專利名稱：一種校準(zhǔn)混響時間測量儀的裝置和校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聲學(xué)測試的計量領(lǐng)域，具體涉及一種校準(zhǔn)混響時間測量儀的裝置及其
校準(zhǔn)操作方法。
背景技術(shù)：
混響時間是音質(zhì)評價方面的最基本參數(shù)之一，評價廳堂音質(zhì)的混響時間有T40、 T60等，即聲信號衰減40dB和60dB的時間?，F(xiàn)在很多聲學(xué)分析儀均有混響時間測量功能， 本發(fā)明申請中將用于混響時間測量的聲學(xué)分析儀統(tǒng)稱為混響時間測量儀。由于計量器具均 有校準(zhǔn)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(zhǔn)確直接影響到廳堂音質(zhì)的評價，但是現(xiàn)有的校準(zhǔn)方法中除了校準(zhǔn)混響時間測量儀相應(yīng)通 道測得的聲壓級是否準(zhǔn)確外，并未對其混響時間測量能力作出評判。 在現(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?00420120449. 7的"便攜式音頻混響器"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?zhí)枮?00710047100. X的 "基于時變延遲線的數(shù)字混響處理器"實(shí)現(xiàn)了飲品數(shù)字信號的混響處理，但不具備混響時間 校準(zhǔn)的能力。 目前可采用的校準(zhǔn)方法是將聲源放置在具有固定混響時間的標(biāo)準(zhǔn)混響室，利用混 響時間測量儀測得聲源切斷電源后的聲信號衰減時間，與混響室的標(biāo)稱混響時間對照進(jìn)行 校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)方法需要混響室等特殊實(shí)驗(yàn)室和高可靠性的聲源，校準(zhǔn)工作需要在專門聲學(xué) 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，費(fèi)用較高，且無法滿足廳堂音質(zhì)評價過程中需要的現(xiàn)場測試校準(zhǔn)需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種便攜式校準(zhǔn)混響時
間測量儀的裝置及其校準(zhǔn)操作方法，用來滿足聲學(xué)計量器具的校準(zhǔn)溯源需求。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 —種用于校準(zhǔn)混響時間測量儀的校準(zhǔn)裝置，包括電信號定時衰減模塊、控制模塊 和人機(jī)交互模塊；所述人機(jī)交互模塊用于接收外界的指令，所述控制模塊用于響應(yīng)所述的 指令，并根據(jù)所述指令對電信號定時衰減模塊進(jìn)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(shù)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(jīng)過輸入阻抗變換電路、數(shù)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 信號輸出端均采用BNC接口 ；所述信號輸出端通過BNC電纜與待校準(zhǔn)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(zhǔn)的混響時間測量儀。為了保證較 好的信噪比，所述數(shù)字電位器至少為12位。具體來說，對于12位1023個抽頭的數(shù)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(yīng)該選擇為數(shù)更多的數(shù)字電 位器。為了提高負(fù)載能力，所述輸入輸出阻抗變換電路均采用射極跟隨電路。
所述控制模塊包括單片機(jī)及其電源管理電路，對所述數(shù)字電位器進(jìn)行控制。所述單片機(jī)的頻率不小于32. 768kHz ;所述電源管理電路為低壓差穩(wěn)壓器，產(chǎn)生供單片機(jī)工作 的電源。 所述人機(jī)交互模塊包括按鍵和指示燈，由所述單片機(jī)接收從所述按鍵輸入的指 令，并由所述單片機(jī)控制指示燈的輸出。所述一組按鍵包括電源開關(guān)、用于設(shè)置衰減時間的 按鍵、用于啟動衰減觸發(fā)的按鍵以及用于信號復(fù)位的按鍵。指示燈用于提示錯誤操作。具 體來說，所述用于設(shè)置衰減時間的按鍵為一組，是根據(jù)校準(zhǔn)需求來設(shè)置的，例如衰減40dB， 可設(shè)置0.5s、ls、5s、15s四個檔位，在選定好衰減時間后，按下相應(yīng)的按鍵，則裝置在選定 的衰減時間內(nèi)衰減到40dB。 該校準(zhǔn)裝置的使用方法包括以下步驟 (1)白噪聲信號或者其它恒定幅值的音頻信號接入到校準(zhǔn)裝置的信號輸入端；將 信號輸出端與待校準(zhǔn)的混響時間測量儀的輸入端相連；
(2)開啟待校準(zhǔn)的混響時間測量儀的測量功能； (3)打開校準(zhǔn)裝置的電源開關(guān)，選擇衰減時間檔位，在人機(jī)交互模塊中按下相應(yīng)的
設(shè)置衰減時間的按鍵，然后按下啟動衰減觸發(fā)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(shè)定的衰減時間內(nèi)衰減到滿足校準(zhǔn)需求的量； (5)完成待校準(zhǔn)的混響時間測量儀的混響時間測量，檢測待校準(zhǔn)的混響時間測量
儀計算出的混響時間是否與校準(zhǔn)裝置上設(shè)定的衰減時間一致，如果有偏差，則對混響時間
測量儀進(jìn)行校準(zhǔn)。 電信號衰減完成后及校準(zhǔn)過程中均可通過信號復(fù)位按鍵實(shí)現(xiàn)輸出電信號的復(fù)位， 進(jìn)行重新校準(zhǔn)；錯誤操作時指示燈會提示。 具體來說，對于步驟(5)，一般混響時間測量儀測量的是聲信號衰減曲線，然后根 據(jù)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(zhǔn)的混響時間 測量儀的測量，若發(fā)現(xiàn)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 在獲得衰減曲線后計算T40、 T60的公式應(yīng)用上有偏差。因此，可以通過調(diào)節(jié)這兩項(xiàng)以達(dá)到 和校準(zhǔn)裝置設(shè)定值一致的混響時間。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是滿足了聲學(xué)計量器具的校準(zhǔn)溯源需求，實(shí) 現(xiàn)了對混響時間測量儀的便攜式快速校準(zhǔn)，避免了將混響時間測量儀送至專業(yè)聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室 進(jìn)行校準(zhǔn)的繁雜過程和昂貴費(fèi)用，通過該混響時間校準(zhǔn)裝置的定期溯源即可實(shí)現(xiàn)混響時間 測量儀的便攜式校準(zhǔn)，為廳堂音質(zhì)的混響時間評價提供可靠的技術(shù)支持。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
圖1是本發(fā)明提供的校準(zhǔn)裝置的模塊示意圖
圖2是本發(fā)明電路實(shí)施的一種實(shí)施例.
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，用于校準(zhǔn)混響時間測量儀的校準(zhǔn)裝置包括電信號定時衰減模塊、控 制模塊和人機(jī)交互模塊；所述人機(jī)交互模塊用于接收外界的指令，所述控制模塊用于響應(yīng) 所述的指令，并根據(jù)所述指令對 信號定時衰減模塊進(jìn)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(shù)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(jīng)過輸入阻抗變換電 路2、數(shù)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采用BNC接口 ；所述信號輸出端5通過BNC電纜與待校準(zhǔn)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(zhǔn)的混響時間 測量儀。為了保證較好的信噪比，所述數(shù)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(fù)載能力，所述輸入輸出阻抗變換電路均采用射極跟隨電路。
所述控制模塊包括單片機(jī)7及其電源管理電路，對所述數(shù)字電位器3進(jìn)行控制。所 述單片機(jī)7的頻率不小于32. 768kHz ;所述電源管理電路為低壓差穩(wěn)壓器，產(chǎn)生供單片機(jī)工 作的電源。 所述人機(jī)交互模塊包括按鍵6和指示燈8，由所述單片機(jī)7接收從所述按鍵6輸入 的指令，并由所述單片機(jī)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(guān)、 四個設(shè)置衰減時間的按鍵?？稍O(shè)置0.5s、ls、5s、15s四個檔位、一個啟動衰減觸發(fā)的按鍵以 及一個信號復(fù)位按鍵。指示燈8用于提示錯誤操作。
該校準(zhǔn)裝置的使用方法包括以下步驟 (1)噪聲信號或者其它恒定幅值的音頻信號接入到校準(zhǔn)裝置的信號輸入端1 ;將 信號輸出端5與待校準(zhǔn)的混響時間測量儀的輸入端相連；
(2)開啟待校準(zhǔn)的混響時間測量儀的測量功能； (3)打開校準(zhǔn)裝置的電源開關(guān)，選擇衰減時間檔位，在人機(jī)交互模塊中按下相應(yīng)的
設(shè)置衰減時間的按鍵，然后按下啟動衰減觸發(fā)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(shè)定的衰減時間內(nèi)衰減到滿足校準(zhǔn)需求的量； (5)完成待校準(zhǔn)的混響時間測量儀的混響時間測量，檢測待校準(zhǔn)的混響時間測量
儀計算出的混響時間是否與校準(zhǔn)裝置上設(shè)定的衰減時間一致，如果有偏差，則對混響時間
測量儀進(jìn)行校準(zhǔn)。 電信號衰減完成后及校準(zhǔn)過程中均可通過信號復(fù)位按鍵實(shí)現(xiàn)輸出電信號的復(fù)位， 進(jìn)行重新校準(zhǔn)；錯誤操作時指示燈會提示。 圖2是本發(fā)明電路實(shí)施的一種實(shí)施例，但是本申請中的方法不局限于所選的單片 機(jī)和數(shù)字電位器等元器件型號，實(shí)現(xiàn)相同或相似功能的單片機(jī)和各元器件均可應(yīng)用于本發(fā) 明申請中。 上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本 發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本 發(fā)明上述具體實(shí)施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選地，而并不具有限制 性的意義。
權(quán)利要求
一種用于校準(zhǔn)混響時間測量儀的校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述裝置包括電信號定時衰減模塊、控制模塊和人機(jī)交互模塊；所述人機(jī)交互模塊用于接收外界的指令，所述控制模塊用于響應(yīng)所述的指令，并根據(jù)所述指令對電信號定時衰減模塊進(jìn)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(shù)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(jīng)過所述輸入阻抗變換電路、數(shù)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(jī)及其電源管理電路，對所述數(shù)字電位器進(jìn)行控制；所述人機(jī)交互模塊包括按鍵和指示燈，由所述單片機(jī)接收從所述按鍵輸入的指令信號，并由所述單片機(jī)控制所述的數(shù)字電位器電阻，并由所述單片機(jī)輸出指示燈信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述電信號定時衰減模塊的信號輸入端 和信號輸出端均采用BNC接口 ；所述信號輸出端通過BNC電纜與待校準(zhǔn)的混響時間測量儀 相連；所述數(shù)字電位器至少為12位；所述輸入輸出阻抗變換電路均采用射極跟隨電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述單片機(jī)的頻率不小于32. 768kHz ;所 述電源管理電路為低壓差穩(wěn)壓器，產(chǎn)生供單片機(jī)工作的電源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述按鍵為一組，包括電源開關(guān)、用于設(shè) 置衰減時間的按鍵、用于啟動衰減觸發(fā)的按鍵以及用于信號復(fù)位的按鍵；指示燈用于提示 錯誤操作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述用于設(shè)置衰減時間的按鍵為一組，是 根據(jù)校準(zhǔn)調(diào)節(jié)需求進(jìn)行設(shè)置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的裝置的校準(zhǔn)操作方法，其特征在于所述方法包括，(1) 將白噪聲信號或者其它恒定幅值的音頻信號接入到校準(zhǔn)裝置的信號輸入端；將信 號輸出端與待校準(zhǔn)的混響時間測量儀的輸入端相連；(2) 開啟待校準(zhǔn)的混響時間測量儀的測量功能；(3) 打開校準(zhǔn)裝置的電源開關(guān)，選擇衰減時間檔位，在人機(jī)交互模塊中按下相應(yīng)的設(shè)置 衰減時間的按鍵，然后按下啟動衰減觸發(fā)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(shè)定的衰減時間內(nèi)衰減到滿足校準(zhǔn)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(zhǔn)裝置上設(shè)定的衰減時間一致，如果有偏差，則對混響時間測量儀進(jìn)行校準(zhǔn)；電信號衰減完成后及校準(zhǔn)過程中均可通過信號復(fù)位按鍵實(shí)現(xiàn)輸出電信號的復(fù)位，進(jìn)行 重新校準(zhǔn)；錯誤操作時指示燈會提示。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于校準(zhǔn)混響時間測量儀的校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)操作方法，屬于聲學(xué)測試計量領(lǐng)域。該裝置包括電信號定時衰減模塊、控制模塊和人機(jī)交互模塊。其使用方法是通過單片機(jī)控制數(shù)字電位器實(shí)現(xiàn)電信號的定時衰減，檢測待校準(zhǔn)的混響時間測量儀計算出的混響時間是否與校準(zhǔn)裝置上設(shè)定的衰減時間一致，如果有偏差，則對混響時間測量儀進(jìn)行校準(zhǔn)。采用此發(fā)明，滿足了聲學(xué)計量器具的校準(zhǔn)溯源需求，實(shí)現(xiàn)了對混響時間測量儀的快速校準(zhǔn)。
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(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者何龍標(biāo), 牛鋒, 白瀅, 陳劍林 申請人:中國計量科學(xué)研究院