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携帯電話や小型スピーカの周波数特性(f特)を簡易的に測定する方法

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携帯電話や音響機器に使われているスピーカの音響特性を簡易的に評価するため、一般的には次のような測定が行われています。

  • スピーカの出力音圧レベルの測定

  • スピーカの周波数特性確認

  • バイブレーション機能の確認(振動測定では騒音計の代わりに振動センサを使用します)

  • 測定結果によるOK/NG判定

ある決められた周波数のときの音圧レベルを測定する場合は、騒音計だけで測定可能ですが、周波数を変化させて周波数特性を測定する場合は、騒音計等とFFTアナライザの組み合わせで測定を行います。ここでは、その測定方法を 5例ご紹介します。

例1:リアルタイムでの周波数特性測定

DS-2102データステーション(FFT解析システム)の信号出力機能でサインスイープ信号を出力し、スピーカから発する音を騒音計で測定します。 サインスイープ信号と騒音計のACout信号をDS-0221汎用FFT解析ソフトウェアで 周波数応答関数を測定し、スピーカの周波数特性(f特)を求めます。

パワースペクトルのピークアベレージ機能を使用して解析すると、X軸:周波数、Y軸:音圧レベルの表示を行うこと もできます。下の図は、パワースペクトルの測定と周波数応答を同時測定した例を示します。

機器構成

  型名 品名 備考

1

LA-5560 精密騒音計 測定周波数範囲:20Hz〜20.0kHz

2

AG-3301 マイクロホン延長ケーブル 5m

3

DS-2102 データステーション 2ch、40 kHz (2ch基本セット)

4

DS-0271A 信号出力ユニット 1ch、40 kHz(メインユニット内に内蔵)

5

DS-0221 汎用FFT解析ソフトウェア  

パワースペクトルと周波数応答の同時測定例

パワースペクトルと周波数応答の同時測定例(画面コピー)

 

例2:発信器 を使用したリアルタイムでの周波数特性測定

信号発信器を用意することで、CF-7200ポータブル2チャンネルFFTアナライザを使った次のような構成も考えられます。信号発信器からサインスイープ信号を出力し ます。騒音計のACout信号をパワースペクトルのピークアベレージ機能で解析すると、X軸:周波数、Y軸:音圧レベルの表示を行うこと ができます。信号発信器からのサインスイープ信号をCF-7200のch1に、騒音計からの信号をch2に入力することで、例1と同様に周波数応答関数の測定も可能となります。

周波数特性測定システム構成図

機器構成

  型名 品名 備考

1

LA-5560 精密騒音計 測定周波数範囲:20Hz〜20.0kHz

2

AG-3301 マイクロホン延長ケーブル 5m

3

CF-7200 ポータブル2ch FFTアナライザ 2ch、100 kHz

 

 

例3:騒音計でデータ保存後、FFT解析ソフトで解析する

信号発信器でサインスイープ信号を出力し、LA-0554サウンドレコーディング機能で高速SDカードにWAVファイル形式で録音(64kHz、16bitAD変換、1回のレコード時間最大3分間)します。XN-8100計測処理ソフトとXN-0821FFT解析ソフトを使いパソコン側でWAVデータを再生し 例2と同様にパワースペクトルのピークアベレージ機能で解析すると、X軸:周波数、Y軸:音圧レベルの表示ができます。
XN-8100計測処理ソフトとXN-0821FFT解析ソフトの代わりに、DS-0221L FFT解析ソフトライセンス版も利用できます。

周波数測定システム構成図2

機器構成

  型名 品名 備考

1

LA-5560 精密騒音計 測定周波数範囲:20Hz〜20.0kHz

2

LA-0554 サウンドレコーディング機能 録音ファイル形式:WAV ファイル形式   サンプリングレート:64kHz、A/D 分解能:16bit

3

AG-3301 マイクロホン延長ケーブル 5m

4

XN-8100 計測処理ソフト 計測プラットフォーム(レポライザ)

5

XN-0821 FFT解析機能ソフト  

 

 

例4:製造ラインで、OK/NG判定

信号発信器でサインスイープ信号を出力し、スピーカから発生する音を騒音計で測定します。騒音計のACout信号をCF-4200ZシリーズFFTアナライザ に入力し、パワースペクトルのピークアベレージ機能で解析すると、X軸:周波数、Y軸:音圧レベルの表示を行うことができます。またオプションのCF-0460Zコンパレート機能を使用すると、Y軸のレベルに対しOK/NGの判定を行います。判定結果や測定スタート、ストップ信号はシーケンサなどから制御が可能です。なお、LA-5560騒音計の 代わりにMIシリーズマイクロホン+MI-3110プリアンプとSC-2120A音響校正器でも可能です。

  

機器構成

  型名 品名 備考

1

LA-5560 精密騒音計 測定周波数範囲:20Hz〜20.0kHz

2

AG-3301 マイクロホン延長ケーブル 5m

3

CF-4220Z パーソナルFFTアナライザ 1ch、40 kHz

4

CF-0460Z RS232C&コンパレート機能  

 

 

例5:携帯電話のスピーカ 音圧レベルの判定

測定を始める前にSC-2120A音響校正器を使い、CF-4220ZパーソナルFFTアナライザ側の音圧単位校正を行います。携帯 電話の着信音を鳴らし、その音をMIシリーズマイクロホンで検出します。例4と同様にCF-4220Zでピークアベレージ機能また はスペクトル加算平均機能を使ってパワースペクトルを測定すると、X軸:周波数、Y軸:音圧レベルの表示を行うことができます。 分析結果の音圧レベルからOK/NG判定を行い接点で出力します。シーケンサなど外部機器から計測スタート・ストップの制御が可能です。

携帯電話のスピーカ音圧レベルの判定システム構成図

機器構成

  型名 品名 備考

1

MI-1233 計測用マイクロホン 測定周波数範囲:20Hz〜20.0kHz

2

MI-3110 プリアンプ 20 Hz 〜 20 kHz

3

MX-105 信号ケーブル 5m

4

MX-101 信号ケーブル 1.5m

5

SR-2200 2chセンサアンプ 1 Hz 〜 20 kHz (±0.5 dB)

6

CF-4210Z/4220Z パーソナルFFTアナライザ 1ch、40 kHz

7

CF-0460Z RS232C&コンパレート機能  

8

SC-2120A 音響校正器 基準音圧(SPL):94dB、1000Hz

 

ポイント

  1. 周囲の音が測定に影響する場合は、無響箱などを用意します。
  2. 信号発信器のスイープ時間は、早すぎると測定データに影響があります。試し試験を行い最適なスイープ時間を実機で確認ください。
  3. リアルタイムでの解析の場合、信号発生器の代わりにFFTアナライザの信号出力機能(オプション)を使用すると、FFT解析と連動してサインスイープを行いますので、より測定しやすくなります。
小野測器では、本アプリケーションによる測定を、音響・振動に精通したコンサルティンググループで承っております。詳しくはこちらのページを参照下さい。

Revised: 2006/09/19

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