扫描分析的基本概念

扫描法是音频测量领域常用的测量方法，它可以用来描述待测的输出值随渐变输入参数的变化情况。很明显，当我们想确定某个设备，比如说，扬声器，麦克风，功放等的性能或者特性的时候，就需要在它工作的整个频率范围内进行考察，而不是只测量一个或者几个频率。

换句话说，为了对设备进行分析，我们必须记录它在一定频率或电平范围内的表现。这就是扫描测量的作用。

比如说，我们可以测量频率响应，检测可听音是否正常，像测量扬声器的失真或异音就是这个目的。还有相位，串音相关的分析。当然也有一般的测量，比如功率与输入电平，功率与频率的关系等。

避免歧义

有一点需要注意，就是我们说扫描测量的时候，一定要注意用词准确，以免有歧义或者造成误会。

最常说的是频率响应，也就是测量声压级/电平 Y 轴与频率 X 轴的关系。

还有失真响应，测量的是 Y 轴的失真和 X 轴频率的关系。

第三个例子是 Y 轴的失真和 X 轴功率的关系，这个功率可以是功放的输出功率。

最后一个例子是，当说到“线性度”测量的时候，我们测量的是设备输出电平和输入电平的关系，这通常使用在功放测量当中。线性度测量一般都用振幅扫描。后面我们会介绍。

我们把扫描的类型分成两种。一种是步进制扫描，一种是连续扫描。

左图可以看到，步进制扫描又有四种类别。首先是频率扫描，也就是最常用的扫频，测量过程中，信号发生器输出的频率是按一定的间隔增大的。示意图 a) 中共有三段频率。而在分析仪那边，我们就可以测量待测体的输出情况。

另一个相似但有点另类的扫描是列表扫描 b)。列表扫描测量中我们不单单改变频率，还会同时改变电平，而且他们变化的顺序由用户自己定义。也就是说，我们可以根据需要，一步一步增加频率，也可以一步步减小频率。

振幅扫描 c) 有一个固定的频率，变化的是待测体输入信号的电平，也就是信号发生器输出的电平。

第四种称作时间扫描 d)。时间扫描实际上就是监测待测体性能随时间变化的情况。比如每隔一段时间就测量一次，这个时间由用户自定义，0.5 秒或者 1 秒都可以。

接下来看看另一大类，也就是连续扫描，因为这里连续变化的是频率，所以我们一般称它为滑频，它与扫频相对应，核心特点就是，频率变化是连续的，没有步长或者说间隔。因为频率连续变化，滑频有很多优势。

最重要的一点是，因为频率间没有间隔，我们能测量所有的频率点，无论对哪个点感兴趣，都能从结果中反映出来；

另外，滑频非常快，比扫频要快得多。而且可以事先设置好时长，在测量前就可以确定测量时间。

第三点是，滑频对驻波不敏感。这是什么意思呢，有时候我们会在一间房间里进行声学测量，因为声反射，房间内会形成驻波效应，干扰正常的测量。但与扫频相比，因为输出频率是连续变化的，产生驻波的风险低得多。

滑频当然也有缺点。就是无法测量总谐波失真加噪声，测量谐波失真是没问题的，但没法测量噪声成分。也没法测量互调失真 IMD。

我们来近距离看看扫频和滑频的不同。扫频时，分析仪会对每一个频率进行同步然后测量相应结果，从而得到了一个步进的结果图。

而滑频的测量只需一次激发，分析仪可以采集全部信号并计算出需要的结果。

上图是一个简化的对比。很明显，使用滑频分析的时候，分析仪必须有滑频信号的信息才能计算结果。

通过不同的参数，我们也能对比这两种测量类型。

先来看看分辨率，也就是每次能扫描到的点数。对于扫频测量，我们必须事先在信号发生器中设置好点数。有一点很重要，就是点数越多，扫频测量时间越长。而滑频相反，是在分析仪一侧计算点数，所以分辨率和测量时间就没有关系。

再看信号发生器输出的计权，两者都是一样的。这是什么意思呢？

假设我们想测一个喇叭，为了保证测量准确，必须给出一个完全平坦的测试信号，但我们知道功放肯定不可能是完美的，它会让信号产生波动。这时候我们可以让原始信号有一个相反的波动，把功放造成的波动抵消掉，这样一来就得到了完全平坦的测试信号。

还有一项是分析外部生成信号的能力，这个信号不是由仪器自身发出的，可能是待测体自己播放或者另外的信号发生器发出的。不管怎么说，两种测试类型都能应付这种情况。

还有就是分析仪工作过程的不同。扫频测量会不停地处理分析收到的信号然后执行测量。而滑频则需要事先设置好量程，或者说分析仪的灵敏度。

最后，如果我们想对测得的数据进行计权，比如 A 计权，两种扫描类型也是同样支持的。

简单介绍一下振幅扫描。振幅扫描的信号电平会按照一定间隔增大，这个信号被灌入待测体，再被分析仪测量。比如我们可以测量待测体的输出电平，这样就得到了线性度，输入电平和输出电平的线性度越高，这台功放就越好。

还可以测量待测体的输出功率，或者输出信号的失真。

时间扫描就是为了验证待测体长时间工作的可靠性。

我们可以确定功放或扬声器的长期稳定性，或者机械的振动情况。我们可以看看下面的图片。

图中有一台功放和十二面体声源，我们记录了它一个小时的输出声压级数据。随着两台设备温度的升高，输出功率会慢慢变小，从数据上能很明显反映出来。

还有音频压缩器，它会不断地将自己的输出信号拉回到绿色框限以内，我们给它一个输入信号，压缩器立刻将信号电平降低了，如果突然将输入信号电平减小，它又会放大信号。要分析它的性能，我们也需要用到时间扫描。

这里有一个决策矩阵，方便你根据自己的应用选择不同的测量方案。当然，这里只列出了大家关注的几个指标。

首先是测量时间，如果您追求快速测量，那就直接选滑频，根据不同的待测体，滑频一般只需要几百毫秒到三秒就能完成全部测量。而扫频则可能要几秒到几十秒。

不过，如果您要测量 THD+N 或者互调失真，就要用扫频了。

功放线性度测试肯定要用振幅扫描；列表扫描一般是以扫频的形式执行的，不过有时候也可以用滑频。比如您要测的设备有明确的规格书，要求您测试具体哪些频率点，很可能这些频率点不在标准的扫频频率覆盖范围以内，这时候您要么就用列表扫描，或者从滑频测量结果中也能找到这些频率点。