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近场测量

特性:

KLIPPEL R&D系统KLIPPEL QC系统
外推的远场SPL响应TRF, CAL, NFS 
无消声条件下的低频测量TRF, DIS, NFS SPL
拼接近场/远场测量TRF, CAL, NFS
合并多个声源TRF, CAL, NFS
高信噪比下的失真测量TRF, DIS, NFSSPL
上图显示了为声学近场测量开发的各种方法。
上图显示了为声学近场测量开发的各种方法。

在声源近场中的一个或多个点处测量声压。在这个位置,直达声要比扩散声 (来自边界反射和能破坏测量的环境噪声)高得多。因此提供了高信噪比,对于在低振幅下的基波响应测量和非线性失真测量非常重要.
在近场中测得的声压幅值响应的基波分量可用来外推远场响应。在非常低的频率 (声波波长远大于辐射体)处,远场响应与考虑了测量点的距离衰减的近场响应相同。为了推算高频下的远场响应并测量完整的方向特性 (声功率、极坐标图),需要在具有足够空间分辨率的表面上进行多次测量,而且还必须应用更复杂的计算 (近场全息)。
测量电机和悬挂系统非线性所产生的非线性失真并不重要,因为失真是在靠近终端的一维信号域中生成的,并且可以转换为与声学声音传播和麦克风特性不相关的等效输入失真.


KLIPPEL R&D系统 (开发)

模组

备注

传递函数测量 (TRF)

TRF通过使用正弦扫频技术,并计算扬声器终端真实电压和麦克风信号之间的传递函数,是执行近场测量和失真测量的最佳模组.

扫描测振仪系统 (SCN)

可以使用硬件和控制软件SCN 来扫描换能器的近场,相应的传感器可以是麦克风或者速度传感器.

合并近场和远场测量的脚本 (CAL)

一个包括了两个TRF测量的测试对象模板,以及一个在CAL模组上运行的特定脚本,以得到宽带幅值相应.


KLIPPEL QC系统 (产线终端测试)

模组

备注

声压测试任务 (SPL)

在换能单元近场的一点测量声压,是产线终端测试的首选方法.

漏气听诊诊断 (ALS)

 

空气泄漏跟踪器为一个小的手持麦克风阵列传感器,可以揭示噪声源的方向或位置。该工具还可以通过使用特定的三角测量技术来进行近场测量.


近场扫描仪 - 测量方法

3D近场扫描仪 (NFS) 使用移动的麦克风来扫描整体声源 (如扬声器系统或安装在障板上的换能器)近场中的声压。被测设备 (<500 kg)在扫描过程中不会移动。这样,非消声环境中的反射就可以保持一致,并且可以使用我们的新型分析软件进行监测,该软件使用声学全息和场分离技术来提取直达声并减少室内反射.

多极子扩展
声源产生的声场通过一系列球谐函数和Hankel函数 (为波动方程的解)的加权和来进行重建。
此扩展中的加权系数表示了在近场扫描中获得的唯一信息,同时大量减少数据.

结果数据

近场分析
声波扩展可在扫描表面外部的任何点提供声压,这是评估演播室监视音箱、移动电话和平板电脑以及其他对近场属性很重要的个人音频设备所必需的。

远场外推
以高SNR测量的近场数据是预测较大距离处直达声的基础。
这就避免了传统远场测量中的衍射问题 (非均匀介质).

Near Field and Far Field Merging

应用笔记AN38描述了从开口箱扬声器系统的多个近场测量中外推出远场响应。上图显示了在驱动单元的近场和端口处测得的SPL响应。
应用笔记AN38描述了从开口箱扬声器系统的多个近场测量中外推出远场响应。上图显示了在驱动单元的近场和端口处测得的SPL响应。添加复传递函数和考虑驱动和端口的辐射表面后得出的远场响应显示在下图中。


KLIPPEL产品模板

模板名称

应用

TRF SPL + waterfall

声压级和累积衰减频谱

TRF sensitivity (Mic 2)

使用麦克风校准器在IN2处校准麦克风

TRF true acoustical phase

无时延的总相位

TRF 3rd oct. spectr. analyzer

连续循环测量来得到通过IN1采集并在1/3倍频程上积分的信号频谱

IEC 20.6 Mean SPL

根据IEC 60268-5第20.6章节测量规定频带内的平均声压级

IEC 21.2 Frequency Range

根据IEC 60268-5第21.2章节测量有效频率范围

IEC 22.4 Mean Efficiency

根据IEC 60268-5第22.4章节测量频带内的平均效率

Response Smoothness

频率响应平滑

SPL Merging Near/Farfield

根据应用笔记AN39合并近场和远场响应


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)
AES56 Standard on acoustics – Sound source modeling – Loudspeaker polar radiation measurement (AES56 声学标准 - 声源建模 - 扬声器极平面辐射的测量)

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

D. Keele, “Low Frequency Measurement of Loudspeakers by the Near-Field Sound Pressure Sampling Technique,” presented at the 45th Convention of the Audio Eng. Soc., May 1973, Preprint 909.

M. Malon, et al., “Comparison of Four Subwoofer Measurement Techniques,” J. of Audio Eng. Soc., Volume 55, Issue 12, pp. 1077-1091, December 2007.

W. Klippel, et al., “Distributed Mechanical Parameters of Loudspeakers Part 2: Diagnostics,” J. of Audio Eng. Soc. 57, No. 9, pp. 696-708 (2009 Sept.).

W. Klippel, et al., “Distributed Mechanical Parameters of Loudspeakers Part 1: Measurement,” J. of Audio Eng. Soc. 57, No. 9, pp. 500-511 (2009 Sept.).

C. Struck, et al., “Simulated Free Field Measurements,” J. of Audio Eng. Soc., Volume 42, Issue 6, pp. 467-482, June 1994.

Earl G. Williams: "Fourier Acoustics – Sound Radiation and Nearfield Acoustical Holography", 1999 Academic Press, ISNG 0-12-753960-3

G. Weinreich, E. B. Arnold: "Method for measuring acoustic radiation fields", J. Acoust. Soc. Am., 68 (2), 404–411, 1980

M. Melon, C. Langrenne, A. Garcia: "Measurement of subwoofers with the field separation method: comparison of p- p and p-v formulations", Proc. Acoustics 2012 Nantes, 3491-3496, 2012

C.-X. Bi, D.-Y. Hu, L. Xu and Y.-B. Zhang: "Recovery of the free field using the spherical wave superposition method", Acoustics 2012 Nantes, 1781-1786, 2012

Z. Wang, S. F. Wu: "Helmholtz equation-least-squares method for reconstructing the acoustic pressure field", J. Acoust. Soc. Am., 102 (4), 2020-2032, 1997

H. Lu, S. Wu, D. B. Keele: "High-Accuracy Full-Sphere Electro Acoustic Polar Measurements at High Frequencies using the HELS Method", Audio Eng. Soc. October 2006, Convention Paper 6881

D. B. Keele: Low Frequency Loudspeaker Assessment by Nearfield Sound-Pressure Measurement, J. of the Audio Eng. Soc., April 1974, Vol. 22, No. 3

C. Bellmann, W. Klippel, D. Knobloch: Holographic loudspeaker measurement based on near field scanning, DAGA 2015 - 41th Convention, DEGA e.V.