專利名稱：一種全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)均衡處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電聲學(xué)和建筑聲學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。尤其是一種涉及全指向聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)
(亦稱無指向性聲源、全指向性聲源)的頻率響應(yīng)均衡處理方法。
背景技術(shù)：
在建筑聲學(xué)和噪聲測(cè)試中，全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)作為測(cè)試聲源，要求其向空 間各個(gè)方向輻射聲音的能力一致(全指向性)，并且要在測(cè)試關(guān)注的頻率范圍內(nèi)有相對(duì)平 直的頻率響應(yīng)。 在使用全指向聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng) 不能滿足ISO 3382-1997、 ISO 140-3和GB19889. 3、 GB 19889. 5等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)全指向聲源揚(yáng) 聲器系統(tǒng)的產(chǎn)生的聲場(chǎng)頻率響應(yīng)要求同一個(gè)倍頻程中的各個(gè)1/3倍頻程聲功率級(jí)差在 125Hz倍頻程中不得大于6dB，在250Hz倍頻程中不得大于5dB，在其它中心頻率更高的倍頻 程中不得大于4dB。因此可以預(yù)先通過對(duì)全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)， 讓其滿足上述要求。通過改善箱體結(jié)構(gòu)和更換更高品質(zhì)的揚(yáng)聲器單元，可以減少全指向揚(yáng) 聲器聲源系統(tǒng)在其有效頻率范圍內(nèi)頻率響應(yīng)曲線的峰谷幅度，改善其頻率響應(yīng)缺陷，但若 從這兩方面入手，由于全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)一般為正12面體的特殊的箱體，其理論計(jì) 算和計(jì)算機(jī)仿真都較為復(fù)雜，而且到一定程度時(shí)，要繼續(xù)改善頻率響應(yīng)，較難實(shí)現(xiàn)且性價(jià)比 低。 在國(guó)內(nèi)，尚無全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)均衡處理方法的公開文獻(xiàn)，雖然有全指向 性(無指向性)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的專利，但公開的指向性揚(yáng)聲器系統(tǒng)大部分是在水平面全指向 性(無指向性)，而不是在三維空間實(shí)現(xiàn)全指向性，而且也不是用于建筑聲學(xué)和噪聲測(cè)試。 而在同樣是涉及三維空間的全指向性揚(yáng)聲器系統(tǒng)的2003 10120729. 4發(fā)明專利中，該專利 是提出一個(gè)系統(tǒng)，并無提出均衡處理方法，因此本發(fā)明彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了解決現(xiàn)有方法所存在的缺陷，提供一種全指向性聲源揚(yáng)聲器系 統(tǒng)的頻率響應(yīng)均衡處理方法，該方法使得全指向聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)較為平滑，相 鄰頻段的幅度變化較為平緩均衡，以滿足相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采用的技術(shù)方案包括以下步驟 (1)根據(jù)全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的工作頻率范圍設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器，該帶通
濾波器的上、下截止頻率為全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的工作頻率范圍上下限； (2)通過對(duì)需頻率響應(yīng)均衡的全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)進(jìn)行電聲測(cè)試，得到揚(yáng)聲
器系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)，分析其幅度頻率響應(yīng)的峰谷，得出這些"峰"、"谷"分別對(duì)應(yīng)的中心
頻率、Q值和增益或衰減； (3)根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)相應(yīng)的峰谷相逆的均衡器根據(jù)步驟(2)的分析結(jié)果確定 頻率響應(yīng)均衡所需的參數(shù)包括中心頻率、Q值和增益值，該均衡器的各中心頻率和Q值是對(duì)
3應(yīng)分析測(cè)試結(jié)果的"峰"、"谷"的中心頻率和Q值，而需衰減或增益的值則是對(duì)應(yīng)的"峰"和
"谷"的增益和衰減，最終確定均衡器所需參數(shù)，并由該均衡器對(duì)步驟(1)處理后的信號(hào)進(jìn)行
"削峰補(bǔ)谷"； (4)最后得到由濾波器和均衡器串接組成完整的均衡系統(tǒng)，將均衡系統(tǒng)接在信號(hào) 源與功率放大器之間，從而達(dá)到揚(yáng)聲器系統(tǒng)的發(fā)出的聲信號(hào)的幅度頻率較為平直，相鄰頻 段幅度變化較小的均衡。 上述步驟(1)所述的帶通濾波器上、下限截止頻率分別為50Hz和9000Hz，濾波器
是接在信號(hào)源的下一級(jí)。 上述步驟(2)所述的對(duì)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)做測(cè)試，得出幅度頻率響應(yīng)曲 線，并分析曲線上的"峰"、"谷"的中心頻率、Q值和增益或衰減等三個(gè)參數(shù)，為步驟(3)均 衡器參數(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果 (1)本發(fā)明確保全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)僅工作在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)試頻率范圍 內(nèi)； (2)本發(fā)明通過對(duì)全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行測(cè)試，設(shè)計(jì)一個(gè)電子 系統(tǒng)，使得該電子系統(tǒng)的頻率響應(yīng)在峰谷上與全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)互逆， 達(dá)到揚(yáng)聲器系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)較為平直，相鄰頻段幅度變化較小的目的；可用于建筑聲 學(xué)和噪聲測(cè)試。


圖1本發(fā)明的流程示意圖； 圖2為本發(fā)明的頻率響應(yīng)示意圖； 圖3為本發(fā)明中未經(jīng)均衡的的頻率響應(yīng)圖； 圖4為本發(fā)明中設(shè)計(jì)均衡器的頻率響應(yīng)圖； 圖5為本發(fā)明利用電路均衡后的頻率響應(yīng)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
本發(fā)明的發(fā)明思想為首先，通過帶通濾波器設(shè)計(jì)讓全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)工
作在建筑聲學(xué)和噪聲測(cè)試等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)試頻率范圍內(nèi)；其次，將全指向性聲源揚(yáng)聲
器系統(tǒng)看做是一個(gè)信號(hào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)可以看成一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式A(f)，數(shù)學(xué)表達(dá)
式可以用曲線表示，如圖(2)。由圖(2)可以看出，該曲線有峰有谷。通過電子電路或者信
號(hào)處理做一個(gè)電子系統(tǒng)，并使得該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)在與全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的頻率響
應(yīng)曲線在峰谷上相逆，將兩個(gè)系統(tǒng)串聯(lián)得到一個(gè)經(jīng)頻率響應(yīng)均衡后的系統(tǒng)。以下是針對(duì)一
款12面體全指向聲源揚(yáng)聲器實(shí)施例，采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的均衡處理過程 (1)設(shè)計(jì)一個(gè)上下限截止頻率分別為50和9000Hz的帶通濾波器； (2)對(duì)12面體全指向聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)進(jìn)行電聲測(cè)試，得出其幅度頻率響應(yīng)如圖3。
可以確定該全指向聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)在幅度頻率響應(yīng)有些峰谷，比如在100Hz與125Hz這兩
個(gè)相鄰的1/3倍頻程相差6. 6dB，相鄰的1/3倍頻程幅度相差較大就會(huì)出現(xiàn)這些峰谷，分析得出在125Hz的這個(gè)峰的中心頻率、Q值和增益分別為125Hz、4. 3和6. 6dB(注在本實(shí)例 中全部用1/3倍頻程帶寬進(jìn)行分析處理，在實(shí)際中也可以用上下頻率分別為125Hz和315Hz 的帶阻濾波器表示)； (3)設(shè)計(jì)一個(gè)均衡器，其幅度頻率響應(yīng)如圖4，均衡器的具體參數(shù)設(shè)計(jì)因?yàn)樵诒?實(shí)例中160Hz也是一個(gè)峰，同樣的也需要對(duì)160Hz進(jìn)行衰減，因此如果在125Hz這個(gè)峰進(jìn)行 過多的衰減，同時(shí)也要對(duì)160Hz這個(gè)峰進(jìn)行大的衰減，如此的話則會(huì)對(duì)信號(hào)源傳過來的信 號(hào)做過多的衰減而降低整體系統(tǒng)的功率，所以不必對(duì)125Hz這個(gè)峰進(jìn)行太多的衰減，因此 在本實(shí)例中對(duì)125Hz處的峰的"削"處理參數(shù)設(shè)為中心頻率125Hz， Q值4. 3，而衰減設(shè)為 4. ldB而6.6dB(在實(shí)際中也可以用上下頻率分別為125Hz和315Hz的陷波器實(shí)現(xiàn))。對(duì)幅 度頻率響應(yīng)上其他的峰和谷也做類似處理； (4)最后由將步驟(1)設(shè)計(jì)的濾波器和步驟(3)設(shè)計(jì)的均衡器串接在信號(hào)源與功 率放大器之間，最終得到由濾波器、均衡器、功率放大器和全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)組成的 系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)如圖5所示。 以上是本發(fā)明所提供的一種全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)頻率響應(yīng)均衡處理方法，本 發(fā)明應(yīng)用了各種圖對(duì)具體實(shí)施方式
進(jìn)行了闡述；同時(shí)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本 發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng) 理解為對(duì)發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)均衡處理方法，其特征主要在于包括如下步驟(1)根據(jù)全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的工作頻率范圍設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器，該帶通濾波器的上、下截止頻率為全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的工作頻率范圍上下限；(2)通過對(duì)需頻率響應(yīng)均衡的全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)進(jìn)行電聲測(cè)試，得到揚(yáng)聲器系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)，分析其幅度頻率響應(yīng)的峰谷，得出這些“峰”、“谷”分別對(duì)應(yīng)的中心頻率、Q值和增益或衰減；(3)根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)相應(yīng)的峰谷相逆的均衡器根據(jù)步驟(2)的分析結(jié)果確定頻率響應(yīng)均衡所需的參數(shù)包括中心頻率、Q值和增益值，該均衡器的各中心頻率和Q值是對(duì)應(yīng)分析測(cè)試結(jié)果的“峰”、“谷”的中心頻率和Q值，而需衰減或增益的值則是對(duì)應(yīng)的“峰”和“谷”的增益和衰減，最終確定均衡器所需參數(shù)，并由該均衡器對(duì)步驟(1)處理后的信號(hào)進(jìn)行“削峰補(bǔ)谷”；(4)最后得到由濾波器和均衡器串接組成完整的均衡系統(tǒng)，將均衡系統(tǒng)接在信號(hào)源與功率放大器之間，從而達(dá)到揚(yáng)聲器系統(tǒng)的發(fā)出的聲信號(hào)的幅度頻率較為平直，相鄰頻段幅度變化較小的均衡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)頻率響應(yīng)均衡處理方法，其特征在 于步驟(1)所述的帶通濾波器上、下限截止頻率分別為50Hz和9000Hz，濾波器是接在信號(hào) 源的下一級(jí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)頻率響應(yīng)均衡處理方法，其特征在 于步驟(2)所述的對(duì)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)做測(cè)試，得出幅度頻率響應(yīng)曲線，并分析 曲線上的"峰"、"谷"的中心頻率、Q值和增益或衰減等三個(gè)參數(shù)，為步驟(3)均衡器參數(shù)設(shè) 計(jì)的依據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全指向性聲源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)均衡處理方法，(1)設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器，上、下截止頻率為揚(yáng)聲器系統(tǒng)的工作頻率范圍上下限；(2)通過對(duì)需頻率響應(yīng)均衡的揚(yáng)聲器系統(tǒng)進(jìn)行電聲測(cè)試，得到揚(yáng)聲器系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)，分析其幅度頻率響應(yīng)的峰谷，得出“峰”、“谷”分別對(duì)應(yīng)的中心頻率、Q值和增益或衰減；(3)設(shè)計(jì)相應(yīng)的峰谷相逆的均衡器并根據(jù)步驟(2)的分析結(jié)果確定頻率響應(yīng)均衡所需的參數(shù)，最終確定均衡器所需參數(shù)，并由均衡器對(duì)步驟(1)處理后的信號(hào)進(jìn)行“削峰補(bǔ)谷”；(4)得到由濾波器和均衡器串接組成的均衡系統(tǒng)，并接在信號(hào)源與功率放大器之間。從而達(dá)到頻率響應(yīng)較為平滑，相鄰頻段的幅度變化較為平緩均衡。
文檔編號(hào)H04R1/20GK101778321SQ20091021412
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者張承云, 王杰, 蔡陽生 申請(qǐng)人:廣州大學(xué)