CN108781324B - 耳机测试系统 - Google Patents

Abstract

一种耳机设备/测试站配对(1,2)，包括：耳机设备(1)，包括：至少一个电声驱动器(32,33,34)；数码模块(31)，包括处理器模块；数码接口，用于将耳机设备(1)连接到具有数码输出的媒体/通信设备；测试站(2)包括至少一个换能器(40,42,6)，测试站(2)用于通过数码接口与耳机设备(1)通信，以允许耳机设备(1)之间的数据传输)和测试/配置过程中的测试站(2)；测试模块(4)，用于在安装在测试站(2)上/连接到测试站(2)时执行耳机设备(1)的自动测试。

Description

耳机测试系统

技术领域

本发明涉及一种用于实现耳机设备测试的系统，特别但不仅限于涉及一种能够测试具有主动降噪(ANR)功能的耳机设备的系统。

背景技术

耳机(例如头戴式或耳挂式耳机是通过头带连接在一起以形成耳罩式耳机的类型或构造成放置在用户耳朵的入口处或耳道内的入耳式/耳道式耳机)，在本领域中是众所周知的。包含有源耳机驱动器的主动式耳机系统用于提供诸如主动降噪(ANR)或双耳监测的高阶主动特征，这在本领域中也是公知的。ANR技术提供了通过反馈控制消除由内部传感麦克风感测到的不需要的外部声音和/或不需要的声音(至少一些起作用部分)的能力。主动式头戴式耳机和入耳式耳机的开发和制造，特别指那些结合主动降噪的系统，系统的组成部分的电声响应需要在有代表性的操作条件下进行精确测量。如果系统中使用的各个组件的性能存在任何差异，或者由于出现在装配中细微的单元间差异导致的可变性，则必须在制造过程中逐个样本地进行这种描述，作为普通质量控制程序的一部分。这种实际的样本差异是不可避免的。

现有技术的主动式耳机设备，其中内部电气和电声器件两者中的大部分以及设备和提供源材料的系统之间的接口是在模拟技术中实现的，提供了在受测设备和测试系统之间的信号级进行接口的便利手段。新兴系统更深度地依赖于数码技术，无论是在耳机设备内还是在耳机设备与其所合作的设备之间的接口中。这种数码实施方式使得用于开发和制造的测试层变得复杂。由于：i)需要在测量系统和受测耳机设备之间传递配置和控制消息、ii)需要从空间扩展和弱连接的测试系统中收集和集成数据，以及iii)难以安排时间同步的数据，这是计算整个测试系统统计数据的连贯估计所需要的，因而产生了复杂性。

本申请人已经确立测试系统的改良形式的机会，该测试系统克服或至少减轻了现有技术的限制，并允许将在工厂环境中测试耳机设备视为制造过程的一部分。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种耳机设备/测试站配对，包括：耳机设备，包括：至少一个电声驱动器；处理器模块；数码接口，用于将耳机设备连接到具有数码输出的媒体/通信设备；测试站包括至少一个换能器，测试站可操作以通过数码接口与耳机设备通信，以允许在测试/配置过程期间在耳机设备和测试站之间进行数据传输；以及测试模块，用于在安装在测试站上/连接到测试站时执行(例如快速)耳机设备的自动测试。

以这种方式，提供耳机设备/测试站配对，其可以被构造成在生产线制造过程中仅使用用于接收的数码接口来提供耳机设备的增强测试/配置(例如，包括ANR功能的设备)。正常使用耳机设备时的音频输入。

耳机设备可以采用耳机的形式(例如，通过头带连接在一起的一对耳机单元(通常是耳罩或贴耳式耳机单元)或内耳/耳道式耳机单元，其被构造成放置在用户耳朵的耳朵入口或耳道内，并通过与使用者的耳朵接合而固定。通常，耳机设备是多声道(例如立体声)设备。

在一个实施例中，数码接口是有线或无线数码接口。

在一个实施例中，数码接口被构造成允许耳机设备和测试站之间的双向数码通信。

在一个实施例中，测试站借助于可拆卸的接口子系统与耳机设备的数码接口通信。以这种方式，可以修改测试站以允许使用多种不同的数码接口技术进行操作。

在一个实施例中，处理器模块包括音频处理组件。

在一个实施例中，耳机设备包括至少一个麦克风，并且运行音频处理组件以处理从至少一个麦克风接收的信号。

在一个实施例中，至少一个麦克风和/或至少一个电声驱动器是模拟设备，并且运行音频处理组件以在数码和模拟形式之间转换音频信号。

在另一个实施例中，至少一个麦克风和/或至少一个电声驱动器是数码设备(即整个耳机设备在设计上可能是完全数码的，从而避免了在模拟和数码形式之间转换音频信号的需要)。

在一个实施例中，耳机设备包括至少一个反馈麦克风(例如，用于感测耳机设备的驱动器和用户耳朵的耳道之间的体积(例如，密封体积)中的压力变化)并且音频处理组件包括用于处理从以下接收的信号的反馈主动降噪(ANR)功能。至少一个反馈麦克风。在一个实施例中，耳机设备包括至少一个前馈麦克风，其被定位以感测外部环境声学噪声，并且音频处理组件包括监视功能(例如前馈ANR功能或双耳监视/通过功能通话)，其被构造成基于从至少一个前馈麦克风获得的声音测量值提供音频信号。

在一个实施例中，处理器模块包括管理组件。

在一个实施例中，耳机设备是可编程的，并且管理组件被构造成改变耳机设备的配置。

在一个实施例中，管理组件被配置为接收控制数据(例如，来自测试站)并且响应于所接收的控制数据来改变耳机设备的配置。

在一个实施例中，管理组件操作以响应于接收到的命令(例如，经由数码接口从测试站接收)而使耳机设备进入测试模式。在一个实施例中，处理器模块在测试模式下操作以执行以下步骤中的至少一个：根据指定的测试状态配置内部信号处理资源；将指定信号(例如测试期间记录的测量值)通过数码接口传送回测试站；通过数码接口接受来自测试站的测试模式(例如，用于耳机的电声驱动器)；通过数码接口将测试模式(例如，用于测试站的驱动器)发送到测试站；识别到测试阶段的开始；在预定义的时间内响应测试阶段的开始；通过数码接口向测试站发送响应以确认测试阶段结束。

在一个实施例中，测试站的至少一个换能器包括至少一个测试驱动器和/或至少一个测试麦克风。

在一个实施例中，测试模块操作以将音频信号传输到耳机设备/测试站配对的至少一个驱动器，并从耳机设备/测试站配对的至少一个麦克风接收测量信号。通常，测试模块被构造成提供多通道输出并接收响应的多通道集合。

在一个实施例中，测试模块被构造成存储一个以上的预先生成的测试模式，其操作以产生输入信号以驱动耳机设备的电声驱动器或测试站的驱动器。

在一个实施例中，测试模块被构造成存储和处理所接收的测量值。

在一个实施例中，测试模块还包括用于将测试模块连接到控制设备的控制接口。

在第一组实施例中，测试模块被提供成为测试站的一部分(例如，测试站通过数码接口将命令信号和/或音频信号发送到耳机设备和/或通过数码接口从耳机设备接收测量值)。

在第二组实施例中，测试模块被提供成为耳机装置的一部分(例如，耳机装置经由数码接口将音频信号发送到测试站的测试驱动器和/或通过数码接口从测试站的测试麦克风接收测量值。)。以这种方式，提供了一种先进的耳机设备，其能够对其自身的功能进行测量，以允许借助于访问测试站的至少一个换能器进行自校准和调谐。

在一个实施例中，耳机设备的至少一个延迟特性(例如，时间延迟或群延迟)是耳机设备的设计的预定参数，并且使用预定参数(例如，通过测试模块)来对在测试耳机设备期间记录的测量值进行校正。

在一个实施例中，耳机设备和测试站被共同设计，由此测试模块被提供作为测试站的一部分并且耳机设备的至少一个延迟特性的预定参数被预先编程。以这种方式，测试站可以将耳机设备的至少一个延迟特性的预定参数应用在测试耳机设备期间记录的测量值。

在一个实施例中，从发送测试捕获阶段的命令的传输，到在数码接口上出现有效响应数据的时间延迟，是耳机设备的设计的预定参数。

在一个实施例中，耳机设备可配置在多个配置状态中，并且与每个配置状态相关联的群延迟(例如，与换能器、数据转换器或通过任何配置路径处理相关联的群延迟)是耳机设备设计的该配置状态的预定参数。

在一个实施例中，测试站包括：包括耳模拟器部分的头部模拟器，该耳模拟器部分限定出通向外部开口的通道；耳膜式麦克风安装在耳模拟器部分的通道中。

在一个实施例中，鼓膜麦克风安装在通道与外部开口相对的一端。

通常，头部模拟器将采用头部和躯干模拟器(HATS)设备的形式。

在一个实施例中，头部模拟器还包括内部测试驱动器，其可操作以产生测试信号。内部驱动器可以安装在通道相对于外部开口的一端。

在一个实施例中，测试站可以包括外部测试麦克风。例如，在包括头部模拟器的测试台的情况下，头部模拟器还可以包括至少一个安装在脸颊上的麦克风(例如，左和右脸颊安装的麦克风)，用于感测外部产生的声音。

在一个实施例中，所述至少一个安装在脸颊上的麦克风包括传感器表面或传感器入口，传感器表面或传感器入口基本上与头部模拟器的脸颊部分的外表面成一直线。

在一个实施例中，测试站还包括用于至少一个外部测试扬声器(例如，左和右外部测试扬声器)的安装框架。至少一个外部测试扬声器可以被构造成生成可预测的外部噪音场(例如，可预测的近场噪音场)。

在一个实施例中，测试站和耳机设备中的至少一个可操作以将音频信号传输到至少一个驱动器(例如，耳机设备的至少一个电声驱动器或测试设备的驱动器-例如，头部模拟器的内部驱动器或外部扬声器)以及接收来自至少一个麦克风(例如耳机设备的麦克风或测试设备的麦克风-例如耳模拟器的耳膜麦克风或脸颊安装的麦克风)的测量信号。

在一个实施例中，测试模块可操作以通过比较耳机设备内的信号来估计电气和/或电声传递函数。

在一个实施例中，测试站操作以通过比较耳机设备内的第一信号和耳机设备外部的第二信号(例如，由测试站的测试麦克风测量)来估计电气和/或电声传递函数。。

在一个实施例中，测试模块能够基于估计的电气和/或电声传递函数来计算耳机设备的配置设置。

在一个实施例中，测试模块被构造成计算耳机设备的配置设置并将计算的配置上载到耳机设备，以用于：i)执行耳机设备的进一步测试、或ii)执行耳机设备的最终编程。

根据本发明的第二方面，提供了一种在生产线制造过程中测试耳机设备的自动方法，包括：提供如本发明第一方面所定义的耳机设备/测试站配对(例如，在本发明第一方面的任何实施例中定义的)；将要测试的耳机设备相对于测试站定位在预定测试位置，并通过测试模块运行程序执行以下步骤：测试阶段包括：激活预先生成的测试模式(例如，使用一个以上的测试站的驱动器或一个以上的耳机设备的驱动器)；收集至少一个响应(例如，使用一个以上的测试站的麦克风或一个以上的耳机设备的麦克风)；分析步骤包括分析至少一个响应。

以这种方式，提供了一种测试具有数码接口的耳机设备的自动方法，其适用于在生产线制造环境中提供快速测试。通常，该方法被实现为计算机实现的测试例程，并且在启动测试之后将涉及很少量的用户输入。

在一个实施例中，分析步骤包括以下步骤中的一个以上：确定所确定的耳机设备的属性是否落在可接受的范围内；确定校准或调整可编程耳机装置的值；进行诊断分析；以及收集响应数据。

在一个实施例中，分析步骤可以包括以下步骤中的一个以上：接收响应检查；接收器极性检查；工厂反应检查；工厂阶段检查；工厂装修检查；增益调整限制检查；反馈AR检查；EQ响应检查；和平衡测试。

对于立体声耳机设备，通常将测试耳机设备的左右声道。因此，除了左/右音频平衡步骤之外，可以对左和右声道两者执行(例如，同时)上面定义的每个步骤。

附图说明

本发明的实施例现在将参考附图以示例的方式描述，其中：

图1是根据本发明实施例的耳机和测试系统配对的示意图；

图2是图1的耳机的详细示意图；

图3是图1的耳机和测试系统配对的更详细示意图；

图4是图1的耳机安装在测试系统上时的详细视图；

图5是根据第一实施例的图1的耳机电路的详细示意图；

图6示出在测试过程中测试系统和图1的耳机之间的典型通信；

图7是根据第二实施例的图1的耳机电路的详细示意图；

图8是第一型测试期间图1的耳机电路的详细示意图；以及

图9是第二型测试期间图1的耳机安装在测试系统上的详细视图。

具体实施方式

本发明提出耳机设备和用于检测耳机设备的测试系统之间新的互惠关系。当耳机设备本身与终端用户在终端应用中使用耳机设备的媒体或其他数据源之间仅具有纯数码应用接口时，该关系是相关的。当该应用接口在其制造的测试和配置阶段期间是受测设备时，该应用接口将被利用作为耳机设备和新测量系统之间的唯一链接，该新测量系统是根据本发明给出的教导专门开发的。本发明进一步教导了一种新的补充方法，用于对这种有源耳机设备进行编程以包括“测试模式”，与现有技术方法相比，新的补充方法与新测量系统能够实现更深层次的集成。这种集成适应由换能器和数码处理器处理一些信号引起的群延迟，群延迟在观察被测耳机设备的电气和电声性能期间所需的。当耳机设备的内部信号以数码(量化幅度、时间离散)形式处理时，耳机设备的模拟处理相反，这具有特定相关性。

图1示出了根据本发明实施例的耳机设备1/测试系统2的配对。

在图1中，耳机设备1表示为头戴式耳机系统的一个声道，但是应该理解，本文的教导不仅适用于双耳测试系统的另一个声道，为简单起见，在图1中省略，还适用于任何其他类型的耳机设备，包括耳挂式耳机和旨在佩戴在外耳或耳道中的任何数量的入耳式耳机设备。

测试系统2包括测试台3，测试台3合并“头部和躯干模拟器”(HATS)设备、测试模块4和本地机器5的一些功能，以便于用户监督和控制(在适当的情况下)，以及远程数据存储的接口，以及进一步处理。该系统还具有通过提供声源6来产生本地声音的可选装置。

安装在测试系统2上的耳机1经受测试过程，其中通过数码应用接口10与受测系统通信来进行整个测试过程。该接口是为终端用户终端使用耳机而提供的相同接口(例如，连接到媒体或通信设备)，并且可以(例如)由有线或无线物理层支持。接口10是双向的，使得命令和控制信息以及信号数据可以沿着接口往任一方向(即，到受测系统或从受测系统)传递。

如图2所示，耳机1设计成安装在终端用户的耳朵20上，耳机1的一些机械、几何和声学特征应在测试系统2中由人造替代物表示。耳机1包括外部主体21，外部主体21通过缓冲材、垫或等效的密封部件22密封到佩戴者的耳朵20(或其人造类似物)。这形成两个基本上隔离的声学空间；声学空间位于受测系统外部23和系统内部24，且包括佩戴者的耳朵。

主体21和垫22允许耳机1在外部空间23中的环境噪音和经由内部空间24进入耳朵的噪音之间提供一定程度的无源衰减。这种“无源衰减”是耳机的有用特性，可为终端用户提供实用性。它还将为系统的有源元件界定出一些运行环境，而且是测试系统要评估的参数之一。

耳机1还包括通过应用接口10与外部设备通信的有源电子元件30。鉴于已经规定要以数码技术实现该接口，内部电子元件30必须部分为数码并且包括数码模块31。实际上，通常假设所有内部电子设备30都是以数码方法实现-但是本发明的教导并不想知道耳机内部的技术。出于本发明说明的目的，假设虚线内的所有内容，由整数30标记，包括换能器，都接受数码电子信号。

耳机1包括对耳机21的本体外部空间23中的压力敏感的至少一个的第一麦克风32。耳机还包括对封闭内部空间24中的压力敏感的至少一个的第二麦克风33。

耳机还包括电声驱动器或“接收器”34，其定位成在内部空间24中产生压力。与第一麦克风32和第二麦克风33不同，接收器34需要传递动力并且将由功率级35驱动。接收器34及其功率级35可以用任何适当的技术实现。

在测试期间，如图3所示，耳机1安装在测试台3上。如图所示，测试台3适于使用头带25保持耳机1。在耳机设备具有不同形状因素的情况下，允许测试台的其他等效调整以顾及安装或定位。

当耳机1正确地安装在测试台3上时，测试台3和耳机1的设计规定使得垫22能够形成内部声学空间24，其存在于设备的普通人类佩戴者身上。这包括在测试台3中提供人造耳道52。

测试台3设有至少一个内部麦克风40，当耳机1正确安装时，内部麦克风40对内部空间24中产生的压力有感应。通过接口41由测试系统2的测试模块4观察至少一个内部麦克风40的输出。测试台3还包括至少一个外部麦克风42，其对存在于靠近耳朵的外部空间23中的压力有感应。在单个麦克风的情况下，测试台头部的“脸颊”上的前部位置是优选的。通过接口43由测试系统2的测试模块4观察至少一个外部麦克风42的输出。

测试系统2能够产生输出电气信号以用作声学测量中的刺激和测试模式。输出电气信号出现在输出端44上，从输出端44输出电气信号用于激励本地扬声器阵列6。该阵列由功率放大器45驱动。

关键的是，测试系统2的测试模块4能够通过子系统46经由应用接口10连接到耳机1。这提供了一种装置，通过该装置，测试系统2可以向耳机1提供控制输入，并且可以收集来自和耳机1一体的换能器(和其他信号点)的信号，这构成对测量重要的观察。为了使系统能够利用一系列已知的数码应用接口技术(例如USB音频或Blutooth)进行操作并适应未来的接口标准，子系统46可以实现为“插件”模块。应用接口10可以涉及有线、无线或其他物理层。

图4示出了安装在测试台3的人造耳朵50上的耳机1的详细视图。人造耳朵50包括板51，板51耦合到耳机1的垫22。人造耳道52位于板51的中央，并形成与第二麦克风33、接收器34和测试台麦克风40周围的空气连通的封闭内部空气体积24的一部分。在低频限制中，这些点都处于相同的压力下。

在实际使用中，参考图4，本文中教导的系统通过以下任一方式测量由图4的系统的激励而产生的传递函数：i)通过应用接口10传递的输入序列、ii)通过外部扬声器阵列6(图1和3示出)的声透射或iii)存储于耳机1或由耳机1内部产生的输入序列。

用于计算传递函数的对该激励的响应由以下任一组成：i)输入序列、ii)麦克风响应(其中麦克风被理解为位于被测系统内或者测试台内)、或iii)在受测系统内的预定位置的信号(这些信号通常是数码序列，但在混合模拟-数码实现的情况下，可能包括模拟电压)。

当响应数据包括在耳机1上收集的元素时，必须通过应用接口10将这些数据传递回测试模块4。目前在测试模块4上对由测量引起的被测系统的所有导出的统计数据进行计算-尽管这并不排除将来将本发明的教导外推到更智能的耳机的情况，其中耳机本身存在足够的计算资源，只需要访问测试台的传感器。这种自动调整和配置系统是可能实现的。

图5更详细地示出了耳机电子设备30。应用接口10通过接口电路(或其软件等效物)60终止在耳机中，接口电路60执行若干功能。关键功能是将输入的音频信号解码到流65中，流65形成耳机的信号处理块61的一个输入。

信号处理块执行输入和(至少)两个输出之间的一般功能映射：驱动接收器68的输出和能够传递回应用接口的输出用来供应(例如)电话66中的上行链路语音。

为了本发明的目的，信号处理块已被扩大运用到允许第三输出67，当在测试期间需要从受测系统传递一对返回的响应信号时，就会获得与66呼应的第三输出67。

除了已经定义的输入65之外，信号处理块还接受另外两个输入：来自对封闭内部空间24中的压力有感应的至少一个第二麦克风33的输入70，和来自对外部空间23中的压力有感应的至少一个第一麦克风32的输入71。

信号处理块61表示为信号之间的总体三输入、三输出的映射-不做或不要求进一步的定义或限制，除了：

·系统被假定在通过应用接口接收到适当命令时能够随意进入已知的静止状态。

·系统被认为能够实现这些状态并通过信号66和67以已知的(和预定的)时间延迟返回响应。

这通过提供装置62的接口60(或另外在耳机电子设备中)来控制和配置信号处理器块61来实现。这是经由通过应用程序接口对传送给被测系统的配置命令的解释(interpretation)来实现的，该配置命令特定于受测的耳机设计。这会在图6的流程图/伪代码提取中说明，其中示出了测试系统和受测耳机之间的应用接口上的流量。

测试系统2发出进入测试模式的意图信号，利用耳机1识别和确认该测试模式。需要这样的确认以确保测试系统受到受测系统的“关注”，其可以不会被编程为在正常使用中向其他应用提供快速服务时间。一旦耳机1处于测试模式，测试系统2可以请求第一测试的适当配置。这构成了将信号处理块61设置在正确的状态，界定要使用的激励模式并指定要收集的响应。由于此配置通信或完成的时间在测试之间和产品之间变化很大，因此此阶段是异步的，此阶段通过从耳机1接收“设置完成”消息(或等效物)来界定结束。

一旦正确地配置耳机1，耳机1就等待测试开始。测试系统2发出“测试开始”命令时触发测试，并且耳机1将以已知速度响应该命令的接收。该响应的速度(在耳机开发时已知的硬件和/或软件的固定参数)和与任何数据转换器(其与特定测量中所指定的响应的获取相关联)相关联的群延迟(也是设计的已知参数)，一旦数据被后处理，将被考虑。一旦触发测试开始，根据传递给耳机1的配置，耳机1处理通过处理块61传递的信号，并将沿信号路径66和67返回所指定的任何响应。

由于测试已被指定，耳机1知道测试会持续的时间并且将通过确认来发出数据获取阶段结束的信号，之后测试系统2将计算出要从测量中估计出的导出参数。在进行这种估计时－通常应该包括其他要被受测系统和测试系统之间的未知时间校准中断的计算－要考虑耳机的已知响应时间和群延迟参数。这允许计算在应用接口10的任一侧上的耳机1内外信号之间的完全相位同步统计。

尽管图5的信号处理块61被呈现为三输入信号65、70和71和三输出信号66、67和68之间的一般抽象映射，该描述已提到传递函数的实际估计。很明显，人们期望61的许多元件应该是线性的、时间不变的滤波器。事实也确实如此；目前从这些方法获得的耳机系统的声学和电声学的许多特征被塑造成线性滤波器。然而，本发明的教导没有理由被这种方式限制。

在某些情况下，如图7所示，耳机1可以包括信号发生器75，该信号发生器75能够在一个测试中产生作为输入的测试模式。如果这两者都能够以很少的计算负荷生成并且是已知的(这样它可以在测试系统上再现)，那么就可以节省在应用接口上传递测试模式的任务-这在某些情况下是有利的。

二进制信号的最大长度序列('MLS')系列是一组有用的确定性宽带测试信号，具有嵌入式结构，使得重新校准时间成为可能，而不需要多通道同步数据采集的通常要求。

在75中使用MLS发生器是本发明的可行延伸。在这种情况下，测试模式发生器集成到耳机所需的配置(或至少是控制)76中，并产生输入77到信号处理块，输入77从应用接口取代通常的下行链路音频65，如前文所述。

为了说明，现在对在系统上进行的两个最重要的测量类别的示例进行描述。这些类别中激励是用来探究两个变量之间的传递函数，其中：

1)两个变量都是耳机1内存在的信号；

2)其中一个变量是耳机1内的信号，另一个是耳机1外部的信号。

注意，类型1)测量相当简单，因为对于数码应用接口10的效果没有时间校准所需的明确校正(可能需要一些时间校准来理解例如在耳机内的数据转换器中隐含的群延迟。但这些也将隐含在耳机的设计中，并将被理解)。

在图8中举例说明类型1)的测量，其是测量反馈控制设计的工厂响应所需的典型配置(反馈麦克风电压与接收器电压的比率)，由测试系统2产生的测试模式而激发。

在测试设置阶段，内部信号处理61被构造成提供必要的信号发送。通过信号路径65施加测试信号，并通过路径80发送内部信号处理61的(临时，测试模式)信号处理配置来驱动接收器34。注意，如果放大器35存在，则其增益将是已知的(并且可能是可调节的、并且还被构造成测试设置的一部分)，使得80、68处的信号的信息等于接收器电压的信息。在81处感测接收器电压并通过应用接口将其反馈到测量系统。这允许处理路径80包括滤波或其他处理装置(包括例如控制滤波器)，其最终可以形成系统的闭环响应的一部分并且其本身可能需要验证、调谐和测量。通过这种装置，测试系统2可以估计例如路径80中的传递函数的幅度响应。来自第二麦克风33的电压位于耳机的封闭空间中，通常称为反馈麦克风，经由信号路径66通过数码应用接口10发送回测量系统。路径66和67上的信号的可用性允许接收器电压和第二麦克风33上的电压之间的传递函数的(相位同步)估计。

在图9中举例说明类型2)测量，这是测量前馈控制设计的目标响应所需的典型配置(耳电压与前馈麦克风电压的比率)，由测试产生的测试模式激发系统并通过外部扬声器阵列6在声学上呈现。

在测试设置阶段，内部信号处理61被构造成提供30必要的信号发送。经由信号路径44施加测试信号并通过放大器45发送以驱动测试系统2的外部扬声器6。来自第一麦克风32的电压被定位成对耳机1的封闭空间外部的声音有感应并且通常称为前馈麦克风，经由内部信号处理61的(临时的，测试模式)信号处理配置通过路径83来感测，并通过应用接口10反馈给测量系统。可通过41获得测试台的集成耳麦克风40产生的电压。

在测试开始时，捕获来自83和41的信号，且鉴于与耳机1、其配置和数码应用接口10相关的延迟信息，来自83的信号被时间校准。通过这装置，可以估计反馈麦克风和耳麦克风处的电压的相位相干(以及在这些位置处的压力)作为目标来通知前馈控制器设计。

与上面描述的系统相同(具有数码应用接口的共同演进的个人音频系统和可以使用它的测试系统)能够重复测试过程以进一步细化配置(例如)到确认预测操作或迭代搜索与目标调整更接近的匹配。

上述用于测试的核心系统能够利用“编程”步骤，通过该步骤配置耳机1以对设备进行编程以供最终使用。它可以作为生产测试人员和程序员的角色，完成生产线末端所需的所有测试和配置任务。

通常假设上述测试系统知道被测耳机的延迟机制特征的细节。然而，整体在耳机1内的信号之间进行的测量，以及耳机1内的第一信号和测试系统2中的第二信号之间进行的测量，可以用于确认这些延迟数据的有效性。在通过延迟校正一个信号之后，两个收集信号之间的互相关函数中的适当结构将证明这种有效性。

此外，在有限的情况下可以直接使用测试系统2来建立未知数码耳机中的固有延迟。例如，这可以通过向测试中的耳机发送测试输入并从测试系统的“耳朵”麦克风收集得到的响应来实现。与所做观察一致的时间对齐提供了数码耳机中群延迟的有用的第一近似值，并且可以将其分解以留下测量的电声组件。

Claims (22)

1.一种耳机测试系统，包括：

耳机设备，包括：

至少一个电声驱动器；

处理器模块，其包括音频处理组件；以及

数码接口，该数码接口被构造成将该耳机设备连接到具有数码输出的媒体和/或通信设备；

其中，该耳机设备包括至少一个麦克风，并且该音频处理组件能操作以处理从该至少一个麦克风接收的信号；

具有至少一个测试驱动器和/或至少一个测试麦克风的测试站，该测试站能操作以经由该数码接口与该耳机设备通信，以允许在测试和/或配置过程期间该耳机设备和该测试站之间的数据传输；以及

测试模块，当该耳机设备安装在该测试站上和/或连接到该测试站时，用于执行该耳机设备的自动测试，该测试模块能操作以将音频信号发送到该耳机测试系统的至少一个驱动器，并从该耳机测试系统的至少一个麦克风接收测量信号；

其特征在于：

该处理器模块包括管理组件，能操作以响应于接收的命令而使该耳机设备进入测试模式；并且

该测试模块能操作以通过比较所述耳机设备内的信号来估计所述耳机设备的电气和/或电声传递函数，和/或

所述测试站操作以通过比较所述耳机设备内的第一信号和所述耳机设备外部的第二信号来估计所述耳机设备的电气和/或电声传递函数。

2.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中该至少一个麦克风和/或至少一个电声驱动器是模拟设备，并且该音频处理组件能操作以在数码和模拟形式之间转换音频信号。

3.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中，该至少一个麦克风和/或至少一个电声驱动器是数码设备。

4.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中，该耳机设备包括至少一个反馈麦克风，并且该音频处理组件包括反馈主动降噪(ANR)功能，用于处理从该至少一个反馈麦克风所接收的信号。

5.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中该耳机设备包括至少一个前馈麦克风，该前馈麦克风被定位以感测外部环境声学噪声，并且该音频处理组件包括监测功能，该监测功能被构造成基于从该至少一个前馈麦克风所获得的声音测量值提供音频信号。

6.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中该耳机设备是可编程的，并且该管理组件被构造成改变该耳机设备的配置响应于所接收的控制数据。

7.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中该处理器模块能操作在该测试模式下以执行以下步骤中的至少一个：

根据指定的测试状态而配置内部信号处理资源；

通过该数码接口接受来自该测试站的测试模式；

通过该数码接口将指定信号发送回该测试站；

通过该数码接口将测试模式发送至该测试站；

识别出测试阶段的开始；

在预定义的时间内响应该测试阶段的开始；

通过该数码接口将响应送回该测试站，确认该测试阶段结束。

8.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中，该测试模块被构造成存储一个以上预先生成的测试模式，该一个以上预先生成的测试模式能操作以产生输入信号而驱动该耳机设备的电声驱动器或者该测试站的驱动器。

9.根据权利要求- 1所述的耳机测试系统，其中，该测试模块被构造成存储和处理所接收的测量值。

10.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中，该测试模块被设置为该测试站的一部分。

11.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中，该测试模块被设置成为该耳机设备的一部分。

12.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中，该耳机设备的至少一种延迟特性是该耳机设备的设计的预定参数，并且该预定参数用来对该耳机设备测试期间所记录的测量值进行校正，以允许计算该耳机设备的内外信号之间的完全相位同步统计。

13.根据权利要求12所述的耳机测试系统，其中该耳机设备和该测试站被共同设计，由此该测试模块被设置成为该测试站的一部分并且被预先编程而具有该耳机设备的延迟特性中至少一个的预定参数。

14.根据权利要求12所述的耳机测试系统，其中从开始测试捕获阶段的命令传输到在数码接口上出现有效响应数据的时间延迟是该耳机设备的设计的预定参数。

15.根据权利要求14所述的耳机测试系统，其中该耳机设备被构造成：

等待测试开始；

以已知速度响应由该测试站发出的“测试开始”命令以触发测试；

其中，从发送开始测试捕获阶段的命令，到在该数码接口上出现有效响应数据的时间延迟，是该测试站已知的该耳机设备的预定参数；并且

其中，一旦对数据进行后处理，考虑到该耳机设备的该时间延迟和群延迟，从而允许计算该耳机设备内外信号之间的完全相位同步统计。

16.根据权利要求12所述的耳机测试系统，其中，该耳机设备能被构造成多种配置状态，并且与每个配置状态相关联的群延迟是该耳机设备的设计配置状态的预定参数。

17.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中，该测试站包括：

具有耳模拟器部分的头部模拟器，该耳模拟器部分限定出通向外部开口的通道；以及

安装在该耳模拟器部分的通道中的鼓膜麦克风。

18.根据权利要求1所述的耳机测试系统，其中，该测试模块能够基于所估计的所述耳机设备的电气和/或电声传递函数来计算该耳机设备的配置设定。

19.根据权利要求18所述的耳机测试系统，其中该测试模块被构造成计算该耳机设备的配置设置并将所计算的配置上载到该耳机设备，以用于：i)执行该耳机设备的进一步测试，或ii)执行该耳机设备的最终程序。

20.一种在生产线制造过程中测试耳机设备的自动方法，包括：

提供如权利要求1至19中任一项所述的耳机测试系统；

将要测试的该耳机设备相对于该测试站定位在预定的测试位置，并通过该测试模块运行程序以执行以下步骤：

测试阶段，包括：

激活预先生成的测试模式；以及

收集至少一个响应；以及

分析步骤，包括分析该至少一个响应。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，该分析步骤包括以下的一个以上：确定所确定的耳机设备的属性是否落在可接受的范围内；确定可编程耳机设备的校准值或调整值；进行诊断分析；以及收集响应数据。

22.根据权利要求20或21所述的方法，其中，该分析步骤包括以下的一个以上：接收响应检查；接收器极性检查；工厂反应检查；工厂阶段检查；工厂装配检查；增益调整限制检查；反馈AR检查；EQ响应检查；以及平衡测试。

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