专利名称：音频分析仪校准方法
技术领域：
本发明涉及仪器校准技术领域，更具体地说涉及音频分析仪校准方法。
背景技术：
音频是多媒体中的一种重要媒体，我们能够听见的音频信号的频率范围大约是 20Hz 20kHz，其中语音大约分布在300Hz 4kHz之内，而音乐和其他自然声响是全范围 分布的。声音经过模拟设备记录或再生，成为模拟音频，再经数字化成为数字音频信号。所 谓音频分析就是以数字音频信号为分析对象，以数字信号处理为分析手段，提取信号在时 域、频域内一系列特性的过程。音频分析仪是常用的音频分析设备，音频分析仪用于分析低频信号的波形特性、 不平度、衰减、波形失真等性能，集中了低失真音频源的功能、高性能失真分析仪的功能、频 率计数器的功能、交流电压表的功能、直流电压表和SINAD表的功能，可用于检测低频信号 发生器、音频扫频仪、各种音频类滤波器及低频函数信号发生器等产品。音频分析仪的性能 指标影响着产品品质和实验数据分析的准确度，因此，需要对音频分析仪的性能指标进行 校准，判断其是否符合检测要求。而现有的音频分析仪校准方法，一般具有操作较复杂，检 测效率较低的缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种音频分析仪校准方法，该方法 操作便捷，检测效率较高。为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的音频分析仪校准方法，它包括以下步骤第一步，将音频分析仪置于标准环境条件下进行校准；第二步，对音频分析仪进行外观检查；第三步，对音频分析仪进行基本误差校准，基本误差校准包括音频分析功能校准 和音频信号发生器功能校准；其中，所述音频分析功能校准包括输入电压误差校准使用多功能校准仪校准音频分析仪的输入电压误差，按照检 测点调节多功能校准仪的输出，调节音频分析仪使其处于测量电平状态，使音频分析仪的 电压量程在手动状态，直接从其电压显示窗中读取各个量程测量点的值，按校准点校准各 量程，计算音频分析仪的输入电压误差；输入频率误差校准使用多功能校准仪校准音频分析仪的输入频率误差，调节多 功能校准仪的输出频率，直接从音频分析仪的频率显示窗中读取频率，按校准点校准各量 程，计算音频分析仪的输入频率误差；频响特性校准使用多功能校准仪校准音频分析仪的频响特性，调节多功能校准 仪，其固定电压不变，改变其输出频率，直接从音频分析仪的电压显示窗中读取电压，按校准点校准各量程，计算音频分析仪的频响特性；输入失真误差校准使用失真度仪检定装置校准音频分析仪的输入失真误差，调 节失真度仪检定装置的输出失真度，调节音频分析仪使其处于测量失真状态，直接从音频 分析仪的失真显示窗中读取失真值，按校准点校准各量程，计算音频分析仪的输入失真误 差；滤波器特性校准，包括加权滤波器特性校准使用多功能校准仪校准音频分析仪 的加权滤波器特性，调节多功能校准仪输出至加权滤波器的参考频率点，设置音频分析仪 显示零分贝值，按校准点频率调节多功能校准仪频率输出，直接从音频分析仪的电平显示 窗中读取加权值，按校准点校准各量程，计算音频分析仪的加权滤波器特性误差；滤波器特性校准，包括带通滤波器特性校准使用多功能校准仪校准音频分析仪 的带通滤波器特性，调节多功能校准仪输出音频分析仪固有的滤波频率，设置音频分析仪 显示零分贝值，调节多功能校准仪频率输出直至从音频分析仪的电平显示窗中读取_3dB 值，此时多功能校准仪输出的频率即为滤波频率，按校准点校准各量程，计算音频分析仪的 带通滤波器特性误差；其中，所述音频信号发生器功能校准包括输出电压误差校准使用标准电压表校准音频分析仪的输出电压误差，调节音频 分析仪的输出，使被校仪器指在已选定的电压校准点上，并直接从标准电压表中读取这些 点的实际值，计算音频分析仪的输出电压误差；输出频率误差校准使用通用计数器校准音频分析仪的输出频率误差，调节被校 音频分析仪的输出，使被校仪器指在已选定的频率校准点上，并直接从通用计数器中读取 这些点的实际值，计算音频分析仪的输出频率误差；输出失真误差校准使用失真仪校准音频分析仪的输出失真误差，调节音频分析 仪使其处于正弦波输出状态，改变不同的频率点，直接从失真仪中读取信号的失真值，计算 音频分析仪的输出失真误差；第四步，根据各误差结果，作出对音频分析仪的校准结论。优选的，所述标准环境条件为环境条件温度为20°C，允许偏差5°C ；相对湿度为 60% RH，允许偏差15% RH;电源电压为220V，允许偏差10% ；电源频率为50Hz，允许偏差 IHz。进一步的，进行所述输入电压误差校准、输入频率误差校准、频响特性校准、加权 滤波器特性校准以及带通滤波器特性校准时，多功能校准仪与音频分析仪的线路连接方式 为，多功能校准仪的正极连接音频分析仪的正极，多功能校准仪的负极连接音频分析仪的 负极。更进一步的，进行所述输入失真误差校准时，调节失真度仪检定装置与音频分析 仪的线路连接方式为，调节失真度仪检定装置的正极连接音频分析仪的正极，调节失真度 仪检定装置的负极连接音频分析仪的负极。更进一步的，进行所述输出电压误差校准时，标准电压表与音频分析仪的线路连 接方式为，标准电压表的正极连接音频分析仪的正极，标准电压表的负极连接音频分析仪 的负极。更进一步的，进行所述输出频率误差校准时，通用计数器与音频分析仪的线路连接方式为，通用计数器的正极连接音频分析仪的正极，通用计数器的负极连接音频分析仪 的负极。更进一步的，进行所述输出失真误差校准时，失真仪与音频分析仪的线路连接方 式为，失真仪的正极连接音频分析仪的正极，失真仪的负极连接音频分析仪的负极。优选的，所述多功能校准仪的最大允差应小于被校音频分析仪允许误差的1/3 1/5 ；失真度仪检定装置的最大允差应小于被校音频分析仪允许误差的1/3 1/5。本发明的有益效果本发明所述音频分析仪校准方法为，先将音频分析仪置于标 准环境条件下进行校准，然后对音频分析仪进行外观检查，再对音频分析仪进行基本误差 校准，基本误差校准包括音频分析功能校准和音频信号发生器功能校准，最后根据各误差 结果，作出对音频分析仪的校准结论。以上操作步骤紧而有序，检测项目针对性强，具有操 作便捷，检测效率较高的优点。
具体实施例方式本发明所述音频分析仪校准方法，音频分析仪的基本误差应在以下标准环境条件 下进行校准环境条件温度为20°C，允许偏差5°C ；相对湿度为60% RH，允许偏差15% RH ； 电源电压为220V，允许偏差10% ；电源频率为50Hz，允许偏差IHz，在该环境下能提高检测 精度。具体包括以下步骤第一步，将音频分析仪置于上述标准环境条件下进行校准。第二步，对音频分析仪进行外观检查；外观检查具体包括音频分析仪必须标有型号、出厂编号、生产厂家等标志；音频 分析仪应有保证其正确使用的标志，且不应有可以引起测量错误和影响准确度的缺陷；音 频分析仪外露件无松动、机械损坏等，输入线、电源线、接地端是否齐全；开关、按钮、旋钮等 应能正常使用。第三步，对音频分析仪进行基本误差校准，基本误差校准包括音频分析功能校准 和音频信号发生器功能校准；校准时的一般要求是，被校音频分析仪置于校准环境条件下不少于1小时，以消 除温度梯度。按使用说明书通电进行预热，检查电气工作性能；应根据被校仪器的准确度、 量程校准其基本误差；也可根据用户要求，只校准所需部分；对音频分析仪进行基本误差 校准时，每个量程取不少于3个检测点，也可根据需要增加或减少检测点；对每个校准点应 测试两次或以上，取其平均值作为测试值；其中，所述音频分析功能校准包括输入电压误差校准使用多功能校准仪校准音频分析仪的输入电压误差，将多功 能校准仪的正极连接音频分析仪的正极，多功能校准仪的负极连接音频分析仪的负极，必 要时可根据说明书的要求在输入端接匹配负载。按照检测点调节多功能校准仪的输出，调 节音频分析仪使其处于测量电平状态，使音频分析仪的电压量程在手动状态，直接从其电 压显示窗中读取各个量程测量点的值，按校准点校准各量程，计算音频分析仪的输入电压 误差；输入频率误差校准使用多功能校准仪校准音频分析仪的输入频率误差，将多功 能校准仪的正极连接音频分析仪的正极，多功能校准仪的负极连接音频分析仪的负极，调节多功能校准仪的输出频率，直接从音频分析仪的频率显示窗中读取频率，按校准点校准 各量程，计算音频分析仪的输入频率误差；频响特性校准使用多功能校准仪校准音频分析仪的频响特性，调节多功能校准 仪，其固定电压不变，改变其输出频率，直接从音频分析仪的电压显示窗中读取电压，按校 准点校准各量程，计算音频分析仪的频响特性；输入失真误差校准使用失真度仪检定装置校准音频分析仪的输入失真误差，将 调节失真度仪检定装置的正极连接音频分析仪的正极，调节失真度仪检定装置的负极连接 音频分析仪的负极，调节失真度仪检定装置的输出失真度，调节音频分析仪使其处于测量 失真状态，直接从音频分析仪的失真显示窗中读取失真值，按校准点校准各量程，计算音频 分析仪的输入失真误差；根据音频分析仪的工作性能，其滤波性能分为加权特性和带通特性两种。其中加 权滤波性能的参数较多，常用的有DIN-Audio加权、DIN-Noise加权、CCHR加权、A加权、 CCIR/ARM加权；而带通滤波性能一般分为低通滤波和高通滤波两类。具体的，滤波器特性校准，包括加权滤波器特性校准使用多功能校准仪校准音 频分析仪的加权滤波器特性，将多功能校准仪的正极连接音频分析仪的正极，多功能校 准仪的负极连接音频分析仪的负极，调节多功能校准仪输出至加权滤波器的参考频率点 IkHz (或按说明书要求)，设置音频分析仪显示零分贝值，按校准点频率调节多功能校准仪 频率输出，直接从音频分析仪的电平显示窗中读取加权值，按校准点校准各量程，计算音频 分析仪的加权滤波器特性误差；具体的，滤波器特性校准，还包括带通滤波器特性校准使用多功能校准仪校准音 频分析仪的带通滤波器特性，将多功能校准仪的正极连接音频分析仪的正极，多功能校准 仪的负极连接音频分析仪的负极，调节多功能校准仪输出音频分析仪固有的滤波频率，设 置音频分析仪显示零分贝值，调节多功能校准仪频率输出直至从音频分析仪的电平显示窗 中读取_3dB值，此时多功能校准仪输出的频率即为滤波频率，按校准点校准各量程，计算 音频分析仪的带通滤波器特性误差；其中，所述音频信号发生器功能校准包括输出电压误差校准使用标准电压表校准音频分析仪的输出电压误差，将标准电 压表的正极连接音频分析仪的正极，标准电压表的负极连接音频分析仪的负极调节音频分 析仪的输出，使被校仪器指在已选定的电压校准点上，并直接从标准电压表中读取这些点 的实际值，计算音频分析仪的输出电压误差；输出频率误差校准使用通用计数器校准音频分析仪的输出频率误差，将通用计 数器的正极连接音频分析仪的正极，通用计数器的负极连接音频分析仪的负极调节被校音 频分析仪的输出，使被校仪器指在已选定的频率校准点上，并直接从通用计数器中读取这 些点的实际值，计算音频分析仪的输出频率误差；输出失真误差校准使用失真仪校准音频分析仪的输出失真误差，将失真仪的正 极连接音频分析仪的正极，失真仪的负极连接音频分析仪的负极，调节音频分析仪使其处 于正弦波输出状态，改变不同的频率点，直接从失真仪中读取信号的失真值，计算音频分析 仪的输出失真误差；第四步，根据各误差结果，作出对音频分析仪的校准结论，具体可以为，将校准原
7始数据应记入校准原始记录，按照质量手册和程序文件的要求保存，被校仪器的基本误差 可使用计算机进行处理。上述音频分析仪校准方法，其信号源性能指标包括频率范围20Hz到IOOKHz准 确度为设置值的0.3% ；输出电平范围为开路0.6mV到6V，准确度(开路)为设置值的 2% ；平坦度(IHz分辨率)为士0.7% (士0.06dB)。其分析仪性能指标为失真基频范围 为20Hz ΙΟΟΚΗζ，显示范围为0. 001% 100% (-99. 99 OdB)，准确度为士 ldB，20Hz 20KHz及士2dB，20Hz IOOKHz ；输入电压范围为50mV 300V，残余失真和噪声优于下 列值:80KHzBW :-80dB (0. 01 % )或 15μ V，20Hz 20KHz，及 _65dB(0. 056 % )或 45 μ V， 50ΚΗζ ΙΟΟΚΗζ ；SINAD基频范围为20Hz ΙΟΟΚΗζ，显示范围为0 99. 99dB，准确度为 士 ldB，20Hz 20KHz 及 士2dB，20 IOOKHz ；交流电平满量程显示为 300V、30V、3V、0. 3V、 30mV、3mV、0. 3mV，过量程为33% (300V量程除外)，准确度为士2% (50mV 300V，20Hz 20KHz)；直流电平满量程显示为300V，48V，16V，4V，过量程为33% (300V量程除外)，准 确度为读数的士 l%，600mV 300V ；士6mV(输入电压为600mV)；频率测量的测量范围为 20Hz 150KHz (20Hz IOOKHz，失真模式和SINAD模式)，分辨力5位(输入频率低于IOOHz 为0. OlHz)，准确度为士(0. 004% +1个字)。优选的，所述多功能校准仪的型号为FLUKE5500A，失真度仪检定装置的型号为 JD-90A。其中，多功能校准仪的最大允差应小于被校音频分析仪允许误差的1/3 1/5 ；失 真度仪检定装置的最大允差应小于被校音频分析仪允许误差的1/3 1/5。校准装置的扩 展不确定度(k =》应小于被校仪器允许误差的1/3 1/5。所用的标准器应检定(校准)， 并在有效周期内使用，标准装置及其它设备应具有良好的接地装置及标志，以保证标准的 可靠性及人身安全。采用上述音频分析仪校准方法，音频分析仪的复校时间间隔一般为1 年，根据被校仪器的使用环境条件、使用频率以及使用部位的重要性也可由用户和校准单 位商定被校仪器的时间间隔。本发明所述音频分析仪校准方法，具有操作步骤紧而有序，检 测项目针对性强，操作便捷，检测效率较高的优点，可以作为工厂和校准机构作仪器校准的 作操作规范，适用于测量电压0. 001 300V，频率小于200kHz的音频分析仪的校准。以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特 征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
权利要求
1.音频分析仪校准方法，其特征在于，它包括以下步骤 第一步，将音频分析仪置于标准环境条件下进行校准； 第二步，对音频分析仪进行外观检查；第三步，对音频分析仪进行基本误差校准，基本误差校准包括音频分析功能校准和音 频信号发生器功能校准；其中，所述音频分析功能校准包括输入电压误差校准使用多功能校准仪校准音频分析仪的输入电压误差，按照检测点 调节多功能校准仪的输出，调节音频分析仪使其处于测量电平状态，使音频分析仪的电压 量程在手动状态，直接从其电压显示窗中读取各个量程测量点的值，按校准点校准各量程， 计算音频分析仪的输入电压误差；输入频率误差校准使用多功能校准仪校准音频分析仪的输入频率误差，调节多功能 校准仪的输出频率，直接从音频分析仪的频率显示窗中读取频率，按校准点校准各量程，计 算音频分析仪的输入频率误差；频响特性校准使用多功能校准仪校准音频分析仪的频响特性，调节多功能校准仪，其 固定电压不变，改变其输出频率，直接从音频分析仪的电压显示窗中读取电压，按校准点校 准各量程，计算音频分析仪的频响特性；输入失真误差校准使用失真度仪检定装置校准音频分析仪的输入失真误差，调节失 真度仪检定装置的输出失真度，调节音频分析仪使其处于测量失真状态，直接从音频分析 仪的失真显示窗中读取失真值，按校准点校准各量程，计算音频分析仪的输入失真误差；滤波器特性校准，包括加权滤波器特性校准使用多功能校准仪校准音频分析仪的加 权滤波器特性，调节多功能校准仪输出至加权滤波器的参考频率点，设置音频分析仪显示 零分贝值，按校准点频率调节多功能校准仪频率输出，直接从音频分析仪的电平显示窗中 读取加权值，按校准点校准各量程，计算音频分析仪的加权滤波器特性误差；滤波器特性校准，包括带通滤波器特性校准使用多功能校准仪校准音频分析仪的带 通滤波器特性，调节多功能校准仪输出音频分析仪固有的滤波频率，设置音频分析仪显示 零分贝值，调节多功能校准仪频率输出直至从音频分析仪的电平显示窗中读取_3dB值，此 时多功能校准仪输出的频率即为滤波频率，按校准点校准各量程，计算音频分析仪的带通 滤波器特性误差；其中，所述音频信号发生器功能校准包括输出电压误差校准使用标准电压表校准音频分析仪的输出电压误差，调节音频分析 仪的输出，使被校仪器指在已选定的电压校准点上，并直接从标准电压表中读取这些点的 实际值，计算音频分析仪的输出电压误差；输出频率误差校准使用通用计数器校准音频分析仪的输出频率误差，调节被校音频 分析仪的输出，使被校仪器指在已选定的频率校准点上，并直接从通用计数器中读取这些 点的实际值，计算音频分析仪的输出频率误差；输出失真误差校准使用失真仪校准音频分析仪的输出失真误差，调节音频分析仪使 其处于正弦波输出状态，改变不同的频率点，直接从失真仪中读取信号的失真值，计算音频 分析仪的输出失真误差；第四步，根据各误差结果，作出对音频分析仪的校准结论。
2.根据权利要求1所述的音频分析仪校准方法，其特征在于所述标准环境条件为 环境条件温度为20°C，允许偏差5°C ；相对湿度为60% RH，允许偏差15% RH ；电源电压为 220V，允许偏差10% ；电源频率为50Hz，允许偏差IHz。
3.根据权利要求1所述的音频分析仪校准方法，其特征在于进行所述输入电压误差 校准、输入频率误差校准、频响特性校准、加权滤波器特性校准以及带通滤波器特性校准 时，多功能校准仪与音频分析仪的线路连接方式为，多功能校准仪的高压端连接音频分析 仪的高压端，多功能校准仪的地端连接音频分析仪的地端。
4.根据权利要求3所述的音频分析仪校准方法，其特征在于进行所述输入失真误差 校准时，调节失真度仪检定装置与音频分析仪的线路连接方式为，调节失真度仪检定装置 的高压端连接音频分析仪的高压端，调节失真度仪检定装置的地端连接音频分析仪的地 端。
5.根据权利要求4所述的音频分析仪校准方法，其特征在于进行所述输出电压误差 校准时，标准电压表与音频分析仪的线路连接方式为，标准电压表的高压端连接音频分析 仪的高压端，标准电压表的地端连接音频分析仪的地端。
6.根据权利要求5所述的音频分析仪校准方法，其特征在于进行所述输出频率误差 校准时，通用计数器与音频分析仪的线路连接方式为，通用计数器的高压端连接音频分析 仪的高压端，通用计数器的地端连接音频分析仪的地端。
7.根据权利要求6所述的音频分析仪校准方法，其特征在于进行所述输出失真误差 校准时，失真仪与音频分析仪的线路连接方式为，失真仪的高压端连接音频分析仪的高压 端，失真仪的地端连接音频分析仪的地端。
8.根据权利要求1至7任一项所述的音频分析仪校准方法，其特征在于所述多功能 校准仪的最大允差应小于被校音频分析仪允许误差的1/3 1/5 ；失真度仪检定装置的最 大允差应小于被校音频分析仪允许误差的1/3 1/5。
全文摘要
本发明涉及仪器校准技术领域，更具体地说涉及音频分析仪校准方法，先将音频分析仪置于标准环境条件下进行校准，然后对音频分析仪进行外观检查，再对音频分析仪进行基本误差校准，基本误差校准包括音频分析功能校准和音频信号发生器功能校准，最后根据各误差结果，作出对音频分析仪的校准结论。该音频分析仪校准方法，其操作步骤紧而有序，检测项目针对性强，操作便捷，检测效率较高。
文档编号G10L11/00GK102148029SQ201110072490
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者刘龙, 聂雪明, 高军 申请人:东莞市世通仪器检测服务有限公司