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重庆华科音响灯光工程公司
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第一部分功率试验CD碟简介 发布日期:2016-04-30 12:01:58 阅读人数:121次

 第一部分功率试验CD碟简介
    ANSI/EIA-426-B-1998(Loudspeakers, Optimum Amplifier Power)是关于功率放大器馈给扬声器的最佳功率的标准,由美国国家标准化组织ANSI(American National Standards Institute)和电子工业协会EIA(Electronic Industries Association)联合发布。该标准由 EIA R-3 音响系统委员会工作小组提出,作为对EIA-426-A标准的修订。EIA-426-A主要规定了对全频系统进行加速寿命试验的方法。在修订前对扬声器制造厂的调查中,被调查者广泛认为有必要对EIA-426-A标准中试验信号频谱、试验持续时间以及功率计算方法等问题进行重新审视。修订后的426-B标准延伸了426-A的内容,推荐了与扬声器相连接的音频功放的最大额定输出功率,包含了在最佳功放输出功率下的功率压缩、失真等性能的评估方法,说明了在功率压缩、失真及加速寿命试验等范畴的可接受性能极限。
    扬声器所能承受的极限功率实际上是一个非常复杂的问题。它取决于扬声器中各相关零件的热损坏和机械损坏的极限,既跟输入信号的电功率相关,又跟输入信号的诸如峰值因数、上升时间、频谱分布等多种因素相关。而且,不考虑音质的极限功率并没有多少实际意义。实际上,应该关注的是在不超过多少瓦的放大器输出功率下,对于绝大多数节目,还能从扬声器中获得可以接受的音质。我想,这应该也就是EIA-426-B标准之所以取名为《扬声器,最佳功放功率》(Loudspeakers,Optimum Amplifier Power)的原因所在。
    美国扬声器制造者协会ALMA(American Loudspeaker Manufacturers Association)于2001年推出了与EIA-426-B标准相配套的测试信号碟。用来替代贵重的信号发生设备,改善测试可靠性,以期推动EIA-426-B标准的更广泛使用。这张碟还包含了一些EIA-426-B标准以外的信号,诸如更高频率的纯音,以及爆发音等等。该碟中所有信号均由信号处理与数据分析程序通过数学方法合成,并在PC机上采用Igor Pro 4.0程序生成wav文件。目前这张碟在美国的市场零售价为100美金。在与音响相关的许多协会中,对会员的优惠价通常是50美金。
    本部分只是简单地描述该碟所包含的测试信号,不深入涉及其应用。关于这些测试信号的具体应用方法,在本文第二部分中叙述。
测试信号详细描述
    音轨1: 电平设置参考音
    音轨1是1000赫兹的参考信号,用于校准本CD上其他音轨测试信号的信号电平。录制时的峰值电平为负6分贝,持续时间为60秒钟。除了爆发音外,这张CD碟上的所有测试信号都采用和参考音轨相同的峰值电平进行录制。在起始及结束时,各有宽度为四个周期的斜坡信号,以改善瞬态响应。音轨35到68中的爆发音是以正6dB的峰值电平录制的。
    音轨2: 用于寿命试验的随机噪声
    音轨2是在频段40Hz到10kHz之间的高斯随机噪声,适合于对扬声器做加速寿命试验。在等百分比带宽频谱分析仪上测试,该信号频谱在40Hz以下采用6阶巴特沃斯(Butterworth)高通滤波器滤波,从40Hz到1kHz是平坦的,在1kHz到10kHz之间以每倍频程负3分贝的速率下降,在10kHz以上则采用4阶巴特沃斯(Butterworth)低通滤波器滤波。其峰值因数定为6dB,通过由软件模拟二极管的对称削波来实现,处理结果是振幅削波的高斯随机噪声。此信号持续时间为30分钟。
 音轨3: 用于功率压缩试验的变速扫频正弦波信号
    音轨3是变速扫频正弦波测试信号,用作功率压缩试验的信号,其频谱基本上与音轨2中的随即噪声相同。信号的构成是一个由40赫兹到10k赫兹的上行扫频,持续时间0.25秒钟,然后是由10k赫兹到40赫兹的下行扫频,持续时间也是0.25秒钟。这个长度0.5秒的合成信号不断重复,共10分钟。因为首尾相接处的频率都相等,所以转换是无缝而平滑的。
    音轨4到34: 用于失真测试的纯音信号
    音轨35到68: 用于峰值功率和动态余量评估的爆发音信号
第二部分试验方法简介
一、试验所需设施
    具有声轨重复播放功能的CD机;输出功率大于所需试验功率的音频功放;与EIA-426-B标准相配套的测试信号碟,也可以使用符合EIA-426-B标准中附录A规定的其它试验信号发生器;RMS电压表,其输入阻抗至少是扬声器额定阻抗的十倍以上,交流带宽至少在40Hz到10kHz;频宽覆盖40Hz到10kHz的正弦波信号发生器;三分之一倍频程实时音频分析仪,使用2类或3类滤波器,能够显示总声压级;全方向测试麦克风,在40Hz到10kHz之间频率响应不均匀度小于0.5分贝,声压级动态范围上限至少达到140dB;符合EIA-426-B标准中附录B规定的带开关20分贝衰减器。
二、试验条件和注意事项
    每个试验都要用一个没有做过其它试验的新的扬声器来做。扬声器应该按制造厂的规定来进行测试,在没有规定时,应该在面积合适的障板上测试。连续功率下的加速寿命试验可以在自由空间做。测试应在环境温度保持为摄氏20-30度、相对湿度保持为30-80%的房间或箱体内进行,扬声器谐振频率变化不得超过5%。
    假如制造厂规定了分频器或分频网络,就应该按照制造厂说明进行安装;如果没有此类规定,则功放和电压表均应该直接连接到扬声器的端子上。先确认扬声器的额定阻抗符合EIA-299-A规定,然后利用这个额定阻抗,计算应该施加到扬声器上的试验电压,这个试验电压应该等于功放最佳功率与扬声器额定阻抗之乘积的平方根。
用来测试扬声器在长时间中承受一个相当于一半最佳功放功率的试验信号且其性能参数或产品完整性都不会产生不可恢复的或不可接受的变化的能力,从而模拟扬声器的工作寿命。在这个试验中,扬声器应该不会很快就失效,因为其相同产品在先前的试验中已经经历了整个频段中的全功率试验。通过这个试验的标准是,扬声器诸如自由空气中的谐振频率等参数不会产生永久性的的变化。所以,只有在扬声器产生了永久性的损坏时,我们才能认定它没有通过这个试验。如果需要降低这种损坏被测产品的风险,可以在试验中用频谱分析仪或人耳对扬声器进行严密监视,一旦发现异常,立即断开测试信号。此时,扬声器有可能已经产生了永久性损坏,也有可能并没有产生永久性损坏。如果还没有产生永久性损坏,既不能认为它通过了试验,也不能认为它通不过试验。但如果扬声器通过了这个试验,则认为其额定功率已经得到了验证。
    先进行煲机,在测试信号碟中选择校正用正弦波信号,调整功放输出电平,使之比第二节中所算得的试验电压(功放最佳功率与扬声器额定阻抗之乘积的平方根)低3分贝,也就是上述试验电压乘以0.707。在CD播放机中设置重复播放,使之连续重复测试信号碟中的加权随机噪声测试信号(音轨2),把这个信号施加到扬声器上,不间断地重复一个小时,在结束后让磁路结构冷却到摄氏35度以下,测试并记录扬声器的谐振频率。
    接着进行正式试验,在测试信号碟中选择校正用正弦波信号,调整功放输出电平,使之等于第二节中所算得的试验电压(功放最佳功率与扬声器额定阻抗之乘积的平方根)。在CD播放机中设置重复播放,使之连续重复高斯随机噪声信号,把这个信号施加到扬声器上,不间断地重复八个小时。
    试验结束后,至少经过一小时的恢复,且确认磁路结构表面温度已经冷却到摄氏35度以下,然后馈给扬声器一个相当于一半测试电压的正弦波信号,在制造厂规定的额定带宽进行扫频,在没有规定额定带宽时,采用40Hz到10kHz。假如没有因试验引起的噪声或结构损坏会导致扬声器不适合于预定应用,而且谐振频率的下降没有超过煲机时所记录参考谐振频率的10%以上,则认为该扬声器已经通过了加速寿命试验。
    试验顺序:先做功率压缩试验,然后做失真试验,最后做加速寿命试验。
三、功率压缩试验
    用于测试在功率放大器最佳功率下,扬声器声学输出被压缩的程度。
四、谐波失真
五、连续功率下的加速寿命试验
结束语
    与扬声器相匹配的功率放大器是存在一个最佳输出功率的,使用了功率太大的功放会增加扬声器损坏的几率。EIA-426-B标准就是试图找出这个最佳功率。
    但是,就算用户完全按照EIA-426-B标准来选定功率放大器,实际上还是没有办法完全保证扬声器的安全。因为哪怕功放输出的功率不高,如果因增益控制、低音提升、均衡器调节、音量调节等方面的原因使功放输出的是有平顶的削波信号,那么扬声器仍然存在着烧毁的危险。削波是扬声器的大敌,因为在削波的情况下,在信号的平顶阶段,馈给扬声器的是直流电,扬声器的振动部分根本不运动,输入功率百分之百都转换为热能,而且此时没有反电动势,所以特别容易损坏。
    另外需要指出的是,在这个标准中,还特别提到了对操作员听力的保护,并提出了相关的保护措施。

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