一種用于電聲器件阻抗測試的校準方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于電聲器件阻抗測試的校準方法，所述方法用于已知負載電壓，使用取樣電阻測量回路電流求負載阻抗的測量設備中；根據阻抗測試原理，分析誤差產生的來源及誤差對測試結果的影響，得到阻抗校準公式；測試已知阻值的標準電阻，將標準電阻的阻值及測量阻值代入校準公式中，計算得到測量系統中輸出回路的取樣電阻、接觸電阻等等效測試參數。本發明提供的電聲器件阻抗測試的校準方法，能夠快速、準確的校準，操作簡便，可降低或消除引線電阻、接觸電阻及附加連接線電阻等帶來的影響，使得電聲器件的阻抗被準確測量。
【專利說明】
-種用于電聲器件阻抗測試的校準方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種電聲器件的校準方法，尤其是設及一種電聲器件阻抗測試的校準 方法。
【背景技術】
[0002] 電聲器件的阻抗特性是檢測產品的諧振頻率及功率匹配等特征的參數，因此檢測 阻抗特性是電聲器件產品品質管控中的重要環節，具有非常重要的意義。但在實際測試過 程中，由于引線電阻、接觸電阻及附加連接線電阻等的影響，測試結果與實際值往往偏差較 大，達不到有效管控的目的。
[0003] 在電阻測試中，目前常用的測試方法包括:恒流測壓方法、恒壓測流方法、惠斯通 電橋和開爾文電橋方法。
[0004] 1)恒流測壓方法
[0005] 如圖2，r是引線電阻與接觸電阻之和，Is是恒流源，V是高輸入阻抗電壓表。若 Rt，則根據公式Rt=V/Is就可算出電阻值。
[0006] 2)恒壓測流方法
[0007] 如圖3，r是電流表內阻、引線電阻與接觸電阻之和，Us是恒壓源，A是低內阻電流 表。若^<Rt，則根據公式Rt=Us^就可算出電阻值。
[000引3)惠斯通電橋方法(單臂電橋方法）
[0009] 如圖4，Ri是標準電阻，Rt是被測電阻，Ui、化是可調電壓源。當電橋平衡即流過電流 表A的電流為零時，有Ui/U2 = Ri/Rt，因此計算出Rt = Ri*U2/Ui。
[0010] 4)開爾文電橋方法(雙臂電橋方法）
[0011] 如圖5,在測試幾歐姆的低電阻時，引線電阻和接觸電阻已不可忽略，可W使用開 爾文電橋方法。將電橋中的中低電阻Rt和R改成四端接法，并在橋路中增加兩個高電阻R3、 R4,則可一定程度上降低了引線電阻和接觸電阻的影響。
[0012] 然而上述各種方法均存在一定的不足:恒壓測流和恒流測壓等方法均要求引線電 阻和接觸電阻小于被測電阻，運在實際應用于測試電聲器件時，由于電聲器件尤其是揚聲 器電阻只有幾歐姆的情況下，很難保證滿足上述條件。惠斯通電橋方法用于測試電聲器件 的阻抗時，操作較為復雜，而且不方便同時測試產品的聲學特性;同時也不能消除引線電阻 和接觸電阻的影響。開爾文電橋方法可W降低引線電阻和接觸電阻的影響，但是同樣不能 排除外部附加連接線的對測試結果的影響。
[0013] 實際測試電聲器件的阻抗時常采用已知負載電壓、使用取樣電阻測量回路電流的 方法，測試原理如圖6所示。
[0014] 圖6中，Vt為恒壓源，r為取樣電阻，Rt為被測電阻。若測得r兩端的電壓V。則電路中 電流I=Vr/r，由此計算出
[0015]
[0016] 實際使用此種方法測試時，當電聲器件的阻抗較小時，例如揚聲器，一般在32 ΩΚ 下，因此忽略引線電阻和接觸電阻情況下被測電阻實際值與測量值有較大偏差。考慮引線 電阻和接觸電阻等，原理圖如圖7。其中電壓表為高輸入阻抗型，故引線電阻R4的影響可忽 略；另一條引線電阻分為Ri、R2兩部分，扣除對修正電阻有影響外，還影響取樣電阻r兩端的 電壓;R3為接觸電阻。對式(1)進行修正，如下式所示：
[0017]
[001引其中：r'為等效取樣電阻，其值為取樣電阻與引線電阻Ri之和;Rfix為等效修正電 阻，其值為引線電阻R2與接觸電阻化之和。
[0019]此時ii試依然存在如下困難：
[0020] 1)引線電阻R2和接觸電阻化不能準確標定，導致修正電阻Rfix不能準確標定；
[0021] 2)引線電阻R2對取樣電阻的兩端電壓Vr造成的影響，也不能準確得知。
[0022] 此外，由于電聲器件測試時一般會附加連接線，而如果不考慮連接線的阻抗，也會 影響最終的測試結果。此時，即使使用開爾文電橋方法測試，也無法避免附加連接線的影 響。
【發明內容】
[0023] 本發明的目的是提出一種在現有電聲器件阻抗測試方法的基礎上能夠快速校準 的方法，W降低或消除引線電阻、接觸電阻及附加連接線電阻等帶來的影響，從而使得電聲 器件的阻抗被準確測量。
[0024] 本發明解決的是現有的電聲器件阻抗測試方法存在的操作復雜，無法降低或消除 引線電阻、接觸電阻及附加連接線電阻等帶來的影響，電聲器件的阻抗校準不準確等缺陷。
[0025] 本發明解決技術問題所采用的技術方案是:一種用于電聲器件阻抗測試的校準方 法，所述方法用于已知負載電壓，使用取樣電阻測量回路電流求負載阻抗的測量設備中，典 型的原理圖如圖1所示；根據阻抗測試原理，分析誤差產生的來源及誤差對測試結果的影 響，得到阻抗校準公式;測試已知阻值的標準電阻，將標準電阻的阻值及測量阻值代入校準 公式中，計算得到測量系統中輸出回路的取樣電阻、修正電阻等等效測試參數。
[0026] 分析(2)式可知，被測電阻與等效取樣電阻和等效修正電阻之間是線性關系，因此 可W通過測試兩個及W上已知阻值的電阻，聯立測試方程，計算出等效的取樣電阻和修正 電阻，達到校準阻抗測試的目的。
[0027] 使用兩個標準電阻進行校準時的推導過程如下所示：
[002引如圖8、圖9所示，Ri、R2為兩個已知阻值的標準電阻，Ri聲1?2。￥1；1、'\^；2、'\^、'\^分別為 測試化、R2時的測試電壓和相應取樣電阻上的電壓。r'、Rfix'分別為等效的取樣電阻值和修 正電阻值。則根據公式(2)有：
[0032] 設測試時，取樣電阻和修正電阻的初始值ro、Rf ixo，對應標準電阻Ri、R2的測試值為 尺1〇、化〇,則:
[0036] 根據(6)式，便可W由兩個已知的電阻及測試電壓和測試結果推得等效的取樣電 阻值及修正電阻值。此校準方法使用條件簡單，只需要知道系統的設定參數和兩個已知阻 值的電阻，即可將系統參數校準。
[0037] 如果需要進一步精確校準系統測試參數，還可W做W下四點改進：
[0038] 1)如果第一次校準后，測試結果與實際值仍然有偏差，則可W將第一次校準后的 測試參數作為初始設定值，再次校準，即：可W通過多次循環校準，使測試值不斷逼近實際 值，進而提高校準精度。
[0039]
[0040] 2)測試多個不同阻值的已知電阻，應用最小二乘法或其他優化方法得到最優解， 從而得到更精確的取樣電阻值和修正值；
[0041] 3)考慮到線路中的修正電阻項并非是一個純阻，而是隨頻率變化的分布阻抗，因 此可W使用不同頻率的交流電壓作為測試電壓，從而計算出線路中不同頻率時的修正電 阻，得到一條隨頻率變化的修正曲線；
[0042] 4)所述的校準方法中測量系統連接測試夾具、測試棒等外部測試裝置時，通過測 量設備的校準，修正由外部測試裝置引起的測量結果偏差;比如實際測試時，有時需附加連 接線后再接被測電阻，由于后端附加連接線的電阻只對修正電阻有影響，因此在系統校準 后，把附加連接線短接作為一個負載電阻接在后端測試，并將此測試值加入到修正電阻中， 即可減去此誤差。
[0043] 所述的校準方法中，當測量回路施W直流電壓時，測量電阻；當測量回路施W交流 信號時，測量阻抗曲線。
[0044] 所述的被測電聲器件至少包括動圈揚聲器單元、動圈受話器單元、揚聲器閉箱系 統、揚聲器倒相箱系統或麥克風中的一種。
[0045] 本發明的有益效果是：與現有技術相比，本發明提供的電聲器件阻抗測試的校準 方法，能夠快速、準確的校準，操作簡便，可降低或消除引線電阻、接觸電阻及附加連接線電 阻等帶來的影響，使得電聲器件的阻抗被準確測量。
【附圖說明】
[0046] 圖1為電阻取樣方法典型實施圖。
[0047] 圖2為恒流測壓方法的測試原理圖。
[004引圖3為恒壓測流方法的測試原理圖。
[0049] 圖4為惠斯通電橋方法的測試原理圖。
[0050] 圖5為開爾文電橋方法的測試原理圖。
[0化1]圖6為電阻取樣方法的測試原理圖。
[0052] 圖7為考慮引線電阻和接觸電阻等的等效電路圖。
[0053] 圖8為測試標準電阻化時的等效電路圖。
[0054] 圖9為測試標準電阻R2時的等效電路圖。
[0055] 圖10為校準步驟流程圖。
【具體實施方式】 [0化6] 實施例1
[0057]使用1%。精度的純阻r作為取樣電阻，r = 0.25 Ω ;使用截面積1mm2的紅黑線作為測 試引線;按照如圖6電阻取樣方法的測試原理圖進行連接。
[005引設Π ) = 0.25Ω，Rfix日= 0.4Ω (ro為理想值，Rfix日為經驗值），分別測試Κι = 8.250Ω、 R2 = 4.116 Ω的標準電阻，對應測試結果分別為Rio = 8.034 Ω、R20 = 4.054 Ω，帶入校準公式 (6)，計算得r ' = 0.260 Ω、Rfix' = 0.250 Ω，將取樣電阻和修正電阻分別置為r '、Rfix'，再次 測試標準電阻，測試結果分別為Ri0 = 8.253 Ω、R20 = 4.115 Ω，將附加連接線短接作為被測 負載接入，測得電阻為0.177 Ω，因此等效測試參數r' = 0.260 Ω、Rfix' =0.427 Ω。校準完 成。
[0化9]實施例2
[0060] -種用于電聲器件阻抗測試的校準方法，所述方法用于已知負載電壓，使用取樣 電阻測量回路電流求負載阻抗的測量設備中；根據阻抗測試原理，分析誤差產生的來源及 誤差對測試結果的影響，得到阻抗校準公式;測試已知阻值的標準電阻，將標準電阻的阻值 及測量阻值代入校準公式中，計算得到測量系統中輸出回路的取樣電阻、修正電阻的等效 測試參數。
[0061] 所述校準方法在校準時采用兩個標準電阻進行多次循環校準W提高校準精度，從 而校準至精確的等效測試參數。
[0062] 所述校準方法在校準時使用多個標準電阻進行測試，應用優化方法得到最優解， 從而校準至精確的等效測試參數。
[0063] 所述的阻抗校準公式為：
；式中化、R2為兩個已知阻 值的標準電阻，Ri〇、R2〇分別為標準電阻Ri、R2的測試值，r〇、r'分別為取樣電阻的初始值和等 效取樣電阻，Rfix〇、Rfix'分別為修正電阻的初始值和等效修正電阻值。
[0064] 所述的校準方法中測量系統連接測試夾具、測試棒等外部測試裝置時，通過測量 設備的校準，修正由外部測試裝置引起的測量結果偏差。
[0065] 所述的校準方法中，當測量回路施W直流電壓時，測量電阻；當測量回路施W交流 信號時，測量阻抗曲線。
[0066] 所述的優化方法為最小二乘法。
[0067] 所述的被測電聲器件至少包括動圈揚聲器單元、動圈受話器單元、揚聲器閉箱系 統、揚聲器倒相箱系統或麥克風中的一種。
[0068] 實施流程參考圖10。
[0069] 最后應該說明的是：W上實例僅用W說明本專利，而并非限制本專利所描述的技 術方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實例對本專利已進行了詳細的說明，但是本領 域的普通技術人員應當理解，仍然可W對本專利進行修改或等同替換;而一切不脫離本專 利的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本專利的權利要求范圍當中。
【主權項】
1. 一種用于電聲器件阻抗測試的校準方法，其特征在于所述方法用于已知負載電壓， 使用取樣電阻測量回路電流求負載阻抗的測量設備中；根據阻抗測試原理，分析誤差產生 的來源及誤差對測試結果的影響，得到阻抗校準公式;測試已知阻值的標準電阻，將標準電 阻的阻值及測量阻值代入校準公式中，計算得到測量系統中輸出回路的取樣電阻、修正電 阻的等效測試參數。2. 如權利要求1所述的一種用于電聲器件阻抗測試的校準方法，其特征在于所述校準 方法在校準時采用兩個標準電阻進行多次循環校準以提高校準精度，從而校準至精確的等 效測試參數。3. 如權利要求1所述的一種用于電聲器件阻抗測試的校準方法，其特征在于所述校準 方法在校準時使用多個標準電阻進行測試，應用優化方法得到最優解，從而校準至精確的 等效測試參數。4. 如權利要求1或2所述的一種用于電聲器件阻抗測試的校準方法，其特征在于所述的 阻抗校準公式為：；式中心、1?2為兩個已知阻值的標準電阻， Rio、R2Q分別為標準電阻Ri、R2的測試值，r〇、r '分別為取樣電阻的初始值和等效取樣電阻， Rflx〇、Rflx'分別為修正電阻的初始值和等效修正電阻值。5. 如權利要求1所述的一種用于電聲器件阻抗測試的校準方法，其特征在于所述的校 準方法中測量系統連接測試夾具、測試棒等外部測試裝置時，通過測量設備的校準，修正由 外部測試裝置引起的測量結果偏差。6. 如權利要求1所述的一種用于電聲器件阻抗測試的校準方法，其特征在于所述的校 準方法中，當測量回路施以直流電壓時，測量電阻；當測量回路施以交流信號時，測量阻抗 曲線。7. 如權利要求3所述的一種用于電聲器件阻抗測試的校準方法，其特征在于所述的優 化方法為最小二乘法。8. 如權利要求1所述的一種用于電聲器件阻抗測試的校準方法，其特征在于所述的被 測電聲器件至少包括動圈揚聲器單元、動圈受話器單元、揚聲器閉箱系統、揚聲器倒相箱系 統或麥克風中的一種。
【文檔編號】H04R29/00GK106060749SQ201610411632
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月14日
【發明人】王健
【申請人】王健