Taajuusvasteen mittaus

Taajuusvasteen mittaus

Taajuusvasteen mittaus on yksi tyypillisimmistä audiomittuksista. Esimerkkinä kaiutin tai mikrofoni, joissa taajuusvasteen mittaus on tärkein ominaisuus, särön, herkkyyden ja tehonkeston ohella. Koska mittaus on hyvin olennainen, on myös erilaisia mittaustapoja ja signaaleja, joilla mittaus voidaan suorittaa. Yllä olevasta kuvasta näet taajuusvasteen, jossa kuulokkeen kaiutinelementin taajuusvaste on mitattu kymmenellä eri mittaustavalla. Erilliset mittaukset on aseteltu päällekkäin.

Ohessa 10 tapaa mitata taajuusvaste, jotka löytyvät APx500 ohjelmistosta sekä lyhyt kuvaus niistä.

1. Frequency Response

Frequence response -mittaus eli taajuusvasteen mittaus on yksi APx500 ohjelmiston perusmittauksista. Se pohjautuu exponentiaaliseen siniaaltopyyhkäisyyn joka tarjoaa nopean sekä helpon tavan mitata taajuusvaste.

2. Continuous Sweep

Continuous Sweep -mittaus pohjautuu samaan exponentiaaliseen siniaaltopyyhkäisyyn kuin Frequency Response -mittaus mutta tarjoaa monipuolisemmat mittaustulokset. Se mahdollistaa vaihemittauksen, särömittauksen, impulssivasteen sekä kanavien välisen ylikuulumisen taajuuden suhteen.

3-4. Acoustic Response / Loudspeaker Production Test

Acoustic Response sekä Loudspeaker Production Test -mittaukset pohjautuvat myös exponentiaaliseen siniaaltopyyhkäisyyn johon on lisätty akustiseen mittaukseen soveltuvia ominaisuuksia. Esimerkkinä impulssivasteen ikkunointi, jolla mittausympäristön aiheuttamia akustisia heijastuksia voidaan rajata. Lisäksi ne mahdollistavat 'Rub and Buzz' -tyyppisen mittauksen kaiutinelementeille.

Loudspeaker Production Test -mittaukseen kuuluu myös impedanssin mittaus sekä Thiele Small -parametrien mittaus siniaaltopyyhkäisyn yhteydessä. Mittasignaaliksi voi valita myös nopean askelletun siniaaltosignaalin, jota voi pyyhkäistä ylhäältä alas ja soveltuu näin erityisesti kaiuttimien tai kaiutinelementtien mittaukseen.

5. Stepped Frequency Sweep

Stepped Frequency Sweep tai askellettu taajuusvastemittaus on klassinen tapa mitata taajuusvastetta. Siniaallon avulla mitataan yksittäisillä taajuuksilla ja mittaustuloksista ohjelmisto muodostaa taajuusvasteen. Mittaustapa on hitaampi kuin siniaaltopyyhkäisy mutta se on ainoa tapa mitata särö+kohina taajuusvasteen suhteen. Monesti se on 'de facto' standardi mitata taajuusvaste varsinkin jos halutaan vertailla aikaisempia vastaavalla tavalla tehtyjä mittuksia.

6. Bandpass Frequency Sweep

Bandpass Frequency Sweep -mittaus on myös askellettu taajuusvastemittaus, mutta sisältää selektiivisen kaistanpäästösuotimen joka seuraa mittasignaalia. Tämä saattaa olla käytännöllinen varsinkin akustisten laitteiden mittauksessa. Käytettäessä korkeaa selektiivisyyttä voidaan poistaa kaistan ulkopuolinen signaali kuten särö tai taustakohina.

7. Multitone

Multitone -mittaus käyttää mittaukseen mittasignaalia jossa on useita eri taajuuksia, mutta pyyhkäisystä poiketen taajuudet toistetaan samanaikaisesti. Mittasignaali kuulosta hieman urkumaiselta. Multinote mittaus voi olla hyvinkin nopea, mutta samalla se voi mitata kohinaa ja muita ei harmonisia signaaleja stepped frequency sweep mittauksen tapaan. Haittapuolena sen crest factor tai C-arvo on suurempi kuin siniaallolla mitattaessa. Myöskään mittaustuloksen TD+N (Total Distortion + Noise) ei ole sama kuin THD+N (Total Harmonic Distortion + Noise), koska mittaustuloksessa on mukana esim. intermodulaatiosärö jolloin suoraa vertailua ei voi tehdä.

8-9. Transfer Function (Puhe, valkoinen kohina)

Transfer Function -mittaus tuo mielenkiintoisen vaihtoehdon taajuusvasteen mittaukseen. Aikaisemmin mainitut mittaukset käyttävät siniaaltoa mittaustuloksen saamiseksi. Joissakin mitattavissa laitteissa äänen prosessointi pyrkii poistamaan siniaaltosignaalin, jolloin siniaallon käyttäminen saattaa olla ongelmallista ja näin vääristää mittaustulosta. Tai jos mitattava laite tarvitsee puheenomaista mittasignaalia mittaukseen. Tälläisiä laitteita saattavat olla esimerkiksi älypuhelimet tai älykaiuttimet.

Transfer function pyrkii mittaamaan korrelaation kahden signaalin välillä kuten mittasignaali ja mitattu signaalin. Transfer Function -mittauksessa herätesignaali voi siniaallon sijasta olla täysin vapaasti valittu kunhan se sisältää energiaa mitattavalla taajuusalueella. Mittasignaali voi olla laajakaistaista kohinaa tai esimerkiksi puhetta. Riittävällä keskiarvotuksella ja signaalinpituudella mittaustulos vastaa hyvin todellisuutta.

10. Signal Analyzer

Signal Analyzer ei ole varsinainen erillinen mittaus mutta sitä voi käyttää sen tyyppisesti. Signal Analyzer on reaaliaikainen FFT analysaattori, joka on osa mittausohjelmistoa. Kun mittasignaalina käytetään valkoista kohinaa voi FFT analysaattori ikkunasta nähdä taajuusvasteen. Mittaustulos saattaa vaatia keskiarvotusta mutta kertoo kuitenkin mitattavan laitteen audion spektrin.

Muuta huomioitavaa mittauksista:

Mittaustarkkuus

Pyyhkäisyyn perustuvat mittaukset sekä Transfer Function -mittaus mahdollistavat erittäin korkean mittaustarkkuuden. Mittaustulos voi olla jopa tuhansia mittausarvoja hyvin nopeassakin mittauksessa. Askellettu pyyhkäisy sekä multitone voivat käytännössä antaa noin 100 mittausarvoa yksittäisessä mittauksessa.

Kohina, taustamelu

Pyyhkäisyyn perustuvat mittaukset, multitone sekä Bandpass Frequency Sweep tarjoavat korkean immuniteetin taustamelulle sekä kohinalle. Stepped Frequency Sweep, Transfer Function tai Signal Analyzer mittauksissa taustamelu tai kohina saattaa vaikuttaa mittaustulokseen erityisesti akustisissa mittauksissa.

Mittausnopeus

Taajuusvasteen mittauksessa nopeimpia mittauksia ovat pyyhkäisyyn perustuvat mittaukset kuten Frequency Response, Acoustic Response, Continuous Sweep ja Loudspeaker Production Test. Multitone on nopeudeltaan seuraava noin 100ms hitaampi kuin pyyhkäisy. Stepped Frequency Sweep, Bandpass Frequency Sweep, Transfer Function ja Signal Analyzer taas vievät hieman enemmän mittausaikaa.

Artikkeli pohjautuu englanninkieliseen ”How Many Ways Can We Measure Frequency Response?” artikkeliin


Ajankohtaista

Rub_and_Buzz_Examples_APx500_Measurement_Software_Version_6.1.jpg

Audio Precision audiomittalaitteissa käytettävä APx500 ohjelmiston uusin versio 6.1 tuo uusia työkaluja Rub & Buzz tyyppisiin mittaushaasteisiin.

APx517B_audio_analyzer.jpg

APx517B audiomittalaitteeseen on integroitu audiomittalaite / audioanalysaattori, vahvistin, kuulokevahvistin sekä mikrofoniliitäntä virtalähteellä. Mittalaitteeseen löytyy myös kattava valikoima vaihtoehtoisia digitaaliliitäntöjä.

Multiple_Simultaneous_Input.jpg

Multi Input mahdollistaa kahden eri sisäänmenon käytön samanaikaisesti mittaamisessa. Voit mitata esimerkiksi analogisesta ja digitaalisesta sisäänmenosta samalla mittauksella.

pdm16.jpg

APx PDM 16 moduli mahdollistaa 16 PDM kanavan samanaikaisen sisäänmenon ja mittaamisen esimerkiksi älykaiutinta mitattaessa.

Flex2.jpg

APx500 mittausohjelmiston uusin versio APx500 Flex mahdollistaa mittaamisen ASIO-ajureilla varustetun audioliitännän kautta.

Audio-Precision-APx-Software-v5.0-Transfer-Function-Measurement-Example.jpg

Transfer Function -mittauksella voi mitata taajuusvastetta käyttäen vapaasti valittavaa laajakaistaistaista mittasignaalia kuten puhetta, musiikkia tai kohinaa.

555B_ADIO_DSIO_PDM_BT.jpg

Uudistuneessa APx B-sarjassa on tehokkaampi suoritusyksikkö sekä nopeampi yhteys tietokoneen ja mittalaitteen välillä.

FPO-apx-keybox-sm3.jpg

Audio Precision julkaisee uuden version APx ohjelmistosta joka sisältää mm. Open-loop log-swept sine chirp -mittaukset, monikanavaisen sisäänmenoekvalisoinnin, DTS:X tuen sekä AAC MPEG2 tuen.

AP-ABC-MRT-Measurement-Results-768x406.jpg

ABC_MRT käyttää mittasignaalina puhetta joten se soveltuu erinomaisesti mittauksiin joihin normaalit mittasignaalit kuten siniaalto tai kohina eivät sovellu.

BT_Duo_Module.jpg

Bluetooth Duo on uudistunut Bluetooth digitaaliliitäntä APx-sarjan mittalaitteisiin.

audio-app.jpg

Ohjelmiston viimeisin versio tukee uusimpia Android versioita.

apx1701-3-4-2000px-1.jpg

APx1701 on työkalu kaiutin-, kuuloke- ja mikrofonimittaukseen.

AUX-0040.jpg

Kaksikanavaisen AUX-0025 sekä kahdeksankanavaisen AUX-0100 suotimien rinnalle Audio Precision on tuonut uuden kaksikanavaisen 20 Hz - 40 kHz kaistanpäästösuotimen.

APx555-Straight-view-2000-px-wide-1.jpg

APx555 on erittäin suorituskykyinen audioanalysaattori ilman kompromisseja.

Liity postituslistallemme

Saat ajankohtaista tietoa uusista tuotteista ja muusta ajankohtaisesta. Listalle liittyminen ja siitä poistuminen on helppoa. Eikä se velvoita sinua mihinkään.