【Klippel应用笔记】AN74 使用位移激光器测量加速度 — 改善高频信噪比

测试换能器和致动器的加速度是音频行业的常见应用。通常情况下，小型加速度传感器将连接到被测设备（DUT）上，用于直接测量加速度。但是这些传感器需要粘合或拧到DUT上，与传感器重量相比，该方法不适合振动质量较小的小型扬声器，所以我们将介绍一种非接触式加速度测量方法，该方法不需要将额外的传感器连接到DUT的膜片上。

【Klippel应用笔记】AN74 使用位移激光器测量加速度 — 测试步骤及结果解读

【Klippel应用笔记】AN74 使用位移激光器测量加速度 — 对比测试分析

扬声器的位移在谐振频率以上以每倍频程12dB的速度降低，这意味着在较高频率下很难在激光位移信号中获得适当的SNR。因此，我们需要在TRF中使用激励整形来补偿位移的减少：指定的电压将在最高频率Fmax处达到，而所有较低的频率将根据整形而衰减。需要注意的是，谐振频率以下，位移是恒定的，因此应仅在该频率以上应用整形，这对于谐振频率相对较高的微型扬声器来说尤其重要。

激励整形可以通过勾选TRF的激励“Stimulus”页面中的“Shaping”来实现（见上图）。为了找到合适的电压设置，强烈建议从非常低的电压开始，并谨慎地增加电压，直到达到所需的信噪比（查看位移信号的频谱）。在本应用笔记提供的示例数据库中，最大频率10kHz处的电压不衰减（0dB），为设置的20V；往下直至10Hz，使用每十倍20dB（等于每倍频程6dB）的对数整形。该整型曲线已经是一个新测量的良好起点。每倍频程6dB到每倍频程12dB的范围是比较实用的，可以保护扬声器在低频处不承受过高电压和位移。但是，针对不同的需求，用户还是需要修改激励电压大小以及整形曲线来适应自己的DUT。我们始终建议用户查看所测位移时间信号中的绝对位移大小，确保低频处不会造成扬声器的机械过载。（小心！过高的电压或过低的整形斜率可能会损坏扬声器！）

【改善示例结果分析】

位移信号频谱Y2(f)：打开窗口Y2(f) Spectrum。如果激励设置中启用了Noise floor + DC monitoring（始终推荐），该窗口将显示黑线表示的底噪和红线表示的位移。

当使用激励整形时，最高黑线（噪声）和最低红线（信号）之间的距离直至高频应至少为20dB。如果该差值较低，可以使用更高的激励电压或更高的平均次数再次重复测试；改变激励整形曲线也可以在高频处产生更高的位移，而保持低频位移相同。

位移时间信号y2(t)：y2(t) 窗口显示了所测量位移的时间信号。这个窗口可以用来检查扬声器是否在其位移限制范围内。如果扬声器在低频处已经有很高的位移，但在高频处仍然没有足够的位移（低SNR），则应增加激励整形。

加速度：为了对测量进行详细分析，可以使用TRF模块的所有功能，如加窗、平滑等。但是基波曲线会受到激励整形的影响，在这里不建议使用该曲线做进一步的处理，而是使用传递函数曲线H(f)，因为传递函数的幅值始终是相对于1V激励电压时的大小，改变激励电压不会对该曲线产生影响（压缩和其他非线性效应除外）。

PPP模板也可用于计算以单位[m/s^2]表示的加速度，但如前所述，基波曲线的绝对加速度是不可用的。因此，必须修改PPP模板以使用传递函数幅值曲线。关于如何更改曲线输入C1，请参阅PPP用户手册。