CN210381302U - 音频设备性能的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种音频设备性能的测试装置，属于音频测试技术领域。装置包括至少一个信号生成采集模块和控制分析模块，信号生成采集模块包括生成单元和采集单元，采集单元具有至少一个输入通道，输入通道的数量与待测音频设备的输出通道的数量相匹配，生成单元与待测音频设备的输入端电连接以输出第一目标激励信号至待测音频设备，采集单元分别与待测音频设备的各输出通道电连接以对待测音频设备响应于第一目标激励信号的输出信号进行采集，控制分析模块与生成单元电连接以控制生成单元输出第一目标激励信号，控制分析模块与采集单元电连接以基于采集单元采集的响应于第一目标激励信号的输出信号计算并输出各个输出通道的信号的第一测试结果。

Description

音频设备性能的测试装置

技术领域

本实用新型涉及音频测试技术领域，特别涉及一种音频设备性能的测试装置。

背景技术

音频设备主要是对音频输入输出设备的总称，其包括功放机、音箱、多媒体控制台、数字调音台、音频采样卡、合成器、中高频音箱、话筒、计算机中的声卡、耳机等。随着电子技术的高速发展，音频设备的***集成度日益复杂。在产品的研发和生产环节中所面临的功能和性能测试越发趋向于各指标的测试精细化，且测试方式对自动化测试要求越来越高。

在目前现有音频设备的指标测试中：一般采用信号源、示波器、频谱分析仪等多种仪器仪表搭建测试环境，该测试方式存在操作复杂等问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种音频设备性能的测试装置，能够在启动后自动测试，无需人工介入，操作较为简单。所述技术方案如下：

本实用新型提供了一种音频设备性能的测试装置，所述装置包括至少一个信号生成采集模块和控制分析模块，所述信号生成采集模块包括生成单元和采集单元，所述采集单元具有至少一个输入通道，所述输入通道的数量与待测音频设备的输出通道的数量相匹配，所述生成单元与所述待测音频设备的输入端电连接以输出第一目标激励信号至所述待测音频设备的输入端，所述采集单元分别与所述待测音频设备的各输出通道电连接以对所述待测音频设备响应于所述第一目标激励信号的输出信号进行采集，所述控制分析模块与所述生成单元电连接以控制所述生成单元输出所述第一目标激励信号，所述控制分析模块还与所述采集单元电连接以基于所述采集单元采集的所述响应于所述第一目标激励信号的输出信号计算并输出各个所述输出通道的信号的第一测试结果。

可选地，所述控制分析模块包括控制器、接口单元和计算机，所述控制器通过所述接口单元与所述计算机电连接以接收所述计算机的第一控制指令并基于所述第一控制指令控制所述生成单元输出所述第一目标激励信号和基于采集的所述响应于所述第一目标激励信号的输出信号计算输出各个所述输出通道的信号的第一测试结果至所述计算机进行显示。

可选地，所述接口单元为串口单元。

可选地，所述串口单元通过面向仪器***的***组件互连扩展总线与所述控制器电连接，所述串口单元通过DB9公头与所述计算机电连接。

可选地，所述生成单元为数模转换器。

可选地，所述数模转换器通过面向仪器***的***组件互连扩展总线与所述控制器电连接，所述数模转换器通过卡扣配合型连接器接口与所述待测音频设备的输入端电连接。

可选地，所述采集单元为模数转换器。

可选地，所述待测音频设备包括两个输出通道，所述采集单元为双通道模数转换器。

可选地，所述双通道模数转换器通过面向仪器***的***组件互连扩展总线与所述控制器电连接，所述双通道模数转换器的双通道分别通过卡扣配合型连接器接口与所述待测音频设备的两个输出通道电连接。

可选地，所述计算机为工控机。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过生成单元输出第一目标激励信号至待测音频设备的输入端，待测音频设备输出响应于第一目标激励信号的输出信号，采集单元对输出信号进行采集，控制分析模块基于采集的输出信号，计算并输出各个输出通道的信号的第一测试结果，整个测试装置启动后自动测试，无需人工介入，操作较为简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种音频设备性能的测试装置的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的控制分析模块的结构框图；

图3是本实用新型实施例提供的一种音频设备性能的测试方法的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种音频设备性能的测试装置。参见图1，该装置800包括至少一个信号生成采集模块11和控制分析模块12。信号生成采集模块11包括生成单元111和采集单元112。采集单元112具有至少一个输入通道，输入通道的数量与待测音频设备的输出通道的数量相匹配。生成单元111与待测音频设备的输入端电连接，采集单元112分别与待测音频设备的各输出通道电连接，控制分析模块12分别与生成单元111和采集单元112电连接。

生成单元111用于，输出第一目标激励信号至待测音频设备的输入端。

采集单元112用于，对待测音频设备响应于第一目标激励信号的输出信号进行采集，响应于第一目标激励信号的输出信号包括至少一个输出通道的信号。

控制分析模块12用于，控制生成单元输出第一目标激励信号，基于采集的响应于第一目标激励信号的输出信号，计算并输出各个输出通道的信号的第一测试结果。

本实施例中，通过生成单元输出第一目标激励信号至待测音频设备的输入端，待测音频设备输出响应于第一目标激励信号的输出信号，采集单元对输出信号进行采集，控制分析模块基于采集的输出信号，计算并输出各个输出通道的信号的第一测试结果，整个测试装置启动后自动测试，无需人工介入，操作较为简单。

此外，采集单元112可以包括多个输入通道，能够对多路输出的音频设备进行测试，实现多路通道的实时、快速、自动测试。本实施例中，多个是指2个或2个以上。

此外，该装置可以包括多个信号生成采集模块11，能够同步对多个待测音频设备进行测试，测试效率较高。

对于生成单元111，示例性地，生成单元111可以为数模转换器(Digital-to-Analog Converter，简称DAC)。例如，用于DAC的数据采集卡。具体地，可采用14位高速DAC板卡采样输出，具备100MS/s(兆点/秒)采样速率，20MHz模拟带宽。

示例性地，生成单元111可通过卡扣配合型连接器(British Naval Connector，简称BNC)接口连接至待测音频设备的输入端，可通过PXI(PCIextensions forInstrumentation，面向仪器***的PCI(Peripheral Component Interconnection，***组件互连)扩展)总线与控制器121通信。

对于采集单元112，示例性地，采集单元112为模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，简称ADC)，例如用于ADC的数据采集卡。

优选地，待测音频设备包括两个输出通道，采集单元112为双通道ADC。例如，可为双通道24位高速ADC板卡采样同步输出，采样率可达204.8KS/s(千点/秒)，可同时实现两路模拟音频信号采集。

示例性地，采集单元112的通道可通过BNC接口连接至待测音频设备的输出通道。采集单元112可以将采集数据通过PXI总线上传至控制器121。当待测音频设备包括两个输出通道，采集单元112为双通道ADC时，双通道ADC通过PXI总线与控制器电连接，双通道ADC的双通道分别通过BNC与待测音频设备的两个输出通道电连接。

对于控制分析模块12，示例性地，参见图2，该控制分析模块12包括控制器121、接口单元122和计算机123。控制器121通过接口单元122与计算机123电连接。

控制器121用于，接收计算机123的第一控制指令，基于第一控制指令控制生成单元111输出第一目标激励信号，基于采集的响应于第一目标激励信号的输出信号，计算并输出各个输出通道的信号的第一测试结果至计算机123，第一控制指令包括第一目标激励信号的频率和幅度。

计算机123用于，显示各个输出通道的信号的第一测试结果。

对于接口单元122，示例性地，接口单元122为串口单元。例如，接口单元122可以是用于串口的数据采集卡。具体地，接口单元122为高性能串行接口板卡，波特率可至1000000Baud(波特)，同时收发缓存可达128Byte。接口单元122通过PXI总线与控制器121通信。接口单元122可以DB9公头连接至计算机123。

对于计算机123，计算机123可以测试报表形式显示第一测试结果，并对第一测试结果进行打印，测试报表形式能够简洁明了展示测试结果。

示例性地，计算机123可以为工控机。在音频设备的生产测试环节，工控机软件可打包成Windows环境下的应用程序，其灵活性可保证控制器121集成至自动化生产测试***中。

对于工控机，工控机可以包括主机和显示器，主机具备串口，主机的串口与接口单元122电连接。其中，显示器可用于显示测试结果的报表打印，主机的串口可用于第一控制指令下发以及控制器121的测试结果接收。

在具体应用中，控制器121中可以搭载基于LabVIEW测试软件。

其中，第一测试结果可以包括波形是否失真、频谱、频点监测结果、功率、信噪比、以及谐波失真度中的至少一个。第一测试结果还可以包括功率是否稳定。下面介绍一下控制分析模块12确定第一测试结果的工作原理。

示例性地，当第一测试结果包括波形是否失真时，控制分析模块12用于，确定相邻采样点幅值逐点差值，逐点差值是指，对采集信号的相邻采样点的值进行差值计算；确定信号过零点时输出通道的信号中相邻采样点幅值差值的最大差值；当相邻采样点幅值逐点差值大于最大差值时，确定波形失真。当相邻采样点幅值逐点差值小于最大差值时，确定波形未失真。当相邻采样点幅值逐点差值等于最大差值时，确定波形失真或波形未失真。

示例性地，当第一测试结果包括频谱时，控制分析模块12用于，采用DFT(DiscreteFourier Transform，离散傅里叶变换)变换获取实时采样周期的信号单边幅度谱，以采样时间计算实时采样周期的信号频率间隔，基于信号单边幅度谱和信号频率间隔，绘制采集信号的频率-幅度分布图(频谱)。频率-幅度分布图将反映信号的频率和幅度。

示例性地，当第一测试结果包括频点监测结果时，控制分析模块12用于，采用DFT变换获取实时采样周期的信号单边幅度谱，以采样时间计算实时采样周期的信号频率间隔，基于信号单边幅度谱和信号频率间隔，绘制采集信号的频率-幅度分布图。频率-幅度分布图将反映各个频点。以单边幅度谱数组元素作为索引，实时监测数组元素对应频点是否超出第一目标激励信号频率范围。频点检测结果可以是有频点超过第一目标激励信号频率范围、或者无频点超过第一目标激励信号频率范围。

示例性地，当第一测试结果包括功率时，控制分析模块12用于，采用FFT(FastFourier Transformation，DFT快速算法)变换测量采集信号频谱，基于信号频谱，计算每个频点的功率值，再基于每个频点的功率值，以均方根值显示平均功率值。

相应地，当第一测试结果还包括功率是否稳定时，在计算平均功率值的同时监测采集信号的功率是否稳定。功率是否稳定的监测方法可以包括：***运行后，分析采样信号的实时平均功率值，若实时平均功率值超出目标功率范围，则认为功率不稳定，进行被监测波形出错处理。反之，若实时平均功率值未超出目标功率范围，则认为功率稳定。目标功率范围可以是，当前实时平均功率值的前一个计算得到的平均功率值±1％范围。

示例性地，当第一测试结果包括信噪比时，控制分析模块12用于，计算采样区间内的功率谱，将功率谱峰值除去DC(直流)分量后除以噪音值得到信噪比。

示例性地，当第一测试结果包括谐波失真度时，控制分析模块12用于，采用FFT变换得到采集信号功率谱及各次谐波分量，计算谐波分量相对基频分量的百分比，计算相对于基频的总谐波噪声，得到谐波失真度。

示例性地，第一测试结果还可以包括测试时间。测试时间可以由控制器121从第一目标激励信号输出开始计时，直到***运行时间到达设定时间值或者***监测到波形失真后停下来。

示例性地，控制器121还可以将计算得到的指标参数(例如功率、信噪比、谐波失真度)与相应的指标合格设置值比较，若不相同，则认为该指标参数不合格。相应地，第一测试结果包括该指标参数是否合格。

示例性地，当控制器121监测到波形失真、有频点超过第一目标激励信号频率范围、谐波失真度超过预设值、功率不稳定、以及某指标参数不合格中任一时，控制器121可以中止剩余第一测试结果的计算，直接向计算机123上传已得到的第一测试结果。反之，当控制器121监测到波形无失真、无频点超过第一目标激励信号频率范围、谐波失真度未超过预设值、功率稳定、以及指标参数均合格时，控制器121在完成所有第一测试结果的计算后再向计算机123上传第一测试结果。

本实施例提供的测试装置还可以实现待测音频设备的动态测试。

生成单元111还用于，输出第二目标激励信号至待测音频设备的输入端。

采集单元112还用于，对待测音频设备响应于第二目标激励信号的输出信号进行采集，响应于第二目标激励信号的输出信号包括至少一个输出通道的信号。

控制分析模块12还用于，控制生成单元111输出第二目标激励信号，基于采集的响应于第二目标激励信号的输出信号，计算并输出各个输出通道的信号的第二测试结果。

其中，控制器121可以在向计算机123上传第一测试结果之后，进行第二轮测试，这时，控制生成单元111输出第二目标激励信号至待测音频设备的输入端。

下面以控制器121为执行主体，介绍一下该测试装置的工作流程，其包括如下步骤。

第一步，控制器121硬件资源参数配置初始化，以及获取工控机下发测试指令重新配置硬件资源并初始化。

第二步，控制生成单元111输出激励信号至被测音频设备。

第三步，接收采集单元112采集的被测音频设备输出原始信号。

第四步，控制器121分析采集原始数据，计算采集信号的实时频谱、频点监测结果、功率、信噪比、谐波失真度参数指标，同时监测采集信号的波形是否连续光滑无失真。

第五步，实时比较计算的参数值与指标合格设置值，达到测试设定设定值后将测试结果上传给工控机；出现实测指标不合格时，中止测试并将不合格指标实测值打包上传给工控机。

下面以计算机123为执行主体，介绍一下该测试装置的工作流程，其包括如下步骤。

首先，工控机串口资源参数配置初始化。

其次，检测更改配置参数控件是否操作，调整激励信号指令是否下发。

然后，进入串口接收，等待控制器121的分析数据上传。接收测量单元上传数据。

进一步，解析控制器121的上传数据(测试结果)，形成测试报表文件。

最后，打印测试报表。

本实施例中，工控机软件涉及测试指令下发、控制器上传的测试结果数据接收，并将结果以测试报表文件形式打印。该测试报表的内容可以包含以下测试结果：被测音频设备指标测试是否合格(可以通过图像或动画进行显示)，被测音频设备机箱编号(可以由工作人员在连接完成后进行输入)、测试音频类别及测试通道，测量时间，测试通道测量信号的幅度、频率、信噪比、谐波失真度度以及功率值。例如，采用指示灯的图像(绿灯图像表示合格，红灯图像表示不合格)指示待测音频设备测试通道在测试10分钟过程是否合格，合格是指采集信号的频谱分布、频点监测结果、功率、信噪比、谐波失真度度等指标测量值均满足指标合格设定值，且波形连续光滑无失真；又如，测试报表的内容为，待测音频设备编号1#，测试类别为待测音频设备的音频测试，测试通道为待测音频设备的通道一、通道二，测试时间为10分钟，其中通道一采集信号幅度有效值0.49V、频率1000Hz、信噪比83.96dB、谐波失真度度0.01％、功率0.24，通道二采集信号幅度有效值0.49V、频率1000Hz、信噪比76.17dB、谐波失真度度0.02％、功率0.24。通过测试报表完成测试结果的综合显示，简单明了，避免了人工分析大量数据所带来的繁杂工作。

图3示出了本实用新型实施例提供的一种音频设备性能的测试方法，参见图3，该方法流程包括如下步骤。

步骤301、输出第一目标激励信号至待测音频设备的输入端，待测音频设备包括至少一个输出通道。

步骤302、对待测音频设备响应于第一目标激励信号的输出信号进行采集，响应于第一目标激励信号的输出信号包括至少一个输出通道的信号。

步骤303、基于采集的响应于第一目标激励信号的输出信号，计算并输出各个输出通道的信号的第一测试结果。

需要说明的是：上述实施例提供的音频设备性能的测试装置在测试时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的音频设备性能的测试方法与音频设备性能的测试装置实施例属于同一构思，其具体实现过程详见装置实施例，这里不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种音频设备性能的测试装置，其特征在于，所述装置包括至少一个信号生成采集模块和控制分析模块，所述信号生成采集模块包括生成单元和采集单元，所述采集单元具有至少一个输入通道，所述输入通道的数量与待测音频设备的输出通道的数量相匹配，所述生成单元与所述待测音频设备的输入端电连接以输出第一目标激励信号至所述待测音频设备的输入端，所述采集单元分别与所述待测音频设备的各输出通道电连接以对所述待测音频设备响应于所述第一目标激励信号的输出信号进行采集，所述控制分析模块与所述生成单元电连接以控制所述生成单元输出所述第一目标激励信号，所述控制分析模块还与所述采集单元电连接以基于所述采集单元采集的所述响应于所述第一目标激励信号的输出信号计算并输出各个所述输出通道的信号的第一测试结果。

2.根据权利要求1所述的音频设备性能的测试装置，其特征在于，所述控制分析模块包括控制器、接口单元和计算机，所述控制器通过所述接口单元与所述计算机电连接以接收所述计算机的第一控制指令并基于所述第一控制指令控制所述生成单元输出所述第一目标激励信号和基于采集的所述响应于所述第一目标激励信号的输出信号计算输出各个所述输出通道的信号的第一测试结果至所述计算机进行显示。

3.根据权利要求2所述的音频设备性能的测试装置，其特征在于，所述接口单元为串口单元。

4.根据权利要求3所述的音频设备性能的测试装置，其特征在于，所述串口单元通过面向仪器***的***组件互连扩展总线与所述控制器电连接，所述串口单元通过DB9公头与所述计算机电连接。

5.根据权利要求2所述的音频设备性能的测试装置，其特征在于，所述生成单元为数模转换器。

6.根据权利要求5所述的音频设备性能的测试装置，其特征在于，所述数模转换器通过面向仪器***的***组件互连扩展总线与所述控制器电连接，所述数模转换器通过卡扣配合型连接器接口与所述待测音频设备的输入端电连接。

7.根据权利要求2所述的音频设备性能的测试装置，其特征在于，所述采集单元为模数转换器。

8.根据权利要求7所述的音频设备性能的测试装置，其特征在于，所述待测音频设备包括两个输出通道，所述采集单元为双通道模数转换器。

9.根据权利要求8所述的音频设备性能的测试装置，其特征在于，所述双通道模数转换器通过面向仪器***的***组件互连扩展总线与所述控制器电连接，所述双通道模数转换器的双通道分别通过卡扣配合型连接器接口与所述待测音频设备的两个输出通道电连接。

10.根据权利要求2所述的音频设备性能的测试装置，其特征在于，所述计算机为工控机。

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