IEC60268-21声学标准测量 - 时变失真
【什么是时变失真】
扬声器的时变失真就是产生了与激励信号相干但是随时间变化的失真信号，不包含新的频谱成分，往往由换能器特性（线圈发热、老化、疲劳）、声学环境的变化以及音频DSP软件（压缩器、限幅器、机械/热保护系统）引起。在评估时变失真时，一般可以测量特定激励信号产生的独特症状，如幅度压缩。【幅度压缩的定义】
IEC60268-21标准中给出了幅度压缩的定义：幅度压缩C(f,tm)是使用宽带激励信号在时间间隔tm<t<tm+Ts内测量的时变传递函数H(f,r,tm)的幅度频率响应与线性传递函数Hlin(f,r,αumax)的幅度频率响应之间的电平差。
使用宽带激励，可以考虑SPL响应的频率依赖性，大信号测试下激发所有的换能器非线性，并且可引起典型的音圈发热，有效开启设备DSP（限幅器、压缩器、主动保护系统等）。
上式中α值通常为0.1，也就是最大电压umax衰减-20dB，得到小信号域。在小信号域测量的是真实的线性传递函数，因为此时非线性没有被激活。需要注意的是，幅度压缩C(f,tm)是一个时变特性，取决于音圈温度和被测换能器的固有非线性，该值可以为正也可以为负，正值（C>0dB）则表示相比于小信号线性传递函数幅度衰减了，通俗来说就是输入更高输出反而更小了；负值（C<0dB）则相反。幅度压缩C(f,tm)是以dB表示的对数刻度上的求差，是一个相对值，因此测量时并不需要远场条件和消声环境，可以在近场进行测量以提高信噪比SNR。但是测量过程中麦克风的位置需要固定不变，这样才能得到真正的幅度压缩，而不是麦克风位置引起的一个变化。【最大电压Umax时的幅度压缩测量】
幅度压缩是评定扬声器最大声学输出的重要特性。IEC60268-21标准中定义了最大输入Umax情况下的幅度压缩及其测量方法，包括短期测试（测试时长Ts=1s）和长期测试（使用相同激励信号进行预激励时长Tpre=1min + 测试时长Ts=1s）。
幅度压缩可以采用KLIPPEL多音测量（MTON：Multi-Tone Measurement）模块进行测量，并提供了标准测试模板。该模块使用多音信号作为激励，满足标准中提及的宽带激励要求。相比于随机噪声信号，多音信号的频谱可以整形以拟合特定的音频信号（如音乐），其基频和非线性失真可以被简单分离，因此，无论是音频设备的基波频率响应还是全面失真评估都可以提取出来。这种失真测量包括了谐波和互调成分，可被认为是失真“指纹”。除此之外，其确定性过程产生的伪随机属性可以确保精确的激励信号得到重复，从而获得可重复且可比较的测量结果。
在实际的测量中，输入电压从小信号到Umax以指定步长增加，通过多步测量查看幅度压缩的变化。短期测试的幅度压缩揭示了扬声器的全频段音频处理（DRC）；而经过较长时间的长期测试后，音圈发热，激活扬声器的主动保护系统来衰减输入信号，从而产生幅度压缩。
【激励信号的影响】
幅度压缩在带有限制器、保护系统和其他DSP软件的有源系统中有意生成。比如主动换能器保护系统为防止热过载，需要缓慢衰减输入信号，使音圈温度保持在允许的极限之下；而为了防止机械过载则需要快速衰减低频分量，使音圈在允许的极限峰值位移下运动。然而，多音测试提供的是稳态条件下的滤波器响应，无法揭示快速衰减的瞬态行为过程，这时就需要使用时间分辨率较高的激励信号来测试分析，如正弦chirp测试。
在网络研讨会【KLIPPEL LIVE】系列1的第七期内容中对幅度压缩进行了深入探讨，现场演示展示了使用不同激励信号（多音、chirp、稳态单音和短正弦脉冲）的短期和长期幅度压缩之间的差异。推荐观看整个系列，该系列总共有15个课题，介绍了如何使用IEC 60268-21声学测量标准来快速准确地测试现代音频设备（扬声器、耳机等）。
符合IEC60268-21标准的音响系统设备的声学测量
