- 1 -相干平均法测扬声器频率响应的偏差分析1
吴鸣 林志斌 邱小军 徐柏龄
近代声学国家重点实验室，南京大学声学研究所(210093)
E-mail: mingwu@
摘 要：实际工程中，常常需要在非消声室环境下准确测试扬声器在自由场响应。常用的非
消声室测量方法有脉冲FFT技术，时延谱技术和最长序列快速哈德曼变换技术等，但其测量
精度都不是很高，尤其是对于低频测量。Dodd于2003年在WESPACVIII上介绍了一种不使
用消声室的扬声器自由场响应的测量技术，即相干平均法 [1] ，其能够在普通房间里很准
确地得到扬声器的自由场响应。其原理在普通房间不同位置测得扬声器到话筒的传递函数，
由于每次直达声是不变的而反射声是不同的，因此把得到不同位置的频率响应求平均值就能
得到接近在自由场测得的扬声器频率响应。事实上应用这种测量方法也存在一定的偏差，我
们将探讨这种测量方法的偏差大小及其影响因素。通过对只有一个反射面的情况进行分析，
得到了在不同频率时的偏差，并给出了测量的低频极限。结论是该方法在低频下，偏差会很
大，而且随着频率增加偏差会变小。同时我们也对此平均法作了一点改进，从而在相同测量
次数的情况下，能够有效减小其低频误差，从而更加准确得到扬声器的频率响应。
关键词：相干平均法、扬声器测量、偏差分析
1．引言
扬声器是一种电声换能器，它通过某种物理效应把电能转换为声能。扬声器性能的好坏
主要是通过一些电声参数来评定的。而扬声器频率响应是其中的一项重要指标，它反映了扬
声器对不同频率的声波的辐射能力[2-3]
。根据国家标准GB9396－88，扬声器频率响应必须是
在自由场里测得的。消声室不仅可以很好地隔绝外部噪声，而且可以吸收全部入射声，从而
造成了一个近似的没有反射的自由声场。因而在消声室环境下测量扬声器频率响应被认为是
一种公认的测量标准[3]
。然而对于一些厂家来说，建造消声室过于昂贵；另外，扬声器生产
Chapter 2:
Source transformation 电源变换
A voltage in series with a resister 电压串联电阻
A current source in parallel with a resister 电流并联电阻
Bilateral 双边的
Superposition 叠加
Chapter 3:
Cumbersome 麻烦的，笨重的
Simultaneous 同时发生的
Terminology 术语
Planar 二维的
Ammeter 安培表
Fictitious 编造的
Manipulation 操纵（作）
Pertinent 相关的（pertain v.）
Chapter 4:
The operational amplifier 运算放大器
Diode 二极管
Transistor 晶体管
Penchant 喜好
Judicious 明智的
Invoke 求助于
Replica 复制品
Comparator 比较器
Chapter 5:
Charge in motion 运动中的电荷
Quantitative relationship 定量关系
Insulator 绝缘体 Dielectric material 电介质材料
Time-varying electric field 时变电场
Displacement current 位移电流
Conduction current 传导电流
Passive element 无源元件
Be measured in 单位是
Graphically 图形上
Coiled wire 线圈
Short current 短路
Change instantaneously 跃变
Arcing 电弧
Differential 微分
Algebraic 代数的
Power is the time rate of expending energy 功率是消耗能量对时间的倒数
第八章 频率响应分析
8．1 概 述
1) 计算震荡激励的响应
2) 激励在频域中显式定义，在每频率点作用力已知
3) 计算的响应通常包括节点位移、单元力和应力
4) 计算的响应为复数、由大小、相位定义
5) 频率响应分析分为直接法、模态法。
8．2 直接频率响应法
1）动力学方程
2）在MATi卡中PARAM,G和GE 不形成阻尼矩阵、而形成复刚度矩阵
其中，
与瞬态响应对应有
8.3 模态频率响应法
1） 转化为模态坐标中，求解解耦的单自由度系统得
2）求解该方程比直接法更快
3）如无阻尼或仅有模态阻尼（TABDMP1定义），方程才能解耦；否则，如果出现非模态阻尼（VISC,DAMP定义），使用低效率得直接频响法（对小的模态坐标矩阵）。 8.4 激励的确定
1） 定义为频率的函数
2） MSC/NASTRAN中的几种定义
• RLOAD1: 用实部和虚部定义频变载荷
• RLOAD2 ：用大小和相位定义频变载荷
• LSEQ ：用静态载荷产生动态载荷
3） 用 DLOAD数据集卡组合频变力
4） RLOADi卡由DLOAD 情况控制卡选择
8.4.1 RLOAD1卡片
1) 定义如下频变载荷
2) 格式
3) 由DLOAD=SID.选取
8.4.2 RLOAD2卡片
1) 定义如下频变载荷
2） 格式 3) 由DLOAD=SID.选取
8.4.3 FREQ卡片
1) 选择频率步长大小
2) FREQ卡片定义离散激励频率
3) FREQ1 定义fSTART, 频率增量、增量数目
4) FREQ2定义fSTART, fend对数间隔数
5) FREQ3 定义F1, F2和在二者间线性或对数插值数目（基于朝两端点或中心）
6) FREQ4 指定一个共振频率、一个等效的间隔频率数（在激励频率内）
7) FREQ5 指定一个频率范围和频率范围内的固有频率的分数
8) FREQ3, FREQ4, FREQ5 仅对模态法有效
Page 1 of 22 ©2013 Knowles Electronics 2403 260 00107 SPEAKER-1115-3.5-DONAU-WP The 11×15×3.5 mm DONAU-WP is a high-end miniature speaker of rectangular shape, specifi-cally designed for waterproof applications in portable devices, music phones and smartphones where high quality sound is re-quired. It delivers pure , uncolored sound re-production in applications with small space. Suitable for mono and stereo applications. All materials used on the top surface of the speaker are tested to be water resistant. 100% leak measurement guarantees IPx8 wa-terproof compliance. In addition to waterproof compliance this com-ponent provides the same performance as the standard DONAU speaker device (available under part number 2403 260 00001). Features: • IPx8 waterproof tested in 1.5m for 30min. • Waterproof compliance 100% tested for each single speaker device • Excellent performance/price ratio • Flat, wide frequency response • Low resonance frequency (800Hz) in 1cm³ closed back cavity • • Compound membrane for minimum THD, Q-factor and tumbling • Extremely robust spring connector • Fully-automated manufacturing Page 2 of 22 ©2013 Knowles Electronics Release – Revision: A 2403 260 00107 Contents 1. Theory of operation............................................................................................................................. 3 2. Mechanical Layout and Dimensions .................................................................................................... 4 2.1. Main dimensions ......................................................................................................................... 4 2.2. Pad layout & electric polarity ...................................................................................................... 5 2.3. Magnetic polarity ........................................................................................................................ 5 2.4. Spring force ................................................................................................................................. 6 2.5. Part marking ................................................................................................................................ 7 2.6. Force on component ................................................................................................................... 8 2.7. Material list .................................................................................................................................. 9 2.8. Water/gas tightness .................................................................................................................... 9 3. Electrical and Acoustical Specifications ............................................................................................. 10 3.1. Frequency response .................................................................................................................. 10 3.2. Electro-acoustic parameters ..................................................................................................... 12 3.3. Power handling .......................................................................................................................... 12 3.4. Measurement setup .................................................................................................................. 13 3.5. Measured parameters ............................................................................................................... 13 3.6. Measurement adapter .............................................................................................................. 14 4. Environmental Conditions ................................................................................................................. 15 4.1. Storage....................................................................................................................................... 15 4.2. Transportation ........................................................................................................................... 15 4.3. Functionality .............................................................................................................................. 15 5. Environmental tests .......................................................................................................................... 16 5.1. Qualification tests...................................................................................................................... 16 5.2. Reliability tests .......................................................................................................................... 16 5.3. Sample size, sequence ............................................................................................................... 16 5.4. Period of shelf-life ..................................................................................................................... 16 5.5. Testing procedures .................................................................................................................... 16 6. Related Documents ........................................................................................................................... 21 7. Change History .................................................................................................................................. 22 8. Disclaimer .......................................................................................................................................... 22
