专利名称：一种车内声场测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种声场测试系统。
背景技术：
汽车作为现代化交通工具，在当今社会起着巨大的作用。近年来，汽车 消费者越来越关注车辆内的听觉舒适性，国家也出台了相应的汽车噪声标 准。因此，各大汽车厂商纷纷采取各种措施，努力提升汽车的听觉舒适性。
对于传统声学测试仪器而言，如声级计、音频分析仪，由于通道数量和 功能的限制，仅能获得单一测试点的简单声场信息(声压级或频谱信息)，
却不能对保存的气wav文件进行深入分析，更不能提供几组气wav文件的对 比分析。然而在大多数情况下，我们希望能够同时采集多点的音频信号，并 在线测量各点声学参数，显示细微差别，并且能够将几路音频信号同时保存 下来，以便进一步深入进行相关参量的离线对比分析。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种车内声场测试系统，它能同时采集多点的 音频信号，并对该音频信号进行对比分析。
为实现上述目的，本实用新型提供一种车内声场系统，该系统包括声传 感器、信号调理电路、A/D转换模块、数据采集模块和工控机，所述声传感 器的信号输出端接信号调理电路的信号输入端，信号调理电路的信号输出端 接A/D转换模块的信号输入端，A/D转换模块的信号输出端接数据采集模块 的信号输入端，其中，所述声传感器为多个，所述工控机包括数据保存模块、 在线测量模块和离线分析模块，数据保存模块和在线测量模块接收所述数据采集模块输出的数据，离线分析模块能从数据保存模块中获取数据。
本实用新型提供的车内声场测试系统能同时采集多个点的音频信号，数 据采集模块将这些音频信号输入到工控机的在线测量模块，以供该模块对音 频信号进行在线分析，或将音频信号保存在数据保存模块中，以供离线分析 模块进行后续的进一步分析。与现有的声场测试系统相比，本实用新型提供 的车内声场测试系统能够同时采集多点的音频信号，并在线测量各点声学参 数，显示细微差别，并且能够将几路音频信号同时保存下来，以便进一步深 入进行相关参量的离线对比分析。
图1是本实用新型提供的车内声场测试系统的结构示意图2是在线测量模块的FFT分析子模块的数据处理流程图3是在线测量模块的倍频程分析子模块的数据处理流程图4是在线测量模块的声级测量子模块的数据处理流程图5是离线分析模块的频响曲线比较二级子模块的数据处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如图1所示，本实用新型提供的车内声场测试系统包括声传感器l、信 号调理电路2、 A/D转换模块3、数据采集模块4和工控机5，所述声传感器 1的信号输出端接信号调理电路2的信号输入端，信号调理电路2的信号输 出端接A/D转换模块3的信号输入端，A/D转换模块3的信号输出端接数据 采集模块4的信号输入端，其中，所述声传感器l为多个，所述工控机5包 括数据保存模块、在线测量模块和离线分析模块，数据保存模块和在线测量 模块接收所述数据采集模块4输出的数据，离线分析模块能从数据保存模块中获取数据，对数据保存模块获得的数据进行深入的离线分析。
所述声传感器1为本领域技术人员公知的传感器，声传感器1为多个，
优选为2 — 8个。多个声传感器1可以同时放置在多个位置，在进行车内声 场测量时，可以通过车载音响系统输出标准的声源信号，声传感器分别对所 关注的点采集声压信号，例如，驾驶员和VIP两个座位人耳所在的位置、副 驾驶车窗位置、内部后视镜位置、车后座位置等多个位置，声传感器1同时 对这些位置采集声压信号。
所述A/D转换模块3用于将模拟信号转换成数字信号，其可以例如是本 领域技术人员公知的AD974。
所述信号调理电路2包括滤波电路、隔离电路和放大电路，声传感器l 输出的信号经过滤波电路的滤波、隔离电路的隔离以及放大电路的放大之后 输出到所述A/D转换模块3。所述滤波电路、隔离电路以及放大电路为本领 域技术人员公知的电路。
所述工控机5具有数据端，所述数据采集模块4包括处理器、SRAM(静 态随机存取存储器)和Flash (闪存)存储器，所述SRAM和Flash存储器 与所述处理器相连接，所述处理器的信号输入端接所述A/D转换模块3的信 号输出端，处理器的数据端接所述工控机5的数据端。所述数据保存模块和 在线测量模块从工控机5的数据端接收所述数据采集模块4输出的数据。
优选情况下，所述SRAM为两个。SRAM在电路中对采集到的数据起 到缓存的作用，它有两种工作状态，即写入数据和读出数据，使用两个 SRAM，则可以在任意时刻都会有一个SRAM处于读出状态，这样读出数据 的速度就快了，可以满足高速数据读取的要求。
所述Flash存储器中存储有供所述处理器调用的程序，处理器将从所述 A/D转换模块3接收到的信号分时存储到两个SRAM中，然后将其中处于 "读"状态的SRAM中的数据读取出来，并传送到所述工控机5。所述处理器可以是DSP、单片机、FPGA (现场可编程门阵列)等，优 选为FPGA。
所述车内声场测试系统还包括接口模块7，接口模块7串接在数据采集 模块4和工控机5之间的电路中，两个数据传输端分别接所述数据采集模块 4中处理器的数据端和工控机5的数据端。所述接口模块7可以是RS-232 接口模块或USB接口模块，优选为USB接口模块。
所述工控机5可以是计算机或DSP等，优选为计算机。所述工控机5 包括数据保存模块、在线测量模块和离线分析模块。
所述在线测量模块包括FFT (快速傅立叶变换)分析子模块、倍频程分 析子模块和声级测量子模块。从所述声传感器1检测到的多路声压信号经信 号调理电路2、 A/D转换模块3传送到数据采集模块4，数据采集模块4输 出转换后的多路声压信号到FFT分析子模块，如图2所示，FFT分析子模块 将该多路声压信号的每一路分别依次进行加窗、平均以及快速傅立叶变换， 将处理后得到的多条频响曲线显示在一个波形图中。
如图3所示，所述倍频程分析子模块将转换后的多路声压信号的每一路 分别依次进行加权、平均以及l/3倍频程运算处理，将处理后的多条频响曲 线在显示器6上显示在一个波形图中。
1/3倍频程带宽为百分比带宽，其频率带宽总是中心频率的恒定百分比， 中心频率/。与带宽上、下限截止频率A和乂的关系为
/。 = V A *
如图4所示，所述声级测量子模块将转换后的多路声压信号的每一路分 别依次进行加权和平均处理后，再分别进行SPL和Leq运算处理。SPL和
Leq的计算公式如下<formula>formula see original document page 8</formula>
其中p为声压值，A为待测声压的有效值，p。为参考声压，p。 = 2x10-叩a, ^与r,的差值等于采样周期。
经过SPL运算处理后的声压信号以波形图显示；经过Leq运算处理后的
声压信号以Leq值的形式显示。
以上子模块对多路声压信号单独处理，各路声压信号的处理不相互受影响。
所述数据保存模块将转换后的多路声压信号的每一路保存为采样频率
为50KHz的、wav文件，以后后续进行离线分析。该模块有普通模式、定时 模式和自动模式供选择。普通模式即开始数据保存和停止保存可以通过按键 直接控制，随时可以开始保存数据或停止保存数据；定时模式即在数据保存 前，要先设定要保存数据的时间长度，数据保存达到设定的时间长度后即会 停止保存数据；自动模式的工作方式是开始后，系统开始播放标准声源文件, 同时开始保存数据，声源文件播放完毕的同时停止保存数据，生成多个大小 相同的气wav文件。标准声源可以选择20Hz ~ 20KHz扫频信号和lKHz纯音 信号。
所述离线分析模块包括wave文件分析子模块和wave文件比较子模块。 wave文件分析子模块至少包括以下二级子模块中的一种时域波形显 示二级子模块、倍频程分析二级子模块、功率谱二级子模块、FFT二级子模 块、总谐波失真(THD) 二级子模块、短时傅立叶变换(SFFT) 二级子模 块以及SPL&Leq 二级子模块。这些二级子模块实现的功能和作用为本领域 技术人员所知，不多做描述。这些二级子模块采用并行程序结构，通过离线分析模块中的选项卡控件可以指定选用哪些二级子模块，从所述数据保存模
块中导入气wav文件，便可以进行相应的分析，并显示。
wave文件比较子模块至少包括以下二级子模块中的一种时域波形比 较二级子模块、频响曲线比较二级子模块、THD&THD+N值比较二级子模 块。各二级子模块的wave文件分析程序采用并行程序结构，对多组wave 文件的数据处理互不影响，THD和THD+N的计算公式如下 y P
tuta / j Harmonics / j ^Total
/ j * Harmonics / ' h
^_ _____________ ^ _ Noise
THD+N =
Total
2 ^,代表总能量值，2>^， ,。.代表谐波总能量值，2^m^表示噪声总
频响曲线比较二级子模块处理多路wave文件中的单个wave文件的数据 处理流程如图5所示，获取每次分析的采样点数X;获取待处理的wave文 件的采样点数Y;根据X和Y确定需要循环的次数N， N=X/Y;读取波形 数据；依次进行加窗、加权、平均、FFT;输出显示。如果已经循环的次数 十1等于N，则结束该处理过程，如果不等于N，则从读取波形数据开始进 行处理。
所述时域波形比较二级子模块实现的功能和作用为本领域技术人员所 知的用于将多路wave文件显示时域波形图，比较其波形图。
上述模块的功能可以通过工控机5调用相应的程序来实现，该程序可以 存储在机器可读介质中。
为了完成上述各种波形图的显示功能，所述车内声场测试系统还包括显 示器6，所述工控机5的数据显示输出端接显示器6的数据输入端。从声传 感器1采集到的音频信号，经工控机5的在线测量模块或离线分析模块的分析处理后，可以以可视化的图表或数字的方式在显示器6上显示。
本实用新型提供的车内声场测试系统，其提供的多通道在线分析、数据 保存、离线对比分析功能可以应用于车内声场的均衡性检测、噪声检测，特 别适用于车载音响系统的性能检测，可以对车内各位置的声场参数进行动态 测量，找到各位置声场参数存在的差异。据此通过调整扬声器参数、摆放位 置和角度对车载音响系统进行改善。该车内声场测试系统可同时对车内多个 位置的声场参数进行在线测量，具备数据保存功能，且提供丰富的离线对比 分析功能，能够满足车内声场分析工作的实际需求，提高测试效率。本测试 系统也可应用于其它声场分析应用，如噪声检测。系统各软件功能模块均采 用模块化设计思想，方便模块功能升级和优化。数据采集部分采用USB连 接方式，便携性能优越，无需外接电源，使用方便，且成本较低。
权利要求1、一种车内声场测试系统，该系统包括声传感器(1)、信号调理电路(2)、A/D转换模块(3)、数据采集模块(4)和工控机(5)，所述声传感器(1)的信号输出端接信号调理电路(2)的信号输入端，信号调理电路(2)的信号输出端接A/D转换模块(3)的信号输入端，A/D转换模块(3)的信号输出端接数据采集模块(4)的信号输入端，其特征在于，所述声传感器(1)为多个，所述工控机(5)包括数据保存模块、在线测量模块和离线分析模块，数据保存模块和在线测量模块接收所述数据采集模块(4)输出的数据，离线分析模块能从数据保存模块中获取数据。
2、 根据权利要求1所述的车内声场测试系统，其特征在于，所述声传 感器(1)为2-8个。
3、 根据权利要求1所述的车内声场测试系统，其特征在于，所述工控 机(5)包括数据端，所述数据采集模块(4)包括处理器、SRAM和Flash 存储器，所述SRAM和Flash存储器与所述处理器相连接，所述处理器的信 号输入端接所述A/D转换模块(3)的信号输出端，处理器的数据端接所述 工控机(5)的数据端。
4、 根据权利要求3所述的车内声场测试系统，其特征在于，所述SRAM 为2个。
5、 根据权利要求3所述的车内声场测试系统，其特征在于，所述处理 器为FPGAo
6、 根据权利要求3所述的车内声场测试系统，其特征在于，该系统还包括接口模块(7)，接口模块(7)的两个数据传输端分别接所述处理器和 工控机(5)的数据端。
7、根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的车内声场测试系统，其 特征在于，该车内声场测试系统还包括显示器(6)，所述工控机(5)的数 据显示输出端接显示器(6)的数据输入端。
专利摘要一种车内声场测试系统，该系统包括声传感器、信号调理电路、A/D转换模块、数据采集模块和工控机，所述声传感器的信号输出端接信号调理电路的信号输入端，信号调理电路的信号输出端接A/D转换模块的信号输入端，A/D转换模块的信号输出端接数据采集模块的信号输入端，其中，所述声传感器为多个，所述工控机包括数据保存模块、在线测量模块和离线分析模块，数据保存模块和在线测量模块接收所述数据采集模块输出的数据，离线分析模块能从数据保存模块中获取数据。该系统能同时采集多点的音频信号，并对该音频信号进行对比分析。
文档编号G01H11/00GK201233274SQ20082012560
公开日2009年5月6日 申请日期2008年7月16日 优先权日2008年7月16日
发明者张言佳, 王进军 申请人:比亚迪股份有限公司