用宽带噪声分离声强测量系统相位误差的实验研究

    1 引言

    组成声强测量系统的两个测量通道是由多个环节构成的,如传声器、前置放大器、测量放大器、低通滤波器、A/D采样器等。对组成声强测量系统的两个测量通道各环节的要求是:它们的幅频响应和相频响应要完全一致〔1、2〕,即两通道间的幅频响应为1,相频响应为00〔1、2〕,否则会给声强测量带来一定的误差。在系统的研制和实际测量过程中,经常需要借助进口仪器(如B&K3541),才能对系统的各环节进行误差测量及误差分离,使测量者深感不便。因此,本文给出了用宽带噪声分离声强测量系统相位误差的方法。

    2 两传声器相位不匹配误差从测量系统总相位误差中的分离

    设声强测量系统两测量通道各环节的相频特性分别为U1、Up1、Um1和U2、Up2、Um2,U1、U2分别为两传声器的相频特性;Up1、Up2分别为两测量放大器的相频特性。采用同一声场条件,利用宽带噪声激励两传声器,采用图1中的方法测量两通道间的相位差,就可测得各环节的相位不匹配误差大小及随频率变化的规律,从而将各环节的相位误差分离开来。测量原理见图1。

    其测量原理为:在同一声场条件下,若要分离声强测量系统某一组成部分相位不匹配误差,只要在该部分交换安装位置前后各测一次整个系统的相位差,就可通过适当的计算而得到该部分的相位误差。例如,测量声强探头两传声器间的相位误差,就可用下述方法得到:对图1,首先测量整个系统总的相位不匹配误差,它可用测量两通道频率响应函数的方法得到。若两通道频率响应函数的相位差用U12表示,则:

    使传声器1、2互换,重复上述测量,则:

    式中 U12、U21—传声器交换前后整个声强测量系统通道1和通道2的相位差

    将式(1)减去式(2),得:

    将式(1)加上式(2),得:

    式(3)表示传声器1和传声器2之间的相位不匹配误差,式(4)则表示两测量通道除去两传声器以外部分的相位不匹配误差。由此,可将传声器相位不匹配误差从总的相位不匹配误差中分离出来。

    3 前置放大器、测量放大器相位误差从测量系统总相位误差中的分离

    若在2中我们讨论的不是交换传声器,而是在第二次测量时将前置放大器进行交换,重复2中的测量过程,则:

    使前置放大器互换,其它环节保持不变:

    将式(5)减去式(6)得:

    式中 U21p—第二次测量时是前置放大器进行交换后测得的总相位误差