如何使用 Audio Precision APx 测量延迟和频率

在使用专业音频系统、移动设备或条形音箱时，精确测量延迟、频率和其他质量参数（例如，如何测量延迟）并非可有可无，而是绝对必要。在研发和生产环境中，这些测量中的微小误差都可能导致产品缺陷、退货，甚至更糟糕的是，糟糕的用户体验会使数月的努力付诸东流。

Audio Precision APx系列音频分析仪和APx500软件之所以成为行业标杆，正是因为它们能够以卓越的可靠性实现复杂音频测试的自动化、文档记录和共享。从全面的说话人和麦克风特性分析，到感知语音质量评估（PESQ和POLQA），以及延迟和频率响应测量，所有功能都可以集成到一个连贯、可扩展且易于维护的工作流程中。

APx500是什么？为什么它在音频测量方面如此强大？

该生态系统的核心是APx500测量软件，它作为高级图形界面，用于控制APx系列分析仪。它不仅仅是一个用于运行频率扫描的程序：它允许您创建真正复杂的测试程序，并提供分步用户指导、自动合格/不合格限值，以及调用外部应用程序，从而将测试集成到生产线或完整的实验室工作台中。

APx500 环境的优势之一在于，整个工作流程直接通过图形用户界面 (GUI) 构建，无需从头开始编程。技术人员可以通过单一界面定义序列、配置信号路径、应用限值、生成报告并实现流程自动化，从而节省时间、减少人为错误，并大大简化未来测试程序的更新。

此外，APx 生态系统旨在实现不同分析仪单元之间的完全可移植性。项目、序列和自动化脚本可以与位于世界任何地方的其他 APx 单元共享——这对于研发和生产团队协同工作但地理位置分散的情况至关重要。

这种灵活性背后是一套全面的API，它允许工程师创建自定义用户界面并将APx与其他应用程序集成。丰富的文档包括Visual Basic .NET、C#、MATLAB、LabVIEW和Python的即用型示例，使得将APx测量集成到大型测试系统或公司内部工具中变得相对容易。

APx500采用开放平台方法，拥有强大的 GUI 和可扩展的自动化 API，使其成为最先进的音频测量解决方案之一，满足了那些在日常工作中既需要严谨性又需要实用性的用户的需求。

用户界面：工作台模式、序列模式和按键面板

APx500 提供两种主要的工作模式，涵盖快速实验室测试以及生产或正式验证中使用的自动化流程：台式模式和流程模式。每种模式都针对不同类型的任务而设计，但它们都秉承了清晰、以测量为导向的界面理念。

在基准测试模式下，分析仪的使用方式与传统测试平台类似：用户可以交互式地配置信号发生器、采集和分析参数，并实时查看结果。该模式非常适合进行初步探索、诊断和微调，例如，调试新扬声器原型机的频率响应或检查新实现的固件的延迟。

另一方面，序列模式旨在实现测试的完全自动化。用户创建一个包含信号路径、特定测量以及待保存或评估结果的序列。每次运行测试时，都会按部就班地执行此步骤列表，从而确保不同设备、工作班次和生产工厂之间的可重复性。

该界面通过几个关键面板实现了这种循序渐进的操作方式。第一个是导航器，它以结构化的方式显示用户的操作顺序：待测信号路径、与每个路径相关的测量以及要记录的结果。用户可以在这里添加、删除或重新排序整个测量流程，就像编写测试脚本一样。

另一个关键区域是测量配置面板，用于调整信号发生器和分析仪。在这里，可以定义测试信号类型（正弦波、噪声、扫频信号等）、频率范围、幅度、输入电平、采样率以及高级采集和分析选项等参数。工程师可以通过此面板针对每个具体应用场景对测试进行微调，从要求极高的失真测量到简单的连续性检查，均可胜任。

界面上还包含监视器和仪表工具栏，它能快速概览系统状态：包括如何选择合适的示波器、实时FFT、仪表、辅助输入输出、状态位、HDMI、蓝牙、PDM和时钟等专用监视器等信息。在处理复杂设备（例如，具有多个数字输入的条形音箱）时，此工具栏尤其有用，因为您需要始终清楚地了解每个接口的运行状态。

顶部菜单和工具栏集中了文件功能、显示选项、测量选择以及常用任务的快捷方式。用户可以在这里调整全局项目属性、组织窗口并访问系统帮助，从而进一步降低新用户的学习难度。

自动化、API 和培训：充分利用 APx

该平台最大的附加价值之一在于其端到端自动化功能。通过序列功能，可以定义高度详细的操作流程，包括操作员指令、自动限值检查和最终报告生成。此外，API 还支持从其他应用程序启动测试、收集结果以及进行系统级决策，例如将生产单元标记为合格或不合格。

APx API 的设计充分考虑了跨多种语言和开发环境的集成。它为 Visual Basic .NET、C#、MATLAB、LabVIEW 和 Python 提供了指南和示例，简化了软件团队和测试/验证团队的工作流程。这两个团队通常需要紧密协作，以确保生产线和实验室工作台上性能的一致性。

这种自动化功能不仅节省时间，而且如果使用得当，还能显著降低测量结果的差异性。相同的流程和脚本可以在不同的地点、由不同的操作员以及跨多个班次运行，从而确保遵循完全相同的步骤、限值和验收标准。

为了帮助新用户和经验丰富的工程师，Audio Precision 推出了“APx 音频测试教程”系列视频。与传统的“快速提示”视频不同，这些视频提供了更深入的教程，涵盖特定的音频测量主题和各种应用，从 APx 的初始设置到一些鲜为人知但能在日常工作中发挥作用的技巧。

例如，在开场部分，工程师 Eric Sc​​hultheis对 APx500 软件进行了全面的介绍，以通俗易懂的方式解释了工作台模式和序列模式之间的区别，并涵盖了界面中最常用的功能。在整个视频中，他还分享了一些快捷键、技巧和配置细节，这些都能极大地简化实验室和生产环境中的日常工作。

此外，第一部分回顾了基本的信号路由配置，包括测量和结果分析、执行序列以及生成报告。它还演示了如何使用被称为“六大测试”的测试套件，该套件包含六项基本测量，默认包含在 APx 项目中，涵盖了最常见的音频设备特性分析需求。

这种培训方法可以让刚到部门的技术人员和有多年经验的工程师快速掌握APx 的最佳实践，识别界面中不太明显的功能，并充分利用高级分析工具。

应用范围：条形音箱、扬声器、手机和免提设备

APx系列分析仪在融合电子元件、扬声器和数字信号处理技术的领域中占据了重要地位。这些产品包括条形音箱、专业音频扬声器、智能手机和免提设备等等。在所有这些应用中，延迟、频率响应和语音质量都是必须密切监控的关键参数。

在设计阶段，工程师使用 APx对换能器和扬声器的电声特性进行全面表征，并调整滤波器、DSP 和整体系统架构。产品进入产业化阶段后，同样的工具将被重新用于验证预生产原型，并制定后续将在工厂实施的测试方案。

在装配线上，许多制造商信赖AP的硬件可靠性和软件易用性。在每次测试周期时间至关重要的环境中，为操作员提供快速、清晰且界限明确的操作流程至关重要。APx分析仪只需几秒钟即可完成全面的电气和声学验证。

专为电声测试设计的软件选项构成了一套全面的端到端解决方案。频率响应、失真、阻抗、灵敏度、摩擦和嗡嗡声检测以及许多其他参数都可以在一个统一的环境中进行测量。项目和结果可以在设计和生产团队之间轻松共享，从而有助于保持质量标准的一致性。

APx 分析仪系列的所有成员之间共享测量结果、报告和自动化功能的能力，使得在不同大洲设有工厂的公司能够确保应用相同的标准，并且，如果现场出现问题，可以通过比较历史实验室和生产数据来追溯其根源。

研发软件选项：APX-SW-SPK-RD

对于需要深入研究扬声器和电声系统性能的研发团队，AP 提供APX-SW-SPK-RD软件选项。该许可证扩展了 APx 分析仪的功能，提供了一套专为设计阶段设计的全面测量和结果。

该方案的关键要素之一是对Thiele-Small参数进行完整表征，这对于声学箱体和优化扬声器系统的设计至关重要。APx能够精确且可重复地测量这些参数，并将测量过程集成到项目的其他测试工作流程中，无需外部软件。

此外，APX-SW-SPK-RD 还具备使用时间窗口进行准消声室声学响应测量的功能。通过限制分析时间，可以消除或至少大幅降低房间反射，从而近似模拟扬声器在消声室中的工作状态——这在无法使用专业消声室的情况下非常有用。

该软件包还提供先进的阻抗分析工具，包括幅值和相位分析，这对于检测传感器和无源滤波器的设计或制造问题至关重要。从意外的谐振峰到批次变化引起的阻抗变化，这些测量有助于保持产品的一致性。

除此之外，还纳入了典型的扬声器生产测试测量，使研发团队能够在实验室中开发并验证与工厂后续测试完全相同的测试。这减少了扩大生产规模时可能出现的意外情况，并允许从一开始就使用真实数据来调整限值和审批标准。

生产选项：APX-SW-SPK-PT 和高速测试

在时间紧迫且重复性至关重要的制造环境中，APX-SW-SPK-PT软件选项应运而生。该许可证专为电声器件的高速生产测试而设计，可在短短一秒内完成大多数扬声器所有关键测量的扫描。

借助此功能，只需一次测试即可获得扬声器的关键参数，例如摩擦和嗡嗡声检测、关键的Thiele-Small值以及阻抗幅值和相位。所有这些参数都集成到具有清晰边界的自动化序列中，因此通过测试的每个单元都会立即被判定为有效或无效。

摩擦和嗡嗡声检测对于识别传感器中的机械缺陷至关重要，例如线圈摩擦、错位或装配问题，即使其他所有参数看起来都正常，这些缺陷也可能导致非常恼人的非线性噪声。APx 可自动进行此检测，从而减少对主观听觉的依赖，并降低漏检缺陷的可能性。

APX-SW-SPK-PT 的另一项显著特点是采用了专利的调制噪声测量技术，旨在检测声学箱体中的空气泄漏。这种缺陷很难通过简单的频率扫描来定位，但调制噪声技术能够更可靠地揭示出来，从而有助于确保每个单元的机械完整性。

通过将这些功能与序列自动化相结合，制造商可以在非常短的时间内进行极其彻底的质量控制，这对于生产大量扬声器、条形音箱或类似产品至关重要。

用于声学测试的测量麦克风及配件

要真正可靠地测量延迟、频率和其他参数，仅仅一台好的分析仪是不够的：您还需要高质量的麦克风和测试配件。Audio Precision 为 APx 分析仪提供了一系列高精度测量麦克风和各种声学测试配件，这些配件旨在与 APx 工作流程无缝集成。

在这些配件中，APx1701 传感器测试接口尤为突出，它极大地简化了测试过程中扬声器和其他电声设备的连接和操作。该接口针对 APx 进行了优化，简化了接线、电平和负载条件，从而降低了操作人员的误差。

校准测量麦克风和专用配件的普及，使得无论是在研发实验室还是在嘈杂的生产线上，都能获得一致、可比且有用的数据，从而辅助决策。毕竟，如果采集声音的传感器不够先进，即使是世界上最好的分析仪也无济于事。

高级图形工具：瀑布图（CSD）和极坐标图

要真正理解电声系统的响应特性，静态频率响应图通常不足以提供全面信息。因此，AP除了提供基础测量数据外，还辅以瀑布图（CSD）和极坐标图等高级可视化工具，帮助用户直观地了解响应在时空域中的演变过程。

APx瀑布图工具允许您创建三维图表，显示多条数据曲线，表示随时间或频率的变化。您可以通过调整FFT长度、切片数和每次偏移采样数等参数，生成经典频谱视图或累积频谱衰减（CSD）视图。这种表示方法对于分析影响感知声音的共振和固有模式尤为有用。

APx 极坐标图工具可以显示扬声器和麦克风在给定平面内随角度变化的响应。它兼容多种品牌的转盘，并可根据测试要求和可用实验室空间，绘制全圆、半圆、四分之一圆或自定义极坐标图。

这些工具结合起来，能够比简单的幅频图更全面地展现电声行为。它们使我们能够观察系统在不同角度下的表现，某些共振随时间演变的过程，以及它们对实际聆听体验的影响。

需要注意的是，APx Waterfall (CSD) 和 APx Polar Plot均可从 Audio Precision 网站免费下载（仅限注册用户），但前提是必须在使用的 APx 分析仪上安装 SPK-RD 软件选项。该许可证可启用这些实用程序所需的全部高级功能。

听觉感知测试：PESQ 和 POLQA

除了频率响应或总谐波失真之外，许多现代应用还关注用户对所传输语音质量的感知。这正是 PESQ 和 POLQA 指标发挥作用的地方，AP 将这些指标集成到其平台中，以客观地评估语音通信系统的质量。

PESQ（语音质量感知评估）和POLQA（感知客观听觉质量分析）测量旨在测试移动电话、VoIP 网络和免提设备的语音质量。这些算法将参考信号与被测系统造成的信号劣化进行比较，并返回一个 MOS（平均意见得分），该得分与听觉研究中人类的平均意见高度相关。

将 PESQ 和 POLQA 集成到 APx 中，使音频和电信工程师能够评估编解码器、网络、回声消除算法和其他处理对感知质量的影响，而无需每次更改后都设置听音小组。这简化了设计迭代，并允许对不同版本之间的改进或退步进行客观比较。

这些感知测试在微调汽车免提套件、智能音箱或会议系统等产品时尤为重要，因为在这些产品中，语音清晰度和聆听舒适度与纯粹的音质同等重要，甚至更为重要。将这些指标与测量电平、延迟和频率响应的 APx 环境集成在一起，有助于全面了解系统的性能。

凭借所有这些组件——先进的电声测量、快速生产测试、图形化工具、基于 API 的自动化以及感知指标——APx 系列和 APx500 软件巩固了其作为音频产品设计、验证和制造综合平台的地位。无论是测量条形音箱原型中的延迟和频率，还是每天监控数千个扬声器的质量，Audio Precision 的生态系统都能以严谨的技术和专为实际应用而设计的工具，覆盖从始至终的整个价值链。