應(yīng)用領(lǐng)域：電聲測(cè)試，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，工廠自動(dòng)化測(cè)試

背景

麥克風(fēng)的電聲測(cè)試經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已經(jīng)全面采用基于計(jì)算機(jī)的技術(shù)進(jìn)行測(cè)試(PC-based)。測(cè)試方面，用戶(hù)需要能夠快速，準(zhǔn)確的得到麥克風(fēng)的所有電聲參數(shù)；靈活的兼容不同種類(lèi)麥克風(fēng)；更高的性?xún)r(jià)比，以滿足實(shí)驗(yàn)室和工廠測(cè)試的需求。

關(guān)鍵詞

麥克風(fēng)測(cè)試，電聲測(cè)試，AudioExpress

麥克風(fēng)介紹

麥克風(fēng)是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件，也稱(chēng)話筒，麥克風(fēng)，微音器，正式的中文名是傳聲器。麥克風(fēng)主要分為動(dòng)圈式和電容駐極體式。按照輸出信號(hào)種類(lèi)，分為模擬麥克風(fēng)和USB麥克風(fēng)。

麥克風(fēng)由最初通過(guò)電阻轉(zhuǎn)換聲電發(fā)展為電感、電容式轉(zhuǎn)換，大量新的麥克風(fēng)技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)，這其中包括鋁帶、動(dòng)圈等麥克風(fēng)，以及當(dāng)前廣泛使用的電容駐極體麥克風(fēng)。

動(dòng)圈式麥克風(fēng)傳聲器音質(zhì)較好，但體積龐大。駐極體傳聲器體積小巧，成本低廉，在電話、手機(jī)等設(shè)備中廣泛使用。硅微麥克風(fēng)基于CMOS MEMS技術(shù)，體積更小，MEMS麥克風(fēng)特別適合高性?xún)r(jià)比的麥克風(fēng)陣列應(yīng)用。

AudioExpress 是章和電氣開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)聲學(xué)測(cè)試軟件平臺(tái)。面向?qū)嶒?yàn)室，AudioExpress 能夠方便，快速，專(zhuān)業(yè)的搭建聲學(xué)測(cè)試應(yīng)用程序。對(duì)于工廠自動(dòng)化測(cè)試，AudioExpress采用組態(tài)式的結(jié)構(gòu)，可以在這個(gè)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)面向不同產(chǎn)品的測(cè)試序列(Test Sequence)，高效的解決工廠的聲學(xué)測(cè)試難題。?????? AudioExpress可以方便的組態(tài)為麥克風(fēng)測(cè)試程序，全方位測(cè)試麥克風(fēng)的各項(xiàng)性能標(biāo)。????????????????????? ????? AudioExpress硬件上支持多個(gè)平臺(tái)，面向生產(chǎn)測(cè)試的章和電氣USB-9001，聲卡；也支持面向?qū)I(yè)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的NI(美國(guó)國(guó)家儀器)的高精度DSA硬件如4461系列板卡。同時(shí)支持一系列面向麥克風(fēng)測(cè)試的外設(shè)，例如聲校準(zhǔn)器，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺(tái)以及RS232,GPIB等接口的設(shè)備。

AudioExpress為以下兩個(gè)領(lǐng)域麥克風(fēng)測(cè)試領(lǐng)域量身定做

1.?實(shí)驗(yàn)室研發(fā)

AudioExpress 包含大量的專(zhuān)業(yè)聲學(xué)分析函數(shù)，便捷的操作能夠使用戶(hù)擺脫復(fù)雜的軟件編程，大大降低聲學(xué)測(cè)量的入門(mén)門(mén)檻。用戶(hù)可以在AudioExpress的測(cè)試序列編輯器可以方便的調(diào)用各種測(cè)試步驟，快速進(jìn)行聲學(xué)校準(zhǔn)，采集，分析，生成報(bào)表等各種組態(tài)，是一種聲學(xué)測(cè)試的組態(tài)軟件。

2.?工廠測(cè)試

工廠測(cè)試往往需要較高的測(cè)試速度，OK/NG結(jié)果判斷，生產(chǎn)型的用戶(hù)界面和更容易接受的成本。AudioExpress 可以將實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試序列方便的移植到工廠測(cè)試模式中。

比如，用戶(hù)在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)聲學(xué)測(cè)試序列，采用的是高精度的NI DSA板卡，但是工廠模式希望采用成本更為經(jīng)濟(jì)的聲卡或者章和電氣USB-9001等不同的硬件，，只需要修改硬件的驅(qū)動(dòng)層，就可以方便的兼容不同的硬件。大部分的分析測(cè)試功能都可以不做修改。

一般麥克風(fēng)測(cè)試，無(wú)論是模擬麥克風(fēng)還是USB麥克風(fēng)，主要需要測(cè)試以下內(nèi)容:

1.?靈敏度 Sensitivity

2.?頻率響應(yīng)Frequency Response

3.?指向性 Directional

4.?聲壓 SPL

5.?相位 Phase

6.?本地噪聲? Self-noise

7.?失真 Distortion

8.?極坐標(biāo)圖 Polar Plots

采用AudioExpress可以方便的測(cè)試上述所有指標(biāo)，并且快速選擇不同測(cè)試內(nèi)容，生成最終測(cè)試報(bào)告。

主要的麥克風(fēng)測(cè)試指標(biāo)介紹

1.?靈敏度: 靈敏度指麥克風(fēng)的開(kāi)路電壓與作用在其膜片上的聲壓之比。實(shí)際上，麥克風(fēng)在聲場(chǎng)必然會(huì)引起聲場(chǎng)散射，所以靈敏度有兩種定義。一種是實(shí)際作用于膜片上的聲壓，稱(chēng)為聲壓靈敏度，另一種是指麥克風(fēng)未置入聲場(chǎng)的聲場(chǎng)聲壓，稱(chēng)為聲場(chǎng)靈敏度，其中聲場(chǎng)靈敏度又分為自由場(chǎng)靈敏度和擴(kuò)散場(chǎng)靈敏度。通常錄音用麥克風(fēng)給出聲壓靈敏度，測(cè)量用麥克風(fēng)因應(yīng)用類(lèi)型給出聲壓或聲場(chǎng)靈敏度。 靈敏度的單位是伏/帕(伏特/帕斯卡，V/Pa)。

在麥克風(fēng)的靈敏度測(cè)試中，首先需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)聲校準(zhǔn)器和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器，常見(jiàn)使用聲壓級(jí)為94dB聲校準(zhǔn)器，用AudioExpress測(cè)試得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的靈敏度，再將該標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)用來(lái)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)聲源，使得標(biāo)準(zhǔn)聲源能夠產(chǎn)生94dB的聲壓。最后，用標(biāo)準(zhǔn)聲源校準(zhǔn)被測(cè)麥克風(fēng)，得到被測(cè)麥克風(fēng)的靈敏度。

類(lèi)似同樣的原理，AudioExpress也可以測(cè)試USB麥克風(fēng)，靈敏度單位為dBFS/Pa。

下圖為AudioExpress用94dB聲校準(zhǔn)器校準(zhǔn)麥克風(fēng)時(shí)候的輸出靈敏度

標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)的校準(zhǔn)需要預(yù)熱，通常的預(yù)熱時(shí)間大約在5-10分鐘。直到靈敏度值保證穩(wěn)定為止。

2.?頻率響應(yīng)

頻率響應(yīng)是指麥克風(fēng)接受到不同頻率聲音時(shí)，輸出信號(hào)會(huì)隨著頻率的變化而發(fā)生放大或衰減。最理想的頻率響應(yīng)曲線為一條水平線，代表輸出信號(hào)能直實(shí)呈現(xiàn)原始聲音的特性，但這種理想情況不容易實(shí)現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，電容式麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)曲線會(huì)比動(dòng)圈式的來(lái)得平坦。常見(jiàn)的麥克風(fēng)頻率響應(yīng)曲線大多為高低頻衰減，而中高頻略為放大；低頻衰減可以減少錄音環(huán)境周遭低頻噪音的干擾。 頻率響應(yīng)曲線圖中，橫軸為頻率，單位為赫茲，大部份情況取對(duì)數(shù)來(lái)表示；縱軸則為靈敏度，單位為分貝。

AudioExpress采用”一鍵式”掃頻功能，能夠快速得到麥克風(fēng)的頻響曲線。控制硬件輸出20Hz-20KHz的正弦掃頻(Sweep Sine)，得到掃頻曲線圖。并且能夠方便的設(shè)置上下限和進(jìn)行不同曲線的比較。

下圖為0，90，135，180 四個(gè)角度方向的一個(gè)麥克風(fēng)四條頻響曲線。

3.?指向性

指向性描述麥克風(fēng)對(duì)于來(lái)自不同角度聲音的靈敏度，規(guī)格上常用如上的極性圖(polar plots)來(lái)表示，在每個(gè)示意圖中，虛線圓形的上方代表麥克風(fēng)前方，下方則代表麥克風(fēng)的后方。麥克風(fēng)一般分為如下種類(lèi):

a.全指向式 全向式(Omnidirectional)對(duì)于來(lái)自不同角度的聲音，其靈敏度是相同的。常見(jiàn)于需要收錄整個(gè)環(huán)境聲音的錄音工程；或是聲源在移動(dòng)時(shí)，希望能保持良好收音的情況；演講者在演說(shuō)時(shí)配帶的領(lǐng)夾式麥克風(fēng)也屬此類(lèi)。全向式的缺點(diǎn)在于容易收到四周環(huán)境的噪音，而在價(jià)格方面相對(duì)較為便宜。

單一指向式 常見(jiàn)的單一指向式為心型指向(Cardioid)或超心型指向(Hypercardioid)，對(duì)于來(lái)自麥克風(fēng)前方的聲音有最佳的收音效果，而來(lái)自其他方向的聲音則會(huì)被衰減，常見(jiàn)于手持式麥克風(fēng)和卡拉OK場(chǎng)合，此類(lèi)型的極端為槍型指向(Shotgun)。

雙指向式 雙指向式(Bi-directional)可接受來(lái)自麥克風(fēng)前方和后方的聲音，實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合不多。

使用AudioExpress 可以方便的測(cè)試麥克風(fēng)的指向性，方便的查看極性圖。測(cè)試指向性，需要轉(zhuǎn)臺(tái)按照一定步數(shù)旋轉(zhuǎn)麥克風(fēng)，AudioExpress可以支持第三方的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和轉(zhuǎn)臺(tái)，大大降低轉(zhuǎn)臺(tái)的成本。同時(shí)，也支持傳統(tǒng)的IEEE控制的轉(zhuǎn)臺(tái)。AudioExpress 的極性圖，可以離線挑選任意的頻率曲線同時(shí)顯示在極坐標(biāo)圖上。

下圖為一個(gè)實(shí)際麥克風(fēng)通過(guò)AudioExpress測(cè)試得到的極性圖。AudioExpress可以靈活設(shè)定頻點(diǎn)和曲線屬性。

4.?阻抗

在麥克風(fēng)規(guī)格中，都會(huì)列出阻抗值(單位為歐姆)，根據(jù)最大功率傳輸定理(Maximum Power Transfer Theorem)，當(dāng)負(fù)載阻抗和麥克風(fēng)阻抗批配時(shí)，負(fù)載的功率將達(dá)到最大值。不過(guò)在大部份阻抗不批配的情況下，麥克風(fēng)依然能使用，也因此造成這項(xiàng)規(guī)格并未受到太大的重視。一般而言，低于600歐姆為低阻抗；介于600至10,000歐姆為中阻抗；高于10,000歐姆為高阻抗。例如像Shure SM58這支麥克風(fēng)的阻抗值為300歐姆。

測(cè)試阻抗，一般采集卡外部需要添加信號(hào)調(diào)理電路，章和電氣提供阻抗測(cè)試的硬件，結(jié)合AudioExpress，可以方便的測(cè)試麥克風(fēng)阻抗。測(cè)試時(shí)間

5.?不同的接頭

3-pin XLR接頭可以產(chǎn)生平衡輸出信號(hào)，可有效消除外來(lái)的雜訊干擾。三支針腳會(huì)標(biāo)明1、2、3三個(gè)數(shù)字；在美規(guī)中，1代表接地線，2代表正相(hot)訊號(hào)，3代表反相(cold)訊號(hào)；歐規(guī)中，1代表接地線，2代表反相(cold)訊號(hào)，3代表正相(hot)訊號(hào)。 1/4吋(6.3mm)接頭以及3.5mm接頭有分單聲道(mono)和立體聲(stereo)兩種，簡(jiǎn)單的區(qū)分方式是看接頭上有幾個(gè)黑色的絕緣環(huán)，兩個(gè)絕緣環(huán)代表立體聲，一個(gè)絕緣環(huán)則代表單聲道。在圖2中，各個(gè)數(shù)字代表的部位功用如下：

1．?接地

2．?立體聲時(shí)為右聲道；平衡單聲道時(shí)為反相訊號(hào)；或做為單聲道的電源輸入端

3．?立體聲時(shí)為左聲道；平衡單聲道時(shí)為正相訊號(hào)；非平衡單聲道時(shí)的信號(hào)輸出端

4．?絕緣環(huán)

AudioExpress 兼容不同多種硬件平臺(tái)，并且章和電氣提供各種轉(zhuǎn)換接頭，使不同的被測(cè)產(chǎn)品都能夠與測(cè)試硬件相連。

軟件易用性

在AudioExpress平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的麥克風(fēng)測(cè)試程序，采用一鍵式測(cè)量模式，可以自動(dòng)測(cè)試得到麥克風(fēng)所有電聲指標(biāo)。強(qiáng)大的報(bào)表生成功能，可以自動(dòng)導(dǎo)出測(cè)試Excel報(bào)表節(jié)省測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)時(shí)間。離線分析功能可以方便用戶(hù)查看所有測(cè)試結(jié)果的細(xì)節(jié)。

下圖為生產(chǎn)模式下的麥克風(fēng)測(cè)試主界面

欲了解更多麥克風(fēng)測(cè)試細(xì)節(jié)，請(qǐng)致電章和電氣 020-62800488

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的电容麦克风测试软件,章和电气AudioExpress麦克风测试解决方案———您的音频测试专家...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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