为了对扬声器进行轴向响应测量,您需要将扬声器放置在支架上,并尽可能远离所有反射面。同时尽量保持无噪声进行测量,因为添加到响应中的噪声会降低测量结果的质量。测量麦克风应放置在测量轴上,距离扬声器约1米处。设置好麦克风和扬声器后,使用卷尺测量到最近反射面(地面或天花板)的距离。
通过一些简单的几何计算(如图1),可以确定要使用的低频截止频率。
图1
低频截止频率=343/(2*(x²+h²)^0.5)其中,343m/s是声速。对于一个天花板高度为2.4米、测量距离为1米的房间,计算得出:低频截止频率=343/(2*((0.5²+1.2²)^0.5))=132Hz。因此,对于此大小的房间,任何低于132Hz的数据都是无效的!请记住,应该在此基础上增加一个额外的裕量,因为在测量的低频八度音阶中收集到的数据点非常少。
下一步是连接设备(见图2)。请注意,电脉冲被输入到4262动态信号分析仪以及从麦克风接收到的脉冲。这意味着您可以在开始声学测量之前检查电脉冲的带宽。同时,检查功率放大器的输出也是一个好主意,以确保它没有被脉冲输入过载。这种过载很难从麦克风输出中检测出来,因此请检查功率放大器的输出是否在其额定范围内。
图2
频率响应测量:
(注:如果您想进行一系列测量以进行比较,则必须对每项测量使用相同的设置。否则,测量的相对水平将会有所不同。)
对于此说明,我们假设脉冲发生器的输出在通道A上,而麦克风返回的信号在通道B上。
首先,观察脉冲。下面的屏幕显示了脉冲及其频谱(图3)。
图3
在范围视图设置 >选项中,设置如下:
要显示的数据设置为:当前
在频谱视图设置 >选项中,设置如下:
X轴比例设置为:对数(Log)
Y轴比例设置为:分贝(dB)
窗口类型设置为:矩形窗
频谱带数量设置:512
显示模式设置为:正常
在频谱视图设置 >测量>测量列表>添加中,添加了一个新的测量项:
测量设置为:扫描时间
通道设置为:通道A
请注意,脉冲宽度为25µs,在大约20kHz时存在3dB滚降。如果脉冲变长,则测量的最高频率会降低。这里存在一个权衡:既要使脉冲获得足够的功率以克服到达麦克风的背景噪声,又要考虑带宽。脉冲高度有一个上限,这个上限由功率放大器和扬声器决定。如果不想测量超过10kHz的频率,增加脉冲长度可以改善噪声性能。请注意,频谱视图窗口是矩形的。不要将其与测量时间窗口混淆。为了获得良好的扬声器测量结果,您可以尝试更改频谱视图窗口。布莱克曼窗(Blackman window)可能是最佳选择。
设置好脉冲长度后,现在您可以开始观察声学输出,需要调整脉冲的重复率。将脉冲通过扬声器发送,并在PicoScope上观察结果。
下面的屏幕显示结果。请注意,来自麦克风的红色脉冲相对于电脉冲(蓝色脉冲)延迟了2.8毫秒以上。在这种情况下,测量距离为95厘米,这给出了声速的测量值为333米/秒(一个很好的验证!)(图4)
图4
在设置重复率时,必须考虑房间的混响时间。如前所述,房间内的第一次反射决定了我们可以使用的测量窗口。然而,在此之后,房间反射的能量仍会持续一段时间到达麦克风。在普通的实验室中,脉冲发出的声音可能需要0.5秒到1秒的时间才能衰减消失。如果您的房间具有很强的混响效果(空间大且吸收少),则衰减时间可能更长,长达5秒或10秒。这一点之所以重要,是因为必须允许一个脉冲的混响尾部在下一个脉冲到达之前衰减消失。如果不允许这种情况发生,则混响能量会被添加到测量结果中。最好将重复率设置在0.5秒到1秒之间。检查麦克风脉冲之前的示波器视图显示内容,并降低重复率,以查看噪声底是否降低。