為了對揚聲器進行軸向響應測量，您需要將揚聲器放置在支架上，并盡可能遠離所有反射面。同時盡量保持無噪聲進行測量，因為添加到響應中的噪聲會降低測量結果的質(zhì)量。測量麥克風應放置在測量軸上，距離揚聲器約1米處。設置好麥克風和揚聲器后，使用卷尺測量到最近反射面（地面或天花板）的距離。

通過一些簡單的幾何計算（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。對于一個天花板高度為2.4米、測量距離為1米的房間，計算得出：低頻截止頻率=343/(2*((0.52+1.22)^0.5))=132Hz。因此，對于此大小的房間，任何低于132Hz的數(shù)據(jù)都是無效的！請記住，應該在此基礎上增加一個額外的裕量，因為在測量的低頻八度音階中收集到的數(shù)據(jù)點非常少。

下一步是連接設備（見圖2）。請注意，電脈沖被輸入到4262動態(tài)信號分析儀以及從麥克風接收到的脈沖。這意味著您可以在開始聲學測量之前檢查電脈沖的帶寬。同時，檢查功率放大器的輸出也是一個好主意，以確保它沒有被脈沖輸入過載。這種過載很難從麥克風輸出中檢測出來，因此請檢查功率放大器的輸出是否在其額定范圍內(nèi)。

圖2

頻率響應測量：

(注：如果您想進行一系列測量以進行比較，則必須對每項測量使用相同的設置。否則，測量的相對水平將會有所不同。)

對于此說明，我們假設脈沖發(fā)生器的輸出在通道A上，而麥克風返回的信號在通道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

在范圍視圖設置 >選項中，設置如下：

要顯示的數(shù)據(jù)設置為：當前

在頻譜視圖設置 >選項中，設置如下：

X軸比例設置為：對數(shù)（Log）

Y軸比例設置為：分貝（dB）

窗口類型設置為：矩形窗

頻譜帶數(shù)量設置：512

顯示模式設置為：正常

在頻譜視圖設置 >測量>測量列表>添加中，添加了一個新的測量項：

測量設置為：掃描時間

通道設置為：通道A

請注意，脈沖寬度為25μs，在大約20kHz時存在3dB滾降。如果脈沖變長，則測量的最高頻率會降低。這里存在一個權衡：既要使脈沖獲得足夠的功率以克服到達麥克風的背景噪聲，又要考慮帶寬。脈沖高度有一個上限，這個上限由功率放大器和揚聲器決定。如果不想測量超過10kHz的頻率，增加脈沖長度可以改善噪聲性能。請注意，頻譜視圖窗口是矩形的。不要將其與測量時間窗口混淆。為了獲得良好的揚聲器測量結果，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。

設置好脈沖長度后，現(xiàn)在您可以開始觀察聲學輸出，需要調(diào)整脈沖的重復率。將脈沖通過揚聲器發(fā)送，并在PicoScope上觀察結果。

下面的屏幕顯示結果。請注意，來自麥克風的紅色脈沖相對于電脈沖（藍色脈沖）延遲了2.8毫秒以上。在這種情況下，測量距離為95厘米，這給出了聲速的測量值為333米/秒（一個很好的驗證！）（圖4）

圖4

在設置重復率時，必須考慮房間的混響時間。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量窗口。然而，在此之后，房間反射的能量仍會持續(xù)一段時間到達麥克風。在普通的實驗室中，脈沖發(fā)出的聲音可能需要0.5秒到1秒的時間才能衰減消失。如果您的房間具有很強的混響效果（空間大且吸收少），則衰減時間可能更長，長達5秒或10秒。這一點之所以重要，是因為必須允許一個脈沖的混響尾部在下一個脈沖到達之前衰減消失。如果不允許這種情況發(fā)生，則混響能量會被添加到測量結果中。最好將重復率設置在0.5秒到1秒之間。檢查麥克風脈沖之前的示波器視圖顯示內(nèi)容，并降低重復率，以查看噪聲底是否降低。

設置好脈沖重復率后，您就可以開始對揚聲器進行測量了。右側的屏幕顯示了當您在測量麥克風后方約10厘米處放置一個硬反射體（如A4大小的筆記本）時會發(fā)生什么情況（圖5）。

圖5

消除反射

為了獲得最快的測量時間，請在頻譜>選項中將數(shù)據(jù)點數(shù)設置為：128。您可以增加此數(shù)字以獲得更高的頻率分辨率。如果您增加了數(shù)據(jù)點數(shù)，則測量窗口的大小也會增加。這可以通過掃描時間測量來顯示。減少捕獲的帶寬也會增加掃描時間。

可以更改觸發(fā)延遲來有效地從測量中消除反射（回聲）。通過增加延遲（將百分比設置得更負），可以丟棄跟蹤末尾的數(shù)據(jù)。設置此功能的最佳方法是在示波器視圖中將一個光標放在脈沖的起始位置，將另一個光標放在頻譜視圖中顯示的掃描時間值上。當您更改觸發(fā)點時，光標會隨之移動。一旦您的結束光標移出示波器視圖，您就知道您正在有效地截斷捕獲的數(shù)據(jù)。窗口長度不能長于掃描時間，移動觸發(fā)點會進一步減小該值。

請記住，窗口需要足夠短，以便從測量中去除第一次反射。如果將其設置得比這更短，則會減少測量數(shù)據(jù)并提高測量的低頻截止點?；〞r間調(diào)整帶寬、樣本數(shù)量和觸發(fā)點以查看它們的效果是值得的。

如（圖6）顯示了使用256個數(shù)據(jù)點進行的20.8kHz帶寬測量的結果，并將觸發(fā)延遲設置為-55%，從而提供了一個約4.5毫秒的窗口。這次測量使用了布萊克曼窗（Blackman window）進行頻譜計算。到最近反射面的時間約為6毫秒。有效的窗口時間意味著測量僅在大約220Hz以上時才是有效的。使用256個點時，頻率間隔為81.5Hz，因此截止頻率以下只有3個數(shù)據(jù)點。

圖6

如何處理噪聲

如果可能的話，您應該盡量在安靜的房間中進行測量，也許可以在正常工作時間之外使用房間。然而，您可能會發(fā)現(xiàn)測試環(huán)境中的背景噪聲仍然很難獲得良好的結果。如果發(fā)生這種情況，有三種方法可能會有所幫助。首先，在麥克風上使用陡峭的高通濾波器來去除低頻噪聲。您可以將此濾波器調(diào)整到測量室的實用低頻極限。其次，使用PicoScope內(nèi)置的平均值功能。使用平均值是一種非常有效的從測量中去除隨機噪聲的方法。您可以在各自的選項中為示波器和頻譜視圖打開平均值功能。

然后當您使用平均值功能時，必須準備好等待數(shù)據(jù)達到平衡。每提高3dB的信噪比，您必須將平均時間加倍。這意味著如果您的數(shù)據(jù)塊每秒收集一次，那么為了獲得18dB的有效改善，您必須至少等待26秒。

您的第三個選擇是增加脈沖的功率。這意味著增加脈沖的高度或?qū)挾龋ɑ騼烧叨荚黾樱Ｈ绻x擇增加脈沖的高度，請注意它可能會使功率放大器過載或損壞揚聲器。如果您增加脈沖的寬度，則會降低頻率測量的上限。您應該檢查電脈沖的響應（如上所述）。

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