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[導(dǎo)讀] 1. 噪聲和雜音概述 各種消費(fèi)產(chǎn)品有可能會(huì)產(chǎn)生不良的機(jī)械噪聲,這種噪聲對(duì)消費(fèi)者是不能接受的或令消費(fèi)者不滿的,這些產(chǎn)品包括: 汽車配件 壓縮機(jī)(電冰箱,冰柜) 計(jì)算機(jī)(風(fēng)扇啟動(dòng)) 電驅(qū)動(dòng)器 助聽器/

1. 噪聲和雜音概述

各種消費(fèi)產(chǎn)品有可能會(huì)產(chǎn)生不良的機(jī)械噪聲,這種噪聲對(duì)消費(fèi)者是不能接受的或令消費(fèi)者不滿的,這些產(chǎn)品包括:

  • 汽車配件
  • 壓縮機(jī)(電冰箱,冰柜)
  • 計(jì)算機(jī)(風(fēng)扇啟動(dòng))
  • 電驅(qū)動(dòng)器
  • 助聽器/耳機(jī)
  • 揚(yáng)聲器
  • 電話和移動(dòng)電話中的傳感器
  • 電視機(jī)

噪聲或雜音是一種非線性的、不規(guī)則的、脈沖式的和失真效應(yīng)的部分類型,他們通常不能用規(guī)則待測物(UUTs)來發(fā)現(xiàn),而他們一般又是由待測物中機(jī)械和結(jié)構(gòu)的缺陷產(chǎn)生的。由于具有非常低能量的短脈沖,傳統(tǒng)測試和分析方法諸如RMS-FFT和總諧波失真(THD)方法都是沒有用的。下面的圖片顯示了信號(hào)中的典型效應(yīng)。

1)信號(hào)中的毛刺

2)陡度

3)絕對(duì)(陡度)

2. 案例研究——揚(yáng)聲器缺陷檢測

揚(yáng)聲器缺陷檢測的高階次諧波特征分析

揚(yáng)聲器裝配故障,如摩擦音圈、彎曲的支架、松弛的軸等等,傳統(tǒng)上都是由生產(chǎn)線終端有豐富經(jīng)驗(yàn)的收聽者來檢測這些故障的。以測量總諧波失真(THD)為主要目的,我們曾試圖開發(fā)在線測試生產(chǎn)測量系統(tǒng),他們通常只能用來分析低階次的諧波,因而不能專門用來檢測缺陷的摩擦聲,嗡嗡聲和滴答聲等雜音。但是故障診斷時(shí)能否確定特定的缺陷特征嗎?經(jīng)過初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,我們可以做到這一點(diǎn),在超聲范圍內(nèi)(> 20千赫茲)測量是確定這些特征的主要因素。本案例研究描述了一種新的方法,在高階次諧波組的總能量中,例如從第10階次到第20階次或從第31階次到第40階次,對(duì)其分別進(jìn)行測量和分析。

揚(yáng)聲器的雜音信號(hào)特征

為何要關(guān)注高階次諧波?

總諧波失真主要是由第二階次和第三階次諧波占主導(dǎo)作用,幾乎很少與我們可以聽出來的音頻失真相關(guān)。例如,考慮下面這個(gè)揚(yáng)聲器的雜音。該揚(yáng)聲器的雜音是典型的導(dǎo)致豐富諧波頻譜的脈沖串。

實(shí)驗(yàn)過程
  1. 當(dāng)使用正弦波激勵(lì)時(shí),我們可以獲得已知缺陷的揚(yáng)聲器抽樣值,該缺陷會(huì)產(chǎn)生可以聽出來的音頻失真。
  2. 目視檢查揚(yáng)聲器,以確定故障的根源。
  3. 在音頻范圍(20 赫茲 到 1 千赫茲)內(nèi),手動(dòng)掃描揚(yáng)聲器,以確定造成聲頻失真的激發(fā)頻率。
  4. 使用掃描正弦激勵(lì),分析高達(dá)100千赫茲的諧波能量。

測量安裝

  • 使用橡皮高空繩索將每個(gè)揚(yáng)聲器懸掛,用來隔離振動(dòng)。
  • 測量麥克風(fēng)被放置在附近區(qū)域,如下圖所示。

結(jié)果 缺陷的視覺檢測

揚(yáng)聲器 # 包圍物 錐體 音圈 軸 防塵蓋 松弛的微粒 1 沒有 沒有 沒有 沒有 沒有 有 – 在音圈內(nèi) 2 沒有 有 – 折痕的 沒有 沒有 沒有 有 – 在音圈內(nèi) 3 沒有 有– 孔 沒有 有- 有切口 有 - 遺失 有 – 在軸后面 4 沒有 有 – 折痕的 沒有 沒有 沒有 沒有 5 沒有 有 – 折痕的 沒有 沒有 有 – 凹的 沒有 6 有 – 凹的 沒有 沒有 沒有 沒有 沒有 7 有 – 凹的 有- 孔型的/折痕的 沒有 沒有 沒有 沒有 8 沒有 有 – 凹的 沒有 沒有 沒有 沒有 9 沒有 沒有 沒有 沒有 沒有 沒有 10 有 – 凹的 有 – 折痕的 沒有 沒有 沒有 沒有

分析
  • 揚(yáng)聲器#9被用作控制
    • 沒有視覺或聽覺缺陷
    • 第40階次到第100階次諧波范圍內(nèi),只有低于0.01%的雜音(結(jié)果如下圖所示)

  • 針對(duì)相似的缺陷,對(duì)其他揚(yáng)聲器進(jìn)行了比較。
  • 找出具有相同諧波分組的趨勢。
揚(yáng)聲器缺陷相關(guān)

包圍物

  • 第1階次到第10階次諧波:揚(yáng)聲器6,%207%20和10
  • 基本頻率范圍:600到1300赫茲

防塵蓋

  • 第11階次到第20階次諧波:揚(yáng)聲器3 和5
  • 基本頻率范圍:100到400赫茲

防塵蓋

  • 第31階次到第100階次諧波:揚(yáng)聲器1
  • 基本頻率范圍:100到150赫茲

  • 第31階次到第100階次諧波:揚(yáng)聲器3
  • 基本頻率范圍:400到550赫茲

錐體

  • 第61階次到第70階次諧波:揚(yáng)聲器2,3,4,5,7,8, 和10

結(jié)論

相比傳統(tǒng)分析,使用雜音分析提供了更好的分析方法。這種分析不僅具有重復(fù)性,而且也適用于不同的揚(yáng)聲器模型。同樣至關(guān)重要的是該分析可以將數(shù)據(jù)采集在超聲范圍內(nèi),使該范圍內(nèi)的諧波對(duì)缺陷提供深入的了解,否則我們很難檢測包括軸在內(nèi)的缺陷。此外,高階次諧波不僅明確顯示了揚(yáng)聲器中的單一缺陷,而且他們還有助于對(duì)具有多個(gè)缺陷的揚(yáng)聲器進(jìn)行缺陷特征化分析。

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