專利名稱：一種車內聲場測試系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種聲場測試系統。
背景技術：
汽車作為現代化交通工具，在當今社會起著巨大的作用。近年來，汽車 消費者越來越關注車輛內的聽覺舒適性，國家也出臺了相應的汽車噪聲標 準。因此，各大汽車廠商紛紛采取各種措施，努力提升汽車的聽覺舒適性。
對于傳統聲學測試儀器而言，如聲級計、音頻分析儀，由于通道數量和 功能的限制，僅能獲得單一測試點的簡單聲場信息(聲壓級或頻譜信息)，
卻不能對保存的氣wav文件進行深入分析，更不能提供幾組氣wav文件的對 比分析。然而在大多數情況下，我們希望能夠同時采集多點的音頻信號，并 在線測量各點聲學參數，顯示細微差別，并且能夠將幾路音頻信號同時保存 下來，以便進一步深入進行相關參量的離線對比分析。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種車內聲場測試系統，它能同時采集多點的 音頻信號，并對該音頻信號進行對比分析。
為實現上述目的，本實用新型提供一種車內聲場系統，該系統包括聲傳 感器、信號調理電路、A/D轉換模塊、數據采集模塊和工控機，所述聲傳感 器的信號輸出端接信號調理電路的信號輸入端，信號調理電路的信號輸出端 接A/D轉換模塊的信號輸入端，A/D轉換模塊的信號輸出端接數據采集模塊 的信號輸入端，其中，所述聲傳感器為多個，所述工控機包括數據保存模塊、 在線測量模塊和離線分析模塊，數據保存模塊和在線測量模塊接收所述數據采集模塊輸出的數據，離線分析模塊能從數據保存模塊中獲取數據。
本實用新型提供的車內聲場測試系統能同時采集多個點的音頻信號，數 據采集模塊將這些音頻信號輸入到工控機的在線測量模塊，以供該模塊對音 頻信號進行在線分析，或將音頻信號保存在數據保存模塊中，以供離線分析 模塊進行后續的進一步分析。與現有的聲場測試系統相比，本實用新型提供 的車內聲場測試系統能夠同時采集多點的音頻信號，并在線測量各點聲學參 數，顯示細微差別，并且能夠將幾路音頻信號同時保存下來，以便進一步深 入進行相關參量的離線對比分析。
圖1是本實用新型提供的車內聲場測試系統的結構示意圖2是在線測量模塊的FFT分析子模塊的數據處理流程圖3是在線測量模塊的倍頻程分析子模塊的數據處理流程圖4是在線測量模塊的聲級測量子模塊的數據處理流程圖5是離線分析模塊的頻響曲線比較二級子模塊的數據處理流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述。
如圖1所示，本實用新型提供的車內聲場測試系統包括聲傳感器l、信 號調理電路2、 A/D轉換模塊3、數據采集模塊4和工控機5，所述聲傳感器 1的信號輸出端接信號調理電路2的信號輸入端，信號調理電路2的信號輸 出端接A/D轉換模塊3的信號輸入端，A/D轉換模塊3的信號輸出端接數據 采集模塊4的信號輸入端，其中，所述聲傳感器l為多個，所述工控機5包 括數據保存模塊、在線測量模塊和離線分析模塊，數據保存模塊和在線測量 模塊接收所述數據采集模塊4輸出的數據，離線分析模塊能從數據保存模塊中獲取數據，對數據保存模塊獲得的數據進行深入的離線分析。
所述聲傳感器1為本領域技術人員公知的傳感器，聲傳感器1為多個，
優選為2 — 8個。多個聲傳感器1可以同時放置在多個位置，在進行車內聲 場測量時，可以通過車載音響系統輸出標準的聲源信號，聲傳感器分別對所 關注的點采集聲壓信號，例如，駕駛員和VIP兩個座位人耳所在的位置、副 駕駛車窗位置、內部后視鏡位置、車后座位置等多個位置，聲傳感器1同時 對這些位置采集聲壓信號。
所述A/D轉換模塊3用于將模擬信號轉換成數字信號，其可以例如是本 領域技術人員公知的AD974。
所述信號調理電路2包括濾波電路、隔離電路和放大電路，聲傳感器l 輸出的信號經過濾波電路的濾波、隔離電路的隔離以及放大電路的放大之后 輸出到所述A/D轉換模塊3。所述濾波電路、隔離電路以及放大電路為本領 域技術人員公知的電路。
所述工控機5具有數據端，所述數據采集模塊4包括處理器、SRAM(靜 態隨機存取存儲器)和Flash (閃存)存儲器，所述SRAM和Flash存儲器 與所述處理器相連接，所述處理器的信號輸入端接所述A/D轉換模塊3的信 號輸出端，處理器的數據端接所述工控機5的數據端。所述數據保存模塊和 在線測量模塊從工控機5的數據端接收所述數據采集模塊4輸出的數據。
優選情況下，所述SRAM為兩個。SRAM在電路中對采集到的數據起 到緩存的作用，它有兩種工作狀態，即寫入數據和讀出數據，使用兩個 SRAM，則可以在任意時刻都會有一個SRAM處于讀出狀態，這樣讀出數據 的速度就快了，可以滿足高速數據讀取的要求。
所述Flash存儲器中存儲有供所述處理器調用的程序，處理器將從所述 A/D轉換模塊3接收到的信號分時存儲到兩個SRAM中，然后將其中處于 "讀"狀態的SRAM中的數據讀取出來，并傳送到所述工控機5。所述處理器可以是DSP、單片機、FPGA (現場可編程門陣列)等，優 選為FPGA。
所述車內聲場測試系統還包括接口模塊7，接口模塊7串接在數據采集 模塊4和工控機5之間的電路中，兩個數據傳輸端分別接所述數據采集模塊 4中處理器的數據端和工控機5的數據端。所述接口模塊7可以是RS-232 接口模塊或USB接口模塊，優選為USB接口模塊。
所述工控機5可以是計算機或DSP等，優選為計算機。所述工控機5 包括數據保存模塊、在線測量模塊和離線分析模塊。
所述在線測量模塊包括FFT (快速傅立葉變換)分析子模塊、倍頻程分 析子模塊和聲級測量子模塊。從所述聲傳感器1檢測到的多路聲壓信號經信 號調理電路2、 A/D轉換模塊3傳送到數據采集模塊4，數據采集模塊4輸 出轉換后的多路聲壓信號到FFT分析子模塊，如圖2所示，FFT分析子模塊 將該多路聲壓信號的每一路分別依次進行加窗、平均以及快速傅立葉變換， 將處理后得到的多條頻響曲線顯示在一個波形圖中。
如圖3所示，所述倍頻程分析子模塊將轉換后的多路聲壓信號的每一路 分別依次進行加權、平均以及l/3倍頻程運算處理，將處理后的多條頻響曲 線在顯示器6上顯示在一個波形圖中。
1/3倍頻程帶寬為百分比帶寬，其頻率帶寬總是中心頻率的恒定百分比， 中心頻率/。與帶寬上、下限截止頻率A和乂的關系為
/。 = V A *
如圖4所示，所述聲級測量子模塊將轉換后的多路聲壓信號的每一路分 別依次進行加權和平均處理后，再分別進行SPL和Leq運算處理。SPL和
Leq的計算公式如下<formula>formula see original document page 8</formula>
其中p為聲壓值，A為待測聲壓的有效值，p。為參考聲壓，p。 = 2x10-叩a, ^與r,的差值等于采樣周期。
經過SPL運算處理后的聲壓信號以波形圖顯示；經過Leq運算處理后的
聲壓信號以Leq值的形式顯示。
以上子模塊對多路聲壓信號單獨處理，各路聲壓信號的處理不相互受影響。
所述數據保存模塊將轉換后的多路聲壓信號的每一路保存為采樣頻率
為50KHz的、wav文件，以后后續進行離線分析。該模塊有普通模式、定時 模式和自動模式供選擇。普通模式即開始數據保存和停止保存可以通過按鍵 直接控制，隨時可以開始保存數據或停止保存數據；定時模式即在數據保存 前，要先設定要保存數據的時間長度，數據保存達到設定的時間長度后即會 停止保存數據；自動模式的工作方式是開始后，系統開始播放標準聲源文件, 同時開始保存數據，聲源文件播放完畢的同時停止保存數據，生成多個大小 相同的氣wav文件。標準聲源可以選擇20Hz ~ 20KHz掃頻信號和lKHz純音 信號。
所述離線分析模塊包括wave文件分析子模塊和wave文件比較子模塊。 wave文件分析子模塊至少包括以下二級子模塊中的一種時域波形顯 示二級子模塊、倍頻程分析二級子模塊、功率譜二級子模塊、FFT二級子模 塊、總諧波失真(THD) 二級子模塊、短時傅立葉變換(SFFT) 二級子模 塊以及SPL&Leq 二級子模塊。這些二級子模塊實現的功能和作用為本領域 技術人員所知，不多做描述。這些二級子模塊采用并行程序結構，通過離線分析模塊中的選項卡控件可以指定選用哪些二級子模塊，從所述數據保存模
塊中導入氣wav文件，便可以進行相應的分析，并顯示。
wave文件比較子模塊至少包括以下二級子模塊中的一種時域波形比 較二級子模塊、頻響曲線比較二級子模塊、THD&THD+N值比較二級子模 塊。各二級子模塊的wave文件分析程序采用并行程序結構，對多組wave 文件的數據處理互不影響，THD和THD+N的計算公式如下 y P
tuta / j Harmonics / j ^Total
/ j * Harmonics / ' h
^_ _____________ ^ _ Noise
THD+N =
Total
2 ^,代表總能量值，2>^， ,。.代表諧波總能量值，2^m^表示噪聲總
頻響曲線比較二級子模塊處理多路wave文件中的單個wave文件的數據 處理流程如圖5所示，獲取每次分析的采樣點數X;獲取待處理的wave文 件的采樣點數Y;根據X和Y確定需要循環的次數N， N=X/Y;讀取波形 數據；依次進行加窗、加權、平均、FFT;輸出顯示。如果已經循環的次數 十1等于N，則結束該處理過程，如果不等于N，則從讀取波形數據開始進 行處理。
所述時域波形比較二級子模塊實現的功能和作用為本領域技術人員所 知的用于將多路wave文件顯示時域波形圖，比較其波形圖。
上述模塊的功能可以通過工控機5調用相應的程序來實現，該程序可以 存儲在機器可讀介質中。
為了完成上述各種波形圖的顯示功能，所述車內聲場測試系統還包括顯 示器6，所述工控機5的數據顯示輸出端接顯示器6的數據輸入端。從聲傳 感器1采集到的音頻信號，經工控機5的在線測量模塊或離線分析模塊的分析處理后，可以以可視化的圖表或數字的方式在顯示器6上顯示。
本實用新型提供的車內聲場測試系統，其提供的多通道在線分析、數據 保存、離線對比分析功能可以應用于車內聲場的均衡性檢測、噪聲檢測，特 別適用于車載音響系統的性能檢測，可以對車內各位置的聲場參數進行動態 測量，找到各位置聲場參數存在的差異。據此通過調整揚聲器參數、擺放位 置和角度對車載音響系統進行改善。該車內聲場測試系統可同時對車內多個 位置的聲場參數進行在線測量，具備數據保存功能，且提供豐富的離線對比 分析功能，能夠滿足車內聲場分析工作的實際需求，提高測試效率。本測試 系統也可應用于其它聲場分析應用，如噪聲檢測。系統各軟件功能模塊均采 用模塊化設計思想，方便模塊功能升級和優化。數據采集部分采用USB連 接方式，便攜性能優越，無需外接電源，使用方便，且成本較低。
權利要求1、一種車內聲場測試系統，該系統包括聲傳感器(1)、信號調理電路(2)、A/D轉換模塊(3)、數據采集模塊(4)和工控機(5)，所述聲傳感器(1)的信號輸出端接信號調理電路(2)的信號輸入端，信號調理電路(2)的信號輸出端接A/D轉換模塊(3)的信號輸入端，A/D轉換模塊(3)的信號輸出端接數據采集模塊(4)的信號輸入端，其特征在于，所述聲傳感器(1)為多個，所述工控機(5)包括數據保存模塊、在線測量模塊和離線分析模塊，數據保存模塊和在線測量模塊接收所述數據采集模塊(4)輸出的數據，離線分析模塊能從數據保存模塊中獲取數據。
2、 根據權利要求1所述的車內聲場測試系統，其特征在于，所述聲傳 感器(1)為2-8個。
3、 根據權利要求1所述的車內聲場測試系統，其特征在于，所述工控 機(5)包括數據端，所述數據采集模塊(4)包括處理器、SRAM和Flash 存儲器，所述SRAM和Flash存儲器與所述處理器相連接，所述處理器的信 號輸入端接所述A/D轉換模塊(3)的信號輸出端，處理器的數據端接所述 工控機(5)的數據端。
4、 根據權利要求3所述的車內聲場測試系統，其特征在于，所述SRAM 為2個。
5、 根據權利要求3所述的車內聲場測試系統，其特征在于，所述處理 器為FPGAo
6、 根據權利要求3所述的車內聲場測試系統，其特征在于，該系統還包括接口模塊(7)，接口模塊(7)的兩個數據傳輸端分別接所述處理器和 工控機(5)的數據端。
7、根據權利要求1-6中任一項權利要求所述的車內聲場測試系統，其 特征在于，該車內聲場測試系統還包括顯示器(6)，所述工控機(5)的數 據顯示輸出端接顯示器(6)的數據輸入端。
專利摘要一種車內聲場測試系統，該系統包括聲傳感器、信號調理電路、A/D轉換模塊、數據采集模塊和工控機，所述聲傳感器的信號輸出端接信號調理電路的信號輸入端，信號調理電路的信號輸出端接A/D轉換模塊的信號輸入端，A/D轉換模塊的信號輸出端接數據采集模塊的信號輸入端，其中，所述聲傳感器為多個，所述工控機包括數據保存模塊、在線測量模塊和離線分析模塊，數據保存模塊和在線測量模塊接收所述數據采集模塊輸出的數據，離線分析模塊能從數據保存模塊中獲取數據。該系統能同時采集多點的音頻信號，并對該音頻信號進行對比分析。
文檔編號G01H11/00GK201233274SQ20082012560
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月16日 優先權日2008年7月16日
發明者張言佳, 王進軍 申請人:比亞迪股份有限公司