專利名稱：一種車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種聲場測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽車作為現(xiàn)代化交通工具，在當(dāng)今社會起著巨大的作用。近年來，汽車 消費者越來越關(guān)注車輛內(nèi)的聽覺舒適性，國家也出臺了相應(yīng)的汽車噪聲標(biāo) 準(zhǔn)。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(tǒng)聲學(xué)測試儀器而言，如聲級計、音頻分析儀，由于通道數(shù)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(jìn)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(shù)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(xué)參數(shù)，顯示細(xì)微差別，并且能夠?qū)茁芬纛l信號同時保存 下來，以便進(jìn)一步深入進(jìn)行相關(guān)參量的離線對比分析。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)，它能同時采集多點的 音頻信號，并對該音頻信號進(jìn)行對比分析。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種車內(nèi)聲場系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括聲傳 感器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和工控機(jī)，所述聲傳感 器的信號輸出端接信號調(diào)理電路的信號輸入端，信號調(diào)理電路的信號輸出端 接A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端接數(shù)據(jù)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(jī)包括數(shù)據(jù)保存模塊、 在線測量模塊和離線分析模塊，數(shù)據(jù)保存模塊和在線測量模塊接收所述數(shù)據(jù)采集模塊輸出的數(shù)據(jù)，離線分析模塊能從數(shù)據(jù)保存模塊中獲取數(shù)據(jù)。
本實用新型提供的車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)能同時采集多個點的音頻信號，數(shù) 據(jù)采集模塊將這些音頻信號輸入到工控機(jī)的在線測量模塊，以供該模塊對音 頻信號進(jìn)行在線分析，或?qū)⒁纛l信號保存在數(shù)據(jù)保存模塊中，以供離線分析 模塊進(jìn)行后續(xù)的進(jìn)一步分析。與現(xiàn)有的聲場測試系統(tǒng)相比，本實用新型提供 的車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)能夠同時采集多點的音頻信號，并在線測量各點聲學(xué)參 數(shù)，顯示細(xì)微差別，并且能夠?qū)茁芬纛l信號同時保存下來，以便進(jìn)一步深 入進(jìn)行相關(guān)參量的離線對比分析。


圖1是本實用新型提供的車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是在線測量模塊的FFT分析子模塊的數(shù)據(jù)處理流程圖3是在線測量模塊的倍頻程分析子模塊的數(shù)據(jù)處理流程圖4是在線測量模塊的聲級測量子模塊的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，本實用新型提供的車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)包括聲傳感器l、信 號調(diào)理電路2、 A/D轉(zhuǎn)換模塊3、數(shù)據(jù)采集模塊4和工控機(jī)5，所述聲傳感器 1的信號輸出端接信號調(diào)理電路2的信號輸入端，信號調(diào)理電路2的信號輸 出端接A/D轉(zhuǎn)換模塊3的信號輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊3的信號輸出端接數(shù)據(jù) 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(jī)5包 括數(shù)據(jù)保存模塊、在線測量模塊和離線分析模塊，數(shù)據(jù)保存模塊和在線測量 模塊接收所述數(shù)據(jù)采集模塊4輸出的數(shù)據(jù)，離線分析模塊能從數(shù)據(jù)保存模塊中獲取數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)保存模塊獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的離線分析。
所述聲傳感器1為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的傳感器，聲傳感器1為多個，
優(yōu)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(jìn)行車內(nèi)聲 場測量時，可以通過車載音響系統(tǒng)輸出標(biāo)準(zhǔn)的聲源信號，聲傳感器分別對所 關(guān)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(nèi)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(zhuǎn)換模塊3用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其可以例如是本 領(lǐng)域技術(shù)人員公知的AD974。
所述信號調(diào)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(jīng)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(zhuǎn)換模塊3。所述濾波電路、隔離電路以及放大電路為本領(lǐng) 域技術(shù)人員公知的電路。
所述工控機(jī)5具有數(shù)據(jù)端，所述數(shù)據(jù)采集模塊4包括處理器、SRAM(靜 態(tài)隨機(jī)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(zhuǎn)換模塊3的信 號輸出端，處理器的數(shù)據(jù)端接所述工控機(jī)5的數(shù)據(jù)端。所述數(shù)據(jù)保存模塊和 在線測量模塊從工控機(jī)5的數(shù)據(jù)端接收所述數(shù)據(jù)采集模塊4輸出的數(shù)據(jù)。
優(yōu)選情況下，所述SRAM為兩個。SRAM在電路中對采集到的數(shù)據(jù)起 到緩存的作用，它有兩種工作狀態(tài)，即寫入數(shù)據(jù)和讀出數(shù)據(jù)，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(tài)，這樣讀出數(shù)據(jù) 的速度就快了，可以滿足高速數(shù)據(jù)讀取的要求。
所述Flash存儲器中存儲有供所述處理器調(diào)用的程序，處理器將從所述 A/D轉(zhuǎn)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(tài)的SRAM中的數(shù)據(jù)讀取出來，并傳送到所述工控機(jī)5。所述處理器可以是DSP、單片機(jī)、FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)等，優(yōu) 選為FPGA。
所述車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)還包括接口模塊7，接口模塊7串接在數(shù)據(jù)采集 模塊4和工控機(jī)5之間的電路中，兩個數(shù)據(jù)傳輸端分別接所述數(shù)據(jù)采集模塊 4中處理器的數(shù)據(jù)端和工控機(jī)5的數(shù)據(jù)端。所述接口模塊7可以是RS-232 接口模塊或USB接口模塊，優(yōu)選為USB接口模塊。
所述工控機(jī)5可以是計算機(jī)或DSP等，優(yōu)選為計算機(jī)。所述工控機(jī)5 包括數(shù)據(jù)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(jīng)信 號調(diào)理電路2、 A/D轉(zhuǎn)換模塊3傳送到數(shù)據(jù)采集模塊4，數(shù)據(jù)采集模塊4輸 出轉(zhuǎn)換后的多路聲壓信號到FFT分析子模塊，如圖2所示，F(xiàn)FT分析子模塊 將該多路聲壓信號的每一路分別依次進(jìn)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(zhuǎn)換后的多路聲壓信號的每一路 分別依次進(jìn)行加權(quán)、平均以及l(fā)/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(guān)系為
/。 = V A *
如圖4所示，所述聲級測量子模塊將轉(zhuǎn)換后的多路聲壓信號的每一路分 別依次進(jìn)行加權(quán)和平均處理后，再分別進(jìn)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(jīng)過SPL運算處理后的聲壓信號以波形圖顯示；經(jīng)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(shù)據(jù)保存模塊將轉(zhuǎn)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(xù)進(jìn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)或停止保存數(shù)據(jù)；定時模式即在數(shù)據(jù)保存 前，要先設(shè)定要保存數(shù)據(jù)的時間長度，數(shù)據(jù)保存達(dá)到設(shè)定的時間長度后即會 停止保存數(shù)據(jù)；自動模式的工作方式是開始后，系統(tǒng)開始播放標(biāo)準(zhǔn)聲源文件, 同時開始保存數(shù)據(jù)，聲源文件播放完畢的同時停止保存數(shù)據(jù)，生成多個大小 相同的氣wav文件。標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)的功能和作用為本領(lǐng)域 技術(shù)人員所知，不多做描述。這些二級子模塊采用并行程序結(jié)構(gòu)，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(shù)據(jù)保存模
塊中導(dǎo)入氣wav文件，便可以進(jìn)行相應(yīng)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(jié)構(gòu)，對多組wave 文件的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù) 處理流程如圖5所示，獲取每次分析的采樣點數(shù)X;獲取待處理的wave文 件的采樣點數(shù)Y;根據(jù)X和Y確定需要循環(huán)的次數(shù)N， N=X/Y;讀取波形 數(shù)據(jù)；依次進(jìn)行加窗、加權(quán)、平均、FFT;輸出顯示。如果已經(jīng)循環(huán)的次數(shù) 十1等于N，則結(jié)束該處理過程，如果不等于N，則從讀取波形數(shù)據(jù)開始進(jìn) 行處理。
所述時域波形比較二級子模塊實現(xiàn)的功能和作用為本領(lǐng)域技術(shù)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(jī)5調(diào)用相應(yīng)的程序來實現(xiàn)，該程序可以 存儲在機(jī)器可讀介質(zhì)中。
為了完成上述各種波形圖的顯示功能，所述車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)還包括顯 示器6，所述工控機(jī)5的數(shù)據(jù)顯示輸出端接顯示器6的數(shù)據(jù)輸入端。從聲傳 感器1采集到的音頻信號，經(jīng)工控機(jī)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(shù)字的方式在顯示器6上顯示。
本實用新型提供的車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)，其提供的多通道在線分析、數(shù)據(jù) 保存、離線對比分析功能可以應(yīng)用于車內(nèi)聲場的均衡性檢測、噪聲檢測，特 別適用于車載音響系統(tǒng)的性能檢測，可以對車內(nèi)各位置的聲場參數(shù)進(jìn)行動態(tài) 測量，找到各位置聲場參數(shù)存在的差異。據(jù)此通過調(diào)整揚聲器參數(shù)、擺放位 置和角度對車載音響系統(tǒng)進(jìn)行改善。該車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)可同時對車內(nèi)多個 位置的聲場參數(shù)進(jìn)行在線測量，具備數(shù)據(jù)保存功能，且提供豐富的離線對比 分析功能，能夠滿足車內(nèi)聲場分析工作的實際需求，提高測試效率。本測試 系統(tǒng)也可應(yīng)用于其它聲場分析應(yīng)用，如噪聲檢測。系統(tǒng)各軟件功能模塊均采 用模塊化設(shè)計思想，方便模塊功能升級和優(yōu)化。數(shù)據(jù)采集部分采用USB連 接方式，便攜性能優(yōu)越，無需外接電源，使用方便，且成本較低。
權(quán)利要求1、一種車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括聲傳感器(1)、信號調(diào)理電路(2)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)、數(shù)據(jù)采集模塊(4)和工控機(jī)(5)，所述聲傳感器(1)的信號輸出端接信號調(diào)理電路(2)的信號輸入端，信號調(diào)理電路(2)的信號輸出端接A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)的信號輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)的信號輸出端接數(shù)據(jù)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(jī)(5)包括數(shù)據(jù)保存模塊、在線測量模塊和離線分析模塊，數(shù)據(jù)保存模塊和在線測量模塊接收所述數(shù)據(jù)采集模塊(4)輸出的數(shù)據(jù)，離線分析模塊能從數(shù)據(jù)保存模塊中獲取數(shù)據(jù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)，其特征在于，所述聲傳 感器(1)為2-8個。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)，其特征在于，所述工控 機(jī)(5)包括數(shù)據(jù)端，所述數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換模塊(3)的信號輸出端，處理器的數(shù)據(jù)端接所述 工控機(jī)(5)的數(shù)據(jù)端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)，其特征在于，所述SRAM 為2個。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)，其特征在于，所述處理 器為FPGAo
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括接口模塊(7)，接口模塊(7)的兩個數(shù)據(jù)傳輸端分別接所述處理器和 工控機(jī)(5)的數(shù)據(jù)端。
7、根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項權(quán)利要求所述的車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)，其 特征在于，該車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)還包括顯示器(6)，所述工控機(jī)(5)的數(shù) 據(jù)顯示輸出端接顯示器(6)的數(shù)據(jù)輸入端。
專利摘要一種車內(nèi)聲場測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括聲傳感器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和工控機(jī)，所述聲傳感器的信號輸出端接信號調(diào)理電路的信號輸入端，信號調(diào)理電路的信號輸出端接A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端接數(shù)據(jù)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(jī)包括數(shù)據(jù)保存模塊、在線測量模塊和離線分析模塊，數(shù)據(jù)保存模塊和在線測量模塊接收所述數(shù)據(jù)采集模塊輸出的數(shù)據(jù)，離線分析模塊能從數(shù)據(jù)保存模塊中獲取數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)能同時采集多點的音頻信號，并對該音頻信號進(jìn)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(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者張言佳, 王進(jìn)軍 申請人:比亞迪股份有限公司