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KLIPPEL QC系统的典型应用


低音扬声器EoL测试

 

测试单个驱动单元的基本设置包括带QC或(A)LSX配置的KLIPPEL Analyzer 3、外置功放(可选)、麦克风和运行KLIPPEL QC软件的计算机。KA3的功放卡和QC卡提供集成功放。只有高电压或高功率要求的情况下才需要外置放大器。大多数情况下, 将DUT和近场麦克风安装在测试箱中, 以提供一定程度的环境噪声衰减。但是, 完全噪声抗扰则只能通过基于外置环境噪声麦克风的生产噪声检测或者生产噪声免疫 (PNI)来完成。

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无源扬声器

示意图显示了用于无源扬声器系统的典型EoL测试设置,该系统由安装在密闭或开口扬声器腔体中的一个或多个换能器以及分频网络组成,例如超低音扬声器、多路HiFi扬声器或无源PA扬声器。KA3功放卡提供两个独立的放大器通道,适用于驱动大多数DUT类型,但对于更高功率要求,则可以将外部功率放大器连接到分析仪。
测试麦克风位于高音扬声器的主轴上,可测量基波频率响应、灵敏度、失真、异常音和漏气噪声以及其他基于声压的参数。测试箱外部的第二支麦克风则可以可靠地检测到损坏的测量。
终端电压和输入电流同时或连续测量,得出包括分频器在内的整个系统的DUT阻抗幅度。如果被测设备提供专用输入(例如,两路系统中的双功放端子),则可以使用KA3的两个扬声器通道分别测试驱动单元。这样允许测试T/S参数以及箱体参数,例如开口箱的箱体共振和Q因子。添加KLIPPEL多路复用器,最多可以单独切换和测试八个通道。

 

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有源扬声器

 

图中显示了针对有源扬声器系统(如多媒体、Hi-Fi或便携式设备)的EoL测试设置,使用了配备激光卡和XLR卡的KLIPPEL Analyzer 3。主测试麦克风置于前方,以使用SPL – 声压任务来测试如频响、THD、异音失真等典型参数。

为了检测松动接头、箱体缺陷或不规则的端口噪声, 可以通过激活SPL任务中的ALD选项将漏气测试直接集成到SPL任务中, 而无需增加任何额外的测试时间。为了确保还能够可靠地检测到后部缺陷和泄漏问题, 可以在扬声器的后部放置另一个测试麦克风,以进行额外的ALD测试步骤。单次短测试最多可以使用四支麦克风。在整个测试过程中, 测试箱外的环境麦克风可以可靠地检测环境噪声干扰, 并在必要时触发单个测试步骤的自动重复机制。



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演示视频 - 有源2.1系统的测试
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蓝牙扬声器

 

 

对于具有蓝牙功能的扬声器和耳机的自动化测试,使用MegaSig U980模拟蓝牙接口,EXD插件通过蓝牙配对和音频控制功能增强了任何QC测试序列。

在测试序列开始时,EXD触发对DUT地址的扫描以进行配对,或者配对下一个可用设备。激活A2DP音频配置文件,以使用连接到KA3的测试麦克风测试扬声器的输出。接下来,将激活HFP(免提)配置文件,以测试DUT的麦克风响应。参考扬声器连接到分析仪的输出端口来播放测试信号。


耳机测试

入耳式耳机、头戴式耳机或耳麦的质量取决于许多因素。在研发过程中, 重要的设计参数由几个标准规定。人耳模拟器的测量可提供定义的负载条件和指定的频率响应。但是, 执行此类测试可能是一项艰巨且耗时的任务, 需要经验和精心处理才能获得有意义且可重复的结果。

在质控中, 其他要求例如简单处理、速度、稳定性、应对环境噪声的鲁棒性和可再现性对于实现可靠区分好坏单元的最终目标更为重要。最重要的测试参数是频率响应以及左右声道之间的匹配。此外, 即使在高电平下运行, 也应可靠地检测到过量的谐波失真以及任何令人不快的咔嗒声和嗡嗡声(异音)。另外, 如ANC(主动降噪)等信号处理功能也需要快速验证。

应用笔记AN73特别着重于QC测试的各个方面, 配合使用GRAS专用耳机测试台, 来测试无源、数字(USB)和无线(蓝牙)耳机,其中阐述的信息还可以用于测量其他设备, 例如入耳耳机或助听器。

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AN73 QC耳机测试
演示视频 - 耳机测试

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超低音扬声器的漏气测试

 

 

仅使用一个麦克风检测大型扬声器系统中的漏气会由于高频泄漏噪声阴影不能被测到,在被测设备周围放置多个麦克风可用来解决此问题, 并且通过覆盖整个表面来获得最佳灵敏度。

顺序测试 (麦克风多路复用器) 
使用麦克风阵列时,同时输入通道的数量通常受分析仪(例如KLIPPEL Production Analyzer)的限制。此示例中,四个测试麦克风由多路复用器切换以进行顺序测试。测试室外部的另一支麦克风可以并行监视环境噪声。测试室可确保较低的声学底噪,以实现最大的测量灵敏度,同时麦克风可以可靠地检测脉冲干扰。

 

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同时测试 (KA3) 
使用KA3硬件,可以使用信号数据共享功能同时测量大量的输入通道。QC软件当前支持同时使用四个声学麦克风进行测量。如果需要测量环境噪声(推荐),则可以使用其他三个麦克风通道,它们可以连接到激光卡(IEPE麦克风)或XLR卡(48V麦克风或使用XLR-BNC适配器的IEPE)。这里源ALD 任务(source task)只播放一次记录信号,并记录所有的输入信号,接收任务(receiver task)仅处理源任务记录的麦克风信号,以便生成所有麦克风的测试结果和判定。

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智能音箱

所谓的智能音箱和其他语音控制设备是高度集成的音频系统,通常不提供任何有线音频输入或输出接口来测试使用定义测试信号的扬声器输出或集成MEMS麦克风响应。如果设备启用了蓝牙,则可以将无线连接用于闭环测试场景(请参阅蓝牙扬声器)。

但是,对于关键的麦克风测试来说,这通常不可用也不适用。QC软件提供了一些基于开环测试音频文件的机智方法来克服这一难题。使用SYN插件,可以将任何测试激励序列导出成音频文件并传输给DUT(例如通过云服务)。播放的触发可以使用参考扬声器播放录制语音命令来进行。独有SYN触发信号负责同步分析测试麦克风记录的响应。

智能音箱中的麦克风测试是相反的。也就是说,KLIPPEL Analyzer(或声卡)通过参考扬声器播放测试信号时,DUT将内部麦克风响应记录成音频文件,再把这些文件传输到PC并无缝导入QC软件进行分析。

相关信息

AN76 - 无线音频设备的QC测试
附件

 

 

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租赁PA扬声器的质量保证

 

 

在商业公共活动中,客户希望获得完美的音质。尤其是在音乐会中,音频系统中的缺陷会严重损害体验。
然而,许多租赁公司并没有进行重要功能测试或仅进行低水平的听力测试。这样并不准确,且使操作员费力,甚至可能会损害他们的听力,因而也不能使用关键高电平。某些缺陷被检测到的时候(在数千听众面前)可能已经为时已晚,且无法当场解决。
KLIPPEL QC是通过直接客观的质量控制来克服这些问题的正确工具。租用的扬声器系统甚至整个阵列都可以在一个测试序列中快速自动进行一致性和缺陷测试。

专用的QC系统应用笔记AN79为设置和操作此类测试站提供了明确的指导。建议的硬件设置和测试环境具有高度的可扩展性,可以针对特定要求和可用预算进行定制。
运用KLIPPEL QC可以确保尽早解决问题,保证您的设备在租借出去之前始终能完全正常工作,同时可以清晰地追溯到保修索赔。操作员界面简单,不需要受过培训的专家即可进行测试。智能界限设置算法可保证测试灵敏度以满足您的质量要求。

相关信息 

AN79 
附件

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微型扬声器EoL测试

 

用于智能手机、耳机和其他小型音频设备的微型扬声器,尽管体积小且价格通常较低,但还是希望能提供合理的音质和最大SPL。这些设备通常用于重放语音、音乐和其他宽带信号,它们容易因生产公差而产生摇摆、不规则振动和机械不对称,从而可能导致硬限制(脉冲失真)或动态直流偏移,而进一步减小了可用的工作范围。

因此,需要进行快速且严格的EoL测试,以确保质量稳定,并提供有效的过程控制手段来保证高良率。KLIPPEL Analyzer 3的QC卡是微型扬声器EoL测试的最佳选择,它提供内置的DC耦合功率放大器、电压和电流感测以及两个麦克风输入。使用QC标准软件,可以在不到一秒时间内测试频率响应、谐波和脉冲失真以及T/S参数。通过添加PNI的完全抗扰性可以增强此功能。悬挂系统的不对称性和音圈静止位置可通过独有的电机+悬挂检查 (MSC)组件进行测试(仅基于大信号电学测量)。添加KA3激光卡和位移激光传感器可提供更强大的功能,例如峰值和直流位移测试 (DCX)以及包括Bl(0)和Mms(TSX)在内的全机械T/S参数测试,而无需增加额外的测试时间。

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演示视频 -微信扬声器测试


麦克风测试

 

有多种方法可用于测试麦克风(如人声和测量麦克风或者耳麦或智能设备中的内置麦克风等)的质量。使用一个参考声源、受控的测试环境(测试腔)以及一支参考麦克风,就可以采用嵌入方法测量DUT相对于参考麦克风的响应(差异)。或者,可以使用EAQ校准声源,以便在测试位置获得定义的频响。

作为测试室的替代方案,可以使用适合麦克风的小型声耦合器,测试策略相同,但允许更高的声压级。除基波频响以外,还可以测量谐波和脉冲失真,并与界限值比较得出PASS/FAIL判定。

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弹波测试(LST Lite)

 

LST Lite模组的一个标准应用是弹波测试, 用来测量共振频率f0、品质因数和有效刚性k0。
使用成套安装环套件(可选)的某一环将圆形弹波安装到测量台上, 并通过弹波的颈部直径选择用于内部夹紧的锥体。此应用中, 虽然声压测量是可选的, 但为了得到最佳精度(谐振器参数拟合),建议使用。一旦测试台调整好且软件属性设置好, 就可以在非常短的周期时间内测试大批量的弹波。DUT仅通过重力置于测试台上, 这样可以最大程度地减少安装时间,但对于软悬挂部件, 可能还需要使用附加的上部夹紧环。

[Translate to cn:] Spider mounted on LST Bench

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无源辐射器测试(LST Pro)

对于测试无源辐射器, 建议使用LST Pro, 因为生产中的质量和刚性偏差都可能会变动。基于物理模型以及定义的相对参考单元(“黄金单元”)来测量得出质量偏差和刚性偏差。 此参考单元可以根据R&D规格进行选择, 或者在一批参考单元中进行自动黄金单元选择。所有接下来测量的设备均与参考单元相关。如果参考振动质量已知(如通过MSPM或SPM中的附加质量方法测定), 则可以以绝对值或百分比方式得到参数偏差。如果无源辐射器不是圆形的, 则需要将自制的平台安装到LST测试台的顶部。为保证可重复性条件, 外框架必须固定起来(例如使用夹紧钳)。

如果环境条件(温度/湿度)随时间变化, 则可以使用黄金单元进行界限值的校准。而该黄金单元应该置于接近测试站的相同环境条件中。

 

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USB多媒体音箱

如果通过USB音频播放测试信号,则延迟通常是未知的。但是可以通过声学测量通道来动态建立适当同步,随后的测量则直接使用检测到的延迟进行采样率校正分析。

 

 

 

 


汽车音响系统

如果被测设备(此示例中为汽车音频系统)没有提供可访问的辅助信号输入接口, 则必须将激励信号序列离线传输到音频系统中。

各测量之间需要使用静态延迟的固定定时模式,激励序列由QC系统生成并导出, 然后复制到合适的介质(例如CD或U盘)中。QC系统等待唯一的同步信号在任意时间点触发信号分析。

 

 


手持录音设备

用于手持录音设备的测量

  • 不提供信号输出, 或者
  • 用于远离分析系统的移动录音设备

测量的响应需要离线分析。录制时, 麦克风信号存储在存储设备中,最终的音频文件由QC软件导入以进行分析。


2.1系统

具有内置功率放大器的有源系统可直接连接到XLR输出。在此示例中,卫星扬声器是无源的,因此也可以进行电气测试(阻抗、T/S和大信号参数)。通过使用近场麦克风评估总的声音输出,位于远场的第二支麦克风检测环境噪声。

相关信息 
演示视频 - 有源2.1系统测试
AN 64 - 外壳接地检查

 


交替测试设置

该测试设置提供了一种经济高效的EoL解决方案,只需使用一个KLIPPEL QC系统即可测试两条线路上相同的DUT:在其中一个DUT进行安装/拆卸的同时, 另一个可以进行测试。借助KLIPPEL Analyzer的多通道功能, 可以自动切换测试环境(扬声器, 麦克风),还可以使用可选的环境噪声麦克风来确保生产噪声免疫。

 

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调整有源扬声器的工厂EQ

 

有源音频系统(如录音室监听音箱)提供了一个工厂均衡器, 用于在产线终端对频率响应和电平进行微调。EQA是帮助操作员调节这些控件的有用工具。在手动模式下, 测量可以不断重复直到达到在指定公差范围内的目标响应。辅助模式使得此操作更上一个级别, 通过给出指示以在最短的时间内最佳地进行调整控制, 即使是未经培训的操作员也可完成。


手提电子和声学设备测试

该图显示了测试包括电子和声学设备的示例测试场景。DUT的电源电压由带有GPIB接口的可编程电源提供, 并由EXD 任务进行控制。使用数字万用表来测试手提电子设备的直流电流和电阻。EXD序列触发测量, 并根据界限检查结果进行PASS/FAIL判定。通过使用KLIPPEL Analyzer 3和QC声压(SPL)任务, 上述测试都可以合并到听筒和麦克风的声学测试中。


功放

除了扬声器测试之外,KLIPPEL Analyzer和QC软件一起非常适合用于音频电子设备和功率放大器的快速自动化品控。

通过放大器(DUT)的环入回路并将功率电阻连接到分析仪的输出,可以在实际高功率负载条件下测试两个功放通道(可通过speakON多路复用器扩展)的放大器输出电压和电流。基波频响、相位、谐波和脉冲失真可以使用chirp信号在不到一秒时间内测得,而短期峰值功率则需要如多音(MTD)、噪声或自定义音频激励(SAN)之类的宽带信号来测量。