摘要：目前多数扬声器生产厂商，只对扬声器进行单一参数与指标的检测，检测效率低，不能实现自动化生产线，进入市场的产品满足不了人们日益增长的物质文化需求; 并且需要人工对扬声器进行检测位置校对，生产效率受到了严重的影响。随着国家工业结构调整，人力资源成本的日益增加，落后的技术，低劣的产品，不能满足市场的竞争。因此，需要对扬声器电声参数进行综合测试，提高扬声器的性能指标及保障其音质效果，来满足客户的消费需求; 对扬声器生产要从劳动密集型向集约型进行转变，实现生产自动化，节约劳动成本，增强产品的市场竞争力。
关键词：扬声器；电声参数；测试
由于扬声器音圈的电阻抗掩蔽了动生阻抗的变化, 因而扬声器电阻抗曲线除给出扬声器低频特性的一些信息外, 不能带来更多的反映扬声器振膜振动的细微特性, 掩盖了反映扬声器振动特性的许多有价值的信息量。鉴于这种情况作者提出测量扬声器的动生阻抗频率响应特性, 作为扬声器电声参数测量的重要手段。
一、系统设计
采用步进电机控制扬声器转动，非接触式传感技术探测扬声器两接线端子位置，计算机做电声参数分析和质量判断，实现扬声器测试的全自动化。扬声器电声参数综合检测系统基于PC 机，支持Windows 操作系统，有良好的测试操作界面和较为全面的参数测试项，能够在极短的时间内在线自动检测扬声器的灵敏度频响曲线、失真度频响曲线、相位频响曲线、阻抗频响曲线、特性灵敏度、平均灵敏度、谐振频率、额定阻抗等各项电声参数。良好的用户操作界面可以让在线操作人员实时观看在线的测量、数据采集和报告。快速的测量速度提高了系统整体效率，优化产品质量。
二、硬件部分结构及设计
硬件电路主要完成对扬声器接线端子检测定位、数据的播放和采集、扬声器的驱动、扬声器电流和声场的检测功能。主要对系统的各个硬件模块进行描述，包括扬声器接线端子检测定位模块的设计、数据采集设备的选取、功率放大和电流检测电路的设计和阴极输出器的设计和电源电路的设计。
1、扬声器接线端子检测定位模块的设计
如图所示，扬声器接线端子检测定位模块由传感器探头、电容-频率变换振荡器、取样计数器以及微处理器和上位机组成。传感器采用双电极驱动，为了排除干扰，采用屏蔽极板模式，激励极板与屏蔽极板通过电压跟随器相连使两电极电位始终保持一致，避免了屏蔽极板对激励极板的影响; 电容-频率变换振荡器将极板间电容值转换为相应的频率值，振荡器的其他参数为固定值，振荡频率则由电极间所形成的电容值决定，振荡频率包含有电容传感器检测定位的信息，振荡频率约为51 kHz。取样计数器实时采集信息，同时取样计数获得数字量，然后由单片机与上位机进行数据处理，分析得到接线端子的位置。
2、扬声器电声参数测试部分的开发
（1) 数据获取设备。数据获取设备是模拟信号和数字信号的转换部件，是基于计算机的数字化测试的核心部分。计算机上用于声音播放和采集的是声卡。声卡的基本工作原理，计算机通过总线将数字化的声音信号以PCM的方式送到数模转化器( D/A) ，将数字信号变成模拟的音频信号。同时又可以通过模数转换器( A/D) 将麦克风或CD 的输入信号转换成数字信号，送到计算机进行处理。
（2)功率放大和电流检测电路。功率放大和电流检测电路如图5 所示，功率放大电路主要由TDA7294 核心部件组成，外围包括一些电阻、电容元件。采用电压串联负反馈电阻，调整它们的比例可设置放大倍数。Ｒ10、C6 为待机和静音时间常数，测试信号经过TDA7294 放大，从14 引脚输出并与五个10 Ω 2 W 电阻并联后驱动扬声器发声，对扬声器电压进行采样后，信号经TL062 输入到声卡Line In 输入端。
（3) 阴极输出器，阴极输出器由芯片TL062 和外围的一些电容、电阻构成。TL062A 接成射随器，TL062B 接成反相器。阴极输出器是检测扬声器产生的声场接收端的电路，由于检测到的声场信号比较小，为保证信号的准确度，所以采用阴极输出器。
三、软件部分设计
系统软件设计部分主要包括扬声器接线端子检测定位算法、电声参数测试界面的设计、数据获取和数据处理。检测定位模块中电容-频率变换振荡器将极板间电容值转换为相应的频率值，振荡频率包含有电容传感器检测定位的信息，根据采集信号的特征，采用实时性较强的自适应测频算法，消除由于频率波动所产生的测量影响，准确定位扬声器接线端子。
（1)数据获取。对扬声器检测系统数据进行分析的前提是获取系统响应数据，系统采用音频库控制声卡，完成对测试信号的播放和响应信号的采集功能。音频库依赖于ASIO 库和DirexctX 库，分别用于异步处理和驱动声卡，音频库的API 函数，通过回调函数和阻塞的读/写接口来录制、播放声音。
（2)数据处理。数据处理是扬声器电声参数测试的核心部分之一，数据处理是对数据进行存储、分析、滤波、变换、加工、综合、估值、识别等操作。对信号的采集中由于声卡的左、右声道数据的存储方式是交替存储在同一缓存区。因此，将数据写入缓存区中或者是从缓存区读出数据时需要对数据进行特别的处理。采集到的数据由于存在着许多噪声，必须先对数据进行加工处理，提高数据的质量。
根据［1］提出逆滤波器基于激励信号的改变。逆滤波器的实现首先需要对激励信号沿时间轴进行翻转，然后再对翻转后的信号进行幅度调制。连续对数正弦扫频信号x( t) 的时域解析可表示为：
2、扬声器电声参数的测试。运行系统程序，选择连续对数扫频模式，测试信号频率为20 Hz～20 kHz，设置采样频率为192 000Hz，扫频时间为1 s，幅度电压量化值为0. 5 V，单击“启动运行”命令。测试结果如图12 所示。四个子窗口中，左上角窗口为灵敏度曲线，扬声器灵敏度表征扬声器输出声压的变化，系统灵敏度频率响应曲线是被测扬声器从20 Hz 的起始频率到20 kHz 的终止频率区间，扬声器灵敏度随频率变化的测试曲线，所测扬声器灵敏度曲线符合扬声器灵敏度曲线的基本特征。
通过各部分进行单独测试和整机测试，并对测试结果进行分析。结果表明，相对于传统的线性扫频信号和离散对数扫频信号系统采用的连续对数扫频信号，既在较短时间内完成了测试，又保证了测试精度。
参考文献：
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论文作者:刘建明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/5/15
标签：扬声器论文; 电声论文; 信号论文; 频率论文; 测试论文; 极板论文; 灵敏度论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;