一种麦克风灵敏度与漏音测试的分析方法

技术领域

本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种麦克风灵敏度与漏音测试的分析方法。

背景技术

麦克风在生产过程中需要对其灵敏度和漏音性进行测试，以为产品的好坏做出有效的辨别，目前的测试方法得到的数据误差过大，影响产品的最终质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种麦克风灵敏度与漏音测试的分析方法，解决了有效精准的识别麦克风灵敏度和漏音情况的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种麦克风灵敏度与漏音测试的分析方法，包括如下步骤：

步骤1：搭建测试系统，测试系统包括隔音箱、喇叭、功放、声卡、测试信号放大模块和信号分析模块，喇叭放置在隔音箱内，隔音箱内还放置一个标准麦克风和一个待测麦克风，标准麦克风和待测麦克风均与测试信号放大模块通过信号线电连接，喇叭通过信号线连接功放，功放和测试信号放大模块均与声卡通过信号线电连接，声卡通过数据线与信号分析模块通信；

测试信号放大模块用于获取并放大标准麦克风和待测麦克风传输的音频模拟信号；

声卡用于将音频模拟信号转换成音频数字信号并传输给信号分析模块进行处理，同时声卡还接收由信号分析模块发出的音频测试数字信号，并将音频测试数字信号进行模数转换成音频测试模拟信号，并通过功放放大后由喇叭发出；

步骤2：在对待测麦克风进行测试之前，首先对喇叭进行声压校准，具体包括信号分析模块建立声压和电压之间的数学模型，通过数学模型，选定多个声压频点，通过数学模型计算出每一个声压频点对应的数字电压值，然后经声卡和功放的转换后由喇叭发声；

测试信号放大模块接收并放大标准麦克风传输过来的校准信号，再经声卡的数模转换后传输给信号分析模块，信号分析模块将校准信号与其对应的数字电压值进行对比，得到迭代修正参数，将迭代修正参数输入到数学模型中进行计算得到校准值，通过校准值对喇叭进行校准；

步骤3：在对喇叭校准结束后，由信号分析模块生成测试激励信号，测试激励信号由多个频点的声压对应的激励信号拼接而成；

步骤4：喇叭播放测试激励信号，待测麦克风采集测试激励信号并生成待测模拟信号，再由测试信号放大模块的放大和声卡的模数转换后生成待测数字信号并发送给信号分析模块；

步骤5：信号分析模块将待测数字信号与测试激励信号进行互相关处理，使得两种信号对齐；

步骤6：信号分析模块对对齐处理后的待测数字信号按照步进扫频时间进行分割处理，得到分割信号；

步骤7：信号分析模块对分割信号进行傅里叶变换，提取特征频点的幅值，对特征频点的幅值进行转换得到声压值，并输出结果。

优选的，在执行步骤2时，具体步骤如下：

步骤2-1：信号分析模块建立声压和电压之间的数学模型，其公式如下：

SP＝k·V+b；

其中，V表示电压，k和b表示系数常量，SP为声压；

步骤2-2：选定一个频点的声压，根据数学模型计算该频点对应的电压V，记录k和b的值；

根据电压V生成校准激励信号并由喇叭发出，再由标准麦克风采集后生成校准信号并传输到信号分析模块；

步骤2-3：信号分析模块预设灵敏度阈值，判断校准信号是否在灵敏度阈值内：在，则喇叭灵敏度达标；不在，则根据数学公式迭代修正k和b的值，直到喇叭灵敏度达标；

步骤2-4：根据步骤2-1到步骤2-3的方法选定多个频点的声压对喇叭进行灵敏度校准。

优选的，在执行步骤3时，频点的声压对应的激励信号由以下公式计算得出：

S

其中，t表示时间序列，f表示频率，V

优选的，在执行步骤4时，先触发声卡采集，并且采集时长大于喇叭的播放时长。

优选的，在执行步骤5时，通过以下公式计算信号的互相关值，进而得到延迟的时间，从而使得信号对齐：

其中，激励信号为x(t)，麦克风响应信号为y(t)，T表示周期、R表示互相关值、τ表示连续变量，dt表示积分变量。

优选的，在执行步骤7时，傅里叶变换的公式如下：

其中，F(w)表示傅里叶变换值，y(t)表示时域信号，e表示自然对数，i表示虚数单位。

本发明所述的一种麦克风灵敏度与漏音测试的分析方法，解决了有效精准的识别麦克风灵敏度和漏音情况的技术问题，本发明对测试用的喇叭进行迭代修正其灵敏度，极大的提高了测试环境的精度，本发明采用拼接的方式生成测试激励信号，节省了测试时间，本发明对待测信号进行对齐、分割和傅里叶变换等处理，极大的提高了精确度。

附图说明

图1是本发明的测试系统的架构图；

图2是本发明的主流程图；

图3是本发明的步骤2的流程图；

图4是本发明的测试激励信号的示意图；

图5是本发明的信号分割处理后的示意图。

具体实施方式

由图1-图5所示的一种麦克风灵敏度与漏音测试的分析方法，包括如下步骤：

步骤1：搭建测试系统，测试系统包括隔音箱、喇叭、功放、声卡、测试信号放大模块和信号分析模块，喇叭放置在隔音箱内，隔音箱内还放置一个标准麦克风和一个待测麦克风，标准麦克风和待测麦克风均与测试信号放大模块通过信号线电连接，喇叭通过信号线连接功放，功放和测试信号放大模块均与声卡通过信号线电连接，声卡通过数据线与信号分析模块通信；

本实施例中，标准麦克风为生产过程中筛选出的灵敏度与漏音数据均达标的一个麦克风。

本实施例中，信号分析模块为电脑、工控机或平板电脑。

测试信号放大模块用于获取并放大标准麦克风和待测麦克风传输的音频模拟信号；

声卡用于将音频模拟信号转换成音频数字信号并传输给信号分析模块进行处理，同时声卡还接收由信号分析模块发出的音频测试数字信号，并将音频测试数字信号进行模数转换成音频测试模拟信号，并通过功放放大后由喇叭发出；

步骤2：在对待测麦克风进行测试之前，首先对喇叭进行声压校准，具体包括信号分析模块建立声压和电压之间的数学模型，通过数学模型，选定多个声压频点，通过数学模型计算出每一个声压频点对应的数字电压值，然后经声卡和功放的转换后由喇叭发声；

测试信号放大模块接收并放大标准麦克风传输过来的校准信号，再经声卡的数模转换后传输给信号分析模块，信号分析模块将校准信号与其对应的数字电压值进行对比，得到迭代修正参数，将迭代修正参数输入到数学模型中进行计算得到校准值，通过校准值对喇叭进行校准；

麦克风在灵敏度和漏音测试时，需要喇叭输出恒定的声压，这也就说明在不同频率点，喇叭的输入电压是不同的，具体步骤如下：

步骤2-1：信号分析模块建立声压和电压之间的数学模型，其公式如下：

SP＝k·V+b；

其中，V表示电压，k和b表示系数常量，SP为声压；

步骤2-2：选定一个频点的声压，根据数学模型计算该频点对应的电压V，记录k和b的值；

根据电压V生成校准激励信号并由喇叭发出，再由标准麦克风采集后生成校准信号并传输到信号分析模块；

步骤2-3：信号分析模块预设灵敏度阈值，判断校准信号是否在灵敏度阈值内：在，则喇叭灵敏度达标；不在，则根据数学公式迭代修正k和b的值，直到喇叭灵敏度达标；

步骤2-4：根据步骤2-1到步骤2-3的方法选定多个频点的声压对喇叭进行灵敏度校准。

本发明对喇叭灵敏度做了校准处理，即得到V-f(输入电压和频率之间的关系)。

步骤3：在对喇叭校准结束后，由信号分析模块生成测试激励信号，测试激励信号由多个频点的声压对应的激励信号拼接而成；

频点的声压对应的激励信号由以下公式计算得出：

S

其中，t表示时间序列，f表示频率，V

步骤4：喇叭播放测试激励信号，待测麦克风采集测试激励信号并生成待测模拟信号，再由测试信号放大模块的放大和声卡的模数转换后生成待测数字信号并发送给信号分析模块；

由于测试系统有延迟存在，因此为了保证喇叭播放的信号完全被采集下来。需要对信号采集做简单的处理，本发明采用的方式为先触发声卡采集，并且采集时长大于喇叭的播放时长。

步骤5：信号分析模块将待测数字信号与测试激励信号进行互相关处理，使得两种信号对齐；

由于激励信号是步进扫频信号，即不同时间段内，激励的频率不同，因此信号分析的时候需要对其进行分割，分割的原则是按照不同频率点的激励时间进行。

本发明通过以下公式计算信号的互相关值，进而得到延迟的时间，从而使得信号对齐：

其中，激励信号为x(t)，麦克风响应信号为y(t)，T表示周期、R表示互相关值、τ表示连续变量，dt表示积分变量。

优选的，在执行步骤7时，傅里叶变换的公式如下：

其中，F(w)表示傅里叶变换值，y(t)表示时域信号，e表示自然对数，i表示虚数单位。

步骤6：信号分析模块对对齐处理后的待测数字信号按照步进扫频时间进行分割处理，得到分割信号；

步骤7：信号分析模块对分割信号进行傅里叶变换，提取特征频点的幅值，对特征频点的幅值进行转换得到声压值，并输出结果。

本发明所述的一种麦克风灵敏度与漏音测试的分析方法，解决了有效精准的识别麦克风灵敏度和漏音情况的技术问题，本发明对测试用的喇叭进行迭代修正其灵敏度，极大的提高了测试环境的精度，本发明采用拼接的方式生成测试激励信号，节省了测试时间，本发明对待测信号进行对齐、分割和傅里叶变换等处理，极大的提高了精确度。