音頻系統(tǒng)性能的十個(gè)關(guān)鍵參數(shù)包括效率、頻率響應(yīng)、全諧波失真、互調(diào)失真、相位失真、瞬態(tài)失真、瞬態(tài)響應(yīng)、動(dòng)態(tài)范圍、聲壓電平和聲電電平。

本常見問題問卷回顧了這些參數(shù)是如何被指定和測(cè)量的,并在結(jié)束的時(shí)候查看了美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局(osha)和歐洲聯(lián)盟(歐盟)的各種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)是如何指定安全聲級(jí)的。

效率

效率衡量為一定量的功率產(chǎn)生的聲音.音頻放大器的效率差別很大。效率較低的放大器產(chǎn)生的熱量相對(duì)較高,產(chǎn)生的聲音功率較低。例如,典型的A/B類放大器大約有50%的效率。這意味著一個(gè)功率為100瓦的放大器也會(huì)消散100瓦的熱量。A/B類性能介于A類和B類之間。A類放大器通常被認(rèn)為是許多音樂愛好者的音頻質(zhì)量的黃金標(biāo)準(zhǔn),但它們的效率低至15%至35%。B類放大器的效率超過75%,但它們受到串?dāng)_和變形的影響。A/B類放大器在A類和B類之間有良好的聲音質(zhì)量和效率。D類放大器使用開關(guān)模式電源技術(shù),以達(dá)到高達(dá)90%的效率水平,非常好的聲音質(zhì)量。并非所有的D類放大器都是平等的,與傳統(tǒng)的D類實(shí)現(xiàn)相比,多層次D類設(shè)計(jì)可能更有效( 圖1 ).

圖1各種音頻放大器結(jié)構(gòu)的效率差異很大

頻率響應(yīng)和范圍

頻率響應(yīng)是指一個(gè)放大器的輸出水平保持在指定的分貝范圍內(nèi)或不超過1千赫茲下輸出的給定分貝數(shù)的頻率。頻率范圍是一個(gè)相關(guān)的概念,但適用于揚(yáng)聲器,不提及一個(gè)分貝范圍。功率帶寬是另一個(gè)相關(guān)的規(guī)范,表明在高功率時(shí)可用的頻率范圍.它與通常在低功率水平上測(cè)量的頻率響應(yīng)形成鮮明對(duì)比,在低功率水平下,變壓器飽和度等問題并不起作用。

具有平頻率響應(yīng)的放大器不會(huì)改變特定頻率范圍(通常指定為20赫茲至20千赫)的輸出強(qiáng)度。雖然這是為了反映人的聽覺,但大多數(shù)人沒有聽到超過16千赫茲的聲音。一個(gè)精心設(shè)計(jì)的放大器可以有一個(gè)頻率響應(yīng),最大頻率從20赫茲到20千赫不等。

總諧波失真

諧波失真指的是在雙或三倍頻率的主音的虛假聲音。總諧波失真(TDH),有時(shí)被稱為失真因子,是所有諧波分量的功率與原頻功率之比。

所謂的高保真放大器的TCD值將低于1%。利用負(fù)反饋減少失真可以達(dá)到較低的失真水平,但這是一種有爭(zhēng)議的技術(shù)。此外,揚(yáng)聲器比大多數(shù)放大器產(chǎn)生更多的失真(對(duì)于中等音量水平,1%到5%),因此高保真放大的好處有限。此外,人類耳朵對(duì)變形有非線性敏感性,對(duì)低頻率和低體積的變形也不那么敏感。最后,與奇序失真相比,產(chǎn)生偶序諧波的失真可能不那么明顯。

互調(diào)失真

調(diào)制失真(IMD)與被放大的信號(hào)無(wú)關(guān).這是不同頻率輸入信號(hào)組合產(chǎn)生的錯(cuò)誤信號(hào)和系統(tǒng)非線性結(jié)果的結(jié)果。像這樣,IMD可以減少使用負(fù)面反饋。

在揚(yáng)聲器中控制IMD更為復(fù)雜。像這樣,揚(yáng)聲器中的IMD比放大器大。在揚(yáng)聲器中,IMD與錐偏移成正比,可以通過減少驅(qū)動(dòng)器的帶寬來(lái)減少。在一個(gè)實(shí)際的解決方案中,實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的方法是將信號(hào)分成幾個(gè)不同的驅(qū)動(dòng)頻率范圍,并通過交叉濾波器網(wǎng)絡(luò)將結(jié)果信號(hào)輸入揚(yáng)聲器。使用主動(dòng)交叉網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)一步減少IMD .

相位變形

相位失真測(cè)量輸入和輸出信號(hào)之間的相位轉(zhuǎn)移.使用交叉濾波器網(wǎng)絡(luò)減少IMD可導(dǎo)致增加相位失真。一般來(lái)說,相位失真是很難消除的,但是它在音頻系統(tǒng)中的重要性是有限的,因?yàn)槿说亩鋵?duì)它相對(duì)不敏感,除非它是極端的。沒有簡(jiǎn)單的測(cè)量相位失真的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試,也沒有包括在音頻規(guī)范中。這可能是一個(gè)問題的射頻和其他高頻應(yīng)用。

瞬態(tài)失真和瞬態(tài)互調(diào)失真

當(dāng)揚(yáng)聲器的聲音輸出水平?jīng)]有輸入信號(hào)那么快變化時(shí),就會(huì)發(fā)生暫時(shí)性的失真。耳的心理聲學(xué)表現(xiàn)傾向于使之對(duì)瞬態(tài)變形不敏感。

瞬態(tài)互調(diào)失真(TIM)與放大器的性能有關(guān),可以通過將固定頻率的爆發(fā)輸入放大器并與輸出進(jìn)行比較來(lái)測(cè)量。蒂姆對(duì)人的聽覺比其他類型的扭曲更引人注目。聲音質(zhì)量更多的是與存在的失真類型有關(guān),而不是與音頻放大器的TD有關(guān)。因此,盡管TD很重要,高性能的音頻放大器也會(huì)指定蒂姆。

暫時(shí)反應(yīng)

放大器或揚(yáng)聲器可能具有低失真的穩(wěn)定狀態(tài)信號(hào),但沒有足夠快的響應(yīng)瞬態(tài)。在放大器中,由于高頻性能不佳或負(fù)反饋太多,可能導(dǎo)致瞬態(tài)響應(yīng)不佳。揚(yáng)聲器中的瞬態(tài)響應(yīng)來(lái)自于驅(qū)動(dòng)器和附件的質(zhì)量和共振。交叉濾波器或不一致?lián)P聲器驅(qū)動(dòng)器增加的延遲增加了瞬態(tài)響應(yīng)問題。瞬態(tài)響應(yīng)可能難以量化,通常不包括在音頻規(guī)范中。

動(dòng)態(tài)范圍

動(dòng)態(tài)范圍是可以由放大器或揚(yáng)聲器處理的最大和最小音量的比率。它是用db測(cè)量的,它是無(wú)輸入信號(hào)的放大器或揚(yáng)聲器的噪聲底板與可在指定的失真水平上處理的最大信號(hào)之間的比率。

聲壓

聲壓,又稱聲壓,是指由聲波引起的局部偏離大氣壓力。它是用麥克風(fēng)測(cè)量的。還使用20x10的參考水平在數(shù)據(jù)庫(kù)中表示。 -6 爸爸。聲波的功率隨壓力的平方上升.在美國(guó)osha定義了基于曝光時(shí)間的安全聲壓水平。職業(yè)安全管理局標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的每日限制包括8小時(shí)的90分貝噪音或1小時(shí)的105分貝噪音。聲強(qiáng)可與聲壓混淆.他們不一樣。聲強(qiáng)等于聲壓和聲球(空氣分子)速度的數(shù)學(xué)乘積。聲壓是標(biāo)量,聲強(qiáng)是矢量,因此聲強(qiáng)是矢量量。

圖2電動(dòng)機(jī)聲強(qiáng)和聲壓

音響功率

聲音功率,也叫聲功率,是指每單位時(shí)間發(fā)出或接收聲音能量的速率。W是測(cè)量聲音功率的SI單位。音功率有時(shí)被稱為聲通量或聲通量。有許多條例旨在控制各種來(lái)源的噪音排放。有些規(guī)章規(guī)定了在數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)量的方法.一些標(biāo)準(zhǔn)包括對(duì)聲波排放的標(biāo)簽要求。

吵鬧機(jī)器

對(duì)各種類型的機(jī)器設(shè)定了噪音限制.例如,在歐盟,戶外機(jī)器產(chǎn)生的噪音是有限的。其他類型的設(shè)備,如家用電器,可能不需要達(dá)到最大限度,但必須標(biāo)上保證的最大功率。歐洲有各種各樣的噪音限制標(biāo)準(zhǔn),例如:

· EC/2000/14戶外設(shè)備噪音排放指令

· ISO15744:手持式非電動(dòng)工具

· ISO7779/ECMA-74:信息技術(shù)和電信設(shè)備

· ISO9296/ECMA-109:申報(bào)的計(jì)算機(jī)和商業(yè)設(shè)備噪音排放值。

· 60704:家用電器

· 標(biāo)準(zhǔn)45635

· ISO6393:在固定條件下測(cè)量的土方機(jī)械。

· ISO6395:在動(dòng)態(tài)條件下測(cè)量的土方機(jī)械。

在進(jìn)行認(rèn)證測(cè)量時(shí),通常使用基于聲音壓力的聲音功率測(cè)量。一套ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范這些要求和詳細(xì)的測(cè)量程序?；诼晧旱臉?biāo)準(zhǔn)包括2000/14/EC、ISO3744、ISO3745、ISO6394、ISO6395以及空調(diào)、供暖和制冷學(xué)會(huì)260。還有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范基于內(nèi)容的合理測(cè)量程序。聲強(qiáng)按每個(gè)區(qū)域的聲強(qiáng)測(cè)量(W/M) 3 )。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織關(guān)于以意向?yàn)榛A(chǔ)的聲音功率的標(biāo)準(zhǔn)包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO9614-1和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織9614-2。

總結(jié)

音頻系統(tǒng)性能的關(guān)鍵參數(shù)從效率開始,包括頻率響應(yīng)和頻率范圍、信號(hào)失真的幾種形式、聲壓和聲強(qiáng)。除了量化音頻系統(tǒng)的性能外,這些參數(shù)還被用來(lái)為各種設(shè)備類型、操作環(huán)境和在美國(guó)和歐盟的應(yīng)用設(shè)定安全的聲級(jí)。