《声系统设备+电声换能器+大信号参数的测量GBT+33769-2017》详细解读

《声系统设备电声换能器大信号参数的测量GB/T33769-2017》详细解读.contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4测量信号4.1概述4.2大幅直流信号4.3大幅直流信号和小幅交流信号contents目录4.4宽带噪声信号4.5音乐信号5安装条件5.1扬声器单元5.2扬声器系统6气候条件7声学环境8预处理contents目录9扬声器的时变特性10测量方法10.1概述10.2静态测量法或准静态测量法10.3逐点动态测量法contents目录10.4全动态测量法11非线性力电耦合因子11.1力电耦合因子曲线Bl(x)11.2力电耦合因子限定的位移xBl11.3对称点xsym(xac)contents目录11.4音圈偏移xoffset12非线性劲度系数12.1非线性劲度系数曲线Kms(x)12.2力顺限定的位移xC12.3劲度系数的不对称度AK(xpeak)contents目录13位移相关的电感Le(x)13.1电感曲线Le(x)13.2电感限定的位移xL14电流相关的电感Le(i)14.1定义contents目录14.2测量方法15由几何结构和性能导出的参数15.1最大峰值位移xMAXd15.2测量方法参考文献011范围1范围该标准适用于各类声系统设备中的电声换能器，包括但不限于扬声器、传声器等。针对不同类型的电声换能器，标准中提供了相应的大信号参数测量方法和要求。022规范性引用文件2规范性引用文件列举引用文件本标准详细列出了所引用的规范性文件，包括国家标准、行业标准等，具体文件可在标准正文中查阅。引用文件的处理原则对于引用的文件，如已有修改或更新，本标准将及时跟进并作出相应调整，以确保与最新版本保持一致。同时，对于已被废止的文件，将不再作为本标准的引用依据。引用文件的重要性规范性引用文件是构成标准整体内容不可分割的组成部分，为确保标准的准确实施，必须正确引用相关文件。030201033术语和定义指利用电磁感应、静电感应或压电效应等原理，将电能转换为声能，或者将声能转换为电能的器件。定义包括扬声器、传声器、耳机等。分类电声换能器的主要参数包括频率响应、灵敏度、阻抗、谐波失真等。参数3术语和定义044测量信号一种连续的周期性信号，用于测量换能器的频响、阻抗等参数。正弦信号噪声信号脉冲信号一种随机信号，用于测量换能器的最大声压级、失真等参数。一种短暂的信号，用于测量换能器的瞬态响应。4测量信号054.1概述内容简介本部分对标准《声系统设备电声换能器大信号参数的测量GB/T33769-2017》进行总体介绍，包括标准的制定背景、意义以及适用范围等。4.1概述标准制定背景随着电声技术的不断发展，电声换能器在各个领域得到广泛应用，为了规范其大信号参数的测量方法，提高测量结果的准确性和可靠性，特制定本标准。标准的意义和作用本标准的实施将为电声换能器大信号参数的测量提供统一的技术规范，有助于推动电声行业的健康发展，提高产品的市场竞争力。064.2大幅直流信号电桥平衡法利用电桥平衡原理，通过调节电桥参数使得电桥达到平衡状态，进而推算出换能器的阻抗等参数。电源电压法通过向换能器提供稳定的直流电压，测量其对应的电流值，以此推算出换能器的阻抗特性。电流注入法通过向换能器注入一定的直流电流，测量换能器两端的电压值，进而分析其电气特性。4.2大幅直流信号074.3大幅直流信号和小幅交流信号应使用稳定、低噪声的直流电源提供大幅直流信号。测试信号的产生在规定的直流电压和电流下，测量换能器的阻抗、功率、效率等参数。测试方法确保测试过程中换能器不会因过热而损坏，需进行温度监控。注意事项4.3大幅直流信号和小幅交流信号010203084.4宽带噪声信号在声系统设备测量中，宽带噪声信号常被用作测试激励信号，以评估设备的性能和参数。与窄带噪声相比，宽带噪声信号能更好地反映声系统设备在整个频率范围内的响应特性。宽带噪声信号是指频率成分丰富，能量分布在一定频率范围内的噪声信号。4.4宽带噪声信号094.5音乐信号广义定义音乐信号是指包含音乐元素的声音信号，可以是自然声源或人工合成的声音。狭义定义在音乐测量中，音乐信号特指用于测试电声换能器性能的标准音乐信号。4.5音乐信号105安装条件为保证测量准确性，换能器应安装在无回声或低回声环境中进行测试。无回声或低回声环境测量环境的温度和湿度应保持稳定，以减少对测量结果的影响。温度与湿度控制应采取措施防止电磁干扰对测量结果产生影响。电磁干扰防护5安装条件115.1扬声器单元扬声器单元是将电能转换为声能的器件，是音响系统中的关键部分。换能器的一种包括振膜、音圈、磁路系统等部分，共同实现电声转换功能。主要构成基于电磁感应原理，通过交变电流驱动音圈在磁场中振动，进而带动振膜产生声音。工作原理5.1扬声器单元125.2扬声器系统定义扬声器系统是将电信号转换为声信号的换能器，是音响系统中的重要组成部分。分类根据工作原理和用途，扬声器系统可分为电动式、电磁式、压电式等多种类型。5.2扬声器系统136气候条件6气候条件温度稳定性测量期间，应确保温度的稳定性，以防止因温度波动而导致的测量误差。允许偏差允许存在一定的温度偏差，但必须在规定的范围内，以避免对测量结果产生显著影响。标准温度在测量过程中，应保证换能器处于标准温度范围内，以确保测量结果的准确性。147声学环境7声学环境010203声学环境对测量结果的影响不可忽视，因此必须对测量环境的背景噪声进行控制。在测量过程中，应采取有效措施，如使用隔声材料、关闭噪声源等，以降低环境噪声对测量结果的影响。应定期对测量环境的噪声水平进行监测，确保其满足测量要求。158预处理测量环境确保测量环境符合标准要求，包括温度、湿度、噪声等环境参数的控制。测试设备选用符合标准要求的测量仪器和设备，如声级计、信号发生器、功率放大器等。设备校准对测量仪器和设备进行校准，确保其准确性和可靠性。8预处理169扬声器的时变特性时变特性概念指扬声器在输入信号变化时，其输出声音随时间变化的性质。与静态特性区别静态特性是扬声器在稳定状态下的特性，而时变特性关注的是动态过程中的性能表现。重要性时变特性直接影响扬声器的音质和可靠性，是评价扬声器性能的重要指标。9扬声器的时变特性1710测量方法测量目的确定电声换能器在不同频率下的响应特性。测量步骤发送不同频率的正弦波信号，记录换能器在各频率点下的声压级或输出电压。结果分析绘制频响曲线，评估换能器在各频率段的响应平坦度。10测量方法1810.1概述标准制定背景明确本标准制定的初衷，旨在规范电声换能器大信号参数的测量方法，提高测量结果的准确性和可靠性。标准制定目的标准适用范围界定本标准的适用范围，包括各类电声换能器在研发、生产、质量检测等环节中的大信号参数测量。介绍声系统设备中电声换能器大信号参数测量的重要性，以及国内外在该领域的发展现状和趋势。10.1概述1910.2静态测量法或准静态测量法10.2静态测量法或准静态测量法010203定义在换能器不工作时，通过测量其电气参数来推算大信号参数的方法。特点简单易行，无需复杂设备，但准确度相对较低。应用适用于对测量精度要求不高或无法进行动态测量的情况。2010.3逐点动态测量法01准备测试信号根据所需测量的频率范围，准备相应的测试信号，如扫频信号或白噪声。10.3逐点动态测量法02设置测量系统将被测换能器与测量仪器连接，并设置合适的测量参数，如采样率、滤波器类型等。03进行逐点测量在每个频率点上，通过改变输入信号的幅度，测量换能器的输出响应，并记录相关数据。2110.4全动态测量法特点全动态测量法考虑了换能器在大信号状态下的非线性特性，因此测量结果更具有实际意义。定义全动态测量法是在换能器正常工作时，通过测量其在大信号状态下的电声参数，来评估换能器的性能。目的该方法能够更真实地反映换能器在实际使用中的性能表现，为声系统设计和优化提供重要参考。10.4全动态测量法2211非线性力电耦合因子定义非线性力电耦合因子描述了电声换能器在大信号工作条件下，机械力与电信号之间的非线性关系。重要性该参数对于评估电声换能器在大功率工作状态下的性能至关重要，有助于了解设备的失真情况和稳定性。11非线性力电耦合因子2311.1力电耦合因子曲线Bl(x)力电耦合因子曲线Bl(x)描述了换能器在振动过程中，力与电之间的相互关系，是评价换能器性能的重要参数。定义与物理意义11.1力电耦合因子曲线Bl(x)通常采用激光测振仪和阻抗分析仪等精密仪器，通过测量换能器在不同振动状态下的电信号和力信号，绘制出Bl(x)曲线。测量方法换能器的结构设计、材料选用以及制造工艺等都会对Bl(x)产生影响，进而影响换能器的整体性能。因此，在换能器研发和生产过程中，需要对Bl(x)进行严格的测量和控制。影响因素2411.2力电耦合因子限定的位移xBl定义与物理意义xBl是力电耦合因子与磁场强度乘积的积分，代表了换能器在力电转换过程中的效率。它描述了换能器在给定电流下产生的力或位移的能力。测量方法与步骤通常采用激光测振仪等精密仪器，结合标准测试信号，对换能器在不同频率和电流下的位移进行测量。通过这些数据，可以绘制出xBl与频率、电流之间的关系曲线。影响因素分析xBl值受多种因素影响，包括换能器的结构、材料、磁场强度等。为了提高xBl值，需要对这些因素进行优化设计。同时，使用过程中的环境温度、湿度等也会对xBl产生一定影响，需要在实际应用中加以考虑。11.2力电耦合因子限定的位移xBl2511.3对称点xsym(xac)11.3对称点xsym(xac)测量方法测量对称点xsym通常需要使用精密的声学测量设备，如激光测振仪等。在测量过程中，需确保驱动点信号稳定，并通过对称点的振动响应来分析换能器的性能。影响因素与注意事项对称点xsym的测量结果可能受到多种因素的影响，如驱动信号的频率、幅度以及换能器本身的制造工艺等。因此，在进行测量时，需严格控制这些变量，以获得准确可靠的数据。定义与描述对称点xsym（也称为xac）是指在换能器振动膜片上，与驱动点位置对称的点。该参数对于评估换能器性能及声场特性具有重要意义。0302012611.4音圈偏移xoffset音圈偏移是指扬声器在工作过程中，音圈在磁场中的位置发生变化，偏离了其中心位置的现象。定义通过测量扬声器在不同频率和功率下的音圈位置，可以计算出音圈偏移量。测量原理11.4音圈偏移xoffset2712非线性劲度系数定义非线性劲度系数描述了扬声器驱动力的非线性特征，是评估扬声器性能的重要指标。意义该参数有助于了解扬声器在大信号工作状态下的性能表现，为声系统设计和优化提供依据。12非线性劲度系数2812.1非线性劲度系数曲线Kms(x)测量方法与步骤测量非线性劲度系数曲线通常采用逐点测量法，即在换能器的工作范围内选取多个位移点，分别测量对应的劲度值，并通过数据拟合得到完整的Kms(x)曲线。定义与概述非线性劲度系数曲线Kms(x)是描述换能器在不同位移下的劲度变化特性的曲线，反映了换能器的非线性特性。影响因素与分析换能器的材料、结构以及工作状态等因素均会对非线性劲度系数产生影响，需综合分析各因素的作用机制，以准确评估换能器的性能。12.1非线性劲度系数曲线Kms(x)2912.2力顺限定的位移xC定义力顺限定的位移是指在给定力顺（即力顺系数）条件下，换能器振动膜产生的位移量。它反映了换能器在受力后的形变能力。测量方法影响因素12.2力顺限定的位移xC通常使用激光测振仪等高精度测量设备来检测换能器在特定力顺下的位移。这些设备能够捕捉到微小的振动，并转换成可读的电信号，从而实现准确测量。力顺限定的位移受多种因素影响，包括换能器的材料、结构、制造工艺等。这些因素共同决定了换能器的柔韧性、刚度和阻尼特性，从而影响其位移性能。3012.3劲度系数的不对称度AK(xpeak)定义劲度系数的不对称度是指扬声器驱动力的正负峰值之间的偏差程度。意义该参数反映了扬声器在承受大信号时的非线性特性，对评估扬声器的性能有重要意义。12.3劲度系数的不对称度AK(xpeak)3113位移相关的电感Le(x)定义位移相关的电感是指在换能器振动过程中，与振动位移相关的电感参数。计算公式根据电磁感应定律和电路原理，可以推导出位移相关电感的计算公式。13位移相关的电感Le(x)3213.1电感曲线Le(x)曲线分析与应用电感曲线可用于评估扬声器的性能，如低频响应、阻抗特性等。同时，在扬声器系统设计和调试过程中，电感曲线具有重要的参考价值。定义与描述电感曲线是描述扬声器音圈电感随频率变化的曲线，反映了扬声器在不同频率下的电感特性。测量方法通过专用测试仪器，在扬声器正常工作条件下，测量音圈在不同频率下的电感值，并绘制成曲线。13.1电感曲线Le(x)3313.2电感限定的位移xL定义与意义电感限定的位移是指在给定电感值下，扬声器振膜的最大线性位移量。它对于评估扬声器的性能和可靠性具有重要意义。13.2电感限定的位移xL测量方法测量电感限定的位移通常采用激光测距或电子位移传感器等方法，通过精确测量振膜的移动距离来得出电感限定的位移。标准规定根据GB/T33769-2017标准，电感限定的位移应满足一定范围，以确保扬声器的正常运行和音质效果。具体数值根据不同类型的扬声器和用途而有所不同。3414电流相关的电感Le(i)电流相关的电感是指在某一特定电流下，换能器电感值的变化情况。它反映了换能器在大信号工作状态下，电感参数随电流变化的特性。定义通常采用阻抗分析仪来测量电流相关的电感。在一定的电流范围内，测量换能器的电感值，并绘制电感-电流曲线。测量方法14电流相关的电感Le(i)3514.1定义大信号参数在进行大信号参数测量时，需要满足一定的测量条件，如规定的电源电压、负载阻抗以及环境温度和湿度等。测量条件测量方法与准确度为了确保测量结果的准确性和可靠性，需要遵循标准的测量方法，并使用合适的测量仪器和设备，以获得精确的大信号参数数据。指换能器在大信号（大功率）工作状态下所表现出来的电声性能参数，包括最大声压级、最大功率、最大效率等。14.1定义3614.2测量方法14.2测量方法测量条件测量应在满足本标准规定的测试环境中进行，包括测试室的声学环境、电源条件、测量仪器和被测换能器等要求。同时，应选择合适的测量距离和测量点，以确保测量的准确性和可靠性。测量信号根据被测换能器的类型和规格，选择相应的测量信号。通常包括正弦波信号、方波信号或脉冲信号等。测量信号的频率、幅度和波形应满足本标准的规定，并应稳定、清晰，以保证测量结果的准确性。测量过程与数据处理在测量