一種校準混響時間測量儀的裝置和校準方法
2024-03-22 12:11:05
專利名稱：一種校準混響時間測量儀的裝置和校準方法
技術領域：
本發明屬於聲學測試的計量領域，具體涉及一種校準混響時間測量儀的裝置及其
校準操作方法。
背景技術：
混響時間是音質評價方面的最基本參數之一，評價廳堂音質的混響時間有T40、 T60等，即聲信號衰減40dB和60dB的時間。現在很多聲學分析儀均有混響時間測量功能， 本發明申請中將用於混響時間測量的聲學分析儀統稱為混響時間測量儀。由於計量器具均 有校準溯源的需求，而且混響時間測量儀對聲信號衰減過程的測量和混響時間的計算是否 準確直接影響到廳堂音質的評價，但是現有的校準方法中除了校準混響時間測量儀相應通 道測得的聲壓級是否準確外，並未對其混響時間測量能力作出評判。 在現有技術中，申請號為200420120449. 7的"可攜式音頻混響器"給出了一種便 攜式的音頻混響器，主要考慮的是音頻混響器的攜帶要求；申請號為200710047100. X的 "基於時變延遲線的數字混響處理器"實現了飲品數位訊號的混響處理，但不具備混響時間 校準的能力。 目前可採用的校準方法是將聲源放置在具有固定混響時間的標準混響室，利用混 響時間測量儀測得聲源切斷電源後的聲信號衰減時間，與混響室的標稱混響時間對照進行 校準。該校準方法需要混響室等特殊實驗室和高可靠性的聲源，校準工作需要在專門聲學 實驗室進行，費用較高，且無法滿足廳堂音質評價過程中需要的現場測試校準需求。
發明內容
本發明的目的在於解決上述現有技術中存在的難題，提供一種可攜式校準混響時
間測量儀的裝置及其校準操作方法，用來滿足聲學計量器具的校準溯源需求。 本發明是通過以下技術方案實現的 —種用於校準混響時間測量儀的校準裝置，包括電信號定時衰減模塊、控制模塊 和人機互動模塊；所述人機互動模塊用於接收外界的指令，所述控制模塊用於響應所述的 指令，並根據所述指令對電信號定時衰減模塊進行控制。 所述電信號定時衰減模塊包括信號輸入端、輸入阻抗變換電路、數字電位器、輸出 阻抗變換電路和信號輸出端，從信號輸入端輸入的信號依次經過輸入阻抗變換電路、數字 電位器、輸出阻抗變換電路，從信號輸出端輸出。所述電信號定時衰減模塊的信號輸入端和 信號輸出端均採用BNC接口 ；所述信號輸出端通過BNC電纜與待校準的混響時間測量儀相 連，這樣，從該裝置輸出的衰減信號就直接輸入到了待校準的混響時間測量儀。為了保證較 好的信噪比，所述數字電位器至少為12位。具體來說，對於12位1023個抽頭的數字電位 器，通過它衰減40dB，即1/100，信噪比較好，如果要衰減60dB，應該選擇為數更多的數字電 位器。為了提高負載能力，所述輸入輸出阻抗變換電路均採用射極跟隨電路。
所述控制模塊包括單片機及其電源管理電路，對所述數字電位器進行控制。所述單片機的頻率不小於32. 768kHz ;所述電源管理電路為低壓差穩壓器，產生供單片機工作 的電源。 所述人機互動模塊包括按鍵和指示燈，由所述單片機接收從所述按鍵輸入的指 令，並由所述單片機控制指示燈的輸出。所述一組按鍵包括電源開關、用於設置衰減時間的 按鍵、用於啟動衰減觸發的按鍵以及用於信號復位的按鍵。指示燈用於提示錯誤操作。具 體來說，所述用於設置衰減時間的按鍵為一組，是根據校準需求來設置的，例如衰減40dB， 可設置0.5s、ls、5s、15s四個檔位，在選定好衰減時間後，按下相應的按鍵，則裝置在選定 的衰減時間內衰減到40dB。 該校準裝置的使用方法包括以下步驟 (1)白噪聲信號或者其它恆定幅值的音頻信號接入到校準裝置的信號輸入端；將 信號輸出端與待校準的混響時間測量儀的輸入端相連；
(2)開啟待校準的混響時間測量儀的測量功能； (3)打開校準裝置的電源開關，選擇衰減時間檔位，在人機互動模塊中按下相應的
設置衰減時間的按鍵，然後按下啟動衰減觸發的按鍵使電信號開始衰減； (4)從信號輸出端輸出的信號在設定的衰減時間內衰減到滿足校準需求的量； (5)完成待校準的混響時間測量儀的混響時間測量，檢測待校準的混響時間測量
儀計算出的混響時間是否與校準裝置上設定的衰減時間一致，如果有偏差，則對混響時間
測量儀進行校準。 電信號衰減完成後及校準過程中均可通過信號復位按鍵實現輸出電信號的復位， 進行重新校準；錯誤操作時指示燈會提示。 具體來說，對於步驟(5)，一般混響時間測量儀測量的是聲信號衰減曲線，然後根 據該曲線計算混響時間T40， T60，即衰減40dB或60dB的時間。通過對待校準的混響時間 測量儀的測量，若發現有偏差，一個可能是測量儀的時鐘信號有偏差，另一個可能是測量儀 在獲得衰減曲線後計算T40、 T60的公式應用上有偏差。因此，可以通過調節這兩項以達到 和校準裝置設定值一致的混響時間。 與現有技術相比，本發明的有益效果是滿足了聲學計量器具的校準溯源需求，實 現了對混響時間測量儀的可攜式快速校準，避免了將混響時間測量儀送至專業聲學實驗室 進行校準的繁雜過程和昂貴費用，通過該混響時間校準裝置的定期溯源即可實現混響時間 測量儀的可攜式校準，為廳堂音質的混響時間評價提供可靠的技術支持。
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述
圖1是本發明提供的校準裝置的模塊示意圖
圖2是本發明電路實施的一種實施例.
具體實施例方式
如圖1所示，用於校準混響時間測量儀的校準裝置包括電信號定時衰減模塊、控 制模塊和人機互動模塊；所述人機互動模塊用於接收外界的指令，所述控制模塊用於響應 所述的指令，並根據所述指令對 信號定時衰減模塊進行控制。
所述電信號定時衰減模塊包括信號輸入端1、輸入阻抗變換電路2、數字電位器3、 輸出阻抗變換電路4和信號輸出端5，從信號輸入端1輸入的信號依次經過輸入阻抗變換電 路2、數字電位器3、輸出阻抗變換電路4，從信號輸出端5輸出。所述電信號定時衰減模塊 的信號輸入端和信號輸出端均採用BNC接口 ；所述信號輸出端5通過BNC電纜與待校準的 混響時間測量儀相連，這樣，從該裝置輸出的衰減信號就直接輸入到了待校準的混響時間 測量儀。為了保證較好的信噪比，所述數字電位器為12位，通過它衰減40dB，即1/100，信 噪比較好。為了提高負載能力，所述輸入輸出阻抗變換電路均採用射極跟隨電路。
所述控制模塊包括單片機7及其電源管理電路，對所述數字電位器3進行控制。所 述單片機7的頻率不小於32. 768kHz ;所述電源管理電路為低壓差穩壓器，產生供單片機工 作的電源。 所述人機互動模塊包括按鍵6和指示燈8，由所述單片機7接收從所述按鍵6輸入 的指令，並由所述單片機7控制指示燈8的輸出。所述按鍵6為一組，包括一個電源開關、 四個設置衰減時間的按鍵。可設置0.5s、ls、5s、15s四個檔位、一個啟動衰減觸發的按鍵以 及一個信號復位按鍵。指示燈8用於提示錯誤操作。
該校準裝置的使用方法包括以下步驟 (1)噪聲信號或者其它恆定幅值的音頻信號接入到校準裝置的信號輸入端1 ;將 信號輸出端5與待校準的混響時間測量儀的輸入端相連；
(2)開啟待校準的混響時間測量儀的測量功能； (3)打開校準裝置的電源開關，選擇衰減時間檔位，在人機互動模塊中按下相應的
設置衰減時間的按鍵，然後按下啟動衰減觸發的按鍵使電信號開始衰減； (4)從信號輸出端5輸出的信號在設定的衰減時間內衰減到滿足校準需求的量； (5)完成待校準的混響時間測量儀的混響時間測量，檢測待校準的混響時間測量
儀計算出的混響時間是否與校準裝置上設定的衰減時間一致，如果有偏差，則對混響時間
測量儀進行校準。 電信號衰減完成後及校準過程中均可通過信號復位按鍵實現輸出電信號的復位， 進行重新校準；錯誤操作時指示燈會提示。 圖2是本發明電路實施的一種實施例，但是本申請中的方法不局限於所選的單片 機和數字電位器等元器件型號，實現相同或相似功能的單片機和各元器件均可應用於本發 明申請中。 上述技術方案只是本發明的一種實施方式，對於本領域內的技術人員而言，在本 發明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限於本 發明上述具體實施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是優選地，而並不具有限制 性的意義。
權利要求
一種用於校準混響時間測量儀的校準裝置，其特徵在於所述裝置包括電信號定時衰減模塊、控制模塊和人機互動模塊；所述人機互動模塊用於接收外界的指令，所述控制模塊用於響應所述的指令，並根據所述指令對電信號定時衰減模塊進行控制；所述電信號定時衰減模塊包括信號輸入端、輸入阻抗變換電路、數字電位器、輸出阻抗變換電路和信號輸出端，從信號輸入端輸入的信號依次經過所述輸入阻抗變換電路、數字電位器、輸出阻抗變換電路，從信號輸出端輸出；所述控制模塊包括單片機及其電源管理電路，對所述數字電位器進行控制；所述人機互動模塊包括按鍵和指示燈，由所述單片機接收從所述按鍵輸入的指令信號，並由所述單片機控制所述的數字電位器電阻，並由所述單片機輸出指示燈信號。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述電信號定時衰減模塊的信號輸入端 和信號輸出端均採用BNC接口 ；所述信號輸出端通過BNC電纜與待校準的混響時間測量儀 相連；所述數字電位器至少為12位；所述輸入輸出阻抗變換電路均採用射極跟隨電路。
3. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述單片機的頻率不小於32. 768kHz ;所 述電源管理電路為低壓差穩壓器，產生供單片機工作的電源。
4. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述按鍵為一組，包括電源開關、用於設 置衰減時間的按鍵、用於啟動衰減觸發的按鍵以及用於信號復位的按鍵；指示燈用於提示 錯誤操作。
5. 根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於所述用於設置衰減時間的按鍵為一組，是 根據校準調節需求進行設置。
6. 根據權利要求1-5之一所述的裝置的校準操作方法，其特徵在於所述方法包括，(1) 將白噪聲信號或者其它恆定幅值的音頻信號接入到校準裝置的信號輸入端；將信 號輸出端與待校準的混響時間測量儀的輸入端相連；(2) 開啟待校準的混響時間測量儀的測量功能；(3) 打開校準裝置的電源開關，選擇衰減時間檔位，在人機互動模塊中按下相應的設置 衰減時間的按鍵，然後按下啟動衰減觸發的按鍵使電信號開始衰減；(4) 從信號輸出端輸出的信號在設定的衰減時間內衰減到滿足校準需求的量；(5) 完成混響時間測量儀的混響時間測量，檢測混響時間測量儀計算出的混響時間是 否與校準裝置上設定的衰減時間一致，如果有偏差，則對混響時間測量儀進行校準；電信號衰減完成後及校準過程中均可通過信號復位按鍵實現輸出電信號的復位，進行 重新校準；錯誤操作時指示燈會提示。
全文摘要
本發明提供了一種用於校準混響時間測量儀的校準裝置及其校準操作方法，屬於聲學測試計量領域。該裝置包括電信號定時衰減模塊、控制模塊和人機互動模塊。其使用方法是通過單片機控制數字電位器實現電信號的定時衰減，檢測待校準的混響時間測量儀計算出的混響時間是否與校準裝置上設定的衰減時間一致，如果有偏差，則對混響時間測量儀進行校準。採用此發明，滿足了聲學計量器具的校準溯源需求，實現了對混響時間測量儀的快速校準。
文檔編號G01H7/00GK101738249SQ20081022689
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月20日 優先權日2008年11月20日
發明者何龍標, 牛鋒, 白瀅, 陳劍林 申請人:中國計量科學研究院