试仪是杭州爱华仪器有限公司在台式个人计算机基础上开发的多功能电声测试仪器。

只要配合相应的软件及电声测试专用配件（仿真嘴、仿真耳等）就可以完成对扬声器、受话器、耳机、话筒、耳机话筒组合件等电声性能的测试。

本测试仪由三部分组成：专用测试配件，专用电子测量线路，数据处理单元，如图（1）所示。

专用测试配件可根据仪器测试的需要选择前置放大器、声压型测试电容传声器、自由场型测试电容传声器、仿真头架、仿真耳、仿真嘴、仿真耳固定架、仿真嘴固定架、电话机手柄固定架等。

专用电子测量线路包括正弦波信号源，测量放大器（放大，检波，模数转换电路），测试驻极体传声器用可编程电源。

数据处理单元和相应的测试软件完成数据的各种处理，显示，存储，打印等功能。

目前，根据仪器的用途，细分为下列型号：A）AW A6122S型，专用于扬声器测试。

B）AW A6122R型，专用于受话器测试。

C）AW A6122M型，专用于传声器、咪头、送话器测试。

D）AW A6122C型，专用于送受话器组合件测试。

E）AW A6122A型，专用于配合驻波管测量材料的吸声系数。

图（1）1．2 各组成部分介绍1．2．1 专用测试线路部分专用电子测试线路包括频率源（正弦波信号源）线路，测量放大器线路，可编程电源。

它们都安装在台式个人计算机内部，通过计算机主板上的ISA扩展插槽与主机连接。

A）正弦波信号源部分信号源采用DDS（直接数字相位合成）技术来实现。

如图（2）所示。

波表为一个ROM，内已贮存了一个周期正弦波各相位的数值，当波表的地址线性增加时其数据线上将输出正弦波每个相位下的数值到数模转换器（D/A），然后通过低通滤波器后转成纯正的正弦波信号。

如图所示，计算机通过频率锁存器、可编程定时器和幅度锁存器可以控制频率源的频率和幅度。

图（2）B）测量放大器部分如图（3）所示，测量放大器由下列部分组成：多路输入信号选择开关、量程切换开关、跟踪带通滤波器，有效值检波器，模数转换器等。

计算机可同过接口控制模拟开关，并从模数转换器读取采样数据。

图（3）C ） 可编程电源部分可编程电源用来提供被测驻极体话筒的工作电流，采用D/A 控制电源输出的直流电压值，再将被测话筒上的电流转换为电压并放大，提供A/D 取样。

1．2．2 数据处理单元本设备以台式个人计算机（工控机）为数据处理单元，可通过键盘进行操作，从模数转换器采到的数据可由计算机处理显示，也可由打印机打印或软盘储存。

为了保证输出的模拟信号的功率、信号纯度及本设备的测量下限，在计算机中加入一个人40W 的电源以提供前置放大器的工作电压及频率源的功放工作电压。

1．2．3 专用测试配件A ） 测试用声源部分 （包括仿真嘴、耦合腔型声源、测试用音箱）仿真嘴是用以替代人嘴发声的声源，主要用来测量送话器、传声器的灵敏度频率响应，要求经过呀缩后，在100Hz~10000Hz 频率范围内输出声压的频率响应保持平恒。

B ） 仿真耳（IEC318耳、IEC711耳）部分仿真耳是用来代替人耳接收声信号的耦合腔，目前主要有IEC318耳、IEC711耳两种，IEC318耳要求符合GB/T7614（IEC60318-2）标准要求，它是一种测听耳机用的宽频带仿真耳。

IEC711耳主要用于耳塞型耳机的测试，要求符合IEC60711-1981（等同于IEC60318-5）。

应注意：仿真耳应配套半英寸声压型测试传声器和前置放大器一起使用。

C ） 测试传声器部分测试传声器对应不同的应用场合应选择不同的类型，自由场型测试传声器用来测试扬声器的灵敏度，而声压型的传声器一般配合仿真耳使用。

2 各种电声器件特性和测试方法和条件各种电声器件的测试方法和测试条件一般与其本身的实际应用有关。

比如，扬声器一般安装在音箱中，在一个较大的空间中使用，所以在测试标准中规定要用障板，并在自由场中测试。

而受话器一般安装在电话机手柄中，紧贴耳朵使用，所以测试标准中规定需要紧贴仿真耳测试。

2． 1 扬声器 2．1．1 测试声场按国标GB/T9396-1996《扬声器主要性能测试方法》规定，扬声器的灵敏度频率响应曲线应在自由声场，远场条件下测试。

理想自由场为一个没有障碍物的自由空间。

在图（4）中，传声器处的声压值为：)])()/[(22r a r r SIN A P -+⨯⨯=π当声压与测试距离的倒数成正比时（即P=K*（1/r ）），称为远场。

一般来说，远场条件为 ：r>d 且 r>d^2/λ（d 为扬声器直径，a 为扬声器半径，r 为扬声器到测试传声器之间的距离，λ为声波波长）。

A）障板和消声箱障板和消声箱的作用主要为隔离扬声器背面产生的倒相声波，减少倒相声波对正相声波的绕射干扰，以利于测量扬声器低频的真实灵敏度。

扬声器测试标准(国标、IEC推荐)中的障板尺寸如图（5）所示。

在实际测量时，可根据扬声器的尺寸和自由场的条件，减小测试传声器和被测扬声器之间的距离，以达到操作方便和减少环境噪声的干扰的目的。

同时也可以减小障板的尺寸。

通过方便的线性换算（修正）得到被测扬声器在1米距离下的灵敏度曲线。

如：一个手机上使用的扬声器，直径为10mm，在20Hz至20kHz之间，在100mm远处已能满足远场条件（即：图（4）中的r=100mm，d=10mm）。

在该距离测到的灵敏度曲线减去20dB就得到被测扬声器在1米距离下的灵敏度曲线。

由于场地限制，在生产线上一般采用消声箱测试扬声器的频响。

对于消声箱的尺寸，在国标中没有规定，用户可根据测试情况来确定相应的尺寸和扬声器与测试话筒之间的距离。

一般来说，扬声器与测试话筒的距离与消声箱的边长之比应小于1：3。

而且越小越好。

如：扬声器与测试话筒的距离为18厘米，则测试用消声箱的长、宽、高都应大于48厘米。

并且除了放置扬声器的一面外（测试话筒正对的一面），其余五面都应覆盖吸声材料（如海绵，吸音石棉等）尽量减少声波的反射。

放置扬声器的孔位应如图（5）所示，偏离中心位置。

本公司提供适用于小口径扬声器测试的消声箱，如图（6）所示（侧边长为500mm）。

1350mm图（5）B）测试信号AW A6122智能电声测试仪用正弦波信号测试。

测试信号输出幅度，扫频范围，扫频速度都可根据要求设置。

2．1．2 扬声器主要指标测试AW A6122智能电声测试仪在配套扬声器测试软件时，主要可以测试扬声器的灵敏度频率响应曲线，阻抗频率响应曲线，二次谐波失真度曲线，三次谐波失真度曲线和F0等指标并自动判断其灵敏度频响曲线是否在容许范围（容框）内。

扬声器测试界面如图（7）所示。

A）灵敏度频响曲线测试扬声器灵敏度应在自由场中测量，测试话筒应固定在扬声器的正前方，加载的信号电压及测试话筒与扬声器之间的距离应由相应的测试要求（如国标，厂标等）决定，仪器在信号输入接口（测试话筒）应连接测试传声器，信号输出接口连接被测扬声器。

校准测试传声器的灵敏度。

按<F2>键使箭头指向灵敏度测量。

如果仪器“启动测量”设置为“人工”，则按<Enter>键开始一次扫频测量，屏幕的频响框上显示当前灵敏度频响曲线。

扫频结束后，屏幕上方显示被测器件1kHz的灵敏度。

当容框设置为“无框”时，屏幕不显示频响容框，其余选项将显示频响容框，如果超出设置的容框范围，仪器将显示红色的“BAD”，表示不合格。

否则显示绿色“GOOD”表示合格。

B）阻抗频率特性曲线及F0测试扬声器阻抗时，扬声器正面应没有障碍物。

本仪器采用定压法测试阻抗，参考电阻为0.25Ω，用此方法测试组抗时得到的F0比较准确。

按<F2>键使箭头指向阻抗测量，如果仪器“启动测量”设置为“人工”，按<Enter>键开始一次扫频测量，屏幕的频响框上显示当前阻抗频响曲线。

扫频结束后，屏幕上方显示被测器件选定频率点的阻抗值和该器件的F0。

C）二次谐波测试测试扬声器二次谐波时，扬声器的固定及仪器的接线与灵敏度测试一样。

按<F2>键使箭头指向二次谐波测量。

如果仪器“启动测量”设置为“人工”，按<Enter>键开始一次扫频测量，屏幕的频响框上显示当前灵敏度频响曲线及二次谐波曲线。

扫频结束后，屏幕上方显示被测器件1kHz的灵敏度，和1kHz的二次谐波。

D）三次谐波测试与二次谐波测量类似，仪器与灵敏度测量一样接线，按<F2>键使箭头指向三次谐波测量。

如果仪器“启动测量”设置为“人工”，按<Enter>键开始一次扫频测量，屏幕的频响框上显示当前灵敏度频响曲线，及三次谐波曲线。

扫频结束后，屏幕上方显示被测器件1kHz 的灵敏度，和1kHz的三次谐波。

图（7）2．2 传声器（话筒）2．2．1 试声场和声源与扬声器测试相同，在测试传声器（话筒）灵敏度频率响应曲线时，应满足自由场远场的条件。

测试用声源一般采用音箱或仿真嘴。

本公司提供的仿真嘴的测试频率范围为100Hz~16kHz（不大于94dBSPL），由于仿真嘴的发声口直径为20mm，所以在其工作频率范围内，在参考轴上离参考点正前方40mm处即可满足远场条件。

在生产线上一般用仿真嘴作声源测试传声器（话筒）灵敏度频率响应曲线。

如果需要测试传声器（话筒）更宽的频率范围的灵敏度频率响应曲线（如：20Hz~20kHz），则需要一个宽频带音箱作为声源。

相应地，需要拉开音箱和被测传声器之间的距离（如1m），以满足远场条件。

在这种情况下一般应在消声室中测试，减小反射波对测试结果的影响。

在声源压缩校准时，仿真嘴和音箱与测试传声器的相对位置分别如图（8）、图（9）所示，仿真嘴和测试传声器之间的距离一般为40mm，音箱和测试传声器之间的距离一般为1000mm。

校准完毕后将被测传声器固定在原校准用测试传声器位置进行测试。

对于电容式测试传声器的灵敏度频率响应曲线可采用静电激励器，由AW A6122智能电声测试仪配套专用外围电路和静电激励器测试电容式测试传声器灵敏度频率响应曲线的装置已在本公司应用。

图（8）仿真嘴频响压缩r图（9）音箱频响压缩2．2．2、传声器（话筒）主要指标测试AW A6122智能电声测试仪在配套使用传声器（话筒）测试软件时，主要可以测试传声器（话筒）的灵敏度频率响应曲线，驻极体传声器工作电流等指标，并可根据测试结果分类。