專利名稱：精確測定響度評定值的掃頻當量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電話機電聲響度指標測量的掃頻當量儀，特別是能精確、直接地測定響度評定值的掃頻當量儀。
電話機的電聲指標以往是用參考當量來表示，但此參量不能確切地反映人的真實聽覺。為解決這個問題，許多國家已按CCITT(國際電報電話咨詢委員會)的規(guī)范要求，正式采用響度評定值作為響度指標，其中包括發(fā)送響度評定值(SLR)，接收響度評定值(RLR)和側(cè)音掩蔽評定值(STMR)。而這些響度指標，按照以前所采用的依借丹麥的B＆K系列儀表來精確測定是無法實現(xiàn)的。已有技術(shù)是用點測法，先測出電話機的靈敏度／頻率特性數(shù)據(jù)，再計算出響度評定值，或使用掃頻當量表法進行估測。這些測量都存在不精確、不直觀、不是嚴格按照CCITT建議書中的算法等缺點。
本實用新型的目的是提供一種能精確地、直觀地測出電話機電聲指標的測量儀表。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的用于精確測定電話機響度評定值的掃頻當量儀，是由信號部件和測量部件置于罩殼內(nèi)組成。信號部件包括信號發(fā)生單元和壓縮單元。信號發(fā)生單元根據(jù)推導(dǎo)出的以下兩個掃頻函數(shù)發(fā)送／接收響度評定值F1(t)＝10
側(cè)音掩蔽評定值F2(t)＝205.9145＋9981.288t－64081.84t2＋298587t3－611359.7t4
由微機進行取樣量化后，固化到存貯器中，掃頻函數(shù)的選擇和讀出程序也存于該存貯器。測量時單片機讀出相應(yīng)的掃頻信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換、雙運算放大和低通濾波器輸出掃頻信號至壓縮單元，另有一路輸出經(jīng)面板塞孔至繪跡儀的同步輸入。壓縮單元包括二只雙運放、二只二極管構(gòu)成的線性檢波和雙運放、場效應(yīng)管、穩(wěn)壓管構(gòu)成的可控增益放大器?？煽卦鲆娣糯笃鞯妮敵龆私又撩姘宓娜?，將掃頻信號送到被測話機。話機輸出的被測信號從面板塞孔進入測量部件。測量部件由量程自動控制、檢波特性選擇和數(shù)字顯示三部分依次電路連接而成。
本實用新型的目的是這樣進一步實現(xiàn)的量程自動控制包括高阻抗輸入單元和兩只集成塊組成的電子開關(guān)，檢波特性選擇包括檢波單元、采樣單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換和單片機構(gòu)成的測量選擇與計算單元，數(shù)字顯示是并口和數(shù)碼顯示。量程的自動控制、測量項目的選擇和測量結(jié)果的計算均由單片機來完成，測量結(jié)果由面板上的數(shù)碼管直接讀出。
本實用新型的優(yōu)點是測量結(jié)果精確、直觀、電路簡單、并能與原有測量儀表配套使用以節(jié)省開支。本儀表嚴格按照CCITT對話機響度評定值的定義，通過單片機系統(tǒng)產(chǎn)生新的掃頻信號，作為測量的信號源，此掃頻信號不同于以往的對數(shù)規(guī)律或線性規(guī)律的掃頻信號，可以精確的測出響度評定值。被測當量不必再經(jīng)人工計算，而用數(shù)碼顯示直接讀出，同時可在頻響繪跡儀上顯示出連續(xù)的頻響。本儀表的壓縮單元應(yīng)用場效應(yīng)管的導(dǎo)通特性與運放接成同相放大器，比丹麥B＆K3352用變頻方法實現(xiàn)壓縮反饋的電路穩(wěn)定、簡單，容易實現(xiàn)，便于生產(chǎn)。本實用新型的檢波特性選擇一改慣用的模擬檢波測量電路，采用數(shù)字測量電路，使動態(tài)范圍增加，測量準確、直觀。本儀表的掃頻信號發(fā)生、量程自動控制、顯示部分都采用單片機控制，因而穩(wěn)定性好，不須調(diào)整，在生產(chǎn)中易做到性能一致。充分利用原有儀表設(shè)備是本實用新型的又一優(yōu)點。以往測量響度指標——參考當量時，均用丹麥的B＆K3350——3356系列儀表，如今在用響度評定值代替參考當量的情況下，測量儀表全部更新將是一筆可觀的支出，本儀表可與原測量所用的部分儀表配合使用，使原有儀表繼續(xù)發(fā)揮作用。


圖1是本實用新型的方框圖。
圖2是本實用新型的信號部件1的電原理圖。
圖3是本實用新型的測量部件2的電原理圖。
圖4A是掃頻信號數(shù)據(jù)生成流程圖。
圖4B是信號發(fā)生單元11的讀出程序流程圖。
圖5A是測量部件2的程序流程圖。
圖5B是中斷服務(wù)程序的流程圖。
圖6是本實用新型的外形示意圖。
圖7是應(yīng)用本實用新型構(gòu)成的測量系統(tǒng)示意圖。
現(xiàn)結(jié)合附圖1——7給出本實用新型一個實施例，結(jié)合實施例對本實用新型作進一步描述。從圖1中看出本實用新型由信號部件1和測量部件2兩大部件組成。信號部件1包括信號發(fā)生單元11和壓縮單元12，信號部件1產(chǎn)生的掃頻信號送入被測話機，話機輸出的被測信號進入測量部件2，測量部件2由量程自動控制21、檢波特性選擇22和數(shù)字顯示23依次電路連接而成。被測信號在測量部件2中進行測量、計算、最后以數(shù)字顯示出來。
從圖2給出的本實用新型信號部件1的電原理圖中，掃頻信號發(fā)生單元11包括單片機A1、存貯器A2、數(shù)模轉(zhuǎn)換N1、雙運放N21、N22、N31、N32和低通濾波器。以往的掃頻信號發(fā)生器是用對數(shù)規(guī)律或線性規(guī)律來掃描，這種方法實現(xiàn)較容易，但測量誤差大，只能進行響度評定值的“估測”。本儀表的掃頻信號是我們根據(jù)CCITT建議書中的響度評定值的計算公式發(fā)送響度評定值SLR＝-10mlg{Σ41710m(sNI-Ws)/10}-0.3]]>接收響度評定值RLR＝-10mlg{Σ41710m(sJE-WR)/10}-0.3]]>側(cè)音掩蔽評定值STMR＝-10mlg{Σ41710m(sNEST-WR)/10}-0.3]]>推導(dǎo)出能精確測定響度評定值的特殊掃頻規(guī)律如下對于發(fā)送／接收響度評定值(SLR／RLR)
對于側(cè)音掩蔽評定值(STMR)F2(t)＝205.9145＋9981.288t－64081.84t2＋298587t3－611359.7t4由此得到新的掃頻信號U＝U0cos［2πF(t)t］如圖4A的掃頻信號數(shù)據(jù)生成流程圖，先對上述公式的掃頻函數(shù)進行取樣量化產(chǎn)生數(shù)據(jù)，運用微機開發(fā)系統(tǒng)中的固化程序?qū)哳l函數(shù)固化到存貯器A2(即EPROM)中去。掃頻函數(shù)選擇和讀出程序也存于A2中。如圖4B信號發(fā)生單元11的讀出程序流程圖，測量響度評定值時，單片機A1從EPROM中讀出數(shù)據(jù)。發(fā)送、接收、側(cè)音掩蔽評定值的測量選擇由本實用新型面板上的按鍵開關(guān)S2來控制。按鍵S2置于不同的位置，單片機A1就讀出相應(yīng)的掃頻信號。該信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換N1，為得到雙極性輸出，電路采用雙運放N21、N22，信號經(jīng)電感L1、L2和電容C1、C2、C3、C4組成的低通濾波器進行平滑處理后分成兩路，一路經(jīng)雙運放N32的隔離至面板塞孔S5輸出到繪跡儀的同步輸入，可在頻響繪跡儀上顯示連續(xù)頻響；另一路經(jīng)雙運放N31的隔離進入壓縮單元12。壓縮單元12包括線性檢波和可控增益放大兩部分，壓縮單元12的作用就是把人工嘴隨頻率而變化的聲壓變化壓縮在±2dB之內(nèi)。測量要求在人工嘴校準環(huán)處的聲壓不隨信號頻率的改變而變化，我們采取從人工嘴處反饋一個壓縮控制信號來改變可控增益放大器的放大倍數(shù)，從而得到不變的聲壓。電路工作過程是場效應(yīng)管V1和雙運放N42按成同相放大器，當人工嘴輸出聲壓增大，則送入線性檢波C點的電壓也增大，線性檢波包括雙運放N51、N61、N62、二極管V2、V3。信號經(jīng)雙運放N51的射隨隔離進入雙運放N61、N62、二極管V2、V3構(gòu)成的線性檢波電路，檢波后的直流至可控增益放大器?？煽卦鲆娣糯笃靼p運放N41、N42、N52、穩(wěn)壓管V4和場效應(yīng)管V1，雙運入N52的入端收到的信號，經(jīng)N52的射隨隔離至雙運放N41進行比較放大，穩(wěn)壓管V4給出穩(wěn)定的比較電壓。由于輸入電壓增大則N41輸出端D點電壓也隨之增大，使場效應(yīng)管V1導(dǎo)通電阻增大，則運放V42的放大倍數(shù)減小，其輸出端B點電壓就減小，輸入人工嘴的電壓也隨之減小，這樣就使人工嘴的輸出聲壓減小；反之亦然。因此該電路可達到將人工嘴輸出的聲壓變化壓縮在±2dB之內(nèi)的目的。
壓縮單元12中雙運放N42輸出的信號作為信號源，通過面板端子S6、S7送入被測話機，如圖3本實用新型測量部件2的電原理圖，話機輸出的被測信號通過面板塞孔S3再送入本實用新型的測量部件2。
由話機來的被測信號從測量部件2的E點輸入，先進入量程自動控制21，再經(jīng)檢波特性選擇22，數(shù)字顯示23，最后直接讀出響度評定值。本實用新型測量部件2的特點是用數(shù)字測量電路代替慣用的模擬檢波測量電路，模擬檢波測量電路的結(jié)果是用表頭上的指針來指示，指針晃動很大，較難準確讀數(shù)，因而只能估測。模擬檢波電路還難湊出嚴格的檢波特性，生產(chǎn)時也難保持一致性。現(xiàn)在我們對測量部件2實現(xiàn)數(shù)字化，測量的選擇、計算均用單片機控制，測量結(jié)果數(shù)碼顯示即可避免以上的缺點，不僅直觀，而且測量準確，部件的一致性和穩(wěn)定性均得到提高。具體的工作過程是量程自動控制21包括高阻抗輸入電路A3和二只集成塊N8、N9組成的電子開關(guān)，電子開關(guān)共有四對接點N81－N82、N83－N84、N91－N92、N93－N94。量程的自動選擇是由電子開關(guān)和單片機A5完成的，A5根據(jù)被測電壓的大小通過對輸入信號的計算、比較后控制電子開關(guān)N8、N9幾對接點的斷、通，自動選擇量程，使信號最后只能通過一路適當?shù)牧砍涕_關(guān)來保證在最能精確測量的范圍內(nèi)，使誤差最小。根據(jù)測量需要量程分為200mv、632mv、2v、6.32v四檔，對應(yīng)電子開關(guān)的衰減為0dB、－10dB、－20dB、－30dB四條通路。電子開關(guān)輸出的被測信號進入檢波特性選擇電路22。由于本實用新型可選測三種響度評定值，這不僅要通過改變掃頻規(guī)律，還要選擇相應(yīng)的檢波指數(shù)來實現(xiàn)。對檢波特性曲線表達式y(tǒng)＝kxn，不同的響度評定值，檢波指數(shù)n的值不同。對于發(fā)送響度評定值／接收響度評定值來說n＝0.35次方，而對側(cè)音掩蔽評定值n＝0.45次方。檢波特性選擇電路22就是根據(jù)測量需要完成不同檢波指數(shù)的選擇。信號先經(jīng)運放A4放大后送入由雙運放N101和二極管V5、V6構(gòu)成的檢波電路，實現(xiàn)線性有效值檢波。檢波后的被測信號由N102放大，經(jīng)R35、R36、R37、C8、C9構(gòu)成的濾波器至集成塊N11，N11是采樣保持電路。隨后被測信號進入模數(shù)轉(zhuǎn)換器N7，再輸入到A5，A5是單片機構(gòu)成的測量選擇和計算電路，按需調(diào)出不同的軟件提供不同的檢波特性。經(jīng)過計算的被測信號進入數(shù)字顯示23，A6是數(shù)字顯示的并口和數(shù)碼顯示電路。最后被測信號就由數(shù)碼管顯示出來，可直接讀出話機的發(fā)送響度評定值、接收響度評定值、側(cè)音掩蔽評定值等各種響度評定值。測試部件2采用的是中斷服務(wù)程序，其流程圖如圖5B所畫。而部件2的整個測試程序如圖5A所畫的程序流程圖，一個測量掃頻周期為1秒，在一個周期內(nèi)取100個測量點，10毫秒中斷一次，測得相應(yīng)電壓Xi，用軟件查表方式查出每個Xi所對應(yīng)的Yi(檢波特性曲線Yi＝kxni)，根據(jù)100個取樣值計算出各種響度評定值，由數(shù)字顯示23的數(shù)碼管直接讀出。
本實施例中一些典型的數(shù)據(jù)是單片機A1、A5的型號是8031，A6型號是8155。數(shù)模轉(zhuǎn)換器N1的型號是DAC0832，模數(shù)轉(zhuǎn)換器N7采用AD574A。雙運算放大器N21、N22、N31、N32、N41、N42、N51、N52、N61、N62、N101、N102均采用LF353，電子開關(guān)集成塊N8、N9型號為4066，采樣電路集成塊N11用LF398。場效應(yīng)管V1是3DJ7H，二極管V2、V3、V5、V6用2CK82E，穩(wěn)壓管V4型號是2CW51。
一些主要的電阻、電容數(shù)值是R4＝R5＝5.1kΩ。電容C1＝211PF，C2＝C4＝6nF，C3＝12nF，電感L1＝L2＝300mH。
圖6是本實用新型的外形示意圖。面板上各元件的功能如下數(shù)碼管顯示器S1是顯示測得的響度評定值讀數(shù)，與數(shù)碼顯示A6相連。測量選擇鍵S2是三檔按鍵開關(guān)，左邊一檔為發(fā)送和接收響度評定值測量(SLR／RLR)，中間檔為側(cè)音掩蔽評定值測量(STMR)，右邊一檔為附加鍵，以備今后功能擴展時作測量選擇。S2與檢波特性選擇22中的單片機A5相連。塞孔S3是測量輸入，與測量部件2中的高阻抗輸入單元A3的入端E點相連，話機來的被測信號由此進入。塞孔S4是壓縮輸入，與壓縮單元12中的雙運放N51的入端C點相連，人工嘴的輸出作為反饋信號，由此輸入到壓縮單元12去進行聲壓壓縮的調(diào)節(jié)。塞孔S5是繪跡儀同步輸出，與信號發(fā)生單元11中的雙運放N32的輸出端A點相連，將信號送至繪跡儀去。S6和S7是掃頻信號輸出端子，其中S6是地線，S7是信號線，它與壓縮單元12中的N42的輸出端B點相連，信號部件1產(chǎn)生的掃頻信號由此輸出至被測話機。S8是掃頻輸出電平調(diào)節(jié)旋鈕，通過調(diào)節(jié)壓縮單元12中N42的出端B點處的電位器R11，來調(diào)節(jié)輸出掃頻信號的大小。S9是壓縮電平調(diào)節(jié)旋鈕，通過調(diào)節(jié)壓縮單元12中的N51入端C點的電位器R12，來調(diào)節(jié)輸入的反饋信號。S10是調(diào)零電位器，它是調(diào)節(jié)量程自動控制21中電子開關(guān)入端的電位器R20。S11是復(fù)位鍵。
圖7是應(yīng)用本實用新型構(gòu)成的測量系統(tǒng)示意圖。本實用新型除了仍可測量以前的參考當量之外，主要是用作測定新的響度評定值之用。以往測量話機的參考當量多數(shù)用丹麥B＆K系列儀表?，F(xiàn)在測響度評定值我們?nèi)钥衫迷瓬y量系統(tǒng)，只是將本實用新型的掃頻當量儀代替原B＆K系統(tǒng)中的1022和4904內(nèi)部的當量表即可達到精確測量的目的。如前所述，世界上有許多發(fā)展中國家，已擁有不少B＆K系列測量儀表，在CCITT已決定廢除參考當量而代之以響度評定值的情況下，配上本實用新型可使原有儀表繼續(xù)發(fā)揮作用，因此本實用新型有較大的經(jīng)濟價值。
權(quán)利要求1.一種用于電話機電聲響度測量的精確測定響度評定值的掃頻當量儀，是由信號部件1和測量部件2置于罩殼內(nèi)而組成，其特征在于(1)信號部件1包括信號發(fā)生單元11和壓縮單元12，信號發(fā)生單元11根據(jù)推導(dǎo)出的以下掃頻函數(shù)發(fā)送/接收響度評定值
側(cè)音掩蔽評定值F2(t)=205.9145+9981.288t-64081.84t2+298587t3-611359.7t4由微機進行取樣量化后，固化到存貯器A2中，掃頻函數(shù)的選擇和讀出程序也存于A2，測量時單片機A1讀出相應(yīng)的掃頻信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換N1、雙運放N21、N22、N31和低通濾波器輸出掃頻信號至壓縮單元12，另一路運放N32的輸出端A經(jīng)面板塞孔S5至繪跡儀的同步輸入；(2)壓縮單元12包括雙運放N51、N61、N62、二極管V2、V3構(gòu)成的線性檢波和雙運放N52、N41、N42、場效應(yīng)管V1、穩(wěn)壓管V4構(gòu)成的可控增益放大器，可控增益放大器的輸出端B接至面板的塞孔S7，掃頻信號經(jīng)S7送到被測話機；(3)測量部件2由量程自動控制21、檢波特性選擇22和數(shù)字顯示23依次電路連接而成，話機輸出的被測信號由面板塞孔S3送入量程自動控制21的輸入端E進行測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃頻當量儀，其特征在于量程自動控制21包括高阻抗輸入單元A3和集成塊N8、N9組成的電子開關(guān)，檢波特性選擇22包括檢波單元、采樣單元N11、模數(shù)轉(zhuǎn)換N7和單片機A5構(gòu)成的測量選擇與計算單元，數(shù)字顯示23是并口和數(shù)碼顯示A6，量程的自動控制、測量項目的選擇和測量結(jié)果的計算均由單片機A5來完成，測量結(jié)果由面板上的數(shù)碼管S1直接讀出。
專利摘要本實用新型涉及一種供電話機精確測定響度評定值的掃頻當量儀。本儀表根據(jù)推導(dǎo)出的新的掃頻函數(shù)所產(chǎn)生的掃頻信號作為測量信號源。信號部件1包括信號發(fā)生單元11和壓縮單元12；測量部件2由量程自動控制21，檢波特性選擇22和數(shù)字顯示23依次電連接而成。聲壓壓縮單元應(yīng)用場效應(yīng)管接成的反饋電路使壓縮性能好、電路簡單。測量部件實現(xiàn)數(shù)字化，通過量程的自動控制、檢波特性的選擇，對被測信號進行采樣、比較、計算后由數(shù)碼管直接讀出。本儀表測量結(jié)果精確、直觀，電路簡單、性能穩(wěn)定、一致性好，并能充分利用原有測量儀表以節(jié)約開支。
文檔編號H04M1/24GK2137057SQ9221578
公開日1993年6月23日 申請日期1992年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月29日
發(fā)明者曹梅杰, 張明, 郭良勇, 諸健華 申請人:郵電部第一研究所