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

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-3202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-0321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-7500 精密騒音計 測定周波数範囲:10 Hz~20.0 kHz

2

AG-3401 マイクロホン延長ケーブル 5m

3

DS-3000シリーズ ESUFEEL(4ch FFTセット) ◆DS-3204 4chメインユニット
◆DS-0321 FFT解析機能
◆DS-0350 レコーディング機能
◆USB3.0 ケーブル(2 m)

4

DS-0371 信号出力ユニット 1ch、40 kHz(メインユニット内に内蔵)

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-9200 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-9200 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-7500 精密騒音計 測定周波数範囲:10 Hz~20.0 kHz

2

AG-3401 マイクロホン延長ケーブル 5m

3

CF-9200 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-0704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(64 kHz、16 bitAD変換)します。Oscope2 時系列データ解析ソフト(OS-2720 FFT解析パック)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。

(注意)Oscope で読込む場合は、2 GBまで(LA収録データ)となります。  
以下の時間内で、収録ください。  収録時間:16 bit使用時(2 GB 4.5時間) 24 bit使用時(2 GB 3時間)

 

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-7500 精密騒音計 測定周波数範囲:10 Hz~20.0 kHz

2

LA-0704 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-3401 マイクロホン延長ケーブル 5m

4

OS-2720 FFT解析パック Oscope2

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-4700 FFTコンパレータに入力し、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。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-7500騒音計の 代わりにMIシリーズマイクロホン+MI-3111プリアンプとSC-2500音響校正器でも可能です。

 

speaker


機器構成

  型名 品名 備考

1

LA-7500 精密騒音計 測定周波数範囲:10 Hz~20.0 kHz

2

AG-3401 マイクロホン延長ケーブル 5 m

3

CF-4700 FFTコンパレータ 1ch、1 Hz~40 kHz ダイナミックレンジ: 110 dB以上

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-2500 音響校正器を使い、CF-4700 FFTコンパレータ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-4700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-1235 計測用マイクロホン 測定周波数範囲:20Hz~20.0kHz

2

MI-3111 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-2210 2chセンサアンプ 1 Hz ~ 20 kHz (±0.5 dB)

6

CF-4700 FFTコンパレータ 1ch、1 Hz~40 kHz ダイナミックレンジ : 110 dB

7

SC-2500 音響校正器 基準音圧(SPL):114dB、1000Hz

ポイント

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。 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。 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。

最終更新日:2017/10/03



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