响应均衡 —— REq-X

作者:Tommy Schack、Svend Gade、Ole Thorhauge 和 Peter Sims
24 Feb 2011

REq-X 是 Brüel & Kjær PULSE 系统提供的独特功能 —— 可极大改进和扩展传感器的性能。我们将在以下介绍本技术的工作原理。


科技


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REq-X 是 PULSE 平台的主要部分
REq-X 技术是 Brüel & Kjær PULSE 平台提供的独特功能,可同时极大优化传声器和加速度计的性能,从而改进声音和振动测试的分析。

通过 REq-X,我们可将传感器用于其设计用途之外的其他用途、展平频率响应曲线、增加传感器可运行的频率范围,同时最后也是最重要的是,改进高达 10 dB 的测量精度。

工作原理

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REq-X通过“镜像”响应来展平结果

REq-X 的工作原理是:通过获取传感器的已知频率响应,我们可以倒转曲线图以获得修正频谱。计算修正频谱上的倒转 FFT 分析,然后获得修正频谱的脉冲响应。最后,将输入信号与修正频谱的脉冲响应卷积,从而应用修正,如图 1 所示。

REq-X 技术所带来的巨大优势在于,它可以为您完成一切,意味着内置均衡滤波器会实时计算均衡信号,提供更加扁平的响应,然后直接用于分析。

所有 Brüel & Kjær 传感器附带的数据盘上包含传感器频率响应的单个测量校准图,同时还包含不同声场和配件的修正。对于所有 TEDS 加速度计,频率响应被编码为 TEDS 信息,可在连接到 PULSE 系统时自动检测。

不同类型的传声器

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Figure 2.


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显示了自由声场传声器的极大性能差别

在将传声器放入声场之前,自由声场传声器已经拥有对声压的均匀频率响应,并被设计用于补偿它们自己的干扰存在。然而,正如图3(左侧)中显示的那样,仅能在自由声场中可靠使用自由声场传声器,同时传声器需指向来源。图中,蓝色曲线表示用于扩散声场、不使用REq-X的自由声场传声器的频率响应。绿色曲线表示用于自由声场,但与来源形成角度的传声器的更加明显的频率响应。

当在各自指定用途之外的地方使用时,扩散声场传声器和压力声场传声器都出现了类似的不一致。

那么,REq-X对传声器意味着什么?

“REq-X的好处在于,自由声场传声器可在很宽的频率范围内使用,即使在它设计用途之外的声场中”
通过 REq-X,通常可为传声器选择 50 个不同的均衡曲线,这取决于声场和要均衡的配件。不仅如此,您还可以为专用传声器提供补偿,允许将它们用于其他声场。此外,可以以 30 度的间隔修正传声器的入射角,即 0˚、30˚、60˚、90˚、120˚、150˚ 和 180˚ 入射角,同时为防风罩、传声器网格和头锥等各种配件提供补偿,从而进一步改进测量精度 5 至 10 dB。


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图4显示了使用REq-X的更加扁平的轨迹
当然,在用于特定声场时,高质量的传声器拥有最佳频率响应。但是,即使传声器经过精心设计,我们还是能够有效改进频率响应。使用 REq-X,我们能够展平频率响应,并在指定频率范围内改进测量精度最多 1.5 dB。

图 4 显示了用于扩散声场的 4190 型自由声场传声器的均衡结果。在 10.3 kHz的频率下,我们可以看到改进约为 3.7 dB。因此,REq-X 的好处在于,自由声场传声器可在很宽的频率范围内使用,即使在它设计用途之外的声场中。

加速度计怎么样?

所有加速度计为恒定加速度提供恒定输出信号,从较低频率到加速度计响应导致的输出增加设定的限制。传统上,不在接近其响应频率的频率中使用加速度计,因为这会导致测量信号出现较大错误。一般来说,加速度计可被用于仅有其响应频率三分之一的频率中而无需响应均衡,以确保错误不超过约 10% 或 1 dB。


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图 5 显示了安装在金属夹子时使用 REq-X 的好处

使用 REq-X,我们现在在同一频率范围内可拥有 5% 的测量不精确性。或者,如果我们坚持 10% 限制,同时使用 REq-X,则我们可以扩展加速度计的频率范围。使用单轴加速度计,上限频率可扩展最多 100%。对于其他型号,上限频率可扩展最多 50%。

图 5 显示了安装在金属夹子上的 4507 型加速度计的测量频率响应。我们测量的响应频率为19 kHz。在未使用 REq-X 的情况下,上限频率为 7 kHz。使用 REq-X,上限频率将增加到 12 kHz —— 增加超过 50%,同时精度随着响应频率极大改进。

哪里可以找到有关该技术的更多信息?

有关进一步信息,请单击这里阅读由 Tommy Schack、Svend Gade 和 Ole Thorhauge 编写并发表在 Brüel & Kjær 杂志上的文章。



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