电声器件测试仪类仪器的校准方法研究

刁振军

摘 要：在电子科技和通信技术的发展与推动下，电声器件的种类和技术得到了发展与创新，并且逐渐应用到更加广泛的领域当中。通过测试仪器对电声器件的性能进行测试，是保证和发挥电声器件性能的重要前提条件。在测试工作中，仪器的精确度是至关重要的，只有在精准的技术指标基础上才能够保证仪器测量效果的准确性。文章对电声器件及其测试仪进行了简述，对电声器件测试仪校准的环境要求和量化标准进行了明晰，重点对电声器件测试仪类仪器的校准方法进行了研究。以期对电声器件测试仪类仪器的校准方法进行分析和明确，促进电声器件测试工作的准确性与科学性。

关键词：电声器件；测试仪；校准方法

测试仪器校准是保证仪器测量工作准确性的重要条件，也是我国市场经济发展下对相关领域的技术需求。仪器校准能够明确规定条件下测试仪器的示值和标准值，校准工作的结果能够对测试仪器的测量成果进行明晰。在测试仪器校准工作中，需要对校准环境、仪器误差以及校准人员进行规范要求，只有在这几项基础条件得到满足的前提下，仪器校准工作才能够稳定、科学地开展。

1 电声器件及其测试仪简述

电声器件是指通过电磁感应以及静电感应等实现电与声转变的器件，电声器件在人们的日常生活中有很多种类，广泛应用于人们生产、生活的各个方面，较为常见的如扬声器、耳机以及传声器等。电声器件是在电子和通信行业发展促进下产生的，对社会的发展进步有着积极的作用。电声器件测试仪器是用来测试电声器件性能的仪器，通过相应的软件以及仿真耳等电声测试配件对电声器件的灵敏度、频率特性等技术指标进行明确和测定[1]。电声器件测试仪是信息科技与通信技术共同发展下的产物，是检测电声器件性能指标的重要仪器，其工作质量对电声器件产品的质量有着至关重要的影响。

2 电声器件测试仪类仪器校准的环境要求

在进行电声器件测试仪器校准前，校准人员要对校准工作的环境进行保证，使环境状况达到校准工作的需求。在空气温度方面要达到（23±5）℃：校准环境的相对湿度要达到（50±20）%；大气压力要在（101.3±3.0） kPa的范围内。另外，进行仪器校准时室内的噪声环境要保持测量声信号小于15 dB。只有当校准环境满足上述要求时，才能够有效开展仪器校准工作。

3 电声器件测试仪类仪器校准的设备及其量化标准

在进行电声器件测试仪校准工作时，需要用到不同种类的校准设备：（1）声校准器。声校准器的精确度要达到JJG176-2005声校准器技术规范中的1级技术要求。（2）多频声校准器。当仪器的频率范围在31.5 Hz-16 kHz时，多频声校准器的精确度需达到JJG176-2005声校准器技术规范中的2级技术要求。（3）频率计。当仪器的频率范围在20 Hz-20 kHz时，频率计测量的最大误差应好于±0.01%。（4）失真度测量仪。谐波失真和总失真测量允许的最大误差要优于±l0%（满刻度）。

4 电声器件测试仪类仪器校准的方法研究

4.1仪器自动校准的内容

电声器件测试仪校准中，有两个部分的内容可以通过仪器进行自动校准：（l）内部电信号校准。一般的电声器件测试仪内部都设有內部自动电信号校准功能，在完成仪器的开机启动后，可以通过运行内部电信号校准功能使仪器完成自动内部校准[2]。（2）传声器校准。电声器件测试仪在进行声信号输入校准时，需要利用传声器来接收信号。因此，在校准工作开始前要利用声校准器对传声器进行校准。

4.2仪器外部校准

在仪器校准工作中，外部校准工作是不可忽视的部分.通过对仪器外观的观察与校准能够对仪器的性能进行初步的判断。首先，校准人员要对电声测试仪器的主机以及辅助配件的名称、型号、符号标识的清晰度和完整度进行校准，保证各个部件的标识清楚。其次，要对电声器件测试仪器的机械损伤进行校验，保证仪器连接线和接头的稳定性与可靠性，确保线路的连接顺畅稳固，避免由于接头松动和接触不良等情况对仪器的正常运行产生不良影响。再次，要对电声器件测试仪器的按键以及开关按钮等进行校准，保证开关以及按键的有效性与准确性。最后，要对电声仪器测试仪不同部分的连接进行校准，保证各部件准确顺畅连接，在通电后能够正常运行。

4.3仿真嘴校准

（l）在仿真嘴的归一化自由声场响应校准方面，将电声器件测试仪的功能设置在需要测试的功能状态中，连接仪器的声压级测量回路和主机，使其处于校准状态；将传声器定位置于仿真嘴的水平距离50 mm处；再使电声器件测试仪的仿真嘴发出声音，并利用实时声分析仪的1/3倍频程实时分析测试功能，结合仿真嘴轴线距嘴唇平面50 mm归一化自由声场响应，明确仿真嘴的1/3倍频程声压级，得出的差值也就是仿真嘴的归一化自由声场响应[3]。（2）仿真嘴的最大声压级校准。在这一指标的校准过程中，将实时声分析仪的传声器定位于仿真嘴的参考点处，通过仿真话音的信号输出以及实时声分析仪，对电声器件测试仪的信号源输出值进行不断的调试，对仿真嘴最大声压级进行校准。

5 仪器信号源校准方法

5.1信号源频率校准

对电声器件测试仪的信号源频率进行校准时，首先将测试仪通电并进行预热，随后将测试仪设置在校准功能上，启动内置仪器内置信号源的工作，同时将其设置于单一固定频率以及人工调节频率中，在此基础上，把内置信号源的电信号输出端与频率计的输入端进行连接[4]。利用频率计对仪器信号源频率的上限与下限进行明确，进而得出信号源频率范围。在信号源频率范围内选取个倍频程测点，观察记录各个测点的示值以及此时频率计测量得出的值，进而得到仪器的信号源频率示值误差。

5.2信号源幅频特性校准

在对电声器件测试仪的信号源幅频特性进行校准时，首先按照标准要求对仪器进行通电和预热，把仪器设置在校准功能上，启动内置信号源的工作并将其保证在正弦定频信号状态。在此基础上，连接仪器内置信号源电信号输出端和数字电压表的输入端[5]。同样，在信号源的频率范围内选取各倍频程的测点，观察并记录各测试点在数字电压表上显示的电压数值，利用不同的电压示值算取信号源频率的幅频特性以及信号源的输出电压。

5.3信号源总失真校准

电声器件测试仪信号源总失真的校准需要用到失真度测量仪以及数字电压表，首先依照标准使用方法将仪器内置信号源的输出信号设置到最大输出电平，观察并记录数字电压表中l kHz的输出电压值[6]。随后将信号源输出端与失真度测量仪的输入端进行连接。在信号源频率范围之内，选取各倍频程的信号源频率，之后将失真度测量仪设置在总失真测量功能上，观察并记录不同频率在失真度测量仪上所显示的总失真值。

5.4电信号测量幅值线性校准

对电声器件测试仪的电信号测量幅值线性进行校准时，要将仪器设置在校准状态中，对电信号输入端的电压值进行测量和指示[7]。随后，将声频信号发生器的输出正弦频率设置在1 kHz，同时对仪器的输出电压进行调节使数字电压表的数值显示为50.0 mV。再按照测试仪的标准要求在幅值测量范围内选取测试点，并对声频信号发生器的输出电平进行调控，将測试仪指示于指定的校准点。

5.5声压级测量误差校准

电声器件测试仪类仪器的声压级测量误差校准，需要将仪器设置在声压级测量校准状态下，并将仪器与声压测试回路以及主机进行联通，对声压级测量误差进行测定和计算。

6结语

综上所述，对电声器件测试类仪器进行校准能够对仪器的测量性能进行保证，进而有效地完成电声器件的测试工作，保汪电声器件的质量。对电声器件测试仪类仪器进行校准时，必须具备专业的校准人员和校准设备，同时严格按照相关标准和方法对仪器的各项指标和示值进行校准和明确。

[参考文献]

[1]刘阳，谭坚文，曾德平，等.基于虚拟仪器技术的聚焦超声换能器电声转换效率自动测试系统[J]中国生物医学工程学报，2017 （3）：322-328

[2]周静雷，孙端.基于STM32的电声综合测试仪硬件设计[J]微处理机，2017（2）：77-81.

[3]吴群，舒建波.电声器件测试仪类型仪器校准方法分析[J]计量与测试技术，2016 （4）：12-13

[4]郭庆，杨东奇，徐翠锋.扬声器电声参数自动测试系统的设计[J]科学技术与工程，2015 （34）：56-63

[5]施允文.ABS-3型测试仪在大功率广播发射机中的应用[J]科教导刊，2015 （5）：50-51

[6]谢小敏.ATS-I型音频分析仪测试调幅广播发射机三大电声指标[J]西部广播电视，2015 （8）：233.

[7]魏宏林.电声指标测试对DX发射机薄弱环节的考验[J]西部广播电视，2014 （18）：188-189