原创 TWS耳机及智能音箱之电声测量

2020-10-23 14:56 531 7 5 分类: 测试测量

作者:百佳泰测试实验室 Allion Lab /Greg Tsai

最早在2016年随着Apple移除了IPHONE 7的耳机孔、健身与运动的意识上涨以及穿戴式装置成为一股风潮,TWS无线蓝牙耳机的商机逐渐占有一席之地。消费者越来越重视个性化的娱乐体验,除了穿戴舒适以及造型时尚之外,大众对于TWS产品的功能操作与音质也越来越高标准。


TWS耳机进行电声测量的必要性

对TWS耳机来说,最核心的功能就是扬声器发出声音、麦克风收音。要确保这些核心功能,还需仰赖电声测量来发现设计问题。若基础问题没解决,恐会进一步影响到应用层面,例如:语音识别、主动式降噪。

电声设计的问题:
·        麦克风指向性:麦克风收音的方向性问题,导致某些方向的收音效果不佳,影响语音识别质量
·        频率响应(Frequency Response): 设计不良的频响曲线,其上的峰和谷会影响语言清晰度
·        总谐波失真(THD): 当谐波成份高出听觉掩蔽,人耳就会感觉音质有异

产品异常分析的需求
·        因为机构组装不良使得组件松脱产生额外的共振杂音


TWS 耳机的电声测量挑战

1.   麦克风没有 “有线的” 输出路径,也没有 “有线的”扬声器的输入路径。

2.   需要从“主机(手机)”进行记录和播放。

3.   真无线耳机的收音/播放延迟,直接影响消费者的使用体验.

4.   主动式降噪功能的测量

5.   真无线耳机的发展愈趋多功能化,各功能的交互影响,提高了测试的复杂度。
例如: 各功能全部开启后, 对延迟的影响程度.


智能音箱的电声测量挑战

·        麦克风没有直接输出路径,也没有扬声器的输入路径。
·        这些设备从“云”(一种基于Internet的某种服务(例如Amazon Music))进行记录和回放。
·        智能扬声器通常是通过语音激活的,几乎没有手动控制,甚至没有手动控制以方便测试。
·        智能扬声器是异步音频设备,因此会受到采样率误差或设备与测量系统之间不匹配的影响。


解决方案

1.基本电声组件测量

扬声器: 遵循IEC60268-5, 可以测量以下项目:

·        频率响应 (Frequency Response)
·        灵敏度 (Sensitivity)
·        阻抗 (Impedance)
·        方向性 (Directivity)
·        失真(Distortion)
·        线性度 (Linearity)
·        Thiele/Small 参数 (T/S parameter)

麦克风: 遵循IEC60268-4, 可以测量以下项目:

·        频率响应 (Frequency Response)

·        灵敏度(Sensitivity)

·        噪音水平 (Noise level)

·        动态范围 (Dynamic Range)

·        失真(Distortion)

·        线性度 (Linearity)


2.TWS耳机/智能音箱之扬声器电声量测

TWS 耳机在无响室中的架设情形.

扬声器系统的性能包括频率响应,灵敏度和失真的测量。扬声器的测量是通过以下方式进行的:

·        将测试信号上传到手机
·        播放测试信号
·        用HATS内的麦克风撷取响应信号.
·        使用分析仪进行分析

3. TWS耳机/智能音箱之麦克风电声测量

麦克风系统的性能包括频率响应,灵敏度和失真的测量。麦克风的测量是通过以下方式进行的:

·        使用校准的人工嘴仿真器播放测试信号
·        TWS耳机麦克风收音, 储存在手机上.
·        从手机下载到分析仪
·        使用分析仪器, 解析录音


4.蓝牙延迟测量

·        采用Audio Precision 高精确度量测系统
·        构成高度同步播放/录音测量系统
·        自相关Time Delay Estimation 技术及 MLS 信号, 确保延时测量无误差

5.Debug 除错 / 咨询服务

案例: 生产阶段不良品分析

此案例为电声产品在制造产线出现质量不良时的分析。

透过传统的Frequency Response 及THD测量,初步对比检出问题。

进一步透过时频分析, 找到扬声器的制造缺陷。

作者: 百佳泰测试实验室, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-400317.html

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