麦克风测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及测试技术领域，更具体地，涉及一种麦克风测试装置。


背景技术：

2.麦克风用于将声音信号转换为电信号。随着科学技术的进步，麦克风已经在全球范围内普及，麦克风的使用范围已涉及手机、电脑、耳机组、车用电子、医疗数位摄影机、可穿戴智能设备、无人驾驶、物联网、智能家居等领域。
3.声学过载点(aop)是麦克风的重要性能指标。声学过载点(aop)是指麦克风的总谐波失真(thd)达到10％时对应的声压。麦克风的声学过载点(aop)越高，在高声压下的性能越好，有利于麦克风在宽的声压范围内保持低失真、改善噪声和回声的消除。在智能设备中已经广泛地应用语音识别技术，如果提高麦克风的声学过载点(aop)，就可以在嘈杂环境中改善音频信号的质量，从而提高语音识别系统的识别正确率。因此，在出厂和应用过程中需要对麦克风的声学过载点(aop)进行准确、高效的测试。
4.然而，在现有技术中，测试麦克风的声学过载点(aop)的系统均为单声压点测试，测试效率较低，在测试过程中容易造成人力的浪费。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种麦克风测试装置，进行扫声压的自动化测试以得到待测麦克风的声学过载点的数据，以提升待测麦克风声学过载点的测试效率。
6.根据本实用新型的一方面，提供一种麦克风测试装置，其特征在于，包括：喇叭，用于产生声音信号；待测麦克风，与所述喇叭相邻，根据所述声音信号产生电信号；音频信号采集卡，与所述喇叭相连接以提供驱动信号，且与所述待测麦克风相连接以获得所述电信号；以及上位机，与所述音频信号采集卡相连接，对所述电信号进行分析以获得所述待测麦克风的音频参数，其中，所述音频信号采集卡提供幅值变化的驱动信号以实现扫声压测试，所述待测麦克风的音频参数是与声压范围相关的参数。
7.优选地，还包括：驱动模块，所述驱动模块与所述待测麦克风相连接以提供工作电压。
8.优选地，所述音频信号采集卡通过导线与所述喇叭和所述待测麦克风相连接。
9.优选地，还包括：隔音箱，所述喇叭、所述待测麦克风、所述驱动模块置于所述隔音箱内部，所述上位机和所述音频信号采集卡置于所述隔音箱外部。
10.优选地，所述隔音箱内壁铺设有隔音棉。
11.优选地，所述隔音箱侧面开设有导线孔，所述导线经由所述导线孔从所述隔音箱外部进入所述隔音箱内部。
12.优选地，所述导线孔采用隔音棉密封。
13.优选地，还包括：治具，位于所述隔音箱内，并且将所述待测麦克风固定在与所述
喇叭相邻的位置。
14.优选地，所述音频信号采集卡的输入电压范围大于待测麦克风的电信号幅值范围。
15.优选地，所述音频信号采集卡的输出电压范围与所述喇叭在测试中的声压范围相对应。
16.优选地，还包括：功放模块，位于所述隔音箱内，并且连接在所述音频信号采集卡和所述喇叭之间。
17.优选地，还包括：参考麦克风，位于所述隔音箱内，所述参考麦克风与所述待测麦克风相邻，并且用于检测所述喇叭的声压。
18.优选地，所述参考麦克风的声学过载点高于所述待测麦克风的声学过载点。
19.优选地，所述音频参数包括麦克风的灵敏度、总谐波失真和声学过载点中的至少一个。
20.根据本实用新型的麦克风测试装置，音频信号采集卡提供幅值变化的驱动信号，使得喇叭产生在预定声压范围内变化的声音信号，从而可以获得待测麦克风在预定声压范围内的音频参数。与现有技术相比，该麦克风测试装置可以实现扫声压的自动化测试并且记录测试数据，无需单声压点测试，提高了测试效率。
21.在优选的实施例中，将喇叭、待测麦克风、驱动模块置于隔音箱内部，上位机和音频信号采集卡置于所述隔音箱外部，使得喇叭产生的声音信号的声压范围与音频信号采集卡的输出电压范围相对应，从而进一步提高测试准确度。
22.在优选的实施例中，将功放模块也置入隔音箱内部。该功放模块可以放大音频信号采集卡的输出电压，以达到喇叭在测试中的声压范围相对应的电压范围。由于采用了功放模块，音频信号采集卡可以适用于各种类型的待测麦克风。
23.在优选的实施例中，将参考麦克风置于隔音箱内部。该参考麦克风用于检测喇叭的声压，并且基于参考麦克风检测的声压和待测麦克风的电信号获得音频参数，从而减小喇叭自身失真对待测麦克风的音频参数的影响，进一步提高测试准确度。
附图说明
24.通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
25.图1示出了根据本实用新型第一实施例的麦克风测试装置的示意性框图。
26.图2示出了根据本实用新型第二实施例的麦克风测试装置的示意性框图。
27.图3示出了根据本实用新型第三实施例的麦克风测试装置的示意性框图。
具体实施方式
28.以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件或者模块采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
29.应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另
一元件或称元件或电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的，或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
30.同时，在本专利说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域普通技术人员应当可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本专利说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。
31.此外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
32.图1示出了本实用新型实施例所提供的一种麦克风测试装置的示意性框图；
33.参照图1，麦克风测试装置100包括：喇叭112、麦克风113、驱动模块114、上位机130、音频信号采集卡120、隔音箱111。
34.在隔音箱111的内部设置喇叭112、待测麦克风113和驱动模块114。在隔音箱111的外部设置上位机130和音频信号采集卡120。驱动模块114与麦克风113相连接以提供工作电压。进一步地，隔音箱111侧面开设有导线孔，导线经由导线孔从隔音箱111外部进入隔音箱111内部，使得音频信号采集卡120与麦克风113和喇叭112通过导线连接。该导线孔可以采用隔音棉密封。隔音箱111形成容纳喇叭112、麦克风113的封闭空间，以及形成大致恒定的声学环境，抑制环境噪声对测试结果的干扰，因此，音频信号采集卡的输出电压范围相对应和喇叭112产生的声音信号的声压范围。
35.优选地，在隔音箱111的内部设置治具，用于将麦克风113固定在与喇叭112相邻的位置。利用治具固定，麦克风113和喇叭112之间的距离保持为恒定值，使得麦克风113的测试数据不会受到距离变化的影响。在隔音箱111的内壁铺设隔音棉，利用隔音棉可以减小喇叭自身失真对待测麦克风的音频参数的影响。
36.音频信号采集卡120包括输入端口和输出端口，经由输出端口与喇叭112相连以提供产生声音信号所需的驱动信号，经由输入端口与麦克风113相连以采集麦克风113产生的电信号。音频信号采集卡120包括数模转换功能和模数转换功能，前者将接收到的离散时间域的测试信号转化为连续时间域的驱动信号，后者将采集到的连续时间域的电信号转化为离散时间域的测试数据。音频信号采集卡120将测试数据上传到上位机130。
37.上位机130例如是安装有软件的个人计算机(pc)或专用计算设备。上位机130与音频信号采集卡120相连接，向音频信号采集卡120发出测试信号，以及从音频信号采集卡120接收测试数据。进一步地，上位机130对测试数据进行分析，获得麦克风113的音频参数。该音频参数是与声压范围相关的参数，例如包括麦克风的灵敏度、总谐波失真和声学过载点中的至少一个。
38.麦克风的总谐波失真(thd)随着外部声压的增加而增加，总谐波失真10％时对应
的外部声压称为麦克风的声学过载点(aop)。为了尽可能准确获取麦克风113的真实音频失真，可以根据计算能力确定最高次谐波的次数，例如，2次谐波、3次谐波、3次谐波、4次谐波。为了获得声学过载点(aop)，测量麦克风在连续变化的声压下的总谐波失真(thd)。
39.在上位机130提供的测试信号的控制下，音频信号采集卡120提供幅值变化的驱动信号，喇叭112产生声压相应变化的声音信号，以实现扫声压测试。音频信号采集卡120向上位机130提供的测试数据用于计算麦克风113的总谐波失真(thd)。音频信号采集卡120的输出电压范围(即驱动信号的幅值范围)与喇叭112在测试中的声压范围相对应，输入电压范围(即采样信号的幅值范围)大于麦克风113的电信号幅值范围。
40.在本实施例中，由于上位机130可以控制音频信号采集卡120发出幅值变化的音频信号，使得喇叭112产生预定声压范围内变化的声音信号，从而可以获得麦克风113在预定声压范围内的音频参数。与现有技术相比，该麦克风测试装置100可实现扫声压测试且记录数据集，无须单声压点测试，提高了测试效率，节约了人力成本。将喇叭112、麦克风113、驱动模块114置于隔音箱111内部，上位机130和音频信号采集卡120置于所述隔音箱111外部，使得喇叭112产生的声音信号的声压范围与音频信号采集卡120的输出电压范围相对应，以及减小喇叭112自身失真对麦克风113的音频参数的影响，从而进一步提高测试准确度。
41.图2示出了根据本实用新型第二实施例的麦克风测试装置的示意性框图。
42.根据本实用新型第二实施例的麦克风测试装置200与根据本实用新型第一实施例的麦克风测试装置100的结构基本相同，以下仅说明二者之间的区别。
43.麦克风测试装置200包括在隔音箱111内部设置的功放模块115。功放模块115连接在音频信号采集卡120和喇叭112之间。功放模块115例如包含功率放大器，音频信号采集卡120将电压信号输入到功放模块115中，经功放模块115的功率放大器将接收到的电压信号放大，将放大后的电压信号输出到喇叭112中，从而使得喇叭112发出相应的声音信号。
44.在该实施例中，功放模块115可以放大音频信号采集卡120的输出电压，以达到喇叭112在测试中的声压范围相对应的电压范围。喇叭112产生的声音信号的声压范围与音频信号采集卡120的输出电压范围相对应。由于采用了功放模块115，即使音频信号采集卡120的输出电压较小，也能驱动喇叭112产生的声音信号的声压范围达到待测麦克风113的声学过载点。因此，音频信号采集卡120可以适用于各种类型的麦克风113。
45.图3示出了根据本实用新型第三实施例的麦克风测试装置的示意性框图。
46.根据本实用新型第三实施例的麦克风测试装置300与根据本实用新型第一实施例的麦克风测试装置100的结构基本相同，以下仅说明二者之间的区别。
47.麦克风测试装置300包括在隔音箱111内部设置的功放模块115和参考麦克风116。功放模块115连接在音频信号采集卡120和喇叭112之间。功放模块115例如包含功率放大器。音频信号采集卡120将电压信号输入到功放模块115中，经功放模块115的功率放大器将接收到的电压信号放大，将放大后的电压信号输出到喇叭112中，从而使得喇叭112发出相应的声音信号。参考麦克风116与待测麦克风113相邻，并且分别连接至音频信号采集卡120的输入端口。参考麦克风116的电信号用于表征喇叭112的声压。参考麦克风116的声学过载点高于待测麦克风113的声学过载点，在扫声压测试期间可以检测到声学过载点相对应的声压。
48.上位机130基于参考麦克风116检测的声压和待测麦克风113的电信号获得总谐波
失真(thd)随着外部声压的变化曲线，进一步计算出待测麦克风113的声学过载点。
49.在该实施例中，功放模块115可以放大音频信号采集卡120的输出电压，以达到喇叭112在测试中的声压范围相对应的电压范围。喇叭112产生的声音信号的声压范围与音频信号采集卡120的输出电压范围相对应。由于采用了功放模块115，即使音频信号采集卡120的输出电压较小，也能驱动喇叭112产生的声音信号的声压范围达到待测麦克风113的声学过载点。因此，音频信号采集卡120可以适用于各种类型的麦克风113。参考麦克风116用于检测喇叭112的声压。基于参考麦克风116检测的声压和待测麦克风113的电信号获得音频参数，可以减小喇叭112自身失真对待测麦克风的音频参数的影响，从而进一步提高测试准确。
50.依照本实用新型的实施例如上文，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求及其等效物所界定的范围为准。