听障骨传导耳机产线测试系统研究

赵立燕

摘 要：听障骨传导耳机的测试通常在实验室测试，无法在生产线上进行大批量测试，主要原因在于无法解决多套测试系统之间一致性的问题。针对此问题，文章研究了一套测试系统。该系统把加速度传感器作为校准器件，利用加速度传感器的出厂原始曲线基本一致这一特性，只要调节测试系统中得到的加速度曲线与出厂的曲线一致，就可认为测试系统的结果一致，从而解决多套测试系统之间的差异，便于测试系统进行复制，满足生产线进行批量测试需求。文章中设计的听障骨传导耳机测试系统适应性强，频率范围可调，操作简单方便，有很高的市场应用价值。

关键词：加速度传感器;听障骨传导耳机;产线环境;控制系统

中图分类号：TN643;TP334.7 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）04-018-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.009

目前，市场上骨传导耳机的应用越来越多，如无线蓝牙耳机、水下通讯耳机、助听器等，都有骨传导耳机的应用。但在产品质量检测方面，因为无法解决测试系统之间一致性的问题，导致骨传导耳机生产效率低下。企业在对骨传导耳机进行检测时，生产线都是搭建一套测试系统进行测试，或者进行实验室抽检测试，（一般的产线声学测试系统一致性要求：20Hz～10kHz频段范围，误差在±0.5dB以内）。而文章介绍的这套测试系统成功解决了测试系统一致性问题，实现了产线的批量测试[1]。

1 系统组成及工作原理

该系统主要由大理石台面、振动器、功放、声卡、支持CCLD供电系统的调适放大器、测试工装、加速度传感器、线材等构成。系统硬件方框图如图1所示。

大理石台面用来保证调节振动器的水平面和阻断外界的干扰。测试骨传导耳机时，外界的振动干扰会影响到测试结果，所以大理石平台的重量一般不小200kg。

工作过程：准备检查电路连接是否正常，测试工装安装到位，测试系统中各单元电路是否正常，大理石平台水平校准是否合格，如图2所示。

电脑主机软件安装：主要有音频分析软件安装是否正常，其他辅助测试软件如扫枪软件、声卡驱动软件，测试软件安装，测试传输软件等是否正常安装。

加速度传感器的输入校准：使用手持振动源对加速度传感器的输入灵敏度进行校准，检查加速度传感器的输入灵敏度是否与出厂规格书标称值一致，如图3所示。

加速度传感器的输出校准：先将被测试的产品放置在测试工装上，作为配重就与实际生产测试环境一致。然后打开测试系统进行第一次测试，测试软件就会得到一条加速度传感器测试曲线，这条曲线与加速度传感器的出厂原始曲线有很大的差异，使用测试软件对这条测试曲线取反，把取反后的曲线当作功放端的输入源;再次进行测试，测试软件上得到加速度传感器曲线就会与其出厂曲线一致。如果略有差异，可重复多次上述过程，直到得到符合要求的曲线。这样，就完成了加速度传感器的输出校准[2]。

测试系统重复性测试：为了验证测试系统的可靠性与一致性，选用3PCS实验提供的产品“金样”在测试系统上进行循环三次的重复性测试，测试结果符合产线要求后，就可证明重复性没有问题。一般要求频响曲线100Hz到3kHz误差在±1dB，如图4所示。

多套测试系统的一致性：在实际生产过程中，生产线为了提高产能需要多套测试系统，所以要解决多套测试的一致性。首先，要按照加速度传感器的输入标准与输出校准对测试系统进行校准。其次，要使用实验室提供的产品“金样”对测试系统进行测试数据的验证[3]。

2 系统性能指标

该测试系统的主要性能指标如下：

测试频段：10kHz～20kHz;

带负载能力：<2000g;

测试精度：+0.5dB全频段（10kHz～12kHz），1dB（13kHz～20kHz）。

3 硬件设计

振动台：振动台采用B&K公司的4809振动台，此振动台的优势是带负载能力大，频率范围宽工作频率为10Hz～20kHz。

加速度傳感器：加速度传感器采用B&K公司的4533B加速度传感器，此传感器的工作频度宽从0.2Hz～12.8kHz，采用CCLD电源供电。

声卡：声卡选用fireface UCX的声卡，原因是UCX声卡在处理模拟信号时不会出现点问题。

适调放大器：选用BK公司的1704，此适调放大器能为CCLD传感器提供CLD（恒流线驱动）电源。其还有内置的可再充电电池，可能同时处理两路信号，满足测试系统需求。

功率放大器：选用瑞森公司的PA3000，此功放设有普通av插口，卡侬插口，输出功率在0～40dB可调节，满足B&K公司4809振动台的驱动要求[4]。

4 软件设计

此测试系统的软件流程图如图5所示。

5 骨传导耳机产线测试系统特点

此系统可以跟据客户需要通过软件调试测试频率范围。

测试精确高，各机台之间在全频段范围误差为±0～5dB。

测试系统工作稳定性高，产线实际测试1万次，复测率为1%以内[5]。

6 结语

听障骨传导耳机产线测试系统能满足产线环境下对骨传导耳机的测试要求，其振动控制核心为加速度传感器，控制部分是以计算机为核心的音频测试软件。通过加速度传感器的测试值与测试中测试设备的测试值之间的差值比较，判定测试设备是否达到产线测试要求。该系统操作简单，振动频率控制精度高，稳定性好，完全满足产线环境下进行骨传导耳机测试的要求。

参考文献

[1] 季宁.骨传导技术的应用[J].电子制作，2015（14）：23-25.

[2] 郝烨，孟祥峰，任海萍.骨导式助听器主要性能指标及检验方法探究[J].中国医疗设备，2019，34（10）：36-38.

[3] 艾海明，郭红阳，王杰.骨导振子标准制定的研究[J].中国听力语言康复科学，2017（4）：266-268.

[4] 刁振军.电声器件测试仪类仪器的校准方法研究[J].无线互联科技，2018，3（6）：54-56.

[5] 周静雷，孟海军，张源源.电声测量系统中的品质管理方法分析与研究[J].电声技术，2012，36（3）：13-16.