本發(fā)明涉及揚聲器測試領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有受控激勵源的揚聲器振膜測試儀。

背景技術(shù)：

揚聲器是一種電-力-聲換能器，是音響設(shè)備中的重要元件。振膜作為揚聲器內(nèi)部的重要部件，直接影響揚聲器性能參數(shù)。所以，需要有一種可靠穩(wěn)定的測試方法和依此構(gòu)建的測試儀對揚聲器振膜進行測試。

傳統(tǒng)的測試方案通過揚聲器驅(qū)動空氣，進一步推動振膜；借由壓力傳感器或激光傳感器來捕捉待測振膜的振幅曲線，從而獲得振膜的諧振頻率Fo值。

譬如在專利CN 201788018 U中使用聲傳感器，拾取腔體的壓力變化，獲得待測膜片的諧振頻率Fo值；這種方法在實際測試中需要腔體壓力變化有明顯的共振峰，如果待測振膜的Q值較低，F(xiàn)o測試結(jié)果的誤差會較大，失去測試的意義。

在另一專利CN 104125532 A中使用激光拾取待測振膜的振幅，獲得待測膜片的諧振頻率Fo值。

但是這種系統(tǒng)由于對于驅(qū)動揚聲器沒有有效的監(jiān)控，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到驅(qū)動單元的影響較大，同時對于待測振膜與測試工裝間的氣密性的要求也比較高；在實際應(yīng)用中有很多的局限性。

因此，需要新的激勵方案，解決已有技術(shù)的缺點，提升測試精度及穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于提出一種帶有受控激勵源的揚聲器振膜測試儀，通過對氣壓、位移等參數(shù)進行處理得到揚聲器振膜力學(xué)和聲學(xué)參數(shù)。

本發(fā)明的另一個目的在于提出一種對待測振膜放置狀態(tài)進行實時監(jiān)控的方案。

本發(fā)明的再一個目的在于提出一種針對不同尺寸、類型的振膜調(diào)整激勵信號，提升測試準(zhǔn)確度的自適應(yīng)調(diào)整方案。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種帶有受控激勵源的揚聲器振膜測試儀，用于測試揚聲器振膜，其包括：

待測平臺，受控激勵源，激光位移傳感器，控制裝置；

待測振膜固定于待測平臺上，激光位移傳感器固定在待測平臺上；優(yōu)選的，待測振膜與激光位移傳感器同軸設(shè)置在待測平臺上；

控制裝置將控制信號輸入受控激勵源，受控激勵源根據(jù)所述控制信號產(chǎn)生激勵信號；

待測振膜由受控激勵源所產(chǎn)生的激勵信號激勵產(chǎn)生振動；

激光位移傳感器檢測振膜振動時的振動信息。

一種優(yōu)選的的測試儀，其中，

所述受控激勵源為揚聲器激勵源；優(yōu)選的，所述揚聲器激勵源為帶氣壓傳感器反饋的揚聲器激勵系統(tǒng)；

優(yōu)選的，還包括氣壓傳感器，氣壓傳感器檢測受控激勵源與振膜間的氣壓變化；

優(yōu)選的，所述揚聲器激勵源與所述待測振膜間形成一個封閉腔體結(jié)構(gòu)；優(yōu)選的，封閉腔體內(nèi)部設(shè)置氣壓傳感器，氣壓傳感器用于檢測密封腔體內(nèi)外氣壓差；優(yōu)選的，由測試平臺在所述揚聲器激勵源與所述待測振膜間形成一個封閉腔體結(jié)構(gòu)；

更優(yōu)選的，所述氣壓傳感器可以是：探管式麥克風(fēng)、電容式麥克風(fēng)、mems結(jié)構(gòu)的麥克風(fēng)、專用mems氣壓傳感器或?qū)Ｓ胢ems氣壓傳感器組合；更優(yōu)選的，所述的專用mems氣壓傳感器組合，包括一個寬頻帶頻帶為0Hz～1kHz的mems氣壓傳感器，和一個高分辨率分辨率優(yōu)于1mPa的mems麥克風(fēng)；

優(yōu)選的，還具有數(shù)據(jù)處理器，對測試結(jié)果進行處理；優(yōu)選的，數(shù)據(jù)處理器通過對待測揚聲器振膜產(chǎn)生的振動信息進行處理，可以得到振膜諧振頻率Fo值、品質(zhì)因子Q值、順性Cms、振動質(zhì)量Mms、位移曲線等力學(xué)和聲學(xué)參數(shù)；

優(yōu)選的，所述激光器可以是基于三角法原理的激光位移傳感器，或者基于激光多普勒效應(yīng)的激光振動傳感器。

一種優(yōu)選的的測試儀，其中，

所述受控激勵源為帶氣壓傳感器反饋的步進推桿電機激勵系統(tǒng)；

優(yōu)選的，步進推桿電機與待測振膜之間由待測平臺形成測試腔；優(yōu)選的，測試腔內(nèi)放置氣壓傳感器，用于檢測密封腔體內(nèi)外氣壓差；

優(yōu)選的，所述步進推桿電機推動氣缸產(chǎn)生受控的氣流；

優(yōu)選的，該氣流通過密封的導(dǎo)管傳導(dǎo)到待測平臺的測試腔；優(yōu)選的，密封導(dǎo)管可以是硅膠管或金屬管；

優(yōu)選的，待測平臺頂部固定放置待測振膜，待測振膜同軸上方設(shè)置激光位移傳感器，用于檢測振膜振幅、速度、加速度等參數(shù)；

優(yōu)選的，還具有數(shù)據(jù)處理器，對測試結(jié)果進行處理；優(yōu)選的，數(shù)據(jù)處理器通過對待測揚聲器振膜產(chǎn)生的振動信息進行處理，可以得到振膜諧振頻率Fo值、品質(zhì)因子Q值、順性Cms、振動質(zhì)量Mms、位移曲線等力學(xué)和聲學(xué)參數(shù)；

優(yōu)選的，所述激光器可以是基于三角法原理的激光位移傳感器，或者基于激光多普勒效應(yīng)的激光振動傳感器。

一種優(yōu)選的的測試儀，其中，

所述受控激勵源為帶氣壓傳感器反饋的氣缸激勵系統(tǒng)；

優(yōu)選的，氣缸與待測振膜之間由待測平臺形成密封測試腔；優(yōu)選的，密封測試腔內(nèi)放置氣壓傳感器，用于檢測密封腔體內(nèi)外氣壓差；

所述氣缸推動氣缸產(chǎn)生受控的氣流；

該氣流通過密封的導(dǎo)管傳導(dǎo)到待測平臺的測試腔；優(yōu)選的，密封導(dǎo)管可以是硅膠管或金屬管；

優(yōu)選的，待測平臺頂部固定放置待測振膜，待測振膜同軸上方設(shè)置激光位移傳感器，用于檢測振膜振幅、速度、加速度等參數(shù)；

優(yōu)選的，還具有數(shù)據(jù)處理器，對測試結(jié)果進行處理；優(yōu)選的，數(shù)據(jù)處理器通過對待測揚聲器振膜產(chǎn)生的振動信息進行處理，可以得到振膜諧振頻率Fo值、品質(zhì)因子Q值、順性Cms、振動質(zhì)量Mms、位移曲線等力學(xué)和聲學(xué)參數(shù)；

優(yōu)選的，所述激光器可以是基于三角法原理的激光位移傳感器，或者基于激光多普勒效應(yīng)的激光振動傳感器；

優(yōu)選的，在測試時，氣缸加載氣壓；位于密封腔上方的振膜被推動產(chǎn)生形變，氣壓傳感器、激光位移傳感器同時檢測出初始?xì)鈮撼跏贾蹬c位移初始值；優(yōu)選的，密封腔存在專用泄漏裝置，腔體內(nèi)緩慢漏氣，振膜緩慢回復(fù)為自由放置狀態(tài)；優(yōu)選的，在振膜回復(fù)的過程中同時檢測氣壓變化值與位移變化值；優(yōu)選的，對以上檢測結(jié)果處理后可以得到振膜的順性Cms、諧振頻率值Fo等參數(shù)。

一種優(yōu)選的的測試儀，其中，

所述受控激勵源為音圈電機激勵系統(tǒng)；優(yōu)選的，由音圈電機作為激勵源；

優(yōu)選的，所述音圈電機激勵系統(tǒng)諧振頻率需低于待測振膜的諧振頻率；

優(yōu)選的，待測振膜固定放置于待測平臺，所述音圈電機與所述待測振膜之間無氣密性要求；優(yōu)選的，所述音圈電機與所述待測振膜之間無需放置氣壓傳感器；

優(yōu)選的，待測振膜同軸上方設(shè)置激光位移傳感器，用于檢測振膜振幅、速度、加速度等參數(shù)；

包括懸臂，懸臂外端固定在測試平臺上，懸臂中心部分固定待測振膜。懸臂由至少一個筋連接中心區(qū)域與外部區(qū)域；

優(yōu)選的，通過筋的形狀、數(shù)量設(shè)計調(diào)整，或者懸臂本身的材質(zhì)、厚度調(diào)整，調(diào)整音圈電機振動部分的諧振頻率，使音圈電機振動部分諧振頻率低于待測振膜諧振頻率；

優(yōu)選的，音圈電機直接推動待測平臺振動，待測平臺帶動固定在待測平臺上的待測振膜振動；當(dāng)所述音圈電機激勵頻率與振膜諧振頻率相同時，振膜共振；激光位移傳感器可以檢測出振膜在不同激勵頻率下的振幅等信息，通過對測試數(shù)據(jù)進行處理可以得出振膜諧振頻率Fo值與振膜品質(zhì)因子Q值；

優(yōu)選的，還具有數(shù)據(jù)處理器，對測試結(jié)果進行處理；優(yōu)選的，數(shù)據(jù)處理器通過對待測揚聲器振膜產(chǎn)生的振動信息進行處理，可以得到振膜諧振頻率Fo值、品質(zhì)因子Q值、順性Cms、振動質(zhì)量Mms、位移曲線等力學(xué)和聲學(xué)參數(shù)；

優(yōu)選的，所述激光器可以是基于三角法原理的激光位移傳感器，或者基于激光多普勒效應(yīng)的激光振動傳感器。

一種測試揚聲器振膜的方法，其中，

提供前述任一的測試儀；

控制裝置將控制信號輸入受控激勵源，受控激勵源根據(jù)所述控制信號產(chǎn)生激勵信號；

待測振膜由受控激勵源所產(chǎn)生的激勵信號激勵產(chǎn)生振動；

激光位移傳感器檢測振膜振動時的振動信息。

優(yōu)選的，根據(jù)激勵源方式的不同調(diào)整測試平臺與激勵源之間的氣密性，受控激勵源為氣壓傳感器反饋的激勵源時使用密封腔體，受控激勵源為音圈電機時無需密封腔體；

優(yōu)選的，固定振膜的工裝可以水平方向平移調(diào)整；固定激光位移傳感器的支架可以豎直方向上下調(diào)整。使激光位移傳感器聚焦在待測振膜上。

一種優(yōu)選的方法，其中，

設(shè)置于腔體內(nèi)部的氣壓傳感器拾取腔體內(nèi)部和外界大氣壓之間的氣壓差，并反饋給數(shù)據(jù)處理器；

激光位移傳感器拾取振膜位移、速度、加速度信號，并反饋給數(shù)據(jù)處理器；

數(shù)據(jù)處理器根據(jù)反饋信號調(diào)整激勵幅度，保證不同待測振膜均有合適的振幅，提升激光位移傳感器檢測信噪比；

優(yōu)選的，針對揚聲器振膜，先進行初測校準(zhǔn)；

優(yōu)選的，在進行振膜測試時，所述氣壓傳感器實時監(jiān)測振膜振動時在封閉腔體氣壓與外界大氣壓的差異。當(dāng)振膜未放置到位并存在泄漏時，氣壓傳感器檢測結(jié)果出現(xiàn)異常。氣壓傳感器將異常信號反饋給數(shù)據(jù)處理器，并提示使用者重新放置待測振膜，確認(rèn)待測振膜與激勵揚聲器之間保持密封后方可繼續(xù)測試。

優(yōu)選的，測試時數(shù)據(jù)處理器同時得到兩種氣壓傳感器的測試結(jié)果。系統(tǒng)首選高分辨率mems麥克風(fēng)測試結(jié)果，但當(dāng)測試氣壓值超過mems麥克風(fēng)量程時，系統(tǒng)自動選取專用寬頻帶mems氣壓傳感器測試結(jié)果。

優(yōu)選的，獲得振膜順性參數(shù)的方式如下：振膜受力與位移關(guān)系曲線，F(xiàn)＝Δp*s，Δp為振膜兩側(cè)氣壓差，s為振膜有效振動面積；氣壓傳感器檢測Δp，振膜開放面積s由工裝確定；振膜受力k為振膜倔強系數(shù)，Cms為順性系數(shù)；所以中的系數(shù)a為常數(shù)，經(jīng)氣壓傳感器測量Δp、激光位移傳感器測量x等參數(shù)后，a可以通過測試結(jié)果擬合計算得出，由于s已知，能得到振膜順性參數(shù)。

一種優(yōu)選的方法，其中，

步進推桿電機提供低頻氣壓，

優(yōu)選的，低頻氣壓可以提高測試振膜準(zhǔn)靜態(tài)參數(shù)和非線性參數(shù)的精度；

優(yōu)選的，步進推桿電機與待測振膜之間由待測平臺形成測試腔，腔內(nèi)放置氣壓傳感器，用于檢測密封腔體內(nèi)外氣壓差。

一種優(yōu)選的方法，其中，

在測試時，氣缸加載氣壓；位于密封腔上方的振膜被推動產(chǎn)生形變，氣壓傳感器、激光位移傳感器同時檢測出初始?xì)鈮撼跏贾蹬c位移初始值；

優(yōu)選的，密封腔存在專用泄漏裝置，腔體內(nèi)緩慢漏氣，振膜緩慢回復(fù)為自由放置狀態(tài)；

優(yōu)選的，在振膜回復(fù)的過程中同時檢測氣壓變化值與位移變化值；

優(yōu)選的，對以上檢測結(jié)果處理后可以得到振膜的順性Cms、諧振頻率值Fo等參數(shù)。

一種優(yōu)選的方法，其中，

音圈電機直接推動待測平臺振動，待測平臺帶動固定在待測平臺上的待測振膜振動；

當(dāng)所述音圈電機激勵頻率與振膜諧振頻率相同時，振膜共振；

激光位移傳感器可以檢測出振膜在不同激勵頻率下的振幅等信息；

通過對測試數(shù)據(jù)進行處理可以得出振膜諧振頻率Fo值與振膜品質(zhì)因子Q值；

優(yōu)選的，通過調(diào)整筋的形狀、數(shù)量、或者調(diào)整懸臂本身的材質(zhì)、厚度，調(diào)整音圈電機振動部分的諧振頻率，使音圈電機振動部分諧振頻率低于待測振膜諧振頻率，最終使激光位移傳感器能夠準(zhǔn)確的檢測到待測振膜的諧振頻率等物理參數(shù)；

優(yōu)選的，針對揚聲器振膜，需要先進行初測校準(zhǔn)。激光位移傳感器拾取振膜位移、速度、加速度信號，并反饋給數(shù)據(jù)處理器。數(shù)據(jù)處理器根據(jù)反饋信號調(diào)整激勵幅度，保證不同待測振膜均有合適的振幅，提升激光位移傳感器檢測信噪比；

優(yōu)選的，在進行振膜測試時，如振膜未放置到位，激光位移傳感器檢測結(jié)果出現(xiàn)異常；激光位移傳感器將異常信號反饋給數(shù)據(jù)處理器，并提示使用者重新放置待測振膜，確認(rèn)待測振膜放置狀態(tài)良好后方可繼續(xù)測試；

優(yōu)選的，通過共振法可以直接測得F₀：

其中m_ms為振膜等效振動質(zhì)量，C_ms為振膜順性。應(yīng)用音圈電機激振，音圈電機運動振動部分質(zhì)量m_v，振膜固定工裝質(zhì)量m_j，待測振膜質(zhì)量m_d，懸臂等效質(zhì)量m_s?？傎|(zhì)量M＝m_v+m_j+m_d+m_s。音圈電機推力F_v＝BL*I，在低頻范圍F_v與彈片受力平衡，在振膜諧振頻率附近F_v與M*a平衡，即F_v＝M*a＝BL*I，由于系統(tǒng)質(zhì)量不變、BL值不變，輸入電流不變，所以速度為衡量。但當(dāng)待測振膜受迫振動產(chǎn)生共振時，加速度在恒定值上將疊加待測振膜受迫振動產(chǎn)生的額外加速度a_t＝a+a′，其中a_t為總加速度，a為基本及速度，a′為待測振膜共振時的附加加速度。a′如與a相位相同，則a_t增加，如相位相反，則a_t減小。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提出的一種帶有受控激勵源的振膜測試儀，其中的數(shù)據(jù)處理器將受控信號輸入受控激勵源，受控激勵源產(chǎn)生激勵信號。待測振膜固定于待測平臺上，激光位移傳感器固定在平臺上，位于振膜軸向正上方。受控激勵源產(chǎn)生的激勵信號激勵待測振膜振動，氣壓傳感器檢測受控激勵源與振膜間的氣壓變化，激光位移傳感器檢測振膜振動時的位移、速度和加速度等信息。數(shù)據(jù)處理器對測試結(jié)果進行運算、顯示。通過對揚聲器振膜進行測試，可以得到振膜諧振頻率Fo值、品質(zhì)因子Q值、順性Cms、振動質(zhì)量Mms、位移曲線等力學(xué)和聲學(xué)參數(shù)。

本發(fā)明提出的一種帶有受控激勵源的振膜測試儀，需要先進行初測校準(zhǔn)。設(shè)置于腔體內(nèi)部的氣壓傳感器拾取腔體內(nèi)部和外界大氣壓之間的氣壓差，或者由激光位移傳感器拾取振膜位移等參數(shù)，并反饋給數(shù)據(jù)處理器。數(shù)據(jù)處理器根據(jù)反饋信號調(diào)整激勵幅度，保證不同待測振膜均有合適的振幅，提升氣壓傳感器、激光位移傳感器檢測信噪比。

本發(fā)明提出的一種帶有受控激勵源的振膜測試儀，在進行振膜測試時，所述氣壓傳感器實時監(jiān)測振膜振動時在封閉腔體氣壓與外界大氣壓的差異，或者由激光位移傳感器拾取振膜位移等參數(shù)。當(dāng)振膜未放置到位，氣壓傳感器檢測結(jié)果出現(xiàn)異常，或者激光位移傳感器檢測結(jié)果異常。異常信號反饋至數(shù)據(jù)處理器，并提示使用者重新放置待測振膜，確認(rèn)待測振膜與激勵揚聲器之間保持密封后方可繼續(xù)測試。

氣壓傳感器同時可以監(jiān)測振膜是否放置到位，如出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，氣壓參數(shù)出現(xiàn)異常，氣壓傳感器將異常信號反饋數(shù)據(jù)處理器，最終顯示并提示使用者重新放置待測振膜。

氣壓傳感器的另一個作用是：對不同尺寸、類型的揚聲器振膜進行初測校準(zhǔn)，將氣壓信號反饋數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器根據(jù)反饋信號調(diào)整激勵源信號幅值，使不同揚聲器振膜均被激發(fā)足夠的振幅，目的是提升測試系統(tǒng)測試精度和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一提供的系統(tǒng)連接示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例一提供的外觀示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例一提供的局部截面圖；

圖4是本發(fā)明實施例一提供的壓強差及位移測試結(jié)果；

圖5是本發(fā)明實施例一提供的測試結(jié)果處理，速度與壓強差比值；

圖6是本發(fā)明實施例二提供的外觀示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例二提供的氣壓差與位移測試結(jié)果；

圖8所示的待測振膜位移與受力關(guān)系測試結(jié)果；

圖9是本發(fā)明實施例三提供的外觀示意圖；

圖10是本發(fā)明實施例四提供的系統(tǒng)連接示意圖；

圖11是本發(fā)明實施例四提供的外觀示意圖；

圖12是本發(fā)明實施例四提供的局部截面圖；

圖13是本發(fā)明實施例四提供的懸臂外觀圖；

圖14是本發(fā)明實施例四提供的懸臂振動系統(tǒng)基頻模態(tài)振動方式仿真結(jié)果；

圖15是本發(fā)明實施例四提供的待測振膜基頻模態(tài)振動方式仿真結(jié)果；

圖16是本發(fā)明實施例四提供的測試曲線。

圖中，

1、激勵源；101、揚聲器；102、步進推桿電機；103、氣缸；104、音圈電機；

2、氣壓傳感器；

3、待測平臺；301、上壓合工裝；302、下壓合工裝；303、基臺；304、底座；305、支架；306、高度調(diào)節(jié)旋鈕；307、振膜固定工裝；

4、激光位移傳感器；

5、數(shù)據(jù)處理器；501控制裝置；502、信號預(yù)處理模塊；503、數(shù)據(jù)采集與運算模塊；504、顯示裝置；505、計算機；

6、待測振膜；

7、懸臂；

801、振動塊；802、音圈；803、頂片；804、磁鐵；805、磁碗；

9、泄露孔

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實施例一

本實施例提供一種帶有受控激勵源的揚聲器振膜測試儀，受控激勵源選取帶氣壓傳感器反饋的揚聲器激勵系統(tǒng)，系統(tǒng)連接示意圖如圖1所示。本實施例包括：1、激勵源；2、氣壓傳感器；3、待測平臺；4、激光位移傳感器；5、數(shù)據(jù)處理器；501、控制裝置；502、信號預(yù)處理模塊；503、數(shù)據(jù)采集與運算模塊；504、顯示裝置；505、計算機。其中，控制501、信號預(yù)處理模塊502、數(shù)據(jù)采集與運算模塊503、顯示裝置504、計算機505統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)處理器5。

控制裝置501用于向激勵源1輸出激勵信號；信號處理模塊502用于接收氣壓傳感器2、激光位移傳感器4檢測信號，并傳輸至數(shù)據(jù)采集與運算模塊503和計算機505；數(shù)據(jù)采集與運算模塊503與計算機505用于對檢測信號進行處理、并且調(diào)整控制裝置501的輸入信號；顯示裝置504用于測試結(jié)果的顯示。

圖2是本實施例提供的外觀示意圖。包括待測平臺3、激光位移傳感器4、待測振膜6。其中，待測平臺包括：301、上壓合工裝；302、下壓合工裝；303、基臺；304、底座；305、支架；306、高度調(diào)節(jié)旋鈕。待測振膜6由上壓合工裝301與下壓合工裝302固定。下壓合工裝302與基臺303組合，形成密閉腔體?；_303固定于底座304上。激光位移傳感器4安放于支架305上，位于待測振膜6軸向正上方，由高度調(diào)節(jié)旋鈕控制高度，實現(xiàn)聚焦。

優(yōu)選的，所述激光器可以是基于三角法原理的激光位移傳感器，或者基于激光多普勒效應(yīng)的激光振動傳感器。

圖3是本實施例提供的局部截面圖，包括101、揚聲器；2、氣壓傳感器；301、上壓合工裝；302、下壓合工裝；303、基臺；6、待測振膜?；_303上位于腔體內(nèi)部的放置揚聲器101；基臺303上位于腔體內(nèi)部同時放置氣壓傳感器2。優(yōu)選的，所述揚聲器激勵源與所述待測振膜間形成一個封閉腔體結(jié)構(gòu)；優(yōu)選的，封閉腔體內(nèi)部設(shè)置氣壓傳感器，氣壓傳感器用于檢測密封腔體內(nèi)外氣壓差；優(yōu)選的，由測試平臺在所述揚聲器激勵源與所述待測振膜間形成一個封閉腔體結(jié)構(gòu)；

更優(yōu)選的，所述氣壓傳感器可以是：探管式麥克風(fēng)、電容式麥克風(fēng)、mems結(jié)構(gòu)的麥克風(fēng)、專用mems氣壓傳感器或?qū)Ｓ胢ems氣壓傳感器組合；更優(yōu)選的，所述的專用mems氣壓傳感器組合，包括一個寬頻帶mems氣壓傳感器，和一個高分辨率mems麥克風(fēng)；優(yōu)選的，所述寬頻帶mems氣壓傳感器頻帶為0Hz～1kHz，所述高分辨率mems麥克風(fēng)分辨率優(yōu)于1mPa；

測試時，揚聲器101振動，使密封腔體內(nèi)部氣壓發(fā)生變化，激勵待測振膜6振動，氣壓傳感器2檢測密封腔內(nèi)部氣壓變化，激光位移傳感器4檢測待測振膜6振動時的位移、速度和加速度等信息。數(shù)據(jù)處理器5對測試結(jié)果進行運算、顯示。通過對待測振膜6進行測試，可以得到諧振頻率Fo值、品質(zhì)因子Q值、順性Cms、振動質(zhì)量Mms、位移曲線等力學(xué)和聲學(xué)參數(shù)。

優(yōu)選的，還具有數(shù)據(jù)處理器，對測試結(jié)果進行處理；優(yōu)選的，數(shù)據(jù)處理器通過對待測揚聲器振膜產(chǎn)生的振動信息進行處理，可以得到振膜諧振頻率Fo值、品質(zhì)因子Q值、順性Cms、振動質(zhì)量Mms、位移曲線等力學(xué)和聲學(xué)參數(shù)；

圖4是本實施例提供的氣壓差、位移測試結(jié)果。圖中，C1為氣壓差測試結(jié)果，C2為位移測試結(jié)果。曲線C1與C2在100Hz到3000Hz出現(xiàn)兩個峰，C1與C2在約450Hz處由于揚聲器101與密封腔耦合出現(xiàn)峰。C1與C2約1300Hz處出現(xiàn)的峰值由待測振膜6共振產(chǎn)生。具體的，C1峰值頻率1348Hz，C2峰值頻率為1306Hz，C1與C2在1300Hz附近的峰值頻率受到450Hz附近的峰值影響，C1與C2峰值頻率不相等。

圖5是本實施例提供的對測試結(jié)果進行處理，速度與壓強差比值。已知公式v＝d*2*π*f，其中v代表速度，d代表位移，f代表頻率。根據(jù)圖中的位移測試結(jié)果及上述公式，可以計算得出速度v。將速度v與壓強差p測試結(jié)果做比值，可以得圖5中的比值曲線。比值曲線僅有一個峰，峰值位置在1258Hz。將速度v與壓強差p做比值，可以有效去除揚聲器、密封腔對測試結(jié)果的影響。目前傳統(tǒng)揚聲器振膜測試儀僅通過激光位移傳感器測試位移曲線，通過提取位移或速度、加速度峰值位置得出待測振膜諧振頻率，無法避免激勵揚聲器等部件對待測振膜的影響，本實施例所得結(jié)果更加準(zhǔn)確。

本實施例在開始正式測試前，需要先進行初測校準(zhǔn)。設(shè)置于腔體內(nèi)部的氣壓傳感器2拾取腔體內(nèi)部和外界大氣壓之間的氣壓差，并反饋給數(shù)據(jù)處理器5。數(shù)據(jù)處理器5根據(jù)反饋信號調(diào)整激勵幅度，保證不同待測振膜均有合適的振幅，提升氣壓傳感器、激光位移傳感器檢測信噪比。

本實施例在進行振膜測試的過程中，所述氣壓傳感器2實時監(jiān)測待測振膜6振動時在封閉腔體氣壓與外界大氣壓的差異。當(dāng)待測振膜6未放置到位，氣壓傳感器2檢測結(jié)果出現(xiàn)異常。異常信號反饋至數(shù)據(jù)處理器5，提示使用者重新放置待測振膜，確認(rèn)待測振膜2與激勵源1之間保持密封后方可繼續(xù)測試。

實施例二

本實施例提供一種帶有受控激勵源的揚聲器振膜測試儀，受控激勵源選取帶氣壓傳感器反饋的氣缸，系統(tǒng)連接示意圖如圖1所示。本實施例數(shù)據(jù)處理器5的系統(tǒng)連接、數(shù)據(jù)檢測方式與實施例一相似，僅激勵源1由揚聲器101變?yōu)闅飧?03。

圖6是本實施例提供的外觀示意圖。待測振膜6由上壓合工裝301與下壓合工裝302固定。下壓合工裝302與基臺303組合，形成密閉腔體，密封腔設(shè)置泄露孔9?；_303上設(shè)置通道，與氣缸103通過氣管連接?；_303組裝在底座304上，水平位置可調(diào)?；_303上位于腔體內(nèi)部放置氣壓傳感器2。激光位移傳感器4固定在測試平臺上3，激光位移傳感器4安放于支架305上，位于待測振膜6軸向正上方，由高度調(diào)節(jié)旋鈕控制高度，實現(xiàn)聚焦。

氣缸103作為振膜測試儀的激勵系統(tǒng)，在測試時，氣缸103加載氣壓。位于密封腔上方的待測振膜6被推動產(chǎn)生形變，氣壓傳感器2、激光位移傳感器4同時檢測出初始?xì)鈮撼跏贾蹬c位移初始值。密封腔設(shè)置泄漏孔9，腔體內(nèi)緩慢漏氣，待測振膜6緩慢回復(fù)為自由放置狀態(tài)。在待測振膜6回復(fù)的過程中同時檢測氣壓變化值與位移變化值。對以上檢測結(jié)果處理后可以得到振膜的順性Cms等參數(shù)，振膜重量Mms已知，可以通過公式計算得出待測振膜6的Fo值。

本實施例可通過氣壓傳感器2對腔體內(nèi)部氣壓進行檢測并反饋給數(shù)據(jù)處理器5，實現(xiàn)對不同待測振膜6的激勵幅度調(diào)整及測試過程中實時監(jiān)測待測振膜6是否放置異常。通過氣壓傳感器2、激光位移傳感器4對待測振膜6進行測試，經(jīng)數(shù)據(jù)處理器5進行運算，得到諧振頻率Fo值、品質(zhì)因子Q值、順性Cms、振動質(zhì)量Mms、位移曲線等力學(xué)和聲學(xué)參數(shù)。

圖7為本實施例氣壓差與位移測試結(jié)果。圖中C4是氣壓差隨時間變化測試結(jié)果，C5是位移隨時間變化測試結(jié)果。測試時，隨著氣缸103快速加載脈沖氣壓后立即停止加壓，密閉腔體內(nèi)外氣壓差在100ms時達到極大值。密封腔設(shè)置泄露孔9，使腔體內(nèi)部氣壓逐漸減小，從圖7C4曲線可以看出，曲線C4在100ms前快速上升，100ms時達到極大值1000pa；從100ms開始，C4緩慢下降，最終在500ms時氣壓差基本減為0pa，說明密封腔內(nèi)部外部氣壓基本一致。由于密封腔內(nèi)外氣壓不一致，待測振膜受壓力變形，形變量與氣壓差相關(guān)。圖7中代表振膜位移測試結(jié)果的曲線C5在100ms前快速上升，在100ms處達到極大值400um，從100ms開始減小，并在500ms時基本減小為0um。如提取氣壓差ΔP最大值1000pa，最大位移值d為400um，且已知待測振膜6有效振動面s積為1cm²，則可以通過公式計算出C_ms位4mm/N。振膜重量Mms已知，可以通過公式計算得出待測振膜6的Fo值。

若將圖7中0ms至100ms時間段的氣壓差值作為縱軸，待測振膜位移值作為橫軸，可以得到如圖8中C6所示的待測振膜6位移與氣壓差關(guān)系曲線，當(dāng)待測振膜6位移較小時，可以近似認(rèn)為位移與氣壓差滿足線性關(guān)系。根據(jù)圖8中位移與氣壓差關(guān)系曲線擬合可以得到系數(shù)a，系數(shù)a與待測振膜順性Cms的關(guān)系為其中s為待測振膜6的有效振動面積，所得Cms值為4mm/N。同時，可以根據(jù)本實施例所得氣壓差、位移結(jié)果計算出待測振膜6在不同位置的順性值，當(dāng)待測振膜6位移較小時，順性Cms值不變，當(dāng)待測振膜6位移較大時，順性Cms值變小，從而實現(xiàn)對振膜材料及形變非線性的研究。

實施例三

本實施例提供一種帶有受控激勵源的揚聲器振膜測試儀，受控激勵源選取帶氣壓傳感器反饋的步進推桿電機激勵系統(tǒng)，系統(tǒng)連接示意圖如圖1所示。本實施例數(shù)據(jù)處理器5的系統(tǒng)連接、數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)處理方式與實施例二相似，僅激勵源1由氣缸103變?yōu)椴竭M推桿電機102。

圖9是本實施例提供的外觀示意圖。待測振膜6由上壓合工裝301與下壓合工裝302固定。下壓合工裝302與基臺303組合，形成密閉腔體?；_303上設(shè)置通道，與步進推桿電機102通過氣管連接?；_303組裝在底座304上，水平位置可調(diào)。基臺303上位于腔體內(nèi)部放置氣壓傳感器2。激光位移傳感器4固定在測試平臺上3，激光位移傳感器4安放于支架305上，位于待測振膜6軸向正上方，由高度調(diào)節(jié)旋鈕控制高度，實現(xiàn)聚焦。

本實施例通過氣壓傳感器2對腔體內(nèi)部氣壓進行檢測并反饋給數(shù)據(jù)處理器5，實現(xiàn)對不同待測振膜6的激勵幅度調(diào)整及測試過程中實時監(jiān)測待測振膜6是否放置異常。通過氣壓傳感器2、激光位移傳感器4對待測振膜6進行測試，經(jīng)數(shù)據(jù)處理器5進行運算，得到諧振頻率Fo值、品質(zhì)因子Q值、順性Cms、振動質(zhì)量Mms、位移曲線等力學(xué)和聲學(xué)參數(shù)。

與實施例二提供的氣缸103相比，本實施例步進推桿電機102可以穩(wěn)定提供可控制的低頻氣壓，而實施例二中的氣缸103僅能夠提供脈沖氣壓，且實施例二需要泄露裝置使密封腔緩慢泄露，本實施例無需額外設(shè)置泄露孔9。本實施例通過步進推桿電機102試氣壓提升、降低，具有氣壓穩(wěn)定可控的優(yōu)點。

本實施例與實施例二對于數(shù)據(jù)采集、處理的方式一致，可以通過氣壓差、位移曲線，通過擬合等方式計算出待測振膜6順性Cms值，已知振膜質(zhì)量Mms，可以計算出待測振膜6諧振頻率Fo值。與目前傳統(tǒng)揚聲器振膜測試儀通過振膜共振法相比，本發(fā)明實施例二、實施例三所得出諧振頻率值Fo相比更加精確、穩(wěn)定，且測試結(jié)果不受測試系統(tǒng)激勵源、結(jié)構(gòu)件等干擾。

實施例四

本實施例提出一種帶受控激勵源的揚聲器振膜測試儀，受控激勵源選取音圈電機，系統(tǒng)連接示意圖如圖10所示。本實施例包括：1、激勵源；3、待測平臺；4、激光位移傳感器；5、數(shù)據(jù)處理器；501、控制裝置；502、信號預(yù)處理模塊；503、數(shù)據(jù)采集與運算模塊；504、現(xiàn)實與控制模塊；505、計算機。其中，控制裝置501、信號預(yù)處理模塊502、數(shù)據(jù)采集與運算模塊503、現(xiàn)實與控制模塊504、計算機505統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)處理器5。

控制裝置501用于向激勵源1輸出激勵信號；信號處理模塊502用于接收激光位移傳感器4檢測信號，并傳輸至數(shù)據(jù)采集與運算模塊503和計算機505；數(shù)據(jù)采集與運算模塊503與計算機505用于對檢測信號進行處理、并且調(diào)整控制裝置501的輸入信號；顯示裝置504用于測試結(jié)果的顯示。

圖11為帶音圈電機激勵的揚聲器振膜測試儀外觀示意圖，包括：3、待測平臺；4、激光位移傳感器；6、待測振膜；7、懸臂。其中，待測平臺3由301、上壓合工裝；302、下壓合工裝；303、基臺；304、底座；305、支架；306、高度調(diào)節(jié)旋鈕組成。其中，作為激勵源的音圈電機104在基臺303內(nèi)部。

支架305上安裝激光位移傳感器4,高度調(diào)節(jié)旋鈕306可以調(diào)節(jié)激光位移傳感器4的高度，實現(xiàn)聚焦。音圈電機104安裝至基臺303上，基臺303安置與底座304上，且水平位置可調(diào)整。上壓合工裝301與下壓合工裝302用于固定懸臂7，懸臂7、振膜固定工裝307與音圈電機104由螺絲鎖緊。優(yōu)選的，待測振膜同軸上方設(shè)置激光位移傳感器，用于檢測振膜振幅、速度、加速度等參數(shù)；優(yōu)選的，所述激光器可以是基于三角法原理的激光位移傳感器，或者基于激光多普勒效應(yīng)的激光振動傳感器。

圖12為音圈電機和待測平臺局部截面圖，包括：104、音圈電機；301、上壓合工裝；302、下壓合工裝；303、基臺；6、待測振膜；7、懸臂。音圈電機104由801、振動塊；802、音圈；803、頂片；804、磁鐵；805、磁碗組成。

音圈電機104中的頂片803、磁鐵804與磁碗805由膠水粘接，形成靜磁場，固定在基臺303上，音圈802放置于靜磁場，上部與振動塊801固定；振動塊801、懸臂7、振膜固定工裝307通過螺絲鎖緊；懸臂7由上壓合工裝301、下壓合工裝302通過螺絲鎖緊固定。優(yōu)選的，待測振膜固定放置于待測平臺，所述音圈電機與所述待測振膜之間無氣密性要求；優(yōu)選的，所述音圈電機與所述待測振膜之間無需放置氣壓傳感器；優(yōu)選的，所述音圈電機激勵系統(tǒng)諧振頻率需低于待測振膜的諧振頻率；

優(yōu)選的，音圈電機直接推動待測平臺振動，待測平臺帶動固定在待測平臺上的待測振膜振動；當(dāng)所述音圈電機激勵頻率與振膜諧振頻率相同時，振膜共振；激光位移傳感器可以檢測出振膜在不同激勵頻率下的振幅等信息，通過對測試數(shù)據(jù)進行處理可以得出振膜諧振頻率Fo值與振膜品質(zhì)因子Q值；

優(yōu)選的，還具有數(shù)據(jù)處理器，對測試結(jié)果進行處理；優(yōu)選的，數(shù)據(jù)處理器通過對待測揚聲器振膜產(chǎn)生的振動信息進行處理，可以得到振膜諧振頻率Fo值、品質(zhì)因子Q值、順性Cms、振動質(zhì)量Mms、位移曲線等力學(xué)和聲學(xué)參數(shù)；

測試時，音圈電機接收交流電信號，音圈802在由頂片803、磁鐵804與磁碗805形成靜磁場中受力并振動。音圈802使振動塊801、懸臂7、振膜固定工裝307振動，并最終使振膜固定工裝上的待測振膜6振動。當(dāng)所述音圈電機104激勵頻率與待測振膜6諧振頻率相同時，待測振膜6共振。此時，激光位移傳感器4可以檢測出待測振膜6在不同激勵頻率下的振幅等信息，通過對測試數(shù)據(jù)進行處理可以得出振膜諧振頻率Fo值與振膜品質(zhì)因子Q值。

本實施例中，音圈電機104直接推動待測平臺3振動，不需要空氣作為媒介直接激勵待測振膜6振動。由音圈電機104作為激勵源適合全頻帶測試，測試穩(wěn)定性更好。

本實施例中，針對待測振膜6，需要先進行初測校準(zhǔn)。激光位移傳感器4拾取振膜位移、速度、加速度信號，并反饋給數(shù)據(jù)處理器5。數(shù)據(jù)處理器5根據(jù)反饋信號調(diào)整激勵幅度，保證不同待測振膜6均有合適的振幅，提升激光位移傳感器4檢測信噪比。

本實施例中，在進行測試時，如待測振膜6未放置到位，激光位移傳感器檢4測結(jié)果出現(xiàn)異常。激光位移傳感器4將異常信號反饋給數(shù)據(jù)處理器5，并提示使用者重新放置待測振膜6，確認(rèn)待測振膜6放置狀態(tài)良好后方可繼續(xù)測試。

圖13是本實施例提供的懸臂外觀圖，懸臂外端固定在上壓合工裝301、下壓合工裝302之間，懸臂中心部分與振膜固定工裝307、音圈電機104的振動塊801固定。懸臂7由若干條筋連接中心區(qū)域與外部區(qū)域。通過筋的形狀、數(shù)量設(shè)計調(diào)整、或者懸臂本身的材質(zhì)、厚度調(diào)整，調(diào)整音圈電機振動部分的諧振頻率，使音圈電機104振動部分諧振頻率低于待測振膜6的諧振頻率，最終使激光位移傳感器4能夠準(zhǔn)確的檢測到待測振膜6的諧振頻率等物理參數(shù)。

圖14、圖15是本實施例提供的懸臂振動系統(tǒng)模態(tài)振動方式仿真結(jié)果，懸臂振動系統(tǒng)包括：懸臂7、振膜固定工裝307、待測振膜6、振動塊801、音圈802。其中，懸臂7由20條“S”形筋組成，選取SUS301不銹鋼，厚度為0.2mm。振膜固定工裝307選取SUS301不銹鋼，振動塊801選取銅，音圈802為銅熱風(fēng)線，待測振膜6為4um PC。

圖14為本實施例提供的懸臂振動系統(tǒng)懸臂基頻振動模態(tài)仿真結(jié)果，懸臂系統(tǒng)基頻Fo值仿真結(jié)果為176Hz。其中，深色是振幅較大區(qū)域，淺色區(qū)域是振幅相對較小區(qū)域。懸臂振動系統(tǒng)在基頻，即176Hz附近振動時，懸臂7中間部分振幅最大，邊緣靠近上、下壓合工裝301、302的區(qū)域基本無振幅。

圖15為本實施例提供的懸臂振動系統(tǒng)的待測振膜6基頻振動模態(tài)仿真結(jié)果，待測振膜6頻Fo值仿真結(jié)果為約1400Hz。懸臂系統(tǒng)在1400Hz附近并達到振膜基頻諧振頻率時，激勵振膜產(chǎn)生共振。其中，深色是振幅較大區(qū)域，淺色區(qū)域是振幅相對較小區(qū)域。待測振膜6的基頻，即1400Hz附近，振膜中部區(qū)域振幅最大，待測振膜6邊緣及懸臂7基本無振幅。

圖16為本實施例提供的帶音圈電機激勵的揚聲器振膜測試儀產(chǎn)品實測結(jié)果，測試頻段為1000Hz-2000Hz。圖中，C7為未加振膜時，振膜固定工裝307平坦區(qū)域的加速度頻響曲線，C8為增加待測振膜6后膜片中心點加速度位移曲線。待測振膜6選取一款9mm直徑的4um PC耳機振膜。從圖11中可以看出，未加振膜的加速度在1000Hz-2000Hz頻段上的測試值在50m/s²至100m/s²波動。當(dāng)增加待測振膜6之后，加速度在1420Hz出現(xiàn)峰值，加速度峰值由于振膜共振引起，1420Hz即為此款待測振膜的諧振頻率Fo值。同時，可以對加速度頻響曲線進行數(shù)據(jù)處理，得到品質(zhì)因子Q值等其他參數(shù)。

通過比較仿真和實測結(jié)果可知，仿真待測振膜Fo值與實測Fo值基本一致。

以上結(jié)合具體實施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。