為了對揚(yáng)聲器進(jìn)行軸向響應(yīng)測量，您需要將揚(yáng)聲器放置在支架上，并盡可能遠(yuǎn)離所有反射面。同時(shí)盡量保持無噪聲進(jìn)行測量，因?yàn)樘砑拥巾憫?yīng)中的噪聲會(huì)降低測量結(jié)果的質(zhì)量。測量麥克風(fēng)應(yīng)放置在測量軸上，距離揚(yáng)聲器約1米處。設(shè)置好麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器后，使用卷尺測量到最近反射面（地面或天花板）的距離。

通過一些簡單的幾何計(jì)算（如圖1），可以確定要使用的低頻截止頻率。

圖1

低頻截止頻率=343/(2*(x2+h2)^0.5)其中，343m/s是聲速。對于一個(gè)天花板高度為2.4米、測量距離為1米的房間，計(jì)算得出：低頻截止頻率=343/(2*((0.52+1.22)^0.5))=132Hz。因此，對于此大小的房間，任何低于132Hz的數(shù)據(jù)都是無效的！請記住，應(yīng)該在此基礎(chǔ)上增加一個(gè)額外的裕量，因?yàn)樵跍y量的低頻八度音階中收集到的數(shù)據(jù)點(diǎn)非常少。

下一步是連接設(shè)備（見圖2）。請注意，電脈沖被輸入到4262動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀以及從麥克風(fēng)接收到的脈沖。這意味著您可以在開始聲學(xué)測量之前檢查電脈沖的帶寬。同時(shí)，檢查功率放大器的輸出也是一個(gè)好主意，以確保它沒有被脈沖輸入過載。這種過載很難從麥克風(fēng)輸出中檢測出來，因此請檢查功率放大器的輸出是否在其額定范圍內(nèi)。

圖2

頻率響應(yīng)測量：

(注：如果您想進(jìn)行一系列測量以進(jìn)行比較，則必須對每項(xiàng)測量使用相同的設(shè)置。否則，測量的相對水平將會(huì)有所不同。)

對于此說明，我們假設(shè)脈沖發(fā)生器的輸出在通道A上，而麥克風(fēng)返回的信號(hào)在通道B上。

首先，觀察脈沖。下面的屏幕顯示了脈沖及其頻譜（圖3）。

圖3

在范圍視圖設(shè)置 >選項(xiàng)中，設(shè)置如下：

要顯示的數(shù)據(jù)設(shè)置為：當(dāng)前

在頻譜視圖設(shè)置 >選項(xiàng)中，設(shè)置如下：

X軸比例設(shè)置為：對數(shù)（Log）

Y軸比例設(shè)置為：分貝（dB）

窗口類型設(shè)置為：矩形窗

頻譜帶數(shù)量設(shè)置：512

顯示模式設(shè)置為：正常

在頻譜視圖設(shè)置 >測量>測量列表>添加中，添加了一個(gè)新的測量項(xiàng)：

測量設(shè)置為：掃描時(shí)間

通道設(shè)置為：通道A

請注意，脈沖寬度為25μs，在大約20kHz時(shí)存在3dB滾降。如果脈沖變長，則測量的最高頻率會(huì)降低。這里存在一個(gè)權(quán)衡：既要使脈沖獲得足夠的功率以克服到達(dá)麥克風(fēng)的背景噪聲，又要考慮帶寬。脈沖高度有一個(gè)上限，這個(gè)上限由功率放大器和揚(yáng)聲器決定。如果不想測量超過10kHz的頻率，增加脈沖長度可以改善噪聲性能。請注意，頻譜視圖窗口是矩形的。不要將其與測量時(shí)間窗口混淆。為了獲得良好的揚(yáng)聲器測量結(jié)果，您可以嘗試更改頻譜視圖窗口。布萊克曼窗（Blackman window）可能是最佳選擇。

設(shè)置好脈沖長度后，現(xiàn)在您可以開始觀察聲學(xué)輸出，需要調(diào)整脈沖的重復(fù)率。將脈沖通過揚(yáng)聲器發(fā)送，并在PicoScope上觀察結(jié)果。

下面的屏幕顯示結(jié)果。請注意，來自麥克風(fēng)的紅色脈沖相對于電脈沖（藍(lán)色脈沖）延遲了2.8毫秒以上。在這種情況下，測量距離為95厘米，這給出了聲速的測量值為333米/秒（一個(gè)很好的驗(yàn)證！）（圖4）

圖4

在設(shè)置重復(fù)率時(shí)，必須考慮房間的混響時(shí)間。如前所述，房間內(nèi)的第一次反射決定了我們可以使用的測量窗口。然而，在此之后，房間反射的能量仍會(huì)持續(xù)一段時(shí)間到達(dá)麥克風(fēng)。在普通的實(shí)驗(yàn)室中，脈沖發(fā)出的聲音可能需要0.5秒到1秒的時(shí)間才能衰減消失。如果您的房間具有很強(qiáng)的混響效果（空間大且吸收少），則衰減時(shí)間可能更長，長達(dá)5秒或10秒。這一點(diǎn)之所以重要，是因?yàn)楸仨氃试S一個(gè)脈沖的混響尾部在下一個(gè)脈沖到達(dá)之前衰減消失。如果不允許這種情況發(fā)生，則混響能量會(huì)被添加到測量結(jié)果中。最好將重復(fù)率設(shè)置在0.5秒到1秒之間。檢查麥克風(fēng)脈沖之前的示波器視圖顯示內(nèi)容，并降低重復(fù)率，以查看噪聲底是否降低。

設(shè)置好脈沖重復(fù)率后，您就可以開始對揚(yáng)聲器進(jìn)行測量了。右側(cè)的屏幕顯示了當(dāng)您在測量麥克風(fēng)后方約10厘米處放置一個(gè)硬反射體（如A4大小的筆記本）時(shí)會(huì)發(fā)生什么情況（圖5）。

圖5

消除反射

為了獲得最快的測量時(shí)間，請?jiān)陬l譜>選項(xiàng)中將數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)設(shè)置為：128。您可以增加此數(shù)字以獲得更高的頻率分辨率。如果您增加了數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，則測量窗口的大小也會(huì)增加。這可以通過掃描時(shí)間測量來顯示。減少捕獲的帶寬也會(huì)增加掃描時(shí)間。

可以更改觸發(fā)延遲來有效地從測量中消除反射（回聲）。通過增加延遲（將百分比設(shè)置得更負(fù)），可以丟棄跟蹤末尾的數(shù)據(jù)。設(shè)置此功能的最佳方法是在示波器視圖中將一個(gè)光標(biāo)放在脈沖的起始位置，將另一個(gè)光標(biāo)放在頻譜視圖中顯示的掃描時(shí)間值上。當(dāng)您更改觸發(fā)點(diǎn)時(shí)，光標(biāo)會(huì)隨之移動(dòng)。一旦您的結(jié)束光標(biāo)移出示波器視圖，您就知道您正在有效地截?cái)嗖东@的數(shù)據(jù)。窗口長度不能長于掃描時(shí)間，移動(dòng)觸發(fā)點(diǎn)會(huì)進(jìn)一步減小該值。

請記住，窗口需要足夠短，以便從測量中去除第一次反射。如果將其設(shè)置得比這更短，則會(huì)減少測量數(shù)據(jù)并提高測量的低頻截止點(diǎn)。花時(shí)間調(diào)整帶寬、樣本數(shù)量和觸發(fā)點(diǎn)以查看它們的效果是值得的。

如（圖6）顯示了使用256個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行的20.8kHz帶寬測量的結(jié)果，并將觸發(fā)延遲設(shè)置為-55%，從而提供了一個(gè)約4.5毫秒的窗口。這次測量使用了布萊克曼窗（Blackman window）進(jìn)行頻譜計(jì)算。到最近反射面的時(shí)間約為6毫秒。有效的窗口時(shí)間意味著測量僅在大約220Hz以上時(shí)才是有效的。使用256個(gè)點(diǎn)時(shí)，頻率間隔為81.5Hz，因此截止頻率以下只有3個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

圖6

如何處理噪聲

如果可能的話，您應(yīng)該盡量在安靜的房間中進(jìn)行測量，也許可以在正常工作時(shí)間之外使用房間。然而，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)測試環(huán)境中的背景噪聲仍然很難獲得良好的結(jié)果。如果發(fā)生這種情況，有三種方法可能會(huì)有所幫助。首先，在麥克風(fēng)上使用陡峭的高通濾波器來去除低頻噪聲。您可以將此濾波器調(diào)整到測量室的實(shí)用低頻極限。其次，使用PicoScope內(nèi)置的平均值功能。使用平均值是一種非常有效的從測量中去除隨機(jī)噪聲的方法。您可以在各自的選項(xiàng)中為示波器和頻譜視圖打開平均值功能。

然后當(dāng)您使用平均值功能時(shí)，必須準(zhǔn)備好等待數(shù)據(jù)達(dá)到平衡。每提高3dB的信噪比，您必須將平均時(shí)間加倍。這意味著如果您的數(shù)據(jù)塊每秒收集一次，那么為了獲得18dB的有效改善，您必須至少等待26秒。

您的第三個(gè)選擇是增加脈沖的功率。這意味著增加脈沖的高度或?qū)挾龋ɑ騼烧叨荚黾樱Ｈ绻x擇增加脈沖的高度，請注意它可能會(huì)使功率放大器過載或損壞揚(yáng)聲器。如果您增加脈沖的寬度，則會(huì)降低頻率測量的上限。您應(yīng)該檢查電脈沖的響應(yīng)（如上所述）。

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