為了對(duì)揚(yáng)聲器進(jìn)行軸向響應(yīng)測(cè)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(wú)噪聲進(jìn)行測(cè)量,因?yàn)樘砑拥巾憫?yīng)中的噪聲會(huì)降低測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量。測(cè)量麥克風(fēng)應(yīng)放置在測(cè)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(cè)量到最近反射面(地面或天花板)的距離。
通過(guò)一些簡(jiǎn)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(duì)于一個(gè)天花板高度為2.4米、測(cè)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(duì)于此大小的房間,任何低于132Hz的數(shù)據(jù)都是無(wú)效的!請(qǐng)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(cè)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(jiàn)圖2)。請(qǐng)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(kāi)始聲學(xué)測(cè)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(méi)有被脈沖輸入過(guò)載。這種過(guò)載很難從麥克風(fēng)輸出中檢測(cè)出來(lái),因此請(qǐng)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(cè)量:
(注:如果您想進(jìn)行一系列測(cè)量以進(jìn)行比較,則必須對(duì)每項(xiàng)測(cè)量使用相同的設(shè)置。否則,測(cè)量的相對(duì)水平將會(huì)有所不同。)
對(duì)于此說(shuō)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(duì)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(cè)量>測(cè)量列表>添加中,添加了一個(gè)新的測(cè)量項(xiàng):
測(cè)量設(shè)置為:掃描時(shí)間
通道設(shè)置為:通道A
請(qǐng)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(zhǎng),則測(cè)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(cè)量超過(guò)10kHz的頻率,增加脈沖長(zhǎng)度可以改善噪聲性能。請(qǐng)注意,頻譜視圖窗口是矩形的。不要將其與測(cè)量時(shí)間窗口混淆。為了獲得良好的揚(yáng)聲器測(cè)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(zhǎng)度后,現(xiàn)在您可以開(kāi)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(guò)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(qǐng)注意,來(lái)自麥克風(fēng)的紅色脈沖相對(duì)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(cè)量距離為95厘米,這給出了聲速的測(cè)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(cè)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(zhǎng),長(zhǎng)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(cè)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。