CN115371796A - 一种用于声校准的多功能校准装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于声校准的多功能校准装置，包括音频数据采集播放模块、增益控制模块、声信号输出模块和MCU控制模块；还公开了一种控制方法包括：S1、***硬件初始化并读取存储的校准信息；S2、判断是否有预校准指令，若是则进入S3，若否则进入S4；S3、根据预校准指令进入灵敏度级校准或者频点校准，校准完成后进入S4；S4、执行项目编号对应的功能，包括频率计权处理、级线性处理、猝发音处理或重复猝发音处理；S5、判断是否有更换项目指令，若否则继续执行该项目编号对应的功能，若是则执行更换后的项目编号对应的功能。本发明包含有多个频点多个声压级且功能多样，在提供纯音信号的基础上还能够提供猝发音和重复猝发音声信号。

Description

一种用于声校准的多功能校准装置及控制方法

技术领域

本发明涉及声学计量校准技术领域，尤其是涉及一种用于声校准的多功能校准装置及控制方法。

背景技术

随着现代噪声的污染越来越严重，现在很多城市都开展了对噪声的防治，声级计作为噪声测量的仪器，也被使用的越来越多，而且需要每天对声级计上传声器的灵敏度和频响进行检测，防止灵敏度漂移的太大。传声器的灵敏度的检测主要是通过声校准器来实现，但国内现有的声校准器往往只有单频点或两个频点，对于想要检测传声器的频响，是远远做不到的。针对这些问题需要一种多频点的声校准器，它是一种便携式声级计校准装置，主要用于声级计的周期校准，测试传声器的频响检测，采用数字信号处理技术开发，模块化设计，具有多功能、高性能、体积小、耗电省，操作方便等优点。目前市场上，多频点校准器比较少，同时具有多频点多幅度声压校准的校准器也不多。在既要测多频点又要测多幅度的情况下，往往要带好几台不同功能的校准器，不方便携带和操作，因此，一款便携的测量多频点、测量多声压级、工作时间长、性能稳定的校准器是发展趋势。

在中国专利文献上公开的“探针传声器高温校准装置”，其公开号为CN108007561B，公开日期为2019-11-12，针对探针传声器头部特殊的针管形结构，以及高温环境下使用的特点，设计了新的内部中空的带有半隔断的三通式热塞结构、高温校准用耦合腔结构，保证了探针传声器与标准传声器的声场环境一致但温场互相隔离，可以对探针传声器进行单独加热并进行校准。与现有常规传声器通用的校准装置相比，该校准装置专门应用与探针传声器，可以对探针传声器进行高温校准，使探针传声器校准环境与真实使用环境保持一致，从而提高探针传声器校准结果的准确性与可信程度。但是该技术的传声器校准装置通过热气源和导管对于传声器的温度进行灵敏度校准，其耦合腔腔体结构以及装置的控制方法无法应对声校准器需要进行多频点和多幅度的测量和校准问题；且功能单一只具备纯音信号，无法提供猝发音、重复猝发音等声信号。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中声校准器频率点单一且功能单一只具备纯音信号的问题，提供了一种用于声校准的多功能校准装置及控制方法，包含有多个频点且功能多样，能够提供猝发音和重复猝发音声信号，同时设置有闭环控制过程，通过电路以及数字信号处理技术，分别实现声压级的粗调和细调，控制精度高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于声校准的多功能校准装置，包括：

音频数据采集播放模块，用于采集声信号输出模块的数据以及向增益控制模块和电信号输出模块输出信号；

增益控制模块，用于调节信号的放大倍数并向声信号输出模块输出差分信号；

声信号输出模块，用于将差分信号转换为声信号并在耦合腔内发声；

MCU控制模块，分别连接音频数据采集播放模块和增益控制模块，用于控制校准装置的工作。

本发明中多功能校准装置主要由音频数据采集播放模块、增益控制模块、电信号输出模块、声信号输出模块和MCU控制模块组成，MCU控制模块与音频数据采集播放模块之间通过I2S方式双向通信连接，同时MCU控制模块控制增益控制模块的增益；增益控制模块输出的信号通过声信号输出模块发出声信号，同时声信号输出模块中采集到的数据传回音频数据采集播放模块形成闭环控制；音频数据采集播放模块输出的信号又从电信号输出模块通过PHONEJACK端口直接将信号输出。

作为优选，所述音频数据采集播放模块包括音频处理器，所述音频处理器的ADC单元采集耦合腔内置的标准传声器传输的声转电信号并将转换后的数字信号输出到MCU控制模块；所述音频处理器的DAC单元将从MCU控制模块输出的信号通过低通滤波器输出到增益控制模块和电信号输出模块。

本发明中音频数据采集播放模块分为音频数据采集和音频数据播放两部分，声信号输出模块内耦合腔的标准传声器、运放电路、音频处理器的ADC单元和MCU控制模块组成属于音频数据采集的反馈***，MCU控制模块、音频处理器的DAC模块、运放电路、电信号输出模块和声信号输出模块的耦合腔组成音频数据播放的发声***。

作为优选，所述增益控制模块包括由第一四路选择开关、第一运算放大器组成的一级增益电路和第二四路选择开关、第二运算放大器组成的二级增益电路；经过增益的信号通过音频功率放大器输出到声信号输出模块；两个四路选择开关都通过IO端口与MCU控制模块连接。

本发明中增益控制模块主要用于调节增益电路的放大倍数，由两个四路选择开关，两路运算放大器和一路音频功率放大器组成。两个四路选择开关可以实现16级放大或衰减，经过放大或衰减的信号，通过音频功率放大器将单端信号转换为差分信号，驱动声信号输出模块的动铁单元，进而发出声信号。

一种用于声校准的多功能校准装置的控制方法，包括：

S1、***硬件初始化并读取存储的校准信息；

S2、判断是否输入有预校准指令，若是则进入S3，若否则进入S4；

S3、根据输入的预校准指令进入灵敏度级校准或者频点校准，校准完成后进入S4；

S4、执行项目编号对应指定的功能，包括频率计权处理、级线性处理、猝发音处理或重复猝发音处理；

S5、判断是否有更换项目指令，若否则继续执行该项目编号对应指定的功能，若是则执行更换后的项目编号对应指定的功能。

本发明中多功能校准装置包括有频率计权处理、级线性处理、猝发音处理和重复猝发音处理等功能，这些功能都包含了闭环控制过程，可以根据在控制面板或者触摸屏上输入校准装置的相应指令来控制具体的功能；频率计权处理和级线性处理可以产生纯音信号，用于声级计的频响和级线性测试以及声级计的线性度测试；猝发音处理和重复猝发音处理可以用于检定声级计的时间计权。

作为优选，所述S1中存储的校准信息包括标准传声器的灵敏度级、校准的频率、校准的声压级、校准的数字信号幅度、各频率点的修正值和各频率点的最大声压级。本发明中各频率点为20Hz到16kHz范围内的1/3倍频程的中心频率点，灵敏度级校准和频点校准的数据存储于Flash存储器中，为了方便存储，同时减少Flash擦除次数，可以对Flash的存储区进行扇区规划，每个扇区对应一种校准信息类型。

作为优选，所述S4中的功能中包含有闭环控制过程，包括：

S41、获取设置的目标信号的频率和幅值并计算目标声压级；

S42、S41中的目标信号分别通过声信号输出模块和电信号输出模块输出；

S43、采集声信号输出模块中耦合腔内的实际信号数据获取频率和幅值并计算实际声压级；

S44、比较目标信号和实际信号之间的计算结果，并根据比较结果调节增益控制模块的增益和数字信号的幅度；

S45、调节后的信号经过增益控制模块输出到耦合腔中的动铁单元发声。

本发明中的闭环控制是对声信号幅度的闭环控制过程，以设置的目标信号的目标声压级作为标准，计算从声信号输出模块中反馈的实际信号数据得到实际声压级，以目标声压级和实际声压级的差异作为反馈控制的依据来调节增益控制模块的增益和数字信号的幅度，经过循环调节处理直到由实际声压级和目标声压级计算得到的调节系数在预定的范围内且两者的差值小于设定值时，完成声信号幅度的控制并输出进行发生。

作为优选，当实际声压级小于目标声压级时，逐步增加增益控制模块的增益值使得在实际声压级小于目标声压级的情况下，增益达到最大值；当实际声压级大于目标声压级时，逐步减小增益控制模块的增益值使得在实际声压级大于目标声压级的情况下，增益达到最小值。

本发明中预先设置有差值阈值，在实际声压级和目标声压级的差值的绝对值大于差值阈值时，逐步增加或减小增益控制模块的增益从而达到调节实际声压级的目的，而当两者的差值的绝对值小于差值阈值时，则计算由实际声压级和目标声压级得到的数字信号的调节系数，根据调节系数调节增益控制模块的增益和数字信号的幅度，直到实际声压级精度满足要求。

本发明具有如下有益效果：包含有多个频点且功能多样，不仅能提供纯音信号，还能够提供猝发音和重复猝发音声信号；装置中设置有闭环控制过程，通过电路以及数字信号处理技术，分别实现声压级的粗调和细调，控制精度高。

附图说明

图1是本发明校准装置的结构框图；

图2是本发明校准装置中音频数据采集播放模块的示意图；

图3是本发明校准装置中增益控制模块的示意图；

图4是本发明校准装置中MCU控制模块的示意图；

图5是本发明校准装置控制方法的流程图；

图6是本发明实施例中校准装置的存储数据规划图；

图7是本发明实施例中闭环控制过程的流程图；

图8是本发明实施例中数据播放过程的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，一种用于声校准的多功能校准装置，包括：

音频数据采集播放模块2，用于采集声信号输出模块5的数据以及向增益控制模块3和电信号输出模块4输出信号；增益控制模块3，用于调节信号的放大倍数并向声信号输出模块5输出差分信号；声信号输出模块5，用于将差分信号转换为声信号并在耦合腔内发声；MCU控制模块1，分别连接音频数据采集播放模块2和增益控制模块3，用于控制校准装置的工作。

音频数据采集播放模块包括音频处理器，音频处理器的ADC单元采集耦合腔内置的标准传声器传输的声转电信号并输出到MCU控制模块；音频处理器的DAC单元将从MCU控制模块输出的信号通过低通滤波器输出到增益控制模块和电信号输出模块。

增益控制模块包括由第一四路选择开关、第一运算放大器组成的一级增益电路和第二四路选择开关、第二运算放大器组成的二级增益电路；经过增益的信号通过音频功率放大器输出到声信号输出模块；两个四路选择开关都通过IO端口与MCU控制模块连接。

本发明中多功能校准装置主要由音频数据采集播放模块、增益控制模块、电信号输出模块、声信号输出模块和MCU控制模块组成，MCU控制模块与音频数据采集播放模块之间通过I2S方式双向通信连接，同时MCU控制模块控制增益控制模块的增益；增益控制模块输出的信号通过声信号输出模块发出声信号，同时声信号输出模块中采集到的数据传回音频数据采集播放模块形成闭环控制；音频数据采集播放模块输出的信号又从电信号输出模块通过PHONEJACK端口直接将信号输出。

本发明中音频数据采集播放模块分为音频数据采集和音频数据播放两部分，声信号输出模块内耦合腔的标准传声器、运放电路、音频处理器的ADC单元和MCU控制模块组成属于音频数据采集的反馈***，MCU控制模块、音频处理器的DAC模块、运放电路、电信号输出模块和声信号输出模块的耦合腔组成音频数据播放的发声***。

本发明中增益控制模块主要用于调节增益电路的放大倍数，由两个四路选择开关，两路运算放大器和一路音频功率放大器组成。两个四路选择开关可以实现16级放大或衰减，经过放大或衰减的信号，通过音频功率放大器将单端信号转换为差分信号，驱动声信号输出模块的动铁单元，进而发出声信号。

如图5所示，一种用于声校准的多功能校准装置的控制方法，包括：

S1、***硬件初始化并读取存储的校准信息；S1中存储的校准信息包括标准传声器的灵敏度级、校准的频率、校准的声压级、校准的数字信号幅度、各频率点的修正值和各频率点的最大声压级。

S2、判断是否输入有预校准指令，若是则进入S3，若否则进入S4。

S3、根据输入的预校准指令进入灵敏度级校准或者频点校准，校准完成后进入S4。

S4、执行项目编号对应指定的功能，包括频率计权处理、级线性处理、猝发音处理或重复猝发音处理；S4中的功能中包含有闭环控制过程，包括：

S41、获取设置的目标信号的频率和幅值并计算目标声压级；

S42、S41中的目标信号分别通过声信号输出模块和电信号输出模块输出；

S43、采集声信号输出模块中耦合腔内的实际信号数据获取频率和幅值并计算实际声压级；

S44、比较目标信号和实际信号之间的计算结果，并根据比较结果调节增益控制模块的增益和数字信号的幅度；

S45、调节后的信号经过增益控制模块输出到耦合腔中的动铁单元发声。

S5、判断是否有更换项目指令，若否则继续执行该项目编号对应指定的功能，若是则执行更换后的项目编号对应指定的功能。

当实际声压级小于目标声压级时，逐步增加增益控制模块的增益值使得在实际声压级小于目标声压级的情况下，增益达到最大值；当实际声压级大于目标声压级时，逐步减小增益控制模块的增益值使得在实际声压级大于目标声压级的情况下，增益达到最小值。

本发明中多功能校准装置包括有频率计权处理、级线性处理、猝发音处理和重复猝发音处理等功能，这些功能都包含了闭环控制过程，可以根据在控制面板输入校准装置的相应指令来控制具体的功能；频率计权处理和级线性处理可以产生纯音信号，用于声级计的频响和级线性测试以及声级计的线性度测试；猝发音处理和重复猝发音处理可以用于检定声级计的时间计权。

本发明中各频率点为20Hz到16kHz范围内的1/3倍频程的中心频率点，灵敏度级校准和频点校准的数据存储于Flash存储器中，为了方便存储，同时减少Flash擦除次数，可以对Flash的存储区进行扇区规划，每个扇区对应一种校准信息类型。

本发明中的闭环控制是对声信号幅度的闭环控制过程，以设置的目标信号的目标声压级作为标准，计算从声信号输出模块中反馈的实际信号数据得到实际声压级，以目标声压级和实际声压级的差异作为反馈控制的依据来调节增益控制模块的增益和数字信号的幅度，经过循环调节处理直到由实际声压级和目标声压级计算得到的调节系数在预定的范围内且两者的差值小于设定值时，完成声信号幅度的控制并输出进行发声。

本发明中预先设置有差值阈值，在实际声压级和目标声压级的差值的绝对值大于差值阈值时，逐步增加或减小增益控制模块的增益从而达到调节实际声压级的目的，而当两者的差值的绝对值小于差值阈值时，则计算由实际声压级和目标声压级得到的数字信号的调节系数，根据调节系数调节增益控制模块的增益和数字信号的幅度，直到实际声压级精度满足要求。

在本发明的实施例中，校准装置主要由五部分构成，包括音频数据采集播放模块、电信号输出模块、MCU控制模块、增益控制模块以及声信号输出模块。如图2所示是音频数据采集播放模块的示意图，该模块包含两部分，即音频数据采集和音频数据播放。

音频数据采集：是指利用国产音频处理器ES8388的ADC单元采集耦合腔内置的标准传声器AWA14404传输的声转电信号，通过I2S接口输出到MCU控制模块，由MCU控制模块计算耦合腔内声信号的声压级，是声压级的闭环控制的重要组成部分。

音频数据播放：是指利用国产音频处理器ES8388的DAC单元将从MCU控制模块输出的信号经过DAC转换之后，通过低通滤波器输出信号的过程。从图中可以看出，输出的信号分别进入增益控制模块和电信号输出模块。电信号输出模块通过PHONEJACK端口直接将低通滤波器的信号输出；增益控制模块对DAC模块输出的信号进行增益或衰减，并通过声信号输出模块输出声信号。音频处理器DAC模块输出信号的大小可以通过MCU控制模块进行控制。

如图3所示是增益控制模块的示意图，增益控制模块主要用于调节增益电路的放大倍数。该控制单元由两个四路选择开关、两路运算放大器，一路音频功率放大器等组成。两个四路选择开关，可以实现16级放大或衰减，经过放大或衰减的信号，通过音频功率放大器将单端信号转换为差分信号，驱动声信号输出模块的动铁单元发出声信号。增益控制模块作为粗调，与MCU控制模块的细调，共同实现声压级的闭环控制。信号从第一四路选择开关的输入端输入，第一四路选择开关的开关选择端与第一运算放大器的输入端连接，第一运算放大器的输出端连接第二四路选择开关的输入端，第二四路选择开关的开关选择端连接第二运算放大器的输入端，第二运算放大器的输出端通过音频功率放大器将增益的信号输出到声信号输出模块；其中第一四路选择开关的IO1端、IO2端和第二四路选择开关的IO3端、IO4端都连接MCU控制模块的IO端口，用于选择模拟开关的通路。

声信号输出模块是指将增益控制模块输出的差分信号，经由LEMO插座输出到耦合腔内的动铁单元，实现电信号至声信号的转换后在耦合腔内发声。电信号输出模块是指，将低通滤波器的电信号通过PHONEJACK端口输出，可用于校对信号类型，比如对信号进行频谱分析等。

如图4所示是MCU控制模块的示意图，MCU控制模块的作用包括：获取音频处理器的ADC单元采集的耦合腔内标准传声器的电信号，计算耦合腔内声信号的声压级，将该声压级作为反馈信号，MCU控制模块在判别与目标声压级的差别后，调节增益控制模块的增益；判别当前需要输出的信号类型，产生指定的交流信号，通过音频处理器的DAC单元输出，实现耦合腔发声；通过MCU控制模块的IO端口控制增益控制模块的增益；控制OLED显示屏的显示、面板按键输入以及项目处理等同时还能控制其他必要的辅助部件。

音频处理器实现音频信号的产生和采集，音频信号有两种，一种是反馈音信号，利用安装在耦合腔内的标准传声器采集耦合腔内的声信号作为反馈，利用音频处理器的ADC单元进行采集；另一种是产生音信号，频率为20Hz到16kHz,1/3倍频程中心频率点的纯音以及频率为4kHz的猝发音和重复猝发音，纯音信号可依据使用者的需要进行设置，产生的信号利用音频处理器的DAC单元进行发送。所有的音频信号的数据均由MCU控制模块产生，不需要额外的信号发生电路。耦合腔的标准传声器、运放电路、音频处理器的ADC单元、MCU控制模块组成反馈***，MCU控制模块、音频处理器的DAC单元、运放电路、动铁单元、耦合腔组成发声***，两个***组成声校准装置的发声与反馈调节，实现声信号的精准控制。USB接口可外接电源以及用于跟PC上位机软件通信，实现数据管理等功能。

如图5所示是本发明实施例中校准装置控制方法的流程图，***硬件初始化并读取存储的校准信息；将之前保存的灵敏度级校准和频点校准的数据从存储***加载出来，如无存储的信息则采用默认的缺省值。存储的信息包括标准传声器灵敏度级，灵敏度级校准的频率、声压级、数字信号幅度和频点校准的各频点修正值和各频点最大声压级。各频点为20Hz到16kHz范围内的1/3倍频程中心频率点。加载完成之后，开启全局中断，开始数据采集和播放。然后判断当前是否输入有预校准指令，当有预校准指令时，根据指令内容进入灵敏度级校准或者频点校准功能进行校准，校准完成后执行输入的项目编号对应指定的功能；当没有预校准指令时，直接执行项目编号对应指定的功能。在一个项目编号下可以选择运行多个功能，包括有频率计权处理、级线性处理、猝发音处理或重复猝发音处理，在这些功能中都包括了闭环控制过程和数据播放过程。在校准装置进行工作时可以判断是否有更换项目指令，若没有则继续执行该项目编号下对应指定的功能，若有更换项目指令则执行更换后的项目编号对应指定的功能。本实施例中灵敏度级校准和频点校准的数据存储于Flash存储器中，为了方便存储同时减少Flash擦除次数，对Flash的存储区进行了如图6所示的规划，每个扇区对应于一种校准信息的类型。

在本发明的实施例中，声信号幅度的闭环控制过程如下：MCU控制模块获取当前设置的目标信号的信号频率与幅值，并计算目标声压级；MCU控制模块通过I2S端口发送指定频率和幅值的信号至音频处理器；音频处理器的DAC单元将数据数模转换后，一路发送至增益控制模块，另一路发送至电信号输出模块，经过PHONEJACK接口输出；信号经过增益控制模块差分输出至连接LEMO座的耦合腔；耦合腔内的标准传声器将实际信号的数据传输至音频数据采集播放模块的ADC单元；音频处理器的ADC单元将采集的数据经模数转换后，通过I2S端口传输至MCU控制模块；MCU控制模块计算该实际信号的频率、幅值和实际声压级，并比较实际信号与目标信号的声压级；MCU控制模块根据实际信号与目标信号的比较结果，调节增益控制模块的增益以及数字信号的幅度；调节后的信号经过增益控制模块输出至耦合腔的动铁单元发声。

如图7所示，在满足实际声压级小于目标声压级2dB以上且数字信号的幅度大于0x006F0000的条件下，判断增益控制模块的增益是否达到最大值，若增益未达到最大值则增加增益控制模块的增益，步进2dB后重新计算实际声压级并与目标声压级进行比较；若增益达到最大值时则进行下一步计算目标声压级与实际声压级差值的操作。在不满足实际声压级小于目标声压级2dB以上且数字信号的幅度大于0x006F0000的条件下，判断是否满足实际声压级大于目标声压级2dB以上且数字信号的幅度小于0x00100000的条件，若满足该条件则判断增益控制模块的增益是否达到最小值，若增益未达到最小值则减小增益控制模块的增益，步进2dB后重新计算实际声压级并与目标声压级进行比较；若增益达到最小值时则进行下一步计算目标声压级与实际声压级差值的操作。若既不满足实际声压级小于目标声压级2dB以上且数字信号的幅度大于0x006F0000的条件，也不满足实际声压级大于目标声压级2dB以上且数字信号的幅度小于0x00100000的条件，则直接进行计算目标声压级与实际声压级差值的操作。

在计算实际声压级与目标声压级的差值后，计算数字信号的调节系数，本实施例中调节系数

其中SPL₀表示实际声压级单位为分贝，SPL_s表示目标声压级单位为分贝。在完成调节系数的计算后判断校准装置中的声压级锁定标志位是否为1，为1则表示已锁定，为0则表示未锁定。

当标志位为1时判断数字信号的调节系数是否满足0.995<α<1.005，若满足该条件则进行下一步判断实际声压级与目标声压级的差值是否小于0.1dB。若不满足该条件则对数字信号的幅度进行判断，当数字信号的幅度大于0x007FFFFF时则重新返回判断增益控制模块的增益是否达到最大值并进行相应的调节步骤；当数字信号的幅度小于0x00100000时则重新返回判断增益控制模块的增益是否达到最小值并进行相应的调节步骤；当数字信号的幅度在0x00100000到0x007FFFFF之间时则进行下一步判断实际声压级与目标声压级的差值是否小于0.1dB。本实施例中数字信号的幅度是以十六进制的数表示，前四位数“0x00”并不包括在幅度数值的计算范围内，后六位数则表示数字信号的具体幅度数值。

在判断判断实际声压级与目标声压级的差值是否小于0.1dB的步骤中，若差值不小于0.1dB，则将声压级调节锁定标志位置0，在OLED显示屏中显示WAIT等待声压级调节并重新返回整个流程最开始的位置重新进行调节；若差值小于0.1dB则说明完成调节，声压级调节锁定标志位置1，在OLED显示屏上显示OK表示完成调节。

在完成声压级的调节后进入到声信号的数据播放过程中，如图8所示，以频率计权处理过程为例进行数据播放过程的说明，首先读取在频率计权界面设置的信号的频率和幅度，并计算出该信号的所有采样点的幅值，在本实施例中选取19200个采样点。将所有计算出的幅值存入到缓存中，并将所有的采样点幅值数据分批次发送，在本实施例中每批次发送1200个数据至DMA直接内存访问和音频处理器，并且同步记录已经发送的数据量；在完成所有采样点数据的发送后将已发送数据量清零，并重复进行幅值的缓存和数据的发送过程；直到校准装置切换界面或者更改信号频率后返回整个播放流程的初始位置获取新的信号频率和幅度进行数据播放过程。

在本实施例的频率计权处理中仪器可以产生纯音信号，主要用于声级计频响及级线性测试，纯音信号产生的公式为

其中P表示幅度，同时在闭环控制的微调过程中，数字信号的幅度即是P；f表示纯音信号的频率，i表示信号当前的离散点；f_s表示音频采样频率。在频率计权功能下，信号的频率可在20Hz到16kHz至今以1/3倍频程的中心频率点循环调节，信号幅度可在94dB、104dB和114dB循环调节。在级线性处理中与频率计权一样也能产生纯音信号，主要用于声级计线性度的测试，纯音信号产生的公式与频率计权处理的公式相同；在级线性功能下，信号的频率可在20Hz到16kHz之间以1/3倍频程的中心频率点循环调节，信号幅度可在90dB到120dB循环调节，幅度可以步进1dB或者5dB。

在本实施例装置的猝发音处理功能可用于检定声级计的时间计权。猝发音是产生一个或几个完整正弦波波形脉冲串的信号，经过耦合腔发声。本装置中的猝发音频率为4kHz，信号周期10s，猝发音延时可设置为500ms、200ms、50ms、10ms、2ms和0.25ms六种，幅度可在90dB到120dB循环调节，步进1dB。猝发音信号的产生与纯音信号相似。在信号周期10s时，除正弦波波形脉冲外，其余时间信号的幅度均为0。下面以延时为500ms进行说明：本实施例中的采样率为48kHz，则4kHz的正弦波每个周期内存在12个采样点，当信号延时为500ms时，共有2000个频率为4kHz的完整正弦波，利用纯音信号产生的公式计算出每个采样点的幅值，在数据播放时每重复播放2000次完整正弦波，即播放500ms信号后剩余9.5s时间信号均输出0即可产生周期为10s，信号延时为500ms的猝发音信号。本实施例中的重复猝发音处理功能其原理与猝发音处理功能相似，不同之处在于重复猝发音信号的周期为信号延时的10倍。

上述实施例是对本发明的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本发明的任何限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于声校准的多功能校准装置，其特征在于，包括：

音频数据采集播放模块，用于采集声信号输出模块的数据以及向增益控制模块和电信号输出模块输出信号；

增益控制模块，用于调节信号的放大倍数并向声信号输出模块输出差分信号；

声信号输出模块，用于将差分信号转换为声信号并在耦合腔内发声；

MCU控制模块，分别连接音频数据采集播放模块和增益控制模块，用于控制校准装置的工作。

2.根据权利要求1所述的一种用于声校准的多功能校准装置，其特征在于，所述音频数据采集播放模块包括音频处理器，所述音频处理器的ADC单元采集耦合腔内置的标准传声器传输的声转电信号并将转换后的数字信号输出到MCU控制模块；所述音频处理器的DAC单元将从MCU控制模块输出的信号通过低通滤波器输出到增益控制模块和电信号输出模块。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于声校准的多功能校准装置，其特征在于，所述增益控制模块包括由第一四路选择开关、第一运算放大器组成的一级增益电路和第二四路选择开关、第二运算放大器组成的二级增益电路；经过增益的信号通过音频功率放大器输出到声信号输出模块；两个四路选择开关都通过IO端口与MCU控制模块连接。

4.一种用于声校准的多功能校准装置的控制方法，适用于如权利要求1所述的一种装置，其特征在于，包括：

S1、***硬件初始化并读取存储的校准信息；

S2、判断是否输入有预校准指令，若是则进入S3，若否则进入S4；

S3、根据输入的预校准指令进入灵敏度级校准或者频点校准，校准完成后进入S4；

S4、执行项目编号对应指定的功能，包括频率计权处理、级线性处理、猝发音处理或重复猝发音处理；

S5、判断是否有更换项目指令，若否则继续执行该项目编号对应指定的功能，若是则执行更换后的项目编号对应指定的功能。

5.根据权利要求4所述的一种用于声校准的多功能校准装置的控制方法，其特征在于，所述S1中存储的校准信息包括标准传声器的灵敏度级、校准的频率、校准的声压级、校准的数字信号幅度、各频率点的修正值和各频率点的最大声压级。

6.根据权利要求4或5所述的一种用于声校准的多功能校准装置的控制方法，其特征在于，所述S4中的功能中包含有闭环控制过程，包括：

S41、获取设置的目标信号的频率和幅值并计算目标声压级；

S42、S41中的目标信号分别通过声信号输出模块和电信号输出模块输出；

S43、采集声信号输出模块中耦合腔内的实际信号数据获取频率和幅值并计算实际声压级；

S44、比较目标信号和实际信号之间的计算结果，并根据比较结果调节增益控制模块的增益和数字信号的幅度；

S45、调节后的信号经过增益控制模块输出到耦合腔中的动铁单元发声。

7.根据权利要求6所述的一种用于声校准的多功能校准装置的控制方法，其特征在于，当实际声压级小于目标声压级时，逐步增加增益控制模块的增益值使得在实际声压级小于目标声压级的情况下，增益达到最大值；当实际声压级大于目标声压级时，逐步减小增益控制模块的增益值使得在实际声压级大于目标声压级的情况下，增益达到最小值。

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