Home / 专业知识 / 测量 / 非线性失真 / 谐波失真

谐波失真

特性:

KLIPPEL R&D系统KLIPPEL QC系统
总谐波失真 (THD, THD+N)TRF, DISSPL, SPL-IMP
N阶分量与频率和幅度的关系 TRF, DISSPL, SPL-IMP
Hi-2失真 (加权低阶谐波)DISSPL
等效输入失真TRF, DIS

在输出频谱中发现的谐波失真分量显示被测设备固有的非线性。但是,测得的失真值取决于激励信号的频谱特性。因此,谐波失真测量仅提供一种特殊的症状,而不能对非线性系统进行全面描述。互调和其他失真成分可能会对音质产生更大的影响。谐波失真测量结果的解读可以通过考虑被测设备的特定物理特性和人类听觉中的心理声学处理 (例如掩蔽效应)来简化。扬声器和其他换能器非线性建模的最新进展可以说明力因数Bl(x)、刚性Kms(x)和其他非线性是如何贡献谐波失真响应的。下图用低音扬声器的结果说明了这一点:


模组

备注

传递函数测量 (TRF)

TRF为传递函数测量中的所有信号提供快速谐波失真分析 (THD以及高阶谐波分量).

3D失真测量 (DIS)

DIS使用用户定义的预激励时间执行稳态的失真测量。DIS步进增加激励信号的幅值,并在音圈温度或者失真超过用户定义值时保护被测换能器.


模组

备注

声压测试任务 (SPL)

声压和阻抗测试 (SPL-IMP)

 

这两个任务通过使用带有扫频速度和幅值性能的正弦chirp信号,可以在超短测量时间内稳定激励关键频率范围内的扬声器,以此来测量2nd-5th谐波和THD。

示例:

DIS模块在改变激励音的频率和幅度时测量谐波失真。振幅的最大值由DIS提供的保护系统自动确定 (例如10%失真值)。结果
DIS模块在改变激励音的频率和幅度时测量谐波失真。振幅的最大值由DIS提供的保护系统自动确定 (例如10%失真值)。将结果传输到数学后处理工具 (MAT)中,可以计算出任何百分比的THD (例如1%)的最大SPL。
上图说明了TRF模块执行的等效输入失真的计算。在声压信号中发现的谐波失真取决于接收点r和特定传输路径的特性
上图说明了TRF模块执行的等效输入失真的计算。在声压信号中发现的谐波失真取决于接收点r和特定传递路径H(f,r)的特性。TRF执行逆滤波并补偿H(f,r)的后整形,得到与等效输入失真相同的值。这样,在靠近输入的一维信号路径中,电机和悬挂系统非线性产生的失真情况总是一样。


KLIPPEL产品模板

模板名称

应用

Diagnost. MIDRANGE Sp1

使用标准电流传感器1对谐振频率在30 Hz < fs < 200 Hz之间的中频驱动单元进行全面的测试

Diagnost. RUB & BUZZ Sp2

使用不断增加的电压 (馈入到低功率设备)进行Rub&Buzz批量测试

Diagnost. RUB & BUZZ Sp2

使用不断增加的电压 (馈入到低功率设备)进行Rub&Buzz批量测试

Diagnost. SUBWOOFER (Sp1)

使用标准电流传感器1对谐振频率在10 Hz < fs < 70 Hz之间的超低音喇叭进行全面的测试

Diagnostics MICROSPEAKER Sp2

使用灵敏电流传感器2对谐振频率在100 Hz < fs < 2 kHz之间的微型扬声器进行全面的测试

Diagnostics TWEETER (Sp2)

使用灵敏电流传感器2对谐振频率在100 Hz < fs < 2 kHz之间的高音扬声器进行全面的测试

Diagnostics VENTED BOX SP1

使用标准电流传感器1对开口箱系统进行全面的测试

Diagnostics WOOFER (Sp1)

使用标准电流传感器1对谐振频率在30 Hz < fs < 200 Hz之间的超低音扬声器进行全面的测试

Diagnostics WOOFER Sp1,2

使用电流传感器1和2对谐振频率在30 Hz < fs < 200 Hz之间的超低音扬声器进行全面的测试

EIA 7.4 Distortion

根据“EIA-426-B 7.4 章节B – 失真“的失真测量

Equivalent Input Dist. AN 20

根据应用笔记AN20测量等效输入失真

Hi-2 Dist. Automotive AN 7

根据应用笔记AN7测量加权谐波失真 (blat失真)

IEC 24.4 Harmonic Distortion

根据IEC 60268-5第24.4章节测量典型谐波失真

Max SPL Level THD at LIMIT

以给定的谐波失真 (THD)百分数测量最大声压级 (SPL)

Xmax10 % distortion

产生10%失真时的最大峰值位移

TRF Crest Harmonics (x,f)

与位移相关的谐波失真的波峰系数,来找出Rub&Buzz和其他扬声器缺陷

TRF Equiv. Input Harm. (SPL)

通过测得的失真的反滤波处理计算出等效谐波输入失真

TRF Harmonics current (Sp1)

使用标准电流传感器1测量电流信号的谐波

TRF Peak harmonics, time domain

对于Rub&Buzz分析,在时域中得到的高阶谐波的峰值

TRF rubb+buzz w/o Golden Unit

根据应用笔记AN22,在没有"黄金样"情况下进行Rub&Buzz检测

TRF rubb+buzz with Golden Unit

根据应用笔记AN23,在有"黄金样"情况下进行Rub&Buzz检测

TRF SPL + harmonics

基波分量 (SPL)和谐波失真的标准测量

DIS 3D Harmonics AN 9

根据应用笔记AN9测量关于频率和电压的谐波失真

DIS Harmonics vs. Voltage

随幅值变化的谐波失真测量

DIS HI-2

应用笔记AN7中的加权谐波失真 (blat失真)

DIS SPL, Harm protected

有保护的谐波失真测量

SIM closed box analysis

从LSI BOX导入大信号参数仿真最大位移、直流位移、压缩、SPL、失真

SIM Equiv. Input Harmonics

从LSI导入大信号参数仿真等效输入谐波失真;仿真结果与TRF Equiv. Input Harm. (SPL)相当。

SIM vented box analysis

从LSI BOX导入大信号参数,仿真最大位移、直流位移、压缩、SPL、谐波失真


标准

音频工程学会
AES2 Recommended practice Specification of Loudspeaker Components Used in Professional Audio and Sound Reinforcement (AES2推荐的用于专业音频和声音增强的扬声器组件的实用规范)

国际电工委员会
IEC 60268-5 Sound System Equipment, Part 5: Loudspeakers ( IEC 60268-5声音系统设备,第5部分: 扬声器)




论文和预印本

W. Klippel, Tutorial “Loudspeaker Nonlinearities - Causes, Parameters, Symptoms,” J. of Audio Eng. Soc. 54, No. 10, pp. 907-939 (2006 Oct.).

W. Klippel, “Equivalent Input Distortion,” J. of Audio Eng. Soc. 52, No. 9, pp. 931-947 (2004 Sept.).

S. F. Temme, “How to Graph Distortion Measurements,” presented at the 94th Convention of Audio Eng. Soc., 1993 March 16-19, Berlin, Preprint 3602.

W. Klippel, “Assessment of Voice-Coil Peak Displacement Xmax,” J. of Audio Eng. Soc. 51, Heft 5, pp. 307 - 323 (2003 May).

W. Klippel, U. Seidel, “Measurement of Impulsive Distortion, Rub and Buzz and other Disturbances,” presented at the 114th Convention of the Audio Eng. Soc., 2003 March 22–25, Amsterdam, The Netherlands, Preprint 5734.

W. Klippel, “Nonlinear Large-Signal Behavior of Electrodynamic Loudspeakers at Low Frequencies,” J. of Audio Eng. Soc., Volume 40, pp. 483-496 (1992).

A. Voishvillo, “Graphing, Interpretation, and Comparison of Results of Loudspeaker Nonlinear Distortion Measurements,” J. of Audio Eng. Soc., Volume 52, No. 4, pp. 332-357, April 2004.

W. Klippel, “Prediction of Speaker Performance at High Amplitudes,” presented at 111th Convention of the Audio Eng. Soc., 2001 September 21–24, New York, NY, USA.