扬声器故障检测及分类识别方法研究

摘要

扬声器生产过程中，纯音检测是产品质量检测的首道工序。目前，电声行业对纯音检测主要靠入耳监听，这种方法主观性强，不仅受工作环境影响，还与工作人员的状态和经验有关，并且长期监听对人的听觉神经带来伤害。因此寻找一种自动化的检测方法成为当前电声行业的重要研究课题。
　　目前的扬声器异音故障自动检测系统为利用扫频仪激励扬声器，同时用传声器、采集卡采集响应声音信号传入计算机。并通过时频变换对响应信号进行处理，由时频图进行故障特征提取及识别。这种方法用于消音室或消音箱的环境下，对扬声器是否存在故障具有很好的判断能力。但该方法不仅易受扬声器生产车间复杂的电磁干扰和噪声的影响，导致声音信号采集的不准确，降低检测准确性;而且，其只能检测扬声器是否存在故障，而对扬声器故障类型的识别却无能为力。因此，怎样实现工业现场大噪声环境下异音故障的检测和分类识别成为本文研究的重点。
　　本文提出了一种基于振动位移的扬声器故障检测和分类识别方法，这种方法不仅能很好的避免工业现场环境噪声干扰对检测系统的影响，使检测系统能适应复杂的工业环境;而且，这种方法在检测出故障的同时还会识别出故障的类型。首先用视觉传感器采集扬声器图像识别罩内漏气故障，然后采集扬声器上多点静态高度信息识别碰圈故障，最后采集扬声器振动位移信号识别打底和小音故障。实验证明这种方法对扬声器这四种故障的检测和分类识别具有很好的准确性。
　　本课题研究成果主要包括:
　　(1)系统基于激光位移传感器的测量原理和XY移动平台在二维空间的运动，实现扬声器几何形状的检测和三维点云数据的采集。
　　(2)提出了一种基于视觉引导的测量点快速精确定位的方法。
　　(3)通过研究分析不同类型故障的特点，提出了一种基于振动位移的扬声器故障检测和分类识别方法。
　　(4)完成了系统硬件的搭建和软件各个模块的集成，将扬声器几何形状检测、测量点的定位、故障类型的识别功能集中于一个软件。
　　(5)通过检测扬声器的几何形状，建立了扬声器的有限元模型，并在ANSYS环境下对其进行了模态分析和谐响应分析。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及选题意义

1．2 扬声器故障分类检测方法的国内外研究状况

1．2．1 扬声器故障检测的技术难点

1．2．2 国内外研究历史、现状

1．2．3 故障分类检测的发展趋势

1．3 本课题的主要研究内容

1．3．1 本课题研究的关键技术问题

1．3．2 采用的研究方法综述

1．4 本文的结构安排

2 扬声器故障及分类检测

2．1 扬声器的工作原理

2．1．1 电动扬声器的振动模型

2．1．2 扬声器的主要性能指标

2．2 扬声器故障的产生原理及故障类型

2．2．1 扬声器故障的产生原理及基本分类

2．2．2 扬声器的异音故障

2．3 扬声器罩内漏气故障检测方法

2．4 扬声器碰圈故障检测方法

2．5 扬声器打底故障检测方法

2．6 扬声器小音故障检测方法

2．7 其它扬声器故障类型的分析

2．8 本章小结

3 基于振动位移的扬声器故障检测系统硬件结构设计

3．1 系统总体结构及工作原理

3．2 检测系统运动平台设计

3．2．1 XY运动平台

3．2．2 平台控制器

3．3 视觉传感器夹具部件结构设计

3．4 激光位移传感器的选用

3．5 扫频仪及视觉传感器的选用

3．5．1 扫频仪

3．5．2 镜头

3．5．3 摄像机的相关特性参数

3．6 本章小结

4 基于振动位移的扬声器故障分类检测方法

4．1 振动位移方法在扬声器故障分类检测中的应用

4．1．1 理论分析

4．1．2 软件编程及应用实验

4．2 基于视觉引导的特征点快速精确定位方法

4．2．1 原理描述

4．2．2 基于棋盘格标定板的二维标定方法

4．2．3 二维标定的误差补偿

4．2．4 软件编程及应用实验

4．3 结论及误差分析

4．3．1 结论

4．3．2 误差分析

4．4 本章小结

5 基于有限元的扬声器模型动力学仿真

5．1 扬声器模型动力学仿真分析的目的

5．2 扬声器三维几何模型的建立

5．2．1 扬声器几何形状检测及三维点云数据采集

5．2．2 扬声器三维模型的重构

5．3 扬声器有限元模型的建立

5．3．1 扬声器材料属性及物理属性的选择

5．3．2 扬声器有限元模型的网格划分

5．4 扬声器的振动模态分析

5．4．1 振动模态分析的理论基础

5．4．2 模型的导入及约束的加载

5．4．3 振动模态的实验分析

5．5 扬声器的谐响应分析

5．5．1 谐响应分析的理论基础

5．5．2 模型的导入及约束的加载

5．5．3 谐响应的实验分析

5．6 本章小结

6 结论及展望

参考文献

8 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢