專利名稱：數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量電聲轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的系統(tǒng)，特別涉及一種測(cè)量救字傳聲器參數(shù)的系統(tǒng)。背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)這種數(shù)字傳聲器參數(shù)的測(cè)量大多基于具有數(shù)字抽取 濾波功能的電路板，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再通過常見的模擬傳聲 器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。在2005年7月20日公開的中國(guó)專利申請(qǐng)03806443〗中揭示另外一種數(shù) 字麥克風(fēng)，該數(shù)字麥克風(fēng)具有 一個(gè)換能器，用于產(chǎn)生代表聲信號(hào)的模擬 信號(hào)；和大于1的階單比特S-A調(diào)制器模數(shù)變換器，按照過抽樣速率并以 S - A調(diào)制比特流的形式從所述模擬信號(hào)中產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。該數(shù)字麥克 風(fēng)避免了把數(shù)字抽取和濾波電路并入麥克風(fēng)機(jī)殼之需要，從而給予自身更 好的集成技術(shù)，該技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用，但此種方法測(cè)得的結(jié)果受所用具 有數(shù)字抽取濾波功能的電路板的不同而改變，引入了一定的系統(tǒng)誤差。在1997年6月25日公開的中國(guó)專利申請(qǐng)95116592.5中揭示了 一種電聲 轉(zhuǎn)換器件參數(shù)的測(cè)量方法及其測(cè)量系統(tǒng)，其方法是對(duì)器件輸入間斷的窄. 脈沖信號(hào)，測(cè)出其輸出信號(hào)，對(duì)輸出及輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換及運(yùn)算處理， 得到所需參數(shù)；測(cè)量系統(tǒng)，包括一標(biāo)準(zhǔn)傳聲器、 一主機(jī)及其周邊設(shè)備，在 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)操作程序控制下， 一信號(hào)發(fā)生器給被測(cè)器件提供特定發(fā)射 信號(hào)； 一電子開關(guān)實(shí)時(shí)接收來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)傳聲器或信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)，經(jīng)抗混 淆濾波器、前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換器及采樣保持器分別濾波、放大、轉(zhuǎn)換' 及時(shí)采樣后，輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行變換及運(yùn)算處理，.處理結(jié)果由所 述周邊設(shè)備輸出。上述的技術(shù)無(wú)法對(duì)數(shù)字傳聲器輸出的數(shù)字信號(hào)直接測(cè)量，甚至無(wú)法正 確采集到數(shù)字傳聲器輸出的高速率比特流，如何解決這個(gè)問題，就成了研. 究課題之一。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是提供一種自帶信號(hào)發(fā)生器、采集數(shù)字傳聲器輸出. 的對(duì)數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行測(cè)量的數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)及該測(cè)量系統(tǒng)的專 用測(cè)量程序。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)傳聲器、特定聲 源和數(shù)字傳聲器驅(qū)動(dòng)電路組成，計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡連接，標(biāo)準(zhǔn)傳聲器與' 數(shù)據(jù)釆集卡的模擬輸入端連接，特定聲源與數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸出端連接， 數(shù)字傳聲器驅(qū)動(dòng)板與數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸入端和數(shù)字輸出端連接。計(jì)算機(jī)含有該測(cè)量系統(tǒng)的專用測(cè)量程序，可產(chǎn)生測(cè)試所需的各種音頻 信號(hào)，對(duì)采集到的被測(cè)數(shù)字傳聲器輸出的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行解碼后計(jì)算各種 參數(shù)。測(cè)量程序使用的解碼算法步驟為A) 對(duì)采集到的數(shù)字信號(hào)每N點(diǎn)分幀，加漢寧窗，通過離散傅立葉變換計(jì)算得到每一幀頻譜X;B) 根據(jù)頻語(yǔ)X構(gòu)造出數(shù)字抽取濾波后應(yīng)得到的頻鐠DX，只需對(duì)X進(jìn)行理想化頻域?yàn)V波，并拼接帶內(nèi)的頻語(yǔ)。設(shè)過采樣率為OSR，即保留"d)至 2德"，以及 2德 +至X(^)部分的頻譜，并由此構(gòu)造出^點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻譜；C) 對(duì)濾波后的^點(diǎn)頻語(yǔ)DX做離散傅立葉反變換，取實(shí)部后再除去^點(diǎn)窗函數(shù)系數(shù)，得到解碼后信號(hào)dx。數(shù)據(jù)采集卡具有模擬輸入端、模擬輸出端、數(shù)字輸入端和數(shù)字輸出端， 并且具有采集Mbps量級(jí)比特流的能力。數(shù)字傳聲器驅(qū)動(dòng)電路可為多個(gè)被測(cè)數(shù)字傳聲器分別提供工作電壓和工 作時(shí)鐘，并分別輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明的技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明采用對(duì)數(shù)字傳聲器輸出的數(shù)字信號(hào)直接測(cè)量的方法，而現(xiàn)有技術(shù)不能對(duì)數(shù)字傳聲器輸出的數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行測(cè)量，本發(fā)明的測(cè)量方法去除了常規(guī)方法中附加的具有數(shù)字抽取濾波功能的電路所引入的系統(tǒng)誤差，可以直接得到數(shù)字傳聲器相關(guān)的參數(shù)。本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)中專用的測(cè)量程序使用的解碼算法，具有簡(jiǎn)單、靈活、易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確性、重復(fù)性好，適用于實(shí)驗(yàn)室及生產(chǎn)線上。
圖1為本發(fā)明數(shù)字傳聲器測(cè)量系統(tǒng)各部分及其連接關(guān)系的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明測(cè)量程序中使用的解碼算法的原理流程圖。圖3為本發(fā)明涉及的數(shù)字傳聲器芯片的主要引腳圖。圖4為本發(fā)明涉及的數(shù)據(jù)采集卡的主要連接關(guān)系框圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)l、數(shù)據(jù)采集卡2、標(biāo)準(zhǔn)傳聲器3、特' 定聲源4和數(shù)字傳聲器驅(qū)動(dòng)電路5組成，計(jì)算機(jī)1與數(shù)據(jù)采集卡2連接， 標(biāo)準(zhǔn)傳聲器3與數(shù)據(jù)采集卡2的模擬輸入端連接，特定聲源4與數(shù)據(jù)采集 卡2的模擬輸出端連接，數(shù)字傳聲器驅(qū)動(dòng)板5與數(shù)據(jù)采集卡2的數(shù)字輸入 端和數(shù)字輸出端連接。本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集卡2要求數(shù)字通道的采集能力達(dá)Mbps 量級(jí)，并需要同時(shí)具有模擬輸入輸出通道。優(yōu)先選用National Instrument 的PCIE 6251,具有8個(gè)模擬輸入通道、2個(gè)模擬輸出通道、24個(gè)數(shù)字通 道，其中有8個(gè)高速數(shù)字通道可以達(dá)到10Mbps,滿足需求。配件選用配套 的屏蔽接線端子17和屏蔽電纜18。被測(cè)數(shù)字傳聲器7含有數(shù)字傳聲器芯片，具有工作電壓引腳13、時(shí)鐘 引腳14、數(shù)據(jù)引腳15和接地引腳16。數(shù)字傳聲器驅(qū)動(dòng)電路5為每個(gè)數(shù)字 傳聲器7都分配了上述的四個(gè)引腳接口 ，工程樣板中支持4路數(shù)字傳聲器。系統(tǒng)各部件連接方法數(shù)據(jù)采集卡2置于計(jì)算機(jī)1的PCI Express XI插槽，數(shù)據(jù)接口通過配' 套屏蔽電纜18連接至屏蔽接線端子17。采集卡2的接線端子17的模擬輸
入端AIO和AI8組成差分輸入端，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)BNC^妄口，連4妄至標(biāo)準(zhǔn)傳 聲器3;模擬輸出端AOl轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)BNC接口 ，連接至特定聲源4。采集' 卡2的接線端子的數(shù)字輸入端D0、 Dl、 D2、 D3,與數(shù)字傳,器驅(qū)動(dòng)電路 5的工程樣板連接，用于采集4路數(shù)字傳聲器7輸出的數(shù)字信號(hào)；模擬輸 出端AO0連接至驅(qū)動(dòng)電路5工程樣板，為數(shù)字傳聲器7提供工作電壓；時(shí) 鐘輸出端CTR1連接至驅(qū)動(dòng)電路工程樣板，為數(shù)字傳聲器7提供工作時(shí)鐘， 同時(shí)CTR1直接連接至采集時(shí)鐘輸入端PFI1; 5V模擬輸出端連接至驅(qū)動(dòng)電 路5的工程樣板，為驅(qū)動(dòng)電路元件提供工作電壓。 本發(fā)明測(cè)量過程包括三個(gè)階段一、系統(tǒng)自檢，包括信號(hào)源自檢、標(biāo)準(zhǔn)傳聲器3自檢和數(shù)字傳聲器自檢;二、 測(cè)量任務(wù)配置，包括數(shù)字傳聲器7工作狀態(tài)配置和測(cè)量項(xiàng)目配置；三、 執(zhí)行測(cè)量任務(wù)，包括系統(tǒng)校準(zhǔn)和實(shí)際測(cè)量，以及結(jié)果的顯示和保存,階段三中實(shí)際使用的測(cè)量程序6的解碼算法，針對(duì)64倍過采樣的 A300,具體為A)獲得16384點(diǎn)原始數(shù)據(jù)xi,和上一幀的16384點(diǎn)數(shù)據(jù)xi-l組合成 32768點(diǎn)數(shù)據(jù)x=[xi-l,xi]，對(duì)x加上漢寧窗得到x"")"(")(0.5-0.5cos(^^))(6)后做32768點(diǎn)FFT，得到X=FFT[xw]。其中xw 二[ (l),;Cw(2),…，;Cw(32768)]r X = [X(l),^(2)，…,義(32768)fx(n)為采集到的數(shù)字信號(hào)，xw(n)為加漢寧窗后的數(shù)字信號(hào)，X(n)為加. 窗信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻譜，hannN(n)為N點(diǎn)漢寧窗系數(shù)。B)獲取X的前257點(diǎn)X(1)…X(257),獲取X的后255點(diǎn) X(32514)…X(32768)，組成DX=[X( 1 )，... ，X(257)，X(32515),... ，X(32768)] (7)
其中，DX為xw(n)抽取濾波后對(duì)應(yīng)的頻鐠。 C)對(duì)DX做512點(diǎn)IFFTdxw=IFFT[DX] (8)其中DX = ["Z(l),(2)，…，Z(512)f dxw =[《(l)，《(2)"."cfccw(512)]rdxw(m)為xw(n)抽取濾波后對(duì)應(yīng)的信號(hào)。取實(shí)部，并除去漢寧窗系數(shù)，獲得512點(diǎn)解碼數(shù)據(jù)血(附)=REAL[血w(m)] /(0.5 - 0.5 cos("^"》 (9)其中，dx(m)為解碼后的信號(hào)。為了保證較高的解碼效果，采用重疊保留法，拋去dx的前128點(diǎn)和后 128點(diǎn)，得到最終解碼數(shù)據(jù)d=[dx(129)"..，dx(384)] 闊以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述 實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等 效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有計(jì)算機(jī)(1)、數(shù)據(jù)采集卡(2)、標(biāo)準(zhǔn)傳聲器(3)、特定聲源(4)和數(shù)字傳聲器驅(qū)動(dòng)電路(5)，計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡連接，標(biāo)準(zhǔn)傳聲器與數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸入端連接，特定聲源與數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸出端連接，數(shù)字傳聲器驅(qū)動(dòng)板與數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸入端和數(shù)字輸出端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所' 述的數(shù)據(jù)采集卡具有模擬輸入端、模擬輸出端、數(shù)字輸入端和數(shù)字輸出端， 并且具有采集Mbps量級(jí)比特流的能力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所 述的特定聲源用于產(chǎn)生恒定的聲壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所 述的數(shù)字傳聲器驅(qū)動(dòng)電路可為多個(gè)被測(cè)數(shù)字傳聲器(7)分別提供工作電壓 和工作時(shí)鐘，并分別輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所 述的計(jì)算機(jī)含有專用的測(cè)量程序(6)，該測(cè)量程序?qū)Σ杉降谋粶y(cè)數(shù)字傳' 聲器輸出的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行解碼后計(jì)算各種參數(shù)，該測(cè)量程序的解碼算法步驟為A) 對(duì)采集到的數(shù)字信號(hào)分幀，加窗，變換得到每一幀頻譜X;B) 根據(jù)頻鐠X構(gòu)造出數(shù)字抽取濾波后應(yīng)得到的頻譜DX;C) 由頻譜DX變換得到時(shí)域信號(hào)，取實(shí)部再除去窗函數(shù)系數(shù)得到解碼 后信號(hào)dx。 ？
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于 所述的專用的測(cè)量程序的解碼算法的步驟A)采用的窗函數(shù)為漢寧窗，使用離散傅立葉變換計(jì)算其頻語(yǔ)；設(shè)幀長(zhǎng)為N:1 —COSX = DFT[xw]7V — 1w = l，2,K,iV (1) (2)其中xw =[xw(lW2)，...，xw(A0]r X = [Z(l)，X(2)，...,，)]r x(n)為采集到的數(shù)字信號(hào)，xw(n)為加漢寧窗后的數(shù)字信號(hào)，X(n)為加窗信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻譜，hannN(n)為N點(diǎn)漢寧窗系數(shù)。所述的專用的測(cè)量程序的解碼算法的步驟B)對(duì)某一幀信號(hào)的頻譜，進(jìn)行理想化頻域?yàn)V波，并拼接帶內(nèi)的頻鐠；設(shè)過采樣率為OSR，即保留Jf(l)至 w +1),以及z(2"幼-、+2)至X(A0部分的頻譜,并由此構(gòu)造出上點(diǎn)義(.對(duì)應(yīng)的頻i普，<formula>formula see original document page 3</formula>其中，DX(k)為xw(n)抽取濾波后對(duì)應(yīng)的頻譜。(3)所述的專用的測(cè)量程序的解碼算法的步驟C)對(duì)濾波后的o幼點(diǎn)頻謫4故離散傅立葉反變換，除去的窗函數(shù)系數(shù)為o朋點(diǎn)，<formula>formula see original document page 3</formula>其中<formula>formula see original document page 3</formula>dxw(m)為xw(n)抽取濾波后對(duì)應(yīng)的信號(hào),<formula>formula see original document page 3</formula>(5)A畫jv (m) w其中，dx(m)為解碼后的信號(hào)， ■ 為麗點(diǎn)漢寧窗系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所 述的專用的測(cè)量程序可產(chǎn)生測(cè)試所需的各種音頻信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自帶信號(hào)發(fā)生器、采集數(shù)字傳聲器輸出的數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行測(cè)量的數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)及該系統(tǒng)的專用測(cè)量程序。本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)去除了常規(guī)方法中附加的具有數(shù)字抽取濾波功能的電路所引入的系統(tǒng)誤差，可以直接得到數(shù)字傳聲器相關(guān)的參數(shù)。本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的專用測(cè)量程序中使用的解碼算法具有簡(jiǎn)單、靈活、易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04R29/00GK101111103SQ20071007564
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者馮聲振, 晟 吳, 邱小軍, 黃松華 申請(qǐng)人:常州美歐電子有限公司