MLS分析技术与CLIO

MLS分析技术与CLIO
深圳市方博科技有限公司MLS (MmaximumLegth Sequence)中文为最长序列码，是目前电声测量系统一的主流应用技术之一。

知名的MLSSA、DAAS 、AUDIO PRECISION、CLIO等均此种测量分析模式。

MLS分析主要是对被测系统的频域和时域特性进行分析；其测量本身可以实现被测系统时域基本参数的精确测量，而其脉冲响应（IR）可以实现后续调用与处理从而再现；频率和相位响应（频域）
消声室声学分析（时域和频域）
房间声学响应（时域和频域）
混响时间RT60 （时域）
能量时间曲线（ETC）（时域）
累积频谱延迟（瀑布图）（时域和频域）
图1为MLS的测试变换流程示意图，是基于一种称之为最长序列码（MLS）数学理论的特殊自相关函数脉冲信号，这些信号是由二进制数字序列码合成的；除了普通的特性外还具有以下特征：当输入到被测量系统的输入端后同被测量系统的输出互相关联，正好反映出系统的脉冲响应；同时互相关联可以在时域中以高效的数字运算进行以减少用户测量等待时间。

关于相位响应由于最长序列码（MLS）所生成信号的时态是全部控制的，其频谱是可以重复并具有确定性只要注意是单个通道进行测量分析时，仪器会适时地获取信号并且和已获取的信号进行做比较执行真正的相位测量；同时也可以去掉产生的群延时如：从扬声器或均衡器到麦克风的传输时间因此可以获得更好的相位测量。

注：只有象CLIO等分析仪器真正通过执行上述MLS的数学运算实现MLS技术分析的测量系统才能够真正的叫做MLS分析仪器，而其它仅仅用最长序列码（MLS）信号作为激励源而直接进行FFT运算的测量系统其结果是非常差的。

对如两个基础的量值脉冲和相位响应一些仪器只是计算而不是测量，这样可能会让用户得到比较好的系统图形，但是其结果是不准确的。

图2示意的是一个最长序列码的简单例子只有15个采样点。

假设它的序列码指数N 是4，那么他的长度就是15；在图中我们同时可以看到所谓的“原始多项式”P（x）和关联“反馈移位寄存器”这两项值在产生序列码时是需要定义的；在应用中通过集成移位寄存器和D/A转换器得到的是双极性的信号：高电平表示0状态，低电平表示1状态；与MLS码的0、1相对应就构成了MLS数字信号。

图中即是一个二进制的序列值（0和1）与关联序列电平状态（+1和-1）的自关联值。

从电的角度来说MLS信号还有其他的特性：它的频谱成分极其类似于白噪音，于是从听觉的角度感觉有点象突然产生的噪音（其实其激励的时间还远不到1秒）；但是它是可确定的并且在适当的时间长度内（通常指其序列指数）周期是可重复的；这也是为什么把它定义为“伪随机噪音”的原因。

既然是噪音那么它就有较低的波峰因数，并且可以转移很多能量给测量系统（相对传统的脉冲数字测量技术）同时获得很好的信噪比。

现在我们仔细的观察一下互相关联，在图3和相关的等式中我们可以用数学推导来描述MLS的测量；将MLS信号S（n）（等式1）送入被测设备DUT，然后测量其响应y （t）。

MLS的自相关联值在等式2中得出，可以说是等效于完美的脉冲（等式3从实用长度4095点开始随着长度的增加其近似值越来越有效）。

且从理论得知：系统的输出等于输入信号和系统脉冲响应的卷积（等式4）。

得到MLS输入序列码和测量输出信号的互关联的表达式；通过等式5的几步简单推算过程，便可以推导出我们所需要结果即系统的脉冲响应等于MLS输入序列码和测量输出的互关联响应。

CLIO电声测量系统采用MLS分析获得扬声器无消声室频率响应的典型操作应用，也就是说获得的频率响应就象是在消声室中测量得到的，而实际的测量却在普通的房间中
进行的。

图4显示的是MLS码激励测量而得脉冲响应。

注意的是在测量中需要对时间进行一些重要的选择从而获得所需进行最后FFT变换结果的起始点；图中所示的是扬声器在普通房间的脉冲响应，由图可见MLS激励信号大约有2.1毫秒的滞后，因为声速为（大约344米/秒），通过简单的计算可以得到麦克风距离被测扬声器声学中心的准确距离（在本例中为72厘米）。

同时也可以看到在一段时间（9毫秒）后，脉冲在已经衰减到可以忽略的值的时候又一个能量的波峰到达，这是声波在房间的第一次反射（干扰）；如果你对被扬声器加上房间的频率响应感兴趣或者想获得被扬声器近似消声室频率响应特性，那么这个时间就是一个选择点。

如果你关心的是扬声器加上房间的频率响应，那么需要将全部的脉冲响应进行FFT 变换并且得到图5所示的被扬声器+房间的频率响应。

如果你关心是被扬声器近似消声室频率响应特性，那么只需要将部分的脉冲响应选取进行FFT变换；换句话说即只需要用一个时间窗口来选择并剔除掉激励信号2.1毫秒之前的时间与第一次反射波（干扰）峰之后的时间（如图4）；从而得到如图6所示的扬声器消声室频率响应特性。

（具体的操作参照CLIO操作手册）
这两个图清楚的显示了环境对扬声器频率响应测量的影响；同时还可以通过脉冲响应来研究墙体材料的声频吸收特性。