阅读说明：本技术 一种麦克风阵列的测试装置 (Testing device of microphone array ) 是由 丛东升 于 2018-08-07 设计创作，主要内容包括：本公开提供了一种麦克风阵列的测试装置，包括音频输出装置、腔体和固定装置，其中：所述音频输出装置和固定装置分别设置于所述腔体相对的两端；所述固定装置用于固定被测麦克风阵列；所述腔体用于在所述音频输出装置和被测麦克风阵列之间形成密闭空间，以收拢所述音频输出装置输出的测试音频。(The utility model provides a testing arrangement of microphone array, including audio output device, cavity and fixing device, wherein: the audio output device and the fixing device are respectively arranged at two opposite ends of the cavity; the fixing device is used for fixing the tested microphone array; the cavity is used for forming a closed space between the audio output device and the tested microphone array so as to collect the test audio output by the audio output device.)

一种麦克风阵列的测试装置

技术领域

本公开涉及电子技术领域，更具体地，涉及一种麦克风阵列的测试装置。

背景技术

智能音箱越来越普及，而智能音箱中的关键组成是麦克风阵列，即多个麦克风组成的阵列，可以提升音箱的降噪效果，提高用户语音指令的识别效果。这些阵列在电路板生产过程中需要经过贴片，焊接等工艺，不可避免的会出现某一个或某几个麦克风的损坏和性能下降，而要想达到最好的识别效果要保证阵列中所有的麦克风性能都一致，因此每一个麦克风阵列在组装成整机前都要经过严格测试。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于喇叭播放测试音频的声音是散射的，在喇叭与麦克风阵列板的距离较近时，麦克风阵列板上中间的麦克风接收的声音大，边缘接收的声音小，使得边缘与中间麦克风接收的音频数据差距较大，缺乏一致性，因此，现有测试装置中将喇叭与麦克风阵列板的距离设置在0.5m和1m之间，虽然保证了一致性，但是造成测试装置体积太大，制作成本高，工人操作困难大，不利于提高测试效率。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种麦克风阵列的测试装置，包括音频输出装置、腔体和固定装置，其中：所述音频输出装置和固定装置分别设置于所述腔体相对的两端；所述固定装置用于固定被测麦克风阵列；所述腔体用于在所述音频输出装置和被测麦克风阵列之间形成密闭空间，以收拢所述音频输出装置输出的测试音频。

根据本公开的实施例，所述腔体呈锥形，其第一端的截面面积小于第二端；所述音频输出装置设置于所述腔体的第一端，且其音频输出口面向腔体的第二端；所述固定装置设置于所述腔体的第二端。

根据本公开的实施例，所述测试装置还包括校准麦克风，其中：所述校准麦克风用于在调试阶段校准所述测试音频，和/或所述校准麦克风用于监测噪声，以判断周围环境是否能够进行麦克风阵列的测试。

根据本公开的实施例，所述测试装置还包括隔音箱，所述音频输出装置、腔体和固定装置设置于所述隔音箱中，用于降低测试环境的噪声。

根据本公开的实施例，所述隔音箱包括金属壳体，并在所述金属壳体内设置有隔音层；和/或所述隔音箱内部设置有吸音层；和/或所述隔音箱底部设置有防震垫。

根据本公开的实施例，测试装置，还包括音频分析仪，其中：在调试阶段，所述音频分析仪连接所述校准麦克风，用于收集所述校准麦克风接收的音频数据，并根据所述音频数据对所述测试音频进行校准；和/或在测试阶段，所述音频分析仪用于获取被测麦克风阵列的多个麦克风接收的音频数据，并根据所述音频数据分析得到所述被测麦克风阵列的测试数据。

根据本公开的实施例，测试装置还包括主板和处理及显示装置，其中：所述主板连接所述被测麦克风阵列，用于获取所述被测麦克风阵列的多个麦克风接收的音频数据；在测试阶段，所述处理及显示装置用于从主板获取所述音频数据，结合所述音频分析仪分析得到所述被测麦克风阵列的测试数据并进行显示，并根据所述测试数据判断所述被测麦克风阵列是否测试通过；以及在调试阶段，所述处理及显示装置还用于结合所述音频分析仪根据所述校准麦克风接收的音频数据，调整所述测试音频的参数。

根据本公开的实施例，所述音频分析仪连接所述音频输出装置；所述处理及显示装置还用于在测试阶段开始时控制所述音频分析仪驱动所述音频输出装置播放测试音频，并控制所述主板驱动所述被测麦克风阵列的多个麦克风开始录音。

根据本公开的实施例，测试装置还包括麦克风夹具，设置于所述固定装置上，其中：所述麦克风夹具用于在测试阶段固定所述被测麦克风阵列，和/或所述麦克风夹具用于在调试阶段固定所述校准麦克风。

根据本公开的实施例，所述音频输出装置包括人工嘴。

根据本公开的实施例，可以至少部分地减轻麦克风阵列上的多个麦克风缺乏一致性的问题以及测试设备体积大的问题，并因此可以实现在不增加设备体积的前提下保证多个麦克风接收音频数据的一致性的技术效果。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本公开实施例的麦克风阵列的测试装置的示例性应用场景；

图2示意性示出了根据本公开实施例的麦克风阵列测试装置的结构示意图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的麦克风阵列测试装置的立体结构示意图；

图4示意性示出了根据本公开实施例的声音传播方式的示意图；

图5示意性示出了根据本公开实施例的具有隔音箱的测试装置示意图；

图6示意性示出了根据本公开实施例的隔音箱的结构示意图；

图7示意性示出了根据本公开另一实施例的测试装置的结构示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的装置”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的装置等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的装置”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的装置等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。

本公开的实施例提供了一种麦克风阵列的测试装置，包括音频输出装置、腔体和固定装置，其中：所述音频输出装置和固定装置分别设置于所述腔体相对的两端；所述固定装置用于固定被测麦克风阵列；所述腔体用于在所述音频输出装置和被测麦克风阵列之间形成密闭空间，以收拢所述音频输出装置输出的测试音频。

本公开实施例提供的麦克风阵列的测试装置，在测试音源和麦克风阵列之间设置密封腔体，收拢测试音源发出的声音，使声音经过腔体壁面的反射进入麦克风中，减少边缘声音散射造成的能量损失，可以至少部分地减轻麦克风阵列上的多个麦克风缺乏一致性的问题以及测试设备体积大的问题，并因此可以实现在不增加设备体积的前提下保证多个麦克风接收音频数据的一致性的技术效果。

图1示意性示出了根据本公开实施例的麦克风阵列的测试装置的示例性应用场景。

如图1所示，智能音箱1通常包含麦克风阵列板100，麦克风阵列板100安装有按一定规则阵列排布的多个麦克风，不同音箱上麦克风阵列的形式不同，麦克风阵列可以提高用户语音指令的识别效果。但是由于工艺复杂，生产过程中不可避免的会出现元件损坏，性能不达标等现象，因此每一个麦克风阵列在组装成整机前都要经过严格测试。

由于喇叭播放测试音频的声音是散射的，在喇叭与麦克风阵列板的距离较近时，麦克风阵列板上中间的麦克风接收的声音大，边缘接收的声音小，使得边缘与中间麦克风接收的音频数据差距较大，缺乏一致性，因此，现有测试装置中将喇叭与麦克风阵列板的距离设置在0.5m和1m之间，虽然保证了一致性，但是造成测试装置体积太大，制作成本高，工人操作困难大，不利于提高测试效率。

本公开实施例提供的麦克风阵列的测试装置可以用于测试麦克风阵列的性能，将待测试的麦克风阵列板100固定在测试装置内，利用音频输出装置输出的测试音频，使声音经过腔体传输至麦克风中，再收集麦克风阵列板100上的多个麦克风接收的音频数据，以根据音频数据分析出麦克风阵列的性能。在测试音源和麦克风阵列之间设置密封腔体，可以收拢音源发出的声音，减少声音扩散，使声音经过腔体壁面的反射进入麦克风中，减少边缘声音散射造成的能量损失，保证了多个麦克风接收音频数据的一致性。

可以理解，图1中的应用场景仅是一种示例，该麦克风阵列的测试装置除了应用于智能音箱的麦克风阵列外，还可以用于其他需要进行音频采集装置性能测试的场景下。

图2示意性示出了根据本公开实施例的麦克风阵列测试装置2的结构示意图。

图3示意性示出了根据本公开实施例的麦克风阵列测试装置2的立体结构示意图。

如图2和图3所示，麦克风阵列的测试装置2包括音频输出装置210、腔体220和固定装置230，其中：音频输出装置210和固定装置230分别设置于腔体220相对的两端；固定装置230用于固定被测麦克风阵列3；腔体220用于在音频输出装置210和被测麦克风阵列3之间形成密闭空间，以收拢音频输出装置210输出的测试音频。

具体地，麦克风即为声学传感器，为了增加智能音箱的语音识别效果，通常不会采用一个麦克风单独进行语音识别，而是采用一定数目的麦克风按照一定的排列规则组成麦克风阵列，这样可以对声场的空间特性进行采样，进而可以实现声源侧向、噪声抑制、去除混响等功能。不同音箱的麦克风阵列摆放的形式不同，一般有线形、环形和球形等形式，麦克风的数量也可以从2个到上百个不等。

麦克风阵列的测试装置2用于测试麦克风阵列的性能，包括麦克风阵列中每个麦克风的频率响应、灵敏度、信噪比、失真度等性能参数。

腔体220为中空结构，包括壳体，壳体内部为供声音传输的通道，通道两端分别为相对且相连通的第一端和第二端。壳体外形可以呈柱形，上锥形，下锥形等形状，柱形可以是圆柱形、三角柱形或多角柱形，锥形可以是圆锥形、三角锥形或多角锥形；壳体也可以是由多个相同或不同的结构拼接而成，例如壳体分为两段，一段形状为圆柱形，另一段形状为锥形，再例如，一段形状为上锥形，另一端形状为下锥形；壳体外形也可以是不规则形状。腔体220内部通道形状可与壳体外形形状相同，即不同部分的壳体具有相同的厚度，此外，腔体220内部通道形状可与壳体外形形状也可不同。

音频输出装置210用于播放测试音频，音频输出装置210例如可以包括扬声器，即喇叭。

根据本公开的实施例，音频输出装置210可以包括人工嘴。

人工嘴，又称仿真嘴，是模拟人发声特点的一种声源，可以是用一只小型扬声器安装在特殊形状的障板上构成，人工嘴与人声的发散方式和频响基本一样，用于在测试中模拟人说话。

音频输出装置210设置于腔体220一端，例如可以是第一端，音频输出装置210具有音频输出口211，其音频输出口面向腔体220内部的声音通道。

固定装置230可以是以任意方式将麦克风阵列板固定在腔体200另一端的结构或装置，另一端例如可以是第二端。在本公开实施例中，固定装置230可以是设置在腔体220第二端的固定板。在其他实施例中，固定装置230还可以是支撑杆，支撑架等装置，或者也可以是设置在壳体端面上的卡扣等卡合结构，或者特殊情况下，麦克风阵列板也可直接放置在腔体220第二端，即以第二端壳体的边缘作为支撑物，这种情况下，壳体第二端的端面即为固定装置230。

麦克风阵列3通常安装于一块板子上，称为麦克风阵列板，麦克风阵列板固定于固定装置230上后，其麦克风的收音孔面向腔体220内部的声音通道，即面向音频输出装置210。

腔体220用于在音频输出装置210和被测麦克风阵列3之间形成密闭空间，密闭空间是指可以在一定程度上收拢声音，防止声音扩散的空间，并不一定是指完全密封的空间。

根据本公开的实施例，麦克风阵列的测试装置在测试音源和麦克风阵列之间设置密封腔体，收拢音源发出的声音，使声音经过腔体壁面的反射进入麦克风中，减少边缘声音散射造成的能量损失，在音源和麦克风阵列的距离较近时也能保证多个麦克风接收声音的一致性。由于腔体的设计让麦克风阵列的一致性更好，用于判断是否达标的阈值可以设定的很窄，避免因为测试设备本身的误差影响麦克风性能，增加识别和定位精度。

根据本公开的实施例，腔体220呈锥形，其第一端的截面面积小于第二端；音频输出装置210设置于腔体220的第一端，且其音频输出口211面向腔体220的第二端；固定装置230设置于腔体220的第二端。

图4示意性示出了根据本公开实施例的声音传播方式的示意图。

如图4所示，音频输出装置210发出的声音呈散射状，一部分直接传输至麦克风阵列板上的多个麦克风中，一部分经过一次或多次反射传输至麦克风中。

每种腔体形状的反射效果不同，经过多次试验，在相同的高度下，如图4所示的下锥形腔体相较于上锥形和直筒形能够达到更好的声音传播效果，每个麦克风接收声音的均匀度和响度等参数更优。在麦克风设置位置高于音频输出装置的情况下，锥形腔体倒放，呈下锥形，其截面面积由下至上逐渐增大。

腔体可采用硬质材料制成，音频输出装置210发出的声音打在腔体壁上同时反射进麦克风，此过程能量损失小。

图5示意性示出了根据本公开实施例的具有隔音箱的测试装置示意图。

如图5所示，根据本公开的实施例，测试装置2还可以包括隔音箱240，音频输出装置210、腔体220和固定装置230设置于隔音箱240中，用于降低测试环境的噪声。

具体地，由于麦克风阵列的测试通常在工厂环境下进行，工厂环境嘈杂，噪声较大，现有的测试技术中，被测试的麦克风的录音音频里经常会混入很多噪声，因此不能测试麦克风的信噪比，同时也会影响其他指标如频率响应，谐波失真的测试；只能通过拓宽测试阈值的方式来保证良率，导致整个测试比较粗糙，品质下降。

根据本公开的实施例，将测试部件设置于隔音箱中，可以有效隔离工厂噪声，隔音箱的静音量要达到△＞40dB，这样在工厂嘈杂的环境70dB左右时，保证箱内达到30dB以下，即可用于进行一般的麦克风测试，可以测试麦克风的信噪比，且能够保证其他的测试参数稳定可靠，使测试结果更精准，提高了麦克风阵列的品质和唤醒效果。

图6示意性示出了根据本公开实施例的隔音箱的结构示意图。

如图6所示，根据本公开的实施例，隔音箱240包括金属壳体241，并在金属壳体241内设置有隔音层242；和/或隔音箱内部设置有吸音层243；和/或隔音箱底部设置有防震垫244。

具体地，隔音箱240可以使用多层设计，例如，最外层采用金属外壳，内置高密度隔音棉和毛毡等组成隔音层242来达到隔音效果，最内层用吸音棉作为吸音层来防止声音在箱体上反射。同时隔音箱箱体底部采用硬质海绵或者橡胶等作为防震垫243来连接金属支架，这样，可以保证工厂地面的震动不会传导到箱体内，箱体内只有在30dB以下的噪声环境时才能很好测试麦克风的信噪比这个参数，该参数对远程唤醒很有必要，如果阵列里有问题麦克风底噪过大则会影响整体效果。因此为了测试麦克风本身的噪声，则要静音箱的噪声小于麦克风自身才能测试。

隔音箱还包括密封门，用于取放箱体内的部件。

图7示意性示出了根据本公开另一实施例的测试装置的结构示意图。

如图7所示，根据本公开的实施例，测试装置2还包括校准麦克风250，其中：校准麦克风250用于在调试阶段校准测试音频；和/或校准麦克风250用于监测噪声，以判断周围环境是否能够进行麦克风阵列的测试。

具体地，测试过程可以包括调试阶段和测试阶段，在调试阶段，利用校准麦克风250调整随后用于进行测试的测试音频，在测试阶段，音频输出装置播放经过预先调整的测试音频，并采集和分析麦克风阵列接收的音频数据。

校准麦克风250可以是一个性能很好的麦克风，在调试阶段，作为音频输出装置的反馈。在调试阶段，可以不用固定待测试的麦克风阵列，而是将校准麦克风250依次固定在多个待测试麦克风的相应位置上，利用音频输出装置210播放测试音频，可以分多次进行，每次将校准麦克风250固定在其中一个麦克风的位置，测试当前位置麦克风接收的音频的参数，然后再将校准麦克风移动至另一麦克风的位置，逐个测试麦克风阵列中每个麦克风所在位置处的音频质量。调试过程例如可以测试一个平面内不同位置处的响度是否一致，是否失真，是否有混响等，并根据结果对测试音频进行校准。

此外，在测试之前或调试之前，可以利用校准麦克风250监测箱体内部噪声等信息，再利用机器或工人来确定内部环境是否适于进行测试，校准麦克风250用于监测箱体内部噪声时，可以将其设置于腔体220的外部。

根据本公开的实施例，利用校准麦克风预先校准测试音频，可以提高测试音频的播放质量，进一步保证麦克风阵列接收声音的一致性，使测试结果更加准确。此外，还可以利用校准麦克风监测环境噪声，以确定是否适于进行测试。

根据本公开的实施例，测试装置2还包括麦克风夹具，设置于固定装置230上，其中：麦克风夹具用于在测试阶段固定被测麦克风阵列3，和/或麦克风夹具用于在调试阶段固定校准麦克风250。

具体地，固定装置230上设置有麦克风夹具，在测试阶段，麦克风夹具可以用于固定麦克风阵列，例如是固定麦克风阵列板或者单独固定多个麦克风。在调试阶段，麦克风夹具可以用于固定校准麦克风。

根据本公开的实施例，测试装置2还包括音频分析仪260，其中：在调试阶段，音频分析仪260连接校准麦克风250，用于收集校准麦克风250接收的音频数据，并根据音频数据对测试音频进行校准；和/或在测试阶段，音频分析仪260用于获取被测麦克风阵列3的多个麦克风接收的音频数据，并根据音频数据分析得到被测麦克风阵列3的测试数据。

具体地，音频分析仪260是分析音频信号性能的仪器，可以分析音频常见的指标并反馈结果。

音频分析仪260可以设置于隔音箱240外部，通过连接线连接校准麦克风250。在调试阶段，校准麦克风250依次固定于多个待测试麦克风的相应位置，并通过连接线将接收到的音频数据传输至音频分析仪，利用音频分析仪分析音频数据并校准测试音频。音频分析仪260直接或间接地连接麦克风阵列3，在测试阶段，音频分析仪可以获取并分析麦克风阵列接收的音频数据，以得到麦克风阵列的质量。

根据本公开的实施例，测试装置2还包括主板270和处理及显示装置280，其中：主板270连接被测麦克风阵列3，用于获取被测麦克风阵列3的多个麦克风接收的音频数据；在测试阶段，处理及显示装置280用于从主板270获取音频数据，结合音频分析仪260分析得到被测麦克风阵列3的测试数据并进行显示，并根据测试数据判断被测麦克风阵列3是否测试通过；以及在调试阶段，处理及显示装置280还用于结合音频分析仪260根据校准麦克风250接收的音频数据，调整测试音频的参数。

具体地，主板270可以是一块信号采集板，可以驱动麦克风阵列来录音，麦克风阵列板可以通过弹簧针与主板相连，两者均固定在固定装置上，测试时只更换麦克风阵列板，或更换单个麦克风。

处理及显示装置280可以是电脑，设置于隔音箱外部，电脑内安装有与音频分析仪260相匹配的专用软件，调试阶段和测试阶段的音频数据的分析和处理过程可以利用音频分析仪和电脑的软件配合完成，电脑的显示器还可以用于显示测试和处理结果。

根据本公开的实施例，音频分析仪260连接音频输出装置210；

处理及显示装置280还用于在测试阶段开始时控制音频分析仪260驱动音频输出装置210播放测试音频，并控制主板270驱动被测麦克风阵列3的多个麦克风开始录音。

具体地，每次电脑启动测试时，驱动音频分析仪260，音频分析仪发送测试信号给音频输出装置210，使其播放测试音频，电脑同时发信号给主板270，主板270驱动麦克风阵列开始录音，麦克风阵列板上的多个麦克风接收声音，并利用主板270进行录制，录制的音频数据文件保存在主板270里等待电脑抓取，电脑安装有配合音频分析仪的专用软件用来调整参数和反馈结果，电脑把存在主板270里的数据读出来，拆分通道后发给音频分析仪260分析，并分多次来获得信噪比，失真度等参数，分析结束后把结果显示在电脑上，并根据预设的阈值参数自动判断本次测试是否通过。

根据本公开的实施例，数据处理系统使用专业音频分析仪来分析数据，测试结果准确，并且配合电脑端调试更灵活。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。