注意：這篇歷史文章指的是ADC-216高分辨率示波器，它已被PicoScope 4262取代。
安全提示 雖然所使用的脈沖中的能量非常小，但峰值水平可能足以損壞揚聲器。確保水平儀設(shè)置在您正在測量的揚聲器的工作范圍內(nèi)。
初始設(shè)置
要對揚聲器進行軸上響應(yīng)，您需要將揚聲器放在支架上，盡可能遠離所有反射表面。您還應(yīng)該嘗試找到最安靜的地方進行測量，因為添加到響應(yīng)中的噪聲會降低結(jié)果。測量麥克風(fēng)應(yīng)放置在所選測量軸上揚聲器前方約1米處。設(shè)置麥克風(fēng)和揚聲器后，用卷尺測量到最近的反射表面的距離。通常這將是地板或天花板。
一個簡單的幾何圖形（圖1）將告訴您使用什么樣的低頻截止。
低頻截止= 343 /（（2 *（x 2 + h 2）0.5）
其中343 ms -1 是聲速。對于天花板高度為2.4米，測量距離為1米的房間，可以：
低頻截止= 343 /（（2 *（（0.5 2 + 1.2 2）0.5）= 132 Hz
所以，對于這個大小的房間你知道132 Hz以下的任何數(shù)據(jù)都是垃圾！請記住，您應(yīng)該在此處設(shè)置額外的余量，因為在測量的低八度音階中收集的數(shù)據(jù)點非常少。
下一階段是連接設(shè)備（圖2）。請注意，電脈沖輸入ADC-216以及從麥克風(fēng)接收的脈沖。這意味著您可以在開始聲學(xué)測量之前檢查電脈沖的帶寬。最好還要檢查功率放大器的輸出，以確保它不會被脈沖輸入過載。從麥克風(fēng)輸出很難檢測到這種過載，因此請檢查功率放大器的輸出是否在其額定值范圍內(nèi)。
圖1
圖2
頻率響應(yīng)測量 注意：如果要進行一組測量以進行比較，則必須對每個測量使用相同的設(shè)置。否則，測量的相對水平將是不同的。 對于本說明，假設(shè)脈沖gen的輸出在通道A中，而來自通道B中的麥克風(fēng)的返回信號。 從脈搏開始。下面的屏幕顯示了脈沖及其頻譜（圖1）。 請注意觸發(fā)器和頻譜視圖的設(shè)置（有關(guān)詳細信息，請參閱PicoScope幫助文件）。 范圍視圖設(shè)置>選項設(shè)置為： ·'X scale'= Log Spectrum View Settings> Options設(shè)置為： ·'要顯示的數(shù)據(jù)'=當(dāng)前。 ·'Y scale'= dB ·'窗口'=矩形 ·'沒有頻譜帶'= 512 ·'顯示模式'=正常 在光譜視圖設(shè)置>測量>測量列表>添加中： '測量'=掃描時間 '頻道'= ch A. 請注意，脈沖寬度為25μs，并且在20 kHz左右時具有3 dB的衰減。如果脈沖變長，則最高測量頻率下降。需要在以下兩者之間進行權(quán)衡：在脈沖中獲得足夠的功率以克服到達麥克風(fēng)的背景噪聲和帶寬。功率放大器和揚聲器設(shè)置的脈沖高度有一個上限。如果您不想測量10 kHz以上，脈沖長度會提高噪聲性能。請注意，Spectrum View窗口是矩形的。不要將其與測量時間窗口混淆。要獲得揚聲器測量的良好效果，您可以嘗試更改“頻譜視圖”窗口。布萊克曼窗口可能是最好的。 設(shè)置脈沖長度后，您現(xiàn)在可以開始查看聲學(xué)輸出，您需要調(diào)整脈沖的重復(fù)率。設(shè)置通過揚聲器的脈沖并在PicoScope上觀察結(jié)果。 注意：設(shè)置觸發(fā)器以對麥克風(fēng)信號進行操作。 下面的屏幕顯示了結(jié)果。請注意，來自麥克風(fēng)的紅色脈沖相對于電氣（藍色脈沖）延遲超過2.8 ms。在這種情況下，測量距離為95厘米，這使我們測得的聲速為333毫秒-1 （一個很好的檢查?。▓D2）。
圖1
圖2
設(shè)置重復(fù)率時，必須考慮房間的混響時間。如前所述，房間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，來自房間反射的能量繼續(xù)到達麥克風(fēng)一段時間。在一般的實驗室中，來自脈沖的聲音可能需要0.5秒到1秒才能衰減。如果您的房間非?；祉懀ù蠖蘸苌伲?，衰減可能需要更長時間，最長可達5秒或10秒。這一點的重要性在于，必須允許來自一個脈沖的混響尾部在下一個脈沖到來之前衰減。如果不允許這種情況發(fā)生，則將混響能量添加到測量值上。最好將重復(fù)率設(shè)置在0.5秒和1秒之間。 設(shè)置脈沖重復(fù)率后，您就可以開始在揚聲器上進行測量。右邊的屏幕顯示了如果在測量麥克風(fēng)后面放置一個硬反射物體（一個A4尺寸的筆記本電腦）會發(fā)生什么（圖3）。 主脈沖后0.5毫秒的反射很清楚。反射在測量的響應(yīng)中產(chǎn)生非常明顯的峰值和下降。這證明了從測量中去除反射的重要性。硬表面的大反射會對您的結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，但即使較小的反射也會引入可能掩蓋揚聲器真實屬性的錯誤。
圖3
麥克風(fēng) 對于本應(yīng)用筆記，我們使用了一個小型駐極體麥克風(fēng)。這些都很便宜并且提供良好的頻率響應(yīng)性能。如果您需要校準測量，則需要獲得校準麥克風(fēng)。除非您擁有正確的設(shè)備，否則難以進行麥克風(fēng)校準，只有在您需要了解聲學(xué)測量的絕對水平時才值得。對于相對測量，大多數(shù)優(yōu)質(zhì)電容器或駐極體話筒都是足夠的。
調(diào)整反射 為了充分利用ADC-216和PicoScope的功能并產(chǎn)生良好的測量結(jié)果，您需要調(diào)整觸發(fā)的數(shù)據(jù)點的觸發(fā)，帶寬和數(shù)量。 對于最快的測量時間，將Spectrum> Options中的數(shù)據(jù)點數(shù)設(shè)置為128.您可以增加此數(shù)字以獲得更高的頻率分辨率。如果確實增加了數(shù)據(jù)點的數(shù)量，則測量窗口的大小也會增加。這將通過掃描時間測量顯示。減小捕獲的帶寬也會增加掃描時間。 要有效地消除測量中的反射（回波），您應(yīng)該更改觸發(fā)延遲。通過增加延遲（將百分比設(shè)置得更負），可以在跟蹤結(jié)束時丟棄數(shù)據(jù)。設(shè)置此選項的最佳方法是在光標視圖中將一個光標放在“范圍視圖”中，將另一個光標放在“光譜視圖”中顯示的掃描時間值。當(dāng)您更改觸發(fā)點時，光標將跟蹤。一旦您的結(jié)束光標離開Scope View，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)點會進一步降低值。 請記住，窗口需要足夠短，以便從測量中移除第一個反射。使其比這短得多，可以減少測量數(shù)據(jù)并提高測量的低頻截止頻率。值得花時間調(diào)整帶寬，采樣數(shù)和觸發(fā)點，看看它們有什么影響。 右側(cè)屏幕（圖4）顯示了采用256個數(shù)據(jù)點進行20.8 kHz帶寬測量的結(jié)果，觸發(fā)延遲設(shè)置為-55％，窗口約為4.5 ms。使用Blackman窗口進行該測量以進行光譜計算。到最近的反射表面的時間約為6毫秒。有效窗口時間意味著測量僅在大約220H??z以上是好的。對于256個點，頻率間隔為81.5 Hz，因此截止頻率以下只有3個數(shù)據(jù)點。
圖3
處理噪音 在可能的情況下，您應(yīng)該嘗試使用安靜的房間進行測量，也許在正常工作時間以外使用房間。但是，您可能會發(fā)現(xiàn)測試環(huán)境中的背景噪音仍然難以獲得良好的結(jié)果。如果發(fā)生這種情況，有三件事可能有所幫助。首先，在麥克風(fēng)上使用陡峭的高通濾波器以消除低頻噪聲。您可以根據(jù)測量室的實際低頻限制定制此濾波器。其次，使用PicoScope內(nèi)置的平均值。使用平均是從測量中消除隨機噪聲的一種非常有效的方法。您可以在各自的選項中打開范圍和頻譜視圖的平均值。 注意：應(yīng)用于“范圍”視圖的平均值不會傳輸?shù)筋l譜計算中。 當(dāng)您使用平均值時，您必須準備好等待數(shù)據(jù)達到平衡。對于每增加3 dB的噪聲，您必須將平均值發(fā)生的時間加倍。這意味著如果每秒收集數(shù)據(jù)塊，則必須至少等待26秒（僅超過一分鐘）才能有效提高18 dB。 你的第三個選擇是增加沖動的力量。這意味著增加其高度或?qū)挾龋ɑ騼烧撸Ｈ绻x擇增加脈沖高度，請小心，因為它可能會使功率放大器過載或?qū)е聯(lián)P聲器損壞。如果增加脈沖寬度，則降低頻率測量的上限。您應(yīng)該檢查電脈沖的響應(yīng)（如上所述）。