智能可視門鈴類產品音頻質量測試方法研究

度緯儀器

一、概述

1.1 測試目的

       本方案旨在為智能可視門鈴類產品的生產研發提供一套可供客戶參考的音頻測試方案，使用科學嚴謹的測量方法測試產品的音頻性能指標，例如：頻率響應、THD+N、噪聲、信噪比、音頻頻譜等等。為智能可視門鈴類產品的生產研發提供可視化的數據指導，提高產品質量把控。

1.2 測試指標

1.2.1 頻率響應

       頻率響應指的是待測品受已知電平不同頻率的激勵信號激勵時的輸出信號電平。最常用的方法是在待測品的頻率范圍內，從最低頻到最高頻的正弦波信號的掃描，并將結果繪制出來。

       在做掃頻測試測試中，首先要確定掃描電平。可以在低電平下進行掃描，但是響應中可能會出現噪聲或者其他雜散信號；也可以在高電平下掃描，但是可能會出現高失真度。

1.2.2 THD+N

       THD+N 的全稱叫總諧波失真加噪聲，諧波失真指的是原有音頻信號新增的不必要的音調。為原有信號的諧波相關音調。信號為頻率 f1 的正弦波時，諧波為 f2,f3 等，為原音調的整數倍。總諧波失真為待測設備帶寬中的所有諧波之和。

       一直以來都是總諧波失真加噪聲一起測試，有人就問，為什么不分開測試諧波跟噪聲了，因為在進行總諧波加噪聲測試的時候，采用的是快速傅里葉(FFT)測試，很難將諧波跟噪聲分離開來，但是加在一起測試就相對簡單。當然， ABTEC 音頻分析儀已經可以根據需要實時查看總諧波，噪聲以及從 f2-f10 的各階諧波信號分布情況。

1.2.3 噪聲及信噪比

       定義：“噪聲”一詞是指任何不想要的信號，包括 AC 電源哼聲，來自電路器件的雜散磁場干擾等，噪聲測量必須要選用濾波器。一般噪聲測量只是指在寬頻帶上分布能量的隨機噪聲， 以及像哼聲和干擾等不想要的相干信號。

       單位：一般用分貝（dB）來衡量噪聲的強度，用信噪比（S/N）來衡量噪聲對有用信號的影響程度。

       多大的噪聲算太大？這取決于信號的響度。

       信噪比 SNR 就是這種差值的測量值。信噪比是指一個電子設備或者電子系統中信號與噪聲的比例。在測試信噪比的過程中，以前是需要進行兩個步驟，先輸入一個激勵電平到待測品，儀器獲取到信號的大小，然后在關掉信號，獲取到噪聲信號，然后進行對比計算出信噪比的值。現在的儀器都是自動控制信號并且自動計算數據。

1.3  測試系統原理

       一般智能可視門鈴類產品的音頻系統可以分為麥克風音頻通路和揚聲器音頻通路。麥克風音頻通路由麥克風采集聲音信號轉換為模擬音頻電信號，后續系統接收到麥克風傳來的模擬音頻電信號將其轉換為數字音頻信號，通過無線網絡傳輸給移動終端，移動終端通過相應的APP 應用程序轉換為.wav 格式的音頻文件；揚聲器音頻通路由智能可視門鈴類產品的 SD 卡或者本機內存存儲的.wav 文件，轉換為模擬音頻電信號傳輸到揚聲器，揚聲器接收到模擬音頻電信號轉換為聲音信號發送出去。

二、麥克風通路測試

2.1   整機測試

       針對整機測試，測試儀器選擇專業音頻分析儀加人工嘴，可提供模擬、數字音頻測試信號和聲波信號，并且測試過程中要將人工嘴和被測系統（產品）裝入專業隔音箱中，避免環境音影響測試系統。專業音頻分析儀發送測試聲波信號給被測系統（產品），被測系統輸出.wav 格式的音頻文件給專業音頻分析儀，形成閉環的測試系統。

2.1.1 THD+N 測試

       測試步驟：

       1）使用標準麥克風校準人工嘴；
       2）使用音頻分析儀發生頻率 1KHz 幅度為 1V 的模擬測試音頻信號；（注：幅度暫定 1V，實際測試根據應用環境的人聲大小進行調整。）
       3）使用相應 APP 應用程序將測試音頻信號錄制為.wav 格式的音頻文件；
       4）使用音頻分析儀分析.wav 格式的音頻文件，觀察并記錄產品 THD+N 指標情況（可結合音頻頻譜進行分析）。
       5） 多次重復上述步驟，避免測試偶然性。

2.1.2 頻譜分析

       測試步驟：

       1）使用標準麥克風校準人工嘴（若前項測試校準過，此次測試就不用再次校準）；
       2）使用音頻分析儀發生頻率 1KHz 幅度為 1V 的模擬測試音頻信號；（注：幅度暫定 1V，實際測試根據應用環境的人聲大小進行調整。）
       3）使用相應 APP 應用程序將測試音頻信號錄制為.wav 格式的音頻文件；
       4）使用音頻分析儀分析.wav 格式的音頻文件，保存并觀察分析音頻頻譜。
       5）多次重復上述步驟，避免測試偶然性。

2.1.3 信噪比測試

       測試步驟：

       1）使用標準麥克風校準人工嘴（若前項測試校準過，此次測試就不用再次校準）；
       2）使用音頻分析儀發生信噪比測試音頻（前半段頻率 1KHz 幅度為 1V，后半段不發生音頻信號）；（注：幅度暫定 1V，實際測試根據應用環境的人聲大小進行調整。）
       3）使用相應 APP 應用程序將測試音頻信號錄制為.wav 格式的音頻文件；
       4）使用音頻分析儀分析.wav 格式的音頻文件，觀察并記錄產品信噪比指標情況。
       5）多次重復上述步驟，避免測試偶然性。

2.1.4 頻響測試

       測試步驟：

       1）使用標準麥克風校準人工嘴（若前項測試校準過，此次測試就不用再次校準）；
       2）使用音頻分析儀發生步進掃頻測試音頻（頻率范圍 20Hz-20kHz，線性掃頻，掃頻點數30，幅度為 1V）；（注：頻率范圍和掃頻點數根據實際被測系統的音頻處理范圍決定，幅度暫定 1V，實際測試根據應用環境的人聲大小進行調整。）
       3）使用相應 APP 應用程序將測試音頻信號錄制為.wav 格式的音頻文件；
       4）使用音頻分析儀分析.wav 格式的音頻文件，觀察并記錄產品頻響指標情況。
       5）多次重復上述步驟，避免測試偶然性。

2.2  音頻采集編碼系統測試

       智能可視門鈴的門載部分針對麥克風輸入的信號會進行采集和編碼處理，針對這部分也需要進行測試，測試儀器選擇專業音頻分析儀，可提供模擬和數字音頻測試信號。專業音頻分析儀發送模擬測試音頻電信號給后續系統（跳過麥克風），后續系統輸出.wav 格式的音頻文件給專業音頻分析儀，形成閉環的測試系統。

2.2.1 THD+N 測試

       測試步驟：

       1）使用音頻分析儀發生頻率 1KHz 幅度為 1V 的模擬測試音頻信號；
       2）使用相應 APP 應用程序將測試音頻信號錄制為.wav 格式的音頻文件；
       3）使用音頻分析儀分析.wav 格式的音頻文件，觀察并記錄產品 THD+N 指標情況（可結合音頻頻譜進行分析）。
       4）多次重復上述步驟，避免測試偶然性。

2.2.2 頻譜分析

       測試步驟：

       1）使用音頻分析儀發生頻率 1KHz 幅度為 1V 的模擬測試音頻信號；（注：幅度暫定 1V，實際測試根據應用環境的人聲大小進行調整。）
       2）使用相應 APP 應用程序將測試音頻信號錄制為.wav 格式的音頻文件；
       3）使用音頻分析儀分析.wav 格式的音頻文件，保存并觀察分析音頻頻譜。
       4）多次重復上述步驟，避免測試偶然性。

2.2.3 信噪比測試

       測試步驟：

       1）使用音頻分析儀發生信噪比測試音頻（前半段頻率 1KHz 幅度為 1V，后半段不發生音頻信號）；
       2）使用相應 APP 應用程序將測試音頻信號錄制為.wav 格式的音頻文件；
       3）使用音頻分析儀分析.wav 格式的音頻文件，觀察并記錄產品信噪比指標情況。
       4）多次重復上述步驟，避免測試偶然性。

2.2.4 頻響測試

       測試步驟：

       1）使用音頻分析儀發生步進掃頻測試音頻（頻率范圍 20Hz-20kHz，線性掃頻，掃頻點數30，幅度為 1V）；
       2）使用相應 APP 應用程序將測試音頻信號錄制為.wav 格式的音頻文件；
       3）使用音頻分析儀分析.wav 格式的音頻文件，觀察并記錄產品頻響指標情況。
       4）多次重復上述步驟，避免測試偶然性。

2.3  麥克風部件測試

       針對麥克風部件測試，測試儀器選擇專業音頻分析儀加人工嘴，可提供模擬、數字音頻測試信號和聲波信號，并且測試過程中要將人工嘴和麥克風裝入專業隔音箱中，避免環境音影響測試系統。專業音頻分析儀發送測試聲波信號給麥克風，麥克風將聲波信號轉換為模擬音頻信號給專業音頻分析儀，形成閉環的測試系統。

2.3.1 THD+N 測試

       測試步驟：

       1）使用標準麥克風校準人工嘴；
       2）使用音頻分析儀發生頻率 1KHz 幅度為 1V 的模擬測試音頻信號；
       3）使用音頻分析儀分析麥克風輸出的模擬音頻信號，觀察并記錄產品 THD+N 指標情況（ 可結合音頻頻譜進行分析）；
       4）多次重復上述步驟，避免測試偶然性。

2.3.2 頻譜分析

       測試步驟：

       1）使用標準麥克風校準人工嘴（若前項測試校準過，此次測試就不用再次校準）；
       2）使用音頻分析儀發生頻率 1KHz 幅度為 1V 的模擬測試音頻信號；（注：幅度暫定 1V，實際測試根據應用環境的人聲大小進行調整。）
       3）使用音頻分析儀分析麥克風輸出的模擬音頻信號，保存并觀察分析音頻頻譜；
       4）多次重復上述步驟，避免測試偶然性。

2.3.3 信噪比測試

       測試步驟：

       1）使用標準麥克風校準人工嘴（若前項測試校準過，此次測試就不用再次校準）；
       2）使用音頻分析儀發生信噪比測試音頻（前半段頻率 1KHz 幅度為 1V，后半段不發生音頻信號）；
       3）使用音頻分析儀分析麥克風輸出的模擬音頻信號，觀察并記錄產品信噪比指標情況。
       4）多次重復上述步驟，避免測試偶然性。

2.3.4 頻響測試

       測試步驟：

       1）使用標準麥克風校準人工嘴（若前項測試校準過，此次測試就不用再次校準）；
       2）使用音頻分析儀發生步進掃頻測試音頻（頻率范圍 20Hz-20kHz，線性掃頻，掃頻點數30，幅度為 1V）；
       3）使用音頻分析儀分析麥克風輸出的模擬音頻信號，觀察并記錄產品頻響指標情況。
       4）多次重復上述步驟，避免測試偶然性。