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    音頻設備的指向性測試方案
    更新時間:2022-3-4 9:31:47 編輯:溫情 KLIPPEL 調整文字大小:【

    揚聲器與其聲學環境交互的方式高度依賴于指向性,并直接影響聆聽體驗。從揚聲器設計師的角度來看,從音盆材料、系統設計到使用數字信號處理的有源控制,有無數種選擇可以使揚聲器具有指向性或全向性。然而,在三維空間中進行準確的聲學測量仍然是一個挑戰。

    傳統測量技術

    傳統指向性測試是需要在自由場中的遠場進行的,這就需要室內溫濕度可控、邊界覆蓋吸聲材料的全消聲室或者半消聲室,利用Klippel的極平面遠場測量POL(Polar Far-Field Measurement)模塊,全自動控制被測聲源在φ和θ軸上旋轉并測量其聲壓頻響。

    硬件上有不同的設置方法,一種是只用一個轉臺進行的一維極坐標測量:

    將測量數據通過可視化軟件的處理,就可以得到聲功率、指向性指數、等高線圖(contour plot)以及極坐標圖(polar plot)等結果。

    另一種測試設置是利用兩個轉臺進行的二維極坐標測量,可以得到額外的3D輻射特性氣球圖(Balloon plot):

    還有一種替代旋轉轉臺的方案就是利用麥克風陣列,硬件設置如下:

    以上這些傳統遠場測量方法有諸多的缺點:
    消聲室浪費空間、費錢、不機動,試想若要遷址,消聲室怎么帶走?

    低頻吸聲不夠,往往100Hz以下測得的響應數據不可信

    對于大型揚聲器系統來說,滿足遠場的第一個條件就是測試距離要大于揚聲器系統的尺寸。而溫濕度在傳播路徑上的變化會影響相位響應,使得最后的方向性不準,舉個例子:5m測試距離時,2℃的溫度偏差在5kHz處產生90°的相位誤差。

    要得到3D數據,要讓DUT在多個軸上轉動,對于重型DUT來說不能保證其定位精度

    要得到1°角分辨率的數據往往不現實,一般都高于2°, 且需要假設一個或兩個平面是對稱的以減少測量時間

    只有遠場數據可用,近場聲場不準確,而近場聲場對于評估當今便攜式設備、監聽音響應用很重要

    近場全息測量技術

    近場聲學全息技術(NAH: Nearfield Acoustical Holography)的中心思想就是用一系列球面波來近似揚聲器在近場的輻射聲場,再通過外推計算確定其在遠場中任意一點的聲場情況?筛爬橐韵氯剑

    第一步是測量,在聲源近場定義的兩個掃描面上進行掃描;

    第二步為全息數據處理,用球面波函數進行級數對聲場中測量的聲壓進行擬合,確定展開階數,得到能描述特定聲源特征的系數。

    第三步進行聲場外推,計算得到聲源掃描面外(包括近場和遠場)任意一點的三維聲場及指向特征。

    基于該全息技術,Klippel目前提供兩個方案:一種就是近場掃描儀NFS(Near Field Scanner)。

    應用Klippel的專利技術聲場識別(Sound Separation)提取直達聲,適用于任何房間的測試,因此無需消聲室!測試過程中,聲源固定在掃描機器人平臺上,軟件控制麥克風移動定位進行掃描測量,因此非消聲環境中的反射是保持一致的,通過分析軟件可以完全補償房間反射。

    NFS掃描儀方案適用于多種類型聲源的指向性測量,包括專業揚聲器系統、陣列、喇叭單體、耳機、智能手機、智能音箱等等,請觀看以下視頻:

    另一個方案是SCN NF附加組件(SCN Near Field Add-on),專門針對喇叭單體、小型智能音箱或入墻式揚聲器的半空間指向性測量。因為是SCN系統的擴展,對于已經擁有SCN系統又想測試指向性的客戶而言,就很實惠方便了。

    經過擴展過后的系統就擁有了多重功能,變成了一個多功能掃描工作臺(Multi-Scanning Workbench),可以執行由電氣域、磁場域、機械域到聲學域的測量!

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