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音频声学是一门综合了电子学技术和声学技术的复合型科学。随着技术的不断进步,音频声学技术也迅速提高。在这一过程中,音频声学测量技术起到了至关重要的作用。在改进音频声学系统的性能和指标过程中,测量技术必须不断发展,才能满足实际的需求。
实际应用中,生产领域对产品进行在线检测的需求越来越高。不同于设计领域要求,生产领域要求在保证基本测量精度的前提下,测量速度则是越快越好。
在音频声学系统中,电声系统是特别重要的一个组成部分。一个电声系统有很多的技术参数,其中频率响应是十分重要的参数。然而利用传统的扫频方法获得待测系统的频率响应,是一个非常耗时的过程。频率响应的测量速度和测量精度始终是一对矛盾,往往是保证了测量速度,测量精度会达不到要求,提高了测量精度,测量速度却又慢下来。因此,在需要快速测量的场合,传统的逐点扫频方法被放弃以后,有一些其它的测量方法被发展起来。其中最具有代表性的就是MLS(Maximum Length Sequence)测量方法和TDS(Time Delay Spectrum)测量方法。这两种方法虽然具有很多独特的性能,然而它们的一些缺点却使得它们不能满足实际需求。
在研究中发现,在保证测量精度的前提下,如果要提高测量速度,必须充分重视延迟效应和过渡过程这两个因素的影响。延迟有两种类型,一种产生于硬件平台。指的是在测量系统在工作工程中,操作指令发出后,功能单元不可能立即执行该单元的任务,总要在时间存在一定的滞后现象,这是一种延迟现象;还有一种延迟,由于声波从声源传到传声器需要时间,从而导致延迟。延迟会给测量造成影响,这称为延迟效应。在数字测量系统中,这种延迟还具有随机性,在快速测量的情况下,如果不消除延迟效应的影响,测量结果会带来很大误差。
过去,人们对于延迟效应认识不足,但实际上它对于测量精度的影响很大。
本文提出用MLS对测量系统中延迟效应导致的延迟时间进行测量,并利用软件对延迟时间进行修正,以避免其影响测量精度。
在现实中,过渡过程的现象是广泛存在着的,音频声学测量过程中当然也存在着过渡过程问题,而且它还对测量精度有很重要的影响。本文证明了待测系统冲击响应同过渡过程时间之间的多个关系,并提出用施罗德公式对冲击响应进行积分,实现了对过渡过程时间的定量计算。用施罗德积分来计算过渡过程时间,具有很多优点。本文针对扬声器单元和阻抗管测量系统,进行了过渡过程分析,并用实验证明了它对于测量精度的重要影响。
前文提到快速测量技术是目前音频声学测量中的一个研究热点问题,但是目前现有的测量方法还存在一些不足。本文通过对测量过程中的延迟效应和过渡过程的深入分析,提出了一种新的快速扫频测量方法,这种方法测量速度要远远快于传统的逐点扫频测量方法,而测量精度却与之相差不多,并且明显优于MLS方法和TDS方法。这种方法妥善协调了测量速度和测量精度之间的矛盾。
此外,需要说明的是,本文的研究结论不仅适用于电声测量系统,在音频声学测量的其它方面也是适用的。