專利名稱：揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車、影院、音樂廳等領(lǐng)域的電聲測量系統(tǒng)，尤其涉及一種揚(yáng)聲器三維指向性測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)聲學(xué)仿真技術(shù)的發(fā)展，通過建立揚(yáng)聲器聲學(xué)模型實(shí)現(xiàn)聲場仿真的方法已成為現(xiàn)實(shí)，同時(shí)也對揚(yáng)聲器的參數(shù)測量提出了更多的要求。指向性是用來描述揚(yáng)聲器將聲功率輻射到空間各個(gè)方向去的能力，通常用聲壓級(jí)隨輻射角度變化的曲線來表示。傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器指向性測量方法包括單獨(dú)水平方向和單獨(dú)垂直方向的指向性測量。水平方向指向性測量是在揚(yáng)聲器正前方固定傳聲器，并沿水平極坐 標(biāo)平面旋轉(zhuǎn)揚(yáng)聲器，從而得到揚(yáng)聲器在水平方向上的指向性圖。垂直方向指向性測量是在揚(yáng)聲器正前方固定傳聲器，并沿垂直極坐標(biāo)平面旋轉(zhuǎn)揚(yáng)聲器，從而得到揚(yáng)聲器在垂直方向上的指向性圖。隨著聲學(xué)研究向高精度方向的發(fā)展，在水平方向和垂直方向的指向性測量因?yàn)椴荒芡瓿蓪ν暾蝮w三維指向性的測量，已不能滿足建立精確揚(yáng)聲器聲學(xué)模型的要求。因此，有必要提供開發(fā)一種其準(zhǔn)確性有可靠保證的揚(yáng)聲器三維指向性測量系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器指向性測量方法僅在水平方向和垂直方向進(jìn)行指向性測量，不能完成對完整球體三維指向性的測量，已不能滿足建立精確揚(yáng)聲器聲學(xué)模型的要求的技術(shù)問題，提供了一種其準(zhǔn)確性有可靠保證的揚(yáng)聲器三維指向性測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、發(fā)聲系統(tǒng)和接收系統(tǒng)，由所述控制系統(tǒng)控制發(fā)聲系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)，所述控制系統(tǒng)同時(shí)控制發(fā)聲系統(tǒng)發(fā)出粉紅噪聲，由接收系統(tǒng)接收；由所述接收系統(tǒng)對接收的粉紅噪聲信號(hào)進(jìn)行處理，生成揚(yáng)聲器三維指向性數(shù)據(jù)；所述發(fā)聲系統(tǒng)包括支撐架，在支撐架上設(shè)有固定揚(yáng)聲器的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，控制系統(tǒng)控制旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上被測揚(yáng)聲器水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)，通過結(jié)合水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器三維指向性測量。本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果與現(xiàn)有揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)相比較，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)被測揚(yáng)聲器在三維空間任意角度的變換，用于各種用途揚(yáng)聲器的三維指向性數(shù)據(jù)的測量和三維指向性圖的生成。能夠得到精確的三維指向性數(shù)據(jù)和指向性圖，為揚(yáng)聲器精確聲學(xué)模型的建立和聲學(xué)仿真的準(zhǔn)確性提供了可靠保證。


圖1是本發(fā)明揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)示意圖。圖2是本發(fā)明發(fā)聲系統(tǒng)的正視圖。圖3是本發(fā)明發(fā)聲系統(tǒng)的俯視圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1，揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)，它包括控制系統(tǒng)、發(fā)聲系統(tǒng)和接收系統(tǒng)，由所述控制系統(tǒng)100控制發(fā)聲系統(tǒng)200在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)發(fā)出粉紅噪聲，再由所述接收系統(tǒng)300接收粉紅噪聲信號(hào)并進(jìn)行處理后生成揚(yáng)聲器三維指向性數(shù)據(jù)；所述發(fā)聲系統(tǒng)200包括支撐架4，在所述支撐架4上設(shè)有一固定揚(yáng)聲器6的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5，控制系統(tǒng)100控制旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5上被測揚(yáng)聲器水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)，通過結(jié)合水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器三維指向性測量。其中所述控制系統(tǒng)包括控制器1、信號(hào)發(fā)生器2和功率放大器3 ;由所述控制器I控制旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5在水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)，控制器I同時(shí)控制信號(hào)發(fā)生器2發(fā)出粉紅噪聲信號(hào)，并通過所述功率放大器3對信號(hào)放大。所述控制器I通過控制不可逆的蝸輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)水平方向和垂直方向順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，最小步進(jìn)度達(dá)到O. 5度。
所述信號(hào)發(fā)生器2為音頻范圍在100 20000HZ的低頻信號(hào)發(fā)生器。所述功率放大器3為音頻范圍在20 20000HZ的低頻功率放大器。所述接收系統(tǒng)300，包括接收裝置7和數(shù)據(jù)處理器8，所述接收裝置7接收在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下被測揚(yáng)聲器6發(fā)出的聲音信息；再由所述數(shù)據(jù)處理器8處理該聲音信息,并生成揚(yáng)聲器三維指向性數(shù)據(jù)和三維指向性圖。該測量系統(tǒng)的測量環(huán)境為專業(yè)消音室，測量距離在2m IOm之間。參看圖2、圖3，發(fā)聲系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)201、聯(lián)軸器202、蝸桿203、蝸輪204、電機(jī)支架205、步進(jìn)電機(jī)206、聯(lián)軸器207、卡盤208、被測揚(yáng)聲器6和支撐軸210。步進(jìn)電機(jī)201接到控制器I發(fā)出的電脈沖信號(hào)，通過聯(lián)軸器202驅(qū)動(dòng)蝸桿203和蝸輪204的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)被測揚(yáng)聲器的水平旋轉(zhuǎn)。電機(jī)支架205通過螺栓連接固定在蝸輪204上，支撐步進(jìn)電機(jī)206，步進(jìn)電機(jī)206接到控制器I發(fā)出的電脈沖信號(hào)，通過聯(lián)軸器207和卡盤208實(shí)現(xiàn)被測揚(yáng)聲器6在垂直平面的旋轉(zhuǎn)。結(jié)合旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5在水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)被測揚(yáng)聲器在三維空間的任意轉(zhuǎn)動(dòng)。支撐軸210通過軸承與渦輪連接，對旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5有支撐作用。實(shí)施例下面將結(jié)合附圖對揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明控制系統(tǒng)100，發(fā)聲系統(tǒng)200及接收系統(tǒng)300。所述控制系統(tǒng)100與發(fā)聲系統(tǒng)200相連以控制所述發(fā)聲系統(tǒng)200的旋轉(zhuǎn)并發(fā)出粉紅噪聲由接收系統(tǒng)300接收；該接收系統(tǒng)300接收噪聲信號(hào)并進(jìn)行處理，生成揚(yáng)聲器三維指向性數(shù)據(jù)；所述發(fā)聲系統(tǒng)200包括支撐被測揚(yáng)聲器6的支撐架4，支撐架4裝有固定揚(yáng)聲器的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5，控制系統(tǒng)100控制旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5上被測揚(yáng)聲器水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)，通過結(jié)合水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器三維指向性測量。所述控制系統(tǒng)100包括控制器1、信號(hào)發(fā)生器2和功率放大器3 ;所述控制器I用于控制旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5在水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)；同時(shí)所述控制器I控制信號(hào)發(fā)生器2噪聲信號(hào)的產(chǎn)生；所述功率放大器3用于信號(hào)的放大。所述控制器I通過控制不可逆的蝸輪傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5水平方向和垂直方向順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，最小步進(jìn)度達(dá)到O. 5度。所述信號(hào)發(fā)生器2為音頻范圍在100 20000HZ的低頻信號(hào)發(fā)生器，根據(jù)被測揚(yáng)聲器6不同頻率指向性測量要求選擇不同的發(fā)聲信號(hào)。
所述放大器3為音頻范圍在20 20000HZ的低頻功率放大器。所述接收系統(tǒng)300包括接收裝置7和數(shù)據(jù)處理器8，所述接收裝置7用于接收旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下被測揚(yáng)聲器6發(fā)出的聲音信息；所述數(shù)據(jù)處理器8用于處理該聲音信息,并生成揚(yáng)聲器三維指向性數(shù)據(jù)和三維指向性圖。參看圖2、圖3，發(fā)聲系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)201、聯(lián)軸器202、蝸桿203、蝸輪204、電機(jī)支架205、步進(jìn)電機(jī)206、聯(lián)軸器207、卡盤208、被測揚(yáng)聲器6和支撐軸210。步進(jìn)電機(jī)201接到控制器I發(fā)出的電脈沖信號(hào)，通過聯(lián)軸器202驅(qū)動(dòng)蝸桿203和蝸輪204的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)被測揚(yáng)聲器的水平旋轉(zhuǎn)。電機(jī)支架205通過螺栓連接固定在蝸輪204上，支撐步進(jìn)電機(jī)206，步進(jìn)電機(jī)206接到控制器I發(fā)出的電脈沖信號(hào)，通過聯(lián)軸器207和卡盤208實(shí)現(xiàn)被測揚(yáng)聲器6在垂直平面的旋轉(zhuǎn)。結(jié)合旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5在水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)被測揚(yáng)聲器在三維空間的任意轉(zhuǎn)動(dòng)。支撐軸210通過軸承與渦輪連接，對旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5有支撐作用。
該測量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步驟如下在專業(yè)消聲室9中，開啟揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)，將被測揚(yáng)聲器6固定于支撐架4上；在控制器I中設(shè)定控制參數(shù)，通過電脈沖傳給旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5根據(jù)控制參數(shù)設(shè)定步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)速度和角度范圍；在控制器I中設(shè)定揚(yáng)聲器6的聲音參數(shù)，傳給信號(hào)發(fā)生器2，信號(hào)發(fā)生器2按照設(shè)定參數(shù)產(chǎn)生的電信號(hào)通過功率放大器3放大后傳給被測揚(yáng)聲器6，被測揚(yáng)聲器6發(fā)聲；接收裝置7接收在旋轉(zhuǎn)情況下被測揚(yáng)聲器6在不同被測位置所發(fā)出的聲信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)反饋給數(shù)據(jù)處理器8 ;數(shù)據(jù)處理器8處理該反饋數(shù)據(jù)，并得出揚(yáng)聲器6的三維指向性數(shù)據(jù)和指向性圖；如此直至測量工作進(jìn)行完畢。該被測揚(yáng)聲器適于在2m以內(nèi)的車載揚(yáng)聲器、家用音響、音樂廳及影院音響各種音響設(shè)備。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)軸向載重1000kg,徑向載重500kg。與傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器測量設(shè)備相比，上述揚(yáng)聲器三維指向性測量系統(tǒng)，能夠得到精確的三維指向性數(shù)據(jù)和指向性圖，為揚(yáng)聲器精確聲學(xué)模型的建立和聲學(xué)仿真的準(zhǔn)確性提供了可靠保證。
權(quán)利要求
1.揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)，它包括控制系統(tǒng)、發(fā)聲系統(tǒng)和接收系統(tǒng)，由所述控制系統(tǒng) (100)來控制發(fā)聲系統(tǒng)(200)，使揚(yáng)聲器(6)在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下發(fā)出粉紅噪聲，再由所述接收系統(tǒng)(300)接收粉紅噪聲信號(hào)，在進(jìn)行處理后，生成揚(yáng)聲器三維指向性數(shù)據(jù)；其特征在于所述發(fā)聲系統(tǒng)(200)包括支撐架(4)，在所述支撐架(4)上設(shè)有固定揚(yáng)聲器(6)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(5)，控制系統(tǒng)(100)控制旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5上被測揚(yáng)聲器水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)，通過結(jié)合水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器三維指向性測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)(100) 包括控制器(I)、信號(hào)發(fā)生器(2)和功率放大器(3);由所述控制器(I)控制旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(5)的旋轉(zhuǎn)，所述控制器(I)同時(shí)控制信號(hào)發(fā)生器(2 )發(fā)出粉紅噪聲信號(hào)，并通過所述功率放大器(3)對信號(hào)放大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)，其特征在于所述控制器(I)通過控制不可逆的蝸輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)水平方向和垂直方向順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，最小步進(jìn)度達(dá)到O. 5度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)發(fā)生器(2)為音頻范圍在100 20000HZ的低頻信號(hào)發(fā)生器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)，其特征在于所述功率放大器(3)為音頻范圍在20 20000HZ的低頻功率放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)，其特征在于所述接收系統(tǒng)(300)包括接收裝置(7 )和數(shù)據(jù)處理器(8 )，所述接收裝置(7 )接收旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下被測揚(yáng)聲器(6 )發(fā)出的聲音信息；再由所述數(shù)據(jù)處理器(8)處理該聲音信息，并生成揚(yáng)聲器三維指向性數(shù)據(jù)和三維指向性圖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任何一項(xiàng)中所述的揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)，其特征在于所述揚(yáng)聲器指向性的測量系統(tǒng)的測量環(huán)境為專業(yè)消音室，測量距離在2m IOm之間。
全文摘要
揚(yáng)聲器指向性測量系統(tǒng)，是為了解決傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器指向性測量方法僅在水平方向和垂直方向進(jìn)行指向性測量，不能完成對完整球體三維指向性的測量，已不能滿足建立精確揚(yáng)聲器聲學(xué)模型的要求的技術(shù)問題而設(shè)計(jì)的，該測量系統(tǒng)由控制系統(tǒng)控制發(fā)聲系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)控制發(fā)出粉紅噪聲，由接收系統(tǒng)接收粉紅噪聲信號(hào)，并進(jìn)行處理，生成揚(yáng)聲器三維指向性數(shù)據(jù)。所述發(fā)聲系統(tǒng)在支撐架上表面設(shè)有固定揚(yáng)聲器的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，用于結(jié)合水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器三維指向性測量。實(shí)現(xiàn)各種用途揚(yáng)聲器三維指向性數(shù)據(jù)的測量和三維指向性圖的生成。有益效果實(shí)現(xiàn)被測揚(yáng)聲器在三維空間任意角度的變換，得到精確的三維指向性數(shù)據(jù)和指向性圖，為揚(yáng)聲器精確聲學(xué)模型的建立和聲學(xué)仿真的準(zhǔn)確性提供了可靠保證。
文檔編號(hào)H04R29/00GK103024656SQ20121056682
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者尚曉峰, 范朝綱, 王志堅(jiān) 申請人:吉林市旭峰激光科技有限責(zé)任公司