音頻分析儀校準方法

2023-05-07 16:27:11 1

專利名稱：音頻分析儀校準方法
技術領域：
本發明涉及儀器校準技術領域，更具體地說涉及音頻分析儀校準方法。
背景技術：
音頻是多媒體中的一種重要媒體，我們能夠聽見的音頻信號的頻率範圍大約是 20Hz 20kHz，其中語音大約分布在300Hz 4kHz之內，而音樂和其他自然聲響是全範圍 分布的。聲音經過模擬設備記錄或再生，成為模擬音頻，再經數位化成為數字音頻信號。所 謂音頻分析就是以數字音頻信號為分析對象，以數位訊號處理為分析手段，提取信號在時 域、頻域內一系列特性的過程。音頻分析儀是常用的音頻分析設備，音頻分析儀用於分析低頻信號的波形特性、 不平度、衰減、波形失真等性能，集中了低失真音頻源的功能、高性能失真分析儀的功能、頻 率計數器的功能、交流電壓表的功能、直流電壓表和SINAD表的功能，可用於檢測低頻信號 發生器、音頻掃頻儀、各種音頻類濾波器及低頻函數信號發生器等產品。音頻分析儀的性能 指標影響著產品品質和實驗數據分析的準確度，因此，需要對音頻分析儀的性能指標進行 校準，判斷其是否符合檢測要求。而現有的音頻分析儀校準方法，一般具有操作較複雜，檢 測效率較低的缺點。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種音頻分析儀校準方法，該方法 操作便捷，檢測效率較高。為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的音頻分析儀校準方法，它包括以下步驟第一步，將音頻分析儀置於標準環境條件下進行校準；第二步，對音頻分析儀進行外觀檢查；第三步，對音頻分析儀進行基本誤差校準，基本誤差校準包括音頻分析功能校準 和音頻信號發生器功能校準；其中，所述音頻分析功能校準包括輸入電壓誤差校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀的輸入電壓誤差，按照檢 測點調節多功能校準儀的輸出，調節音頻分析儀使其處於測量電平狀態，使音頻分析儀的 電壓量程在手動狀態，直接從其電壓顯示窗中讀取各個量程測量點的值，按校準點校準各 量程，計算音頻分析儀的輸入電壓誤差；輸入頻率誤差校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀的輸入頻率誤差，調節多 功能校準儀的輸出頻率，直接從音頻分析儀的頻率顯示窗中讀取頻率，按校準點校準各量 程，計算音頻分析儀的輸入頻率誤差；頻響特性校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀的頻響特性，調節多功能校準 儀，其固定電壓不變，改變其輸出頻率，直接從音頻分析儀的電壓顯示窗中讀取電壓，按校準點校準各量程，計算音頻分析儀的頻響特性；輸入失真誤差校準使用失真度儀檢定裝置校準音頻分析儀的輸入失真誤差，調 節失真度儀檢定裝置的輸出失真度，調節音頻分析儀使其處於測量失真狀態，直接從音頻 分析儀的失真顯示窗中讀取失真值，按校準點校準各量程，計算音頻分析儀的輸入失真誤 差；濾波器特性校準，包括加權濾波器特性校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀 的加權濾波器特性，調節多功能校準儀輸出至加權濾波器的參考頻率點，設置音頻分析儀 顯示零分貝值，按校準點頻率調節多功能校準儀頻率輸出，直接從音頻分析儀的電平顯示 窗中讀取加權值，按校準點校準各量程，計算音頻分析儀的加權濾波器特性誤差；濾波器特性校準，包括帶通濾波器特性校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀 的帶通濾波器特性，調節多功能校準儀輸出音頻分析儀固有的濾波頻率，設置音頻分析儀 顯示零分貝值，調節多功能校準儀頻率輸出直至從音頻分析儀的電平顯示窗中讀取_3dB 值，此時多功能校準儀輸出的頻率即為濾波頻率，按校準點校準各量程，計算音頻分析儀的 帶通濾波器特性誤差；其中，所述音頻信號發生器功能校準包括輸出電壓誤差校準使用標準電壓表校準音頻分析儀的輸出電壓誤差，調節音頻 分析儀的輸出，使被校儀器指在已選定的電壓校準點上，並直接從標準電壓表中讀取這些 點的實際值，計算音頻分析儀的輸出電壓誤差；輸出頻率誤差校準使用通用計數器校準音頻分析儀的輸出頻率誤差，調節被校 音頻分析儀的輸出，使被校儀器指在已選定的頻率校準點上，並直接從通用計數器中讀取 這些點的實際值，計算音頻分析儀的輸出頻率誤差；輸出失真誤差校準使用失真儀校準音頻分析儀的輸出失真誤差，調節音頻分析 儀使其處於正弦波輸出狀態，改變不同的頻率點，直接從失真儀中讀取信號的失真值，計算 音頻分析儀的輸出失真誤差；第四步，根據各誤差結果，作出對音頻分析儀的校準結論。優選的，所述標準環境條件為環境條件溫度為20°C，允許偏差5°C ；相對溼度為 60% RH，允許偏差15% RH;電源電壓為220V，允許偏差10% ；電源頻率為50Hz，允許偏差 IHz。進一步的，進行所述輸入電壓誤差校準、輸入頻率誤差校準、頻響特性校準、加權 濾波器特性校準以及帶通濾波器特性校準時，多功能校準儀與音頻分析儀的線路連接方式 為，多功能校準儀的正極連接音頻分析儀的正極，多功能校準儀的負極連接音頻分析儀的 負極。更進一步的，進行所述輸入失真誤差校準時，調節失真度儀檢定裝置與音頻分析 儀的線路連接方式為，調節失真度儀檢定裝置的正極連接音頻分析儀的正極，調節失真度 儀檢定裝置的負極連接音頻分析儀的負極。更進一步的，進行所述輸出電壓誤差校準時，標準電壓表與音頻分析儀的線路連 接方式為，標準電壓表的正極連接音頻分析儀的正極，標準電壓表的負極連接音頻分析儀 的負極。更進一步的，進行所述輸出頻率誤差校準時，通用計數器與音頻分析儀的線路連接方式為，通用計數器的正極連接音頻分析儀的正極，通用計數器的負極連接音頻分析儀 的負極。更進一步的，進行所述輸出失真誤差校準時，失真儀與音頻分析儀的線路連接方 式為，失真儀的正極連接音頻分析儀的正極，失真儀的負極連接音頻分析儀的負極。優選的，所述多功能校準儀的最大允差應小於被校音頻分析儀允許誤差的1/3 1/5 ；失真度儀檢定裝置的最大允差應小於被校音頻分析儀允許誤差的1/3 1/5。本發明的有益效果本發明所述音頻分析儀校準方法為，先將音頻分析儀置於標 準環境條件下進行校準，然後對音頻分析儀進行外觀檢查，再對音頻分析儀進行基本誤差 校準，基本誤差校準包括音頻分析功能校準和音頻信號發生器功能校準，最後根據各誤差 結果，作出對音頻分析儀的校準結論。以上操作步驟緊而有序，檢測項目針對性強，具有操 作便捷，檢測效率較高的優點。
具體實施例方式本發明所述音頻分析儀校準方法，音頻分析儀的基本誤差應在以下標準環境條件 下進行校準環境條件溫度為20°C，允許偏差5°C ；相對溼度為60% RH，允許偏差15% RH ； 電源電壓為220V，允許偏差10% ；電源頻率為50Hz，允許偏差IHz，在該環境下能提高檢測 精度。具體包括以下步驟第一步，將音頻分析儀置於上述標準環境條件下進行校準。第二步，對音頻分析儀進行外觀檢查；外觀檢查具體包括音頻分析儀必須標有型號、出廠編號、生產廠家等標誌；音頻 分析儀應有保證其正確使用的標誌，且不應有可以引起測量錯誤和影響準確度的缺陷；音 頻分析儀外露件無鬆動、機械損壞等，輸入線、電源線、接地端是否齊全；開關、按鈕、旋鈕等 應能正常使用。第三步，對音頻分析儀進行基本誤差校準，基本誤差校準包括音頻分析功能校準 和音頻信號發生器功能校準；校準時的一般要求是，被校音頻分析儀置於校準環境條件下不少於1小時，以消 除溫度梯度。按使用說明書通電進行預熱，檢查電氣工作性能；應根據被校儀器的準確度、 量程校準其基本誤差；也可根據用戶要求，只校準所需部分；對音頻分析儀進行基本誤差 校準時，每個量程取不少於3個檢測點，也可根據需要增加或減少檢測點；對每個校準點應 測試兩次或以上，取其平均值作為測試值；其中，所述音頻分析功能校準包括輸入電壓誤差校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀的輸入電壓誤差，將多功 能校準儀的正極連接音頻分析儀的正極，多功能校準儀的負極連接音頻分析儀的負極，必 要時可根據說明書的要求在輸入端接匹配負載。按照檢測點調節多功能校準儀的輸出，調 節音頻分析儀使其處於測量電平狀態，使音頻分析儀的電壓量程在手動狀態，直接從其電 壓顯示窗中讀取各個量程測量點的值，按校準點校準各量程，計算音頻分析儀的輸入電壓 誤差；輸入頻率誤差校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀的輸入頻率誤差，將多功 能校準儀的正極連接音頻分析儀的正極，多功能校準儀的負極連接音頻分析儀的負極，調節多功能校準儀的輸出頻率，直接從音頻分析儀的頻率顯示窗中讀取頻率，按校準點校準 各量程，計算音頻分析儀的輸入頻率誤差；頻響特性校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀的頻響特性，調節多功能校準 儀，其固定電壓不變，改變其輸出頻率，直接從音頻分析儀的電壓顯示窗中讀取電壓，按校 準點校準各量程，計算音頻分析儀的頻響特性；輸入失真誤差校準使用失真度儀檢定裝置校準音頻分析儀的輸入失真誤差，將 調節失真度儀檢定裝置的正極連接音頻分析儀的正極，調節失真度儀檢定裝置的負極連接 音頻分析儀的負極，調節失真度儀檢定裝置的輸出失真度，調節音頻分析儀使其處於測量 失真狀態，直接從音頻分析儀的失真顯示窗中讀取失真值，按校準點校準各量程，計算音頻 分析儀的輸入失真誤差；根據音頻分析儀的工作性能，其濾波性能分為加權特性和帶通特性兩種。其中加 權濾波性能的參數較多，常用的有DIN-Audio加權、DIN-Noise加權、CCHR加權、A加權、 CCIR/ARM加權；而帶通濾波性能一般分為低通濾波和高通濾波兩類。具體的，濾波器特性校準，包括加權濾波器特性校準使用多功能校準儀校準音 頻分析儀的加權濾波器特性，將多功能校準儀的正極連接音頻分析儀的正極，多功能校 準儀的負極連接音頻分析儀的負極，調節多功能校準儀輸出至加權濾波器的參考頻率點 IkHz (或按說明書要求)，設置音頻分析儀顯示零分貝值，按校準點頻率調節多功能校準儀 頻率輸出，直接從音頻分析儀的電平顯示窗中讀取加權值，按校準點校準各量程，計算音頻 分析儀的加權濾波器特性誤差；具體的，濾波器特性校準，還包括帶通濾波器特性校準使用多功能校準儀校準音 頻分析儀的帶通濾波器特性，將多功能校準儀的正極連接音頻分析儀的正極，多功能校準 儀的負極連接音頻分析儀的負極，調節多功能校準儀輸出音頻分析儀固有的濾波頻率，設 置音頻分析儀顯示零分貝值，調節多功能校準儀頻率輸出直至從音頻分析儀的電平顯示窗 中讀取_3dB值，此時多功能校準儀輸出的頻率即為濾波頻率，按校準點校準各量程，計算 音頻分析儀的帶通濾波器特性誤差；其中，所述音頻信號發生器功能校準包括輸出電壓誤差校準使用標準電壓表校準音頻分析儀的輸出電壓誤差，將標準電 壓表的正極連接音頻分析儀的正極，標準電壓表的負極連接音頻分析儀的負極調節音頻分 析儀的輸出，使被校儀器指在已選定的電壓校準點上，並直接從標準電壓表中讀取這些點 的實際值，計算音頻分析儀的輸出電壓誤差；輸出頻率誤差校準使用通用計數器校準音頻分析儀的輸出頻率誤差，將通用計 數器的正極連接音頻分析儀的正極，通用計數器的負極連接音頻分析儀的負極調節被校音 頻分析儀的輸出，使被校儀器指在已選定的頻率校準點上，並直接從通用計數器中讀取這 些點的實際值，計算音頻分析儀的輸出頻率誤差；輸出失真誤差校準使用失真儀校準音頻分析儀的輸出失真誤差，將失真儀的正 極連接音頻分析儀的正極，失真儀的負極連接音頻分析儀的負極，調節音頻分析儀使其處 於正弦波輸出狀態，改變不同的頻率點，直接從失真儀中讀取信號的失真值，計算音頻分析 儀的輸出失真誤差；第四步，根據各誤差結果，作出對音頻分析儀的校準結論，具體可以為，將校準原
7始數據應記入校準原始記錄，按照質量手冊和程序文件的要求保存，被校儀器的基本誤差 可使用計算機進行處理。上述音頻分析儀校準方法，其信號源性能指標包括頻率範圍20Hz到IOOKHz準 確度為設置值的0.3% ；輸出電平範圍為開路0.6mV到6V，準確度(開路)為設置值的 2% ；平坦度(IHz解析度)為士0.7% (士0.06dB)。其分析儀性能指標為失真基頻範圍 為20Hz ΙΟΟΚΗζ，顯示範圍為0. 001% 100% (-99. 99 OdB)，準確度為士 ldB，20Hz 20KHz及士2dB，20Hz IOOKHz ；輸入電壓範圍為50mV 300V，殘餘失真和噪聲優於下 列值:80KHzBW :-80dB (0. 01 % )或 15μ V，20Hz 20KHz，及 _65dB(0. 056 % )或 45 μ V， 50ΚΗζ ΙΟΟΚΗζ ；SINAD基頻範圍為20Hz ΙΟΟΚΗζ，顯示範圍為0 99. 99dB，準確度為 士 ldB，20Hz 20KHz 及 士2dB，20 IOOKHz ；交流電平滿量程顯示為 300V、30V、3V、0. 3V、 30mV、3mV、0. 3mV，過量程為33% (300V量程除外)，準確度為士2% (50mV 300V，20Hz 20KHz)；直流電平滿量程顯示為300V，48V，16V，4V，過量程為33% (300V量程除外)，準 確度為讀數的士 l%，600mV 300V ；士6mV(輸入電壓為600mV)；頻率測量的測量範圍為 20Hz 150KHz (20Hz IOOKHz，失真模式和SINAD模式)，分辨力5位(輸入頻率低於IOOHz 為0. OlHz)，準確度為士(0. 004% +1個字)。優選的，所述多功能校準儀的型號為FLUKE5500A，失真度儀檢定裝置的型號為 JD-90A。其中，多功能校準儀的最大允差應小於被校音頻分析儀允許誤差的1/3 1/5 ；失 真度儀檢定裝置的最大允差應小於被校音頻分析儀允許誤差的1/3 1/5。校準裝置的擴 展不確定度(k =》應小於被校儀器允許誤差的1/3 1/5。所用的標準器應檢定(校準)， 並在有效周期內使用，標準裝置及其它設備應具有良好的接地裝置及標誌，以保證標準的 可靠性及人身安全。採用上述音頻分析儀校準方法，音頻分析儀的復校時間間隔一般為1 年，根據被校儀器的使用環境條件、使用頻率以及使用部位的重要性也可由用戶和校準單 位商定被校儀器的時間間隔。本發明所述音頻分析儀校準方法，具有操作步驟緊而有序，檢 測項目針對性強，操作便捷，檢測效率較高的優點，可以作為工廠和校準機構作儀器校準的 作操作規範，適用於測量電壓0. 001 300V，頻率小於200kHz的音頻分析儀的校準。以上所述僅是本發明的較佳實施例，故凡依本發明專利申請範圍所述的構造、特 徵及原理所做的等效變化或修飾，均包括於本發明專利申請範圍內。
權利要求
1.音頻分析儀校準方法，其特徵在於，它包括以下步驟 第一步，將音頻分析儀置於標準環境條件下進行校準； 第二步，對音頻分析儀進行外觀檢查；第三步，對音頻分析儀進行基本誤差校準，基本誤差校準包括音頻分析功能校準和音 頻信號發生器功能校準；其中，所述音頻分析功能校準包括輸入電壓誤差校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀的輸入電壓誤差，按照檢測點 調節多功能校準儀的輸出，調節音頻分析儀使其處於測量電平狀態，使音頻分析儀的電壓 量程在手動狀態，直接從其電壓顯示窗中讀取各個量程測量點的值，按校準點校準各量程， 計算音頻分析儀的輸入電壓誤差；輸入頻率誤差校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀的輸入頻率誤差，調節多功能 校準儀的輸出頻率，直接從音頻分析儀的頻率顯示窗中讀取頻率，按校準點校準各量程，計 算音頻分析儀的輸入頻率誤差；頻響特性校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀的頻響特性，調節多功能校準儀，其 固定電壓不變，改變其輸出頻率，直接從音頻分析儀的電壓顯示窗中讀取電壓，按校準點校 準各量程，計算音頻分析儀的頻響特性；輸入失真誤差校準使用失真度儀檢定裝置校準音頻分析儀的輸入失真誤差，調節失 真度儀檢定裝置的輸出失真度，調節音頻分析儀使其處於測量失真狀態，直接從音頻分析 儀的失真顯示窗中讀取失真值，按校準點校準各量程，計算音頻分析儀的輸入失真誤差；濾波器特性校準，包括加權濾波器特性校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀的加 權濾波器特性，調節多功能校準儀輸出至加權濾波器的參考頻率點，設置音頻分析儀顯示 零分貝值，按校準點頻率調節多功能校準儀頻率輸出，直接從音頻分析儀的電平顯示窗中 讀取加權值，按校準點校準各量程，計算音頻分析儀的加權濾波器特性誤差；濾波器特性校準，包括帶通濾波器特性校準使用多功能校準儀校準音頻分析儀的帶 通濾波器特性，調節多功能校準儀輸出音頻分析儀固有的濾波頻率，設置音頻分析儀顯示 零分貝值，調節多功能校準儀頻率輸出直至從音頻分析儀的電平顯示窗中讀取_3dB值，此 時多功能校準儀輸出的頻率即為濾波頻率，按校準點校準各量程，計算音頻分析儀的帶通 濾波器特性誤差；其中，所述音頻信號發生器功能校準包括輸出電壓誤差校準使用標準電壓表校準音頻分析儀的輸出電壓誤差，調節音頻分析 儀的輸出，使被校儀器指在已選定的電壓校準點上，並直接從標準電壓表中讀取這些點的 實際值，計算音頻分析儀的輸出電壓誤差；輸出頻率誤差校準使用通用計數器校準音頻分析儀的輸出頻率誤差，調節被校音頻 分析儀的輸出，使被校儀器指在已選定的頻率校準點上，並直接從通用計數器中讀取這些 點的實際值，計算音頻分析儀的輸出頻率誤差；輸出失真誤差校準使用失真儀校準音頻分析儀的輸出失真誤差，調節音頻分析儀使 其處於正弦波輸出狀態，改變不同的頻率點，直接從失真儀中讀取信號的失真值，計算音頻 分析儀的輸出失真誤差；第四步，根據各誤差結果，作出對音頻分析儀的校準結論。
2.根據權利要求1所述的音頻分析儀校準方法，其特徵在於所述標準環境條件為 環境條件溫度為20°C，允許偏差5°C ；相對溼度為60% RH，允許偏差15% RH ；電源電壓為 220V，允許偏差10% ；電源頻率為50Hz，允許偏差IHz。
3.根據權利要求1所述的音頻分析儀校準方法，其特徵在於進行所述輸入電壓誤差 校準、輸入頻率誤差校準、頻響特性校準、加權濾波器特性校準以及帶通濾波器特性校準 時，多功能校準儀與音頻分析儀的線路連接方式為，多功能校準儀的高壓端連接音頻分析 儀的高壓端，多功能校準儀的地端連接音頻分析儀的地端。
4.根據權利要求3所述的音頻分析儀校準方法，其特徵在於進行所述輸入失真誤差 校準時，調節失真度儀檢定裝置與音頻分析儀的線路連接方式為，調節失真度儀檢定裝置 的高壓端連接音頻分析儀的高壓端，調節失真度儀檢定裝置的地端連接音頻分析儀的地 端。
5.根據權利要求4所述的音頻分析儀校準方法，其特徵在於進行所述輸出電壓誤差 校準時，標準電壓表與音頻分析儀的線路連接方式為，標準電壓表的高壓端連接音頻分析 儀的高壓端，標準電壓表的地端連接音頻分析儀的地端。
6.根據權利要求5所述的音頻分析儀校準方法，其特徵在於進行所述輸出頻率誤差 校準時，通用計數器與音頻分析儀的線路連接方式為，通用計數器的高壓端連接音頻分析 儀的高壓端，通用計數器的地端連接音頻分析儀的地端。
7.根據權利要求6所述的音頻分析儀校準方法，其特徵在於進行所述輸出失真誤差 校準時，失真儀與音頻分析儀的線路連接方式為，失真儀的高壓端連接音頻分析儀的高壓 端，失真儀的地端連接音頻分析儀的地端。
8.根據權利要求1至7任一項所述的音頻分析儀校準方法，其特徵在於所述多功能 校準儀的最大允差應小於被校音頻分析儀允許誤差的1/3 1/5 ；失真度儀檢定裝置的最 大允差應小於被校音頻分析儀允許誤差的1/3 1/5。
全文摘要
本發明涉及儀器校準技術領域，更具體地說涉及音頻分析儀校準方法，先將音頻分析儀置於標準環境條件下進行校準，然後對音頻分析儀進行外觀檢查，再對音頻分析儀進行基本誤差校準，基本誤差校準包括音頻分析功能校準和音頻信號發生器功能校準，最後根據各誤差結果，作出對音頻分析儀的校準結論。該音頻分析儀校準方法，其操作步驟緊而有序，檢測項目針對性強，操作便捷，檢測效率較高。
文檔編號G10L11/00GK102148029SQ201110072490
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月25日 優先權日2011年3月25日
發明者劉龍, 聶雪明, 高軍 申請人:東莞市世通儀器檢測服務有限公司