应用领域：电声测试、实验室测试、工厂自动化测试
背景
经过多年的发展，麦克风的电声测试已经基于计算机技术进行了测试(PC-based)。在测试方面，用户需要能够快速准确地获得麦克风的所有电声参数；灵活兼容不同类型的麦克风；更高的性价比，以满足实验室和工厂测试的需要。
关键词
麦克风测试，电声测试，AudioExpress
麦克风介绍
麦克风是一种能量转换器，将声音信号转换为电信号，也称为麦克风、麦克风和微音器。正式的中文名称是传声器。麦克风主要分为动圈式和电容驻极体式。根据输出信号类型，分为模拟麦克风和USB麦克风。
麦克风从最初的电阻转换到电感和电容转换，大量新的麦克风技术逐渐发展起来，包括铝带、动圈等麦克风，以及目前广泛使用的电容驻极体麦克风。
动圈麦克风传声器音质好，但体积大。驻极体传声器体积小，成本低，广泛应用于电话、手机等设备。硅微麦克风是基于CMOS MEMS技术，体积小，MEMS麦克风特别适用于性价比高的麦克风阵列应用。
AudioExpress 是章和电气开发的专业声学测试软件平台。面向实验室，AudioExpress 可方便、快速、专业地构建声学测试应用程序。工厂自动化测试，AudioExpress对于不同产品的测试序列，采用组态结构序列(Test Sequence)，有效解决工厂声学测试问题。 AudioExpress麦克风测试程序可以方便地组态，麦克风的性能标准可以全面测试。 AudioExpress多个平台支持硬件，生产试验章和电气章USB-9001，声卡；还支持专业研发实验室级别NI高精度(美国国家仪器)DSA硬件如4461系列板卡。它还支持一系列麦克风测试外设，如声校准器、标准转盘和RS232,GPIB等接口设备。
AudioExpress定制以下两个领域的麦克风测试领域
1.实验室研发
AudioExpress 包含大量的专业声学分析函数，操作方便，可以使用户摆脱复杂的软件编程，大大降低声学测量的入门门槛。用户可以AudioExpress测试序列编辑器是一种声学测试组态软件，可以轻松调用各种测试步骤，快速校准、收集、分析、生成报表等组态。
2.工厂测试
工厂测试通常需要较高的测试速度，OK/NG结果表明，生产用户界面和更可接受的成本。AudioExpress 可以将实验室的测试序列方便的移植到工厂测试模式中。
例如，用户在实验室中开发了高精度的声学测试序列NI DSA板卡，但工厂模式希望使用更经济的声卡或章和电气USB-不同的硬件，如9001，只需修改硬件的驱动层，就可以方便地与不同的硬件兼容。大部分的分析和测试功能都不能修改。
无论是模拟麦克风还是模拟麦克风，一般麦克风测试USB麦克风主要需要测试以下内容：
1.灵敏度 Sensitivity
2.频率响应Frequency Response
3.指向性 Directional
4.声压 SPL
5.相位 Phase
6.本地噪声 Self-noise
7.失真 Distortion
8.极坐标图 Polar Plots
采用AudioExpress可方便地测试上述所有指标，并快速选择不同的测试内容，生成最终的测试报告。
介绍麦克风试验指标的主要介绍
1.灵敏度： 灵敏度是指麦克风的开路电压与作用在其膜上的声压之比。事实上，麦克风在声场中不可避免地会导致声场散射，因此灵敏度有两个定义。一种是实际作用于膜上的声压，称为声压灵敏度，另一种是麦克风未进入声场的声场声压，称为声场灵敏度，其中声场灵敏度分为自由场灵敏度和扩散场灵敏度。通常，麦克风用于录音以提供声压灵敏度，并根据应用类型测量麦克风的声压或声场灵敏度。灵敏度为伏/帕（伏特/帕斯卡），V/Pa)。
在麦克风的灵敏度测试中，首先需要一个标准声校准器和一个标准传声器，常见使用声压级为94dB使用声校准器AudioExpress测试标准传声器的灵敏度，然后用标准麦克风校准标准声源，使标准声源产生94dB声压。最后，用标准声源校准被测麦克风，获得被测麦克风的灵敏度。
类似同样的原理，AudioExpress也可以测试USB灵敏度单位为麦克风dBFS/Pa。
下图为AudioExpress用94dB声校准器校准麦克风时的输出灵敏度
标准麦克风的校准需要预热，通常需要5-10分钟左右。直到灵敏度值稳定。
2.频率响应
频率响应是指当麦克风接收到不同频率的声音时，输出信号会随着频率的变化而放大或衰减。最理想的频率响应曲线是一条水平线，表示输出信号可以直接显示原始声音的特征，但这种理想情况并不容易实现。一般来说，电容式麦克风的频率响应曲线将比动态圆圈更平坦。常见的麦克风频率响应曲线大多是高频和低频衰减，而中高频略有放大；低频衰减可以减少录音环境周围低频噪声的干扰。在频率响应曲线图中，横轴为频率，单位为赫兹，大多数情况用对数表示；纵轴为灵敏度，单位为分贝。
AudioExpress采用一键式扫频功能，可快速获得麦克风的频响曲线。控制硬件输出20Hz-20KHz的正弦扫频(Sweep Sine)，获取扫频曲线图。并且可以轻松设置上下限，比较不同的曲线。
下图为麦克风四条频响曲线，0、90、135、180 。
3.指向性
从不同角度描述麦克风对声音的灵敏度，常用于上述极性图(polar plots)表示，在每个示意图中，虚线上方代表麦克风前方，下方代表麦克风后方。麦克风一般分为以下类型：
a.全方向 全方向(Omnidirectional)对于来自不同角度的声音，其灵敏度是相同的。在需要包含整个环境声音的录音工程中很常见；或者当声源移动时，希望保持良好的声音；演讲者的领夹麦克风也是如此。全方位的缺点是容易收到周围环境的噪音，而且价格相对便宜。
心型指向是常见的单一指向 (Cardioid)或超心型指向(Hypercardioid)，麦克风前面的声音有最好的收音效果，而来自其他方向的声音会衰减，这在手持麦克风和卡拉OK在这种情况下，这种类型的极端指向枪型(Shotgun)。
双指向 双指向(Bi-directional)可接受来自麦克风前方和后方的声音，实际应用场合不多。
使用AudioExpress 可以方便地测试麦克风的方向性，方便地查看极性图。为了测试方向性，需要按一定步数旋转麦克风，AudioExpress可以支持第三方的步进电机驱动器和转台，大大降低转台的成本。同时，也支持传统的IEEE控制转台。AudioExpress 极性图可以离线选择任何频率曲线，同时显示在极坐标图上。
下图为实际麦克风通过AudioExpress测试得到的极性图。AudioExpress频点和曲线属性可灵活设置。
4.阻抗
根据最大功率传输定理，在麦克风规格中列出阻抗值（单位为欧姆）(Maximum Power Transfer Theorem)，负载阻抗和麦克风阻抗批准时，负载功率将达到最大值。然而，麦克风仍然可以在大多数阻抗不批准的情况下使用，因此该规格不太重视。一般来说，低于600欧姆是低阻抗；中阻抗为600至1000欧姆；高于1万欧姆是高阻抗。Shure SM麦克风的阻抗值为300欧姆。
测试阻抗，一般采集卡外部需要添加信号调节电路，张和电气提供阻抗测试硬件AudioExpress，麦克风阻抗测试方便。测试时间
5.不同的接头
3-pin XLR接头可以产生平衡输出信号，可有效消除外来的杂讯干扰。三支针脚会标明1、2、3三个数字；在美规中，1代表接地线，2代表正相(hot)讯号，3代表反相(cold)讯号；欧规中，1代表接地线，2代表反相(cold)讯号，3代表正相(hot)讯号。 1/4吋(6.3mm)接头以及3.5mm接头有分单声道(mono)和立体声(stereo)两种，简单的区分方式是看接头上有几个黑色的绝缘环，两个绝缘环代表立体声，一个绝缘环则代表单声道。在图2中，各个数字代表的部位功用如下：
1． 接地
2． 立体声时为右声道；平衡单声道时为反相讯号；或做为单声道的电源输入端
3． 立体声时为左声道；平衡单声道时为正相讯号；非平衡单声道时的信号输出端
4． 绝缘环
AudioExpress 兼容不同多种硬件平台，并且章和电气提供各种转换接头，使不同的被测产品都能够与测试硬件相连。
软件易用性
在AudioExpress平台上开发的麦克风测试程序，采用一键式测量模式，可以自动测试得到麦克风所有电声指标。强大的报表生成功能，可以自动导出测试Excel报表节省测试结果统计时间。离线分析功能可以方便用户查看所有测试结果的细节。
下图为生产模式下的麦克风测试主界面
欲了解更多麦克风测试细节，请致电章和电气 020-62800488