第二章:产测硬件平台介绍

做TWS耳机产测,硬件平台是绕不开的基石。说实话,我刚入行那会儿,以为产测就是拿个手机连上耳机听听声音就完事了。后来被现实狠狠教育了一顿——量产线上每分钟要测几十台设备,人工根本搞不定。

这一章,我带大家认识一下产测必备的五大硬件。它们就像五根手指,各有各的用处,缺一不可。

2.1 射频屏蔽箱

先说说屏蔽箱。这玩意儿说白了就是一个金属盒子,把被测耳机和外界射频信号隔离开。为什么要隔离?你想想看,产线车间里几十台设备同时工作,WiFi、蓝牙、手机信号满天飞。如果不屏蔽,测试结果根本没法看。

我见过最夸张的一次,某家工厂的产测良率突然从98%掉到70%,排查了三天才发现是隔壁车间新装了一台大功率路由器。从那以后,我坚持每条产线必须配屏蔽箱,而且箱体接地要单独走线。

屏蔽箱的关键参数就两个:

  • 屏蔽效能:一般要求≥70dB,频率覆盖2.4GHz和5GHz
  • 射频接口:SMA或N型接头,驻波比要小于1.2
我的小建议:选屏蔽箱时别光看价格。有些便宜的箱子,屏蔽效能标称80dB,实际用起来连60dB都不到。我习惯让供应商提供第三方检测报告,或者自己带频谱仪去现场测一下。

2.2 音频分析仪

音频分析仪是测耳机音质的核心设备。它负责发出测试信号,然后采集耳机输出的声音,分析频响、失真、信噪比这些指标。

市面上主流的音频分析仪有Audio Precision、SoundCheck等。我个人比较喜欢AP的,操作界面虽然老气了点,但稳定性没得说。有一次产线上一台国产分析仪连续工作8小时后开始飘数据,换了AP就稳如老狗。

音频分析仪的核心指标:

参数 要求 说明
频率范围 20Hz~20kHz 覆盖人耳可听范围
THD+N ≤0.01% 总谐波失真加噪声
信噪比 ≥100dB A计权
注意:音频分析仪的输入阻抗要匹配好。我曾经遇到过因为阻抗不匹配,导致低频响应测试结果偏差了3dB,排查了半天才发现是线缆的问题。

2.3 电源与电流计

电源和电流计是测耳机功耗用的。TWS耳机对功耗极其敏感,充电盒的电池容量就那么点,如果耳机待机电流大了10μA,用户可能一天都撑不下来。

我建议用可编程电源,比如Keysight E36300系列或者国产的ITECH。它们可以精确控制电压,还能实时回读电流值。测待机电流时,我习惯把采样率设到100Hz以上,因为有些耳机在低功耗模式下会周期性唤醒,采样率低了根本抓不到峰值。

测功耗的典型流程:

  1. 设置电源电压为3.7V(锂电池典型电压)
  2. 耳机进入待机模式,记录电流值
  3. 耳机播放音乐,记录工作电流
  4. 计算平均功耗
避坑指南:我曾经遇到过一批耳机,待机电流测出来只有5μA,看起来非常完美。结果出货后用户反馈电池不耐用。后来发现是电流计的量程设错了——用10A档测μA级电流,精度根本不够。从那以后,我规定测待机电流必须用μA档。

2.4 气密性测试仪

气密性测试仪,也叫防水测试仪。TWS耳机一般都有IPX4或IPX5的防水等级,气密性不过关的话,汗水或者雨水渗进去,耳机就废了。

测试原理很简单:把耳机放进一个密闭腔体,抽真空或者加压,然后看压力变化。如果漏气,压力会下降。我见过有些工厂用肥皂水涂在耳机上测气密性,那方法太原始了,而且会损坏耳机外观。

气密性测试的关键参数:

  • 测试压力:一般用5~10kPa,太高会损坏耳机
  • 保压时间:3~5秒,太短测不准
  • 泄漏率:通常要求≤0.05mL/min
经验之谈:气密性测试的夹具设计很重要。如果夹具密封圈老化或者有毛刺,会导致误判。我建议每1000次测试后检查一次密封圈,该换就换,别心疼那点钱。

2.5 蓝牙综测仪

蓝牙综测仪是测蓝牙射频性能的。它模拟蓝牙基站,和耳机建立连接,然后测试发射功率、接收灵敏度、频率偏移等指标。

常用的蓝牙综测仪有R&S CMW270、Anritsu MT8852B等。我个人觉得CMW270功能更全,不仅能测蓝牙经典模式,还能测BLE 5.0和5.2。不过价格也感人,一台能买辆小汽车。

蓝牙测试的核心项目:

测试项 标准要求 说明
发射功率 0~4dBm Class 2标准
接收灵敏度 ≤-90dBm BER≤0.1%
频率偏移 ≤±50kHz 初始频率容限
注意:蓝牙测试一定要在屏蔽箱里做。我曾经在开放环境下测灵敏度,结果测出来-95dBm,看起来很好。后来发现是旁边一台设备的蓝牙信号干扰了测试结果。放到屏蔽箱里重测,实际只有-88dBm,差点就放行了不合格品。

小结

这五大硬件,每个都是产测链条上不可或缺的一环。屏蔽箱保证测试环境干净,音频分析仪把关音质,电源和电流计监控功耗,气密性测试仪确保防水,蓝牙综测仪验证无线性能。

嗯,硬件平台就介绍到这里。下一章我会讲软件架构,到时候咱们再聊怎么把这些硬件串起来,实现自动化测试。