低噪声产品的声品质客观参量近场检测方法技术

低噪声产品的声品质客观参量近场检测方法，具体步骤如下：1)采用传声器获取声学近场(小于半波长)范围内的产品噪声信号；2)根据反映人主观听觉感受的声品质客观参量(包括：响度、尖锐度等)算法，计算产品近场声信号的声品质客观参量值；3)对比其它方式的检测结果确定产品合格的门槛值或不合格产品的典型故障特征，剔除声品质客观参量指标异常的产品，达到区分合格与不合格产品的目的。

Near field detection method for sound quality objective parameters of low noise products

The objective parameter of sound quality low noise near field detection method, the specific steps are as follows: 1) using near field acoustic microphone gain (less than half wavelength) product noise signal range; 2) according to the objective parameters of sound quality subjective auditory perception reflect (including loudness and sharpness etc.) algorithm, computing products a sound signal of sound quality objective parameter value; 3) determine the typical fault characteristics of products qualified or unqualified products of the threshold detection results compared to other methods, excluding the sound quality objective parameters of abnormal products, to achieve the purpose of distinction between qualified and unqualified products.

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及噪声控制、心理声学、声品质客观参量、产品质量检验、计算方法等
，更具体的说是基于声学近场测量的低噪声产品的声品质客观参量检测评价方法。
技术介绍
：一些低声压级恼人的噪声源会严重恶化人的听觉感受，比如剃须刀、汽车座椅驱动器等不合格产品工作时产生尖锐的吱吱声。产品的噪声是否平顺、不恼人是决定此类产品是否合格，提升产品质量的关键因素。由于此类产品辐射噪声的声压级低、频谱分布宽，常规的声压级检测、特征异响频率分析方法无法有效区分合格与不合格产品。经文献调研，没有发现一种成熟方法可以有效检测评估此类产品。目前，企业采用了人耳直接听的方法来辨别合格与不合格产品，人工方法存在检测结果无法定量描述、可靠性差、工作效率低等不足。为了定量描述人耳对声音的听觉感受，从而为低声压产品的质量检测提供依据，研究者提出了能够反映人对声音主观感受的量-声品质客观参量。Blauet给出的声品质定义为：“声品质”是指人通过人耳对声音事件的听觉感知，在主观上做出喜好判断的过程。而声品质好坏的描述可由一系列反应了噪声对人主观情绪上影响程度的指标(如响度、尖锐度等)来表示。另一方面，在低噪声产品(声源)的声学近场测量时，传声器可以捕捉到常规的声学远场测量时不能获得的倏逝波(evanescentwave)。倏逝波是由结构中小于空气中声波波长振动波辐射形成，随距离的增加，倏逝波幅值以指数形式衰减，距离一个波长时幅值将衰减97％以上。大部分结构振动辐射形成倏逝波，只有极少部分波长大于空气中声波波长的结构波能辐射形成噪声。因此，通过声学近场测量就可以获得比常规声学测量更丰富的结构振动状态信息，从而更有效地识别产品故障缺陷。
技术实现思路
：本专利技术要克服现有技术的上述缺点，提供一种低噪声产品的声品质客观参量检测方法。本专利技术的目的是：1.采用声学近场测量方法，以便充分获取结构表面的倏逝波，尽可能地让测量信号反映声源内部振动信息；2.克服了凭经验的人耳辨别方法的缺陷，采用科学的理论模型，增加检测结果的可重复性和准确度；3.采用声学近场测量和声品质客观参量理论模型相关结合的方法，根据低噪声产品缺陷的典型特征和声品质客观参量指标的门槛值，达到区分合格与不合格产品的目的。本专利技术的低噪声产品的声品质客观参量近场检测方法，包括如下步骤：1)采用传声器获取声学近场(距离声源半个波长)范围内的产品噪声信号，所述的声学近场范围是指距离声源半个波长的范围，该信号包含了大量的倏逝波信息；2)根据1)中得到的空间中的近场声信号，采用声品质客观参量计算模型(包括：响度、尖锐度等)，计算反映产品噪声人听觉舒适度的声品质客观参量值；声品质响度的计算模型：根据Moore的响度定义，心理声学客观参量的响度计算以等效矩形宽度尺度为基础，在人耳0.05kHz～15kHz的听觉频率范围内建立了372个听觉滤波器，其中临界频带宽度ERB和频率f的对应关系可近似为：ERB＝24.673(0.004368f+1)(1)式中：f为频带的中心频率。0.05kHz～15kHz频率范围内人耳听觉滤波器的中心频率可由下式得到：ERB-number＝21.366lg(0.004368f+1)(2)式中：f为滤波器的中心频率。滤波器的输出激励可由下式求得：0.05kHz～15kHz频率范围内人耳听觉滤波器的中心频率可由下式确定：式中：Ei为第i滤波器的输出激励，W(gij)为第i个滤波器对频率j处输入的响应，为输入信号的有效值功率，P0为参考声压2×10-5帕，在获得滤波器输出信号基础上，可求得特征响度N'。最终响度是对372个滤波器求得的特征响度之和，如下式：尖锐度模型：在尖锐度计算过程中，尖锐度用S表示，其计算公式为：式中：N'为Zwicker响度模型中的特征响度，而3)根据2)中得到的产品，对比其它方式的检测结果确定合格产品的门槛值或不合格产品的典型故障特征，剔除声品质客观参量指标异常的产品，达到区分合格与不合格产品的目的。本专利技术给出的方法满足低声压级人因产品质量检测的要求，采用声品质客观量计算方法分析在声学近场测量获得的倏逝波信号，根据其它方式的检测结果确定合格的门槛值或不合格产品的典型故障特征，达到区分产品合格与不合格的目的。本专利技术的有益效果：1.本专利技术通过在声源的声学近场测量，可以获得比常规远场测量方法更多的产品故障信息(特征)，突破原先远场测量的限制，可以有效获得结构振动状态特征；2.本专利技术采用科学的理论模型，能获得比人耳辨别的检测结果更高的准确度；3.该方法计算结果能有效揭示产品的噪声信号特征，达到区分合格与不合格低噪声产品的目的。附图说明：图1是本专利技术所采用的测量装置示意图。图2是本专利技术的实际测量现场图。图3(a)是不合格样本与合格样本的响度对比图,图3(b)是经低通滤波器(中心频率50Hz)处理后不合格样本与合格样本的响度对比图。图4是不合格样本与合格样本的尖锐度对比图。具体实施步骤：下面结合附图，进一步说明本专利技术本专利技术的低噪声产品的声品质客观参量近场检测方法，按如下步骤进行：1)采用传声器获取声学近场(距离声源半个波长)范围内的产品噪声信号，该信号包含了大量的倏逝波信息；2)根据1)中得到的空间中的近场声信号，采用声品质客观参量计算模型(包括：响度、尖锐度等)，计算反映产品噪声人听觉舒适度的声品质客观参量值；；声品质响度的计算模型：根据Moore的响度定义，心理声学客观参量的响度计算以等效矩形宽度尺度为基础，在人耳0.05kHz～15kHz的听觉频率范围内建立了372个听觉滤波器，其中临界频带宽度ERB和频率f的对应关系可近似为：ERB＝24.673(0.004368f+1)(1)式中：f为频带的中心频率。0.05kHz～15kHz频率范围内人耳听觉滤波器的中心频率可由下式得到：ERB-number＝21.366lg(0.004368f+1)(2)式中：f为滤波器的中心频率。滤波器的输出激励可由下式求得：0.05kHz～15kHz频率范围内人耳听觉滤波器的中心频率可由下式确定：式中：Ei为第i滤波器的输出激励，W(gij)为第i个滤波器对频率j处输入的响应，为输入信号的有效值功率，P0为参考声压2×10-5帕，在获得滤波器输出信号基础上，可求得特征响度N'。最终响度是对372个滤波器求得的特征响度之和，如下式：尖锐度模型：在尖锐度计算过程中，尖锐度用S表示，其计算公式为：式中：N'为Zwicker响度模型中的特征响度，而3)根据2)中得到的产品，对比其它方式的检测结果确定合格产品的门槛值或不合格产品的典型故障特征，剔除声品质客观参量指标异常的产品，达到区分合格与不合格产品的目的。验证方法下面通过具体实施例子对本专利技术作进一步的描述。本实施例子中，以丹麦B&K公司型号为4956的Free-field1/2英寸麦克风作为传声器测量工具，如图1所示，传声器尽可能近地放置在汽车座椅水平驱动器的减速箱，距离减速箱2mm。在全消声室内搭建实验测试架台，如图2所示。以PLC控制汽车座椅水平驱动器运行，采用1/2英寸麦克风采集汽车座椅水平驱动器运行时的近场声信号，通过声品质客观参量算法的耦合计算模型(包括：响度、尖锐度、粗燥度等)，计算反映产品工作状态的声品质客观参本文档来自技高网...

【技术保护点】
低噪声产品的声品质客观参量近场检测方法，包括以下几个步骤：1)采用传声器获取声学近场范围内的产品噪声信号，该信号包含了大量的倏逝波信息，所述的声学近场范围是指距离声源半个波长范围内；2)根据步骤1)中得到的空间中的近场声信号，采用声品质客观参量计算模型，包括：响度、尖锐度，计算反映产品噪声人听觉舒适度的声品质客观参量值；声品质响度的计算模型：根据Moore的响度定义，心理声学客观参量的响度计算以等效矩形宽度尺度为基础，在人耳0.05kHz～15kHz的听觉频率范围内建立了372个听觉滤波器，其中临界频带宽度ERB和频率f的对应关系可近似为：ERB＝24.673(0.004368f+1)                            (1)式中：f为频带的中心频率。0.05kHz～15kHz频率范围内人耳听觉滤波器的中心频率可由下式得到：ERB‑number＝21.366lg(0.004368f+1)                     (2)式中：f为滤波器的中心频率。而滤波器的输出激励可由下式求得：0.05kHz～15kHz频率范围内人耳听觉滤波器的中心频率可由下式确定：Ei=ΣW(gij)Pj2P02E0---(3)]]>式中：Ei为第i滤波器的输出激励，W(gij)为第i个滤波器对频率j处输入的响应，为输入信号的有效值功率，P0为参考声压2×10‑5帕，在获得滤波器输出信号基础上，可求得特征响度N'。总响度是对372个滤波器求得的特征响度之和，如下式：N=Σi=1372Ni′---(4)]]>尖锐度模型：在尖锐度计算过程中，尖锐度用S表示，其计算公式为：S=0.1043×∫024N′g(z)dz∫024N′dz---(5)]]>式中：N'为Zwicker响度模型中的特征响度，而g(z)=1(z<16)0.066e0.171z(z≥16)---(6)]]>3)根据2)中计算得到的反映产品运行状态的声品质客观参量指标，对比其它方式的检测结果确定合格产品的门槛值或不合格产品的典型故障特征，剔除声品质客观参量指标异常的产品。...

【技术特征摘要】
1.低噪声产品的声品质客观参量近场检测方法，包括以下几个步骤：1)采用传声器获取声学近场范围内的产品噪声信号，该信号包含了大量的倏逝波信息，所述的声学近场范围是指距离声源半个波长范围内；2)根据步骤1)中得到的空间中的近场声信号，采用声品质客观参量计算模型，包括：响度、尖锐度，计算反映产品噪声人听觉舒适度的声品质客观参量值；声品质响度的计算模型：根据Moore的响度定义，心理声学客观参量的响度计算以等效矩形宽度尺度为基础，在人耳0.05kHz～15kHz的听觉频率范围内建立了372个听觉滤波器，其中临界频带宽度ERB和频率f的对应关系可近似为：ERB＝24.673(0.004368f+1)(1)式中：f为频带的中心频率。0.05kHz～15kHz频率范围内人耳听觉滤波器的中心频率可由下式得到：ERB-number＝21.366lg(0.004368f+1)(2)式中：f为滤波器的中心频率。而滤波器的输出激励可由下式求得：0.05kHz～15kHz频率范围内人耳听觉滤波器的中心频率可由下式确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：金江明，戢金国，卢奂采，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33