为什么几乎所有音频测量都使用正弦波做测试或激励信号

为什么几乎所有音频测量都使用正弦波作为测试或激励信号？我每周至少遇到一次这个问题。正弦波的明显问题很多，但我们可以从最基本的问题入手。没有人听正弦波的乐趣。人们主要听音乐或语音。除警报系统外，大多数音频系统的设计目标是尽最大可能复制音乐或语音。那么，为什么音频测试设备如此集中于正弦波呢？

正弦波是唯一将100％的能量集中在单个频率上的波形。通过傅立叶分析，我们可以回忆起所有信号都可以表示为一个或多个正弦波的总和。因此，在测量场景中，可以将正弦波视为探针。就像将探针连接到电路中的特定测试点一样，正弦激励信号会通知您音频设备在该特定频率下的响应。由于所有能量都集中在一个频率上，因此该频率之外的设备输出中的所有能量本质上就是DUT的噪声和非线性。利用正弦波激励，可以进一步分解设备的响应。激励信号频率整数倍处的能量是谐波响应，可以进一步分为对称，奇数阶，谐波产物和不对称甚至有序的谐波产物。例如，功率放大器往往会硬夹在电源轨上，从而产生奇数次谐波产物。与刺激频率无关的能量就是噪声，甚至噪声本身也可以分类。例如，渗透到系统中的交流电源可能会产生50或60 Hz或这些频率的整数倍的能量。简而言之，通过将单个频率的能量提供给设备，然后检查其响应，我们可以了解有关该设备的很多知识。当将非正弦信号（例如音乐，语音或噪声）呈现给设备时，从响应中分辨出设备的不同非线性特性将变得更加困难。功率放大器往往会硬夹在电源轨上，从而产生奇数次谐波产物。与刺激频率无关的能量就是噪声，甚至噪声本身也可以分类。例如，渗透到系统中的交流电源可能会产生50或60 Hz或这些频率的整数倍的能量。简而言之，通过将单个频率的能量提供给设备，然后检查其响应，我们可以了解有关该设备的很多知识。当将非正弦信号（例如音乐，语音或噪声）呈现给设备时，从响应中分辨出设备的不同非线性特性将变得更加困难。功率放大器往往会硬夹在电源轨上，从而产生奇数次谐波产物。与刺激频率无关的能量就是噪声，甚至噪声本身也可以分类。例如，渗透到系统中的交流电源可能会产生50或60 Hz或这些频率的整数倍的能量。简而言之，通过将单个频率的能量提供给设备，然后检查其响应，我们可以了解有关该设备的很多知识。当将非正弦信号（例如音乐，语音或噪声）呈现给设备时，从响应中分辨出设备的不同非线性特性将变得更加困难。甚至噪声本身也可以分类。例如，渗透到系统中的交流电源可能会产生50或60 Hz或这些频率的整数倍的能量。简而言之，通过将单个频率的能量提供给设备，然后检查其响应，我们可以了解有关该设备的很多知识。当将非正弦信号（例如音乐，语音或噪声）呈现给设备时，从响应中分辨出设备的不同非线性特性将变得更加困难。甚至噪声本身也可以分类。例如，渗透到系统中的交流电源可能会产生50或60 Hz或这些频率的整数倍的能量。简而言之，通过将单个频率的能量提供给设备，然后检查其响应，我们可以了解有关该设备的很多知识。当将非正弦信号（例如音乐，语音或噪声）呈现给设备时，从响应中分辨出设备的不同非线性特性将变得更加困难。

此外，由于正弦波的波峰因数实际上比其他任何音频信号都低，因此它们是唯一将设备物理推至其极限的音频信号。波峰因数是信号峰值电平与其RMS电平之比。正弦波的波峰因数为3 dB，而音乐的波峰因数通常为17 dB或更高。这意味着对于给定的峰值信号电平，正弦波具有最高的RMS电平。因此，正弦波将更加用力地推动功率放大器或扬声器，而不会夹住放大器的电源轨或撞击扬声器的后板。

最后，由于历史原因，正弦波是音频测量的关键。正弦波促进了所有最早的音频测量技术，并且对于所有最早的音频测量技术都是必需的。诸如THD + N之类的测量本质上是根据正弦波定义的。较新的测量技术（尤其是基于FFT的方法）确实可以使用几乎所有波形类型进行测量，但是如果要将新测量与旧测量进行比较，则使用正弦波仍然至关重要。

那么，为什么通常使用正弦波进行音频测量呢？易于测量和理解结果，与任何其他信号类型相比，正弦信号的独特特性，最后是历史以及在测量领域中能够将新的测量技术与已建立的较旧技术进行比较的重要性。