如何客观测试高端音响系统（上）

研发是高品质产品的基石。任何在产品开发早期未能解决或控制的问题都会传递到所有之后的环节。这也涉及到产品覆盖的整个信号链。

电信号通道

任何在功放之前或经功放后的不理想信号成分都会最终到达扬声器并变得可听。因此，从信号链源头就保持信号的纯净至关重要。

失真

在多数系统中，失真都是大麻烦，值得不惜一切去避免，因为它能明显影响声音品质。我们需要认识到，一般当系统达到其操作电平上限时失真比较严重。因此，测试也应在该电平范围内进行。失真可用 THD（总谐波失真）评价，亦可通过单个谐波失真值。

一些电子管功放会产生明显的偶次谐波成分（k2, k4, k6）。而这些产品的推销人员可能告诉你，这样发出的声音更加美妙。

哼声和噪声

噪声或哼声（电流声）的存在可能会掩盖原声的细节。因而，在研发阶段做出低噪声电路设计非常重要。不管怎样，都要认识到功放会将信号和噪声同时放大。正因如此，我们需要得到较高的 SNR（信噪比）。当使用平衡模拟音频线路时，还要测量 CMRR（共模抑制比），这个参数确定了系统消除缆线感应噪声或哼声的能力。噪声，尤其是哼声，还会由电源产生。推荐在不同的电源或设置下进行这些测量。

带宽

带宽通过频率响应测量。测得值在所有特定频率范围都必须不超出限值。现代音频系统的带宽甚至能到达超声频率。

线性度

所有之前提到的测量都会受输入信号幅度和输出信号的功率影响。验证系统性能的合理方式应该是在系统输入端输入一个扫幅信号。信号幅度从零到最大允许输入电平。测量输出信号电平和失真，在整个输入信号范围内，结果都必须符合要求。

通道平衡与分离度

听众的空间感来自多处音源，如立体声。所以，各个信号通道的性能要尽可能一致。系统各通道的各个测量结果都应该比对。

而且，某通道对另一通道的影响，可能由电磁感应或电容耦合造成，也必须检查。这可以通过串扰测量来实现。

声信号通道

在研发阶段，开发人员还要跟扬声器单元和扬声器系统打交道。除了声学参数，电学参数也不能忽略。不过，在认为任何结果可靠之前，全新的低音和中音扬声器需要运行特定时长以使悬浮材料达到其最终性能。

低音和中音单元调节

在一些扬声器单元煲机流程中可以使用的测试信号包括噪声或音乐。ART DÉCO ACOUSTICS 公司的实践经验表明，使用低频正弦波信号能得到令人满意的结果。这时，扬声器悬浮材料以可控且可预测的方式位移，但不会发出烦人的噪声。

煲机信号频率

信号频率应该较低，让单元悬浮材料能正确位移。另外，该频率还需与自由场谐振频率有足够大的差异，这样，发生器才能正确控制单元。

低音扬声器 f_burn-in = f0 * 0.33
中音扬声器 f _burn-in = f0 * 0.50

其中：

• f _burn-in 煲机信号频率 [Hz]
• f₀ 扬声器自由场谐振频率，单位 [Hz]

煲机信号功率

以可控的方式激活扬声器得到理想的 值所需的功率可用以下公式计算：

其中：

• p _burn-in 煲机信号功率，单位 [W]
• x_max 单方向最大位移，单位 [m]
• Z_I 额定阻抗，单位 [Ohm]
• C_ms 力顺，单位 [m/N]
• BL磁力，单位 [N/A]

煲机周期

煲机的目的是获得稳固的机械状态。对不同型号的扬声器来说，要达到这种状态的时间也不同，因此要区别对待。一个实践方法是，应用煲机信号，测量 f0 自由场谐振频率和 R0 自由场谐振阻抗，每两小时一次直到结果稳定。为了避免扬声器发热的干扰，建议每次测量 f0 和 R0 前先等扬声器冷却。

自由场谐振频率 vs. 时间

自由场谐振阻抗 vs. 时间

取决于扬声器型号，低音扬声器的煲机时间一般为 6 至 36 小时，中音扬声器一般为6 至24 小时。

扬声器测量

研发阶段需要测量所有典型扬声器参数。低音，中音和高音单元都要评价电学和声学性能。T/S 参数用于确定和优化扬声器外壳规格等。系统声学性能展现的是所有独立部件的相互作用。测量包括频率响应，失真和灵敏度。完整系统的指向性也可在研发阶段测量和优化。

所有声学测量都必须在特定且可再现的声学环境下执行。推荐使用经校准的麦克风。麦克风至扬声器的距离与相对位置也必须保持固定。为了避免由测试环境缺陷造成的频响波动，可以应用一个平滑滤波器（如 1/3 倍频程带宽）。

电子器件

若电子器件在信号通道中扮演重要角色，就需要对其进行 IQC 来料检测，且框限要小。通常，这些部件用在扬声器交叉网络中，如：

电感：电感值，失真 vs. 电流，失真 vs. 频率

电容：电容量

取决于长期经验和重要性，可以使用抽检（某批次的部分器件）或全检的方式。

声学器件

在不太敏感的用户群体中，扬声器系统终归会在正常使用下达到其最终特性，但这不适用于高端音频制造商。因此，必须按前文描述的煲机流程对所有全新低音和中音扬声器执行严格的初始化程序。

扬声器配对 煲机测试得到的稳定结果可用于将拥有相似性能的扬声器分组。这对一套音箱中使用多个同型号单元或组建左右扬声器配对来说非常重要。同一组 f0 和 R0 可接受的偏差取决于安装该扬声器的附件：

有通风罩或喇叭罩

• f₀，2 Hz 之内
• R₀ < 15% 相对差异

无通风罩

• f₀，10 Hz 之内
• R₀ < 50% 相对差异

设备测试

在此阶段，每个独立的高端音频系统都要与其规格进行对比测试。

功放成品测试 功放成品将经受彻底测试，如频率响应，输出功率，失真响应，哼声（电流声）和噪声抑制比，通道分离度，噪声频谱分析，通道平衡，通道间相位，压摆率和CMRR（共模抑制比）。这一系列测试需在多种增益设置下进行。如有需要，对 LED 指示灯，开关或旋钮等用户控制部件还要进行机械和功能性测试。

扬声器成品测试

扬声器成品的电学测试项目主要是阻抗响应。尤其要注意设备的谐振频率和谐振阻抗。声学测试项目主要有，频率响应，失真响应，差异性，灵敏度和杂音异音测试。最后一项尤为严格，因为即便是最细微的可听缺陷都不会被用户接受。

虽然扬声器的每个独立单元之前已经测试过杂音异音，该阶段的测试还是能反映扬声器机械组装过程中造成的异响问题，比如密封腔微粒振动或漏气。还有非常重要的一点是，在所有的测试中，都要使用夹具以实现可重现的测试，并最大化减小外界噪声的干扰。

确定框限

用于判定测量结果是否合格的框限需要对每个测量项目分别计算。如有可能，最完美的当然是使用元器件技术指标中的绝对值作为框限。不过，部分测试项目并不适合使用绝对框线。这对声学测试来说毫不奇怪，如异音测试，不存在任何的技术指标，测试时的声学环境也与那些能得到技术指标的项目截然不同。

对于这类测试，普遍做法是对一个或多个参考样品采样后加上余量。余量的多少取决于参考样品的数量以及允许的平均偏差。

系统测试

最后，所有独立设备连接在一起搭建最终系统配置。在最后这一步，测试深度可以较浅，因为系统中的设备都经过了彻底的独立测试。功放，左右扬声器的相互影响等可以通过简单的声学灵敏度和频率响应来测试。在这个节点，还建议在设想的听众位置播放知名乐曲以进行主观听感测试。