专利名称：异常声音评估系统、声音记录设备以及异常声音评估设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种异常声音评估系统，该系统装载在例如某种车辆上来评估车辆或是引擎这样的设备出现异常时所产生的异常声音，本发明还涉及适用于本系统的一种声音记录设备以及一种异常声音评估设备。
背景技术：
迄今为止，当汽车这样的交通工具中的引擎出现异常或故障的时候，常规的做法是根据引擎产生的异常声音来评估其异常或故障。通常，一位技师会前往(故障)车辆被送往的例如一家汽车经销商或是汽车修理厂处，通过现场监听异常声音来根据异常声音进行异常评估。在这种情况下，如果评估不能达成一个结论，那么就要检索关于迄今为止已经收集到的异常声音的资料，以寻找关于与待评估的异常声音大致相同的异常声音的描述，从而判断该声音是否异常。或者，如果不能现场进行异常诊断， (故障)车辆就会被送往有能力检查该车辆的修理厂或是该车辆的制造商处，对其进行噪声与振动测试(NV测试)，并通过分析来调查原因。一旦找到了异常声音的起因，就采取适当的措施。由于这种基于人类敏感度的鉴定手段会随不同的评估人而变化，因此就需要一种根据固定的标准进行评估的系统。
另一方面，一种根据声音来评估生产线异常的已有技术是利用多个特征音量来分析从一个马达传动器中获取的声音数据，并根据分析的结论确定马达传动器的工作状态，所述的马达传动器是使用在车载空调器中的，该技术在日本专利公报HEI 11-278041号中有所说明。在日本专利公报HEI 4-363641中描述的另一种已有技术是将引擎启动时的声音与一个参考引擎声音进行比较，并根据比较结果来判断电池、启动器以及交流发电机是否处于异常状态。
前面提及的异常评估装置经过改装，以适合在声音被记录下来的现场判断是否出现了异常。如果异常评估是出货前在工厂中进行的，那么这种改装无疑是很方便有利的。但是，如果一台车辆在已经出货后发生了异常，那么异常评估装置就必须被运送到待检测车辆所在的地点。由于这个原因，如果对异常评估装置进行升级以容纳大量数据作为判断标准来获取更高精度，那么运送这样一台升级后的装置有时就不是很方便。
发明内容
本发明的一个目标在于消除这样的不便之处。
为了达到这样的目标，本发明提供了以下装置。就是，根据权利要求1所述的一种异常声音评估系统，其特征在于包括一个声音记录设备，它在待测设备附近的一个位置记录该设备产生的声音；还包括一个用来评估记录下来的声音的异常声音评估设备，其中声音记录设备包括声音数据转换装置，用来将记录下来的声音转换为数字声音数据，以及声音数据输出装置，用来输出为异常声音评估设备所使用而转换的数字声音数据；而异常声音评估设备包括声音数据输入装置，用来接收数字声音数据，以及异常声音评估装置，用来根据输入的数字声音数据评估声音是否异常，并输出一个评估结论，结论中包含关于设备的异常信息。
本发明中所述的“设备”包括各种交通工具比如汽车，这类交通工具中所包含的部件如引擎、传动、悬挂以及差动装置，构成工厂、建筑机械以及各种生产工厂中的生产设备的各种机床。
这里所用的短语“输出为异常声音评估装置所使用而转换的数字声音数据”指的是包括通过一个网络如因特网从远处的地点或是通过室内网络如企业内部互连网(Intranet)联机输出数字声音数据给异常声音评估装置，以及通过将数字声音数据储存到便携式存储媒介如磁盘或是磁光盘上，以便脱机地输出数字声音数据给异常声音评估装置。
相应于这种结构，声音记录装置应该能够记录一个声音，将记录下来的声音转换为数字声音数据并将转换好的数字声音数据输入到异常声音评估装置，而异常声音评估装置能够根据数字声音数据评估该声音是否异常。由于声音记录装置具有声音数据输出装置，用来输出为异常声音评估装置的使用而由声音转换来的数字声音数据，因此声音记录装置和异常声音评估装置不必处在同一地点。
因此，当所述的设备是例如车辆的引擎时，即使该车辆在安装了异常声音评估装置的地点以外的其他地方-例如高速公路上陷入停滞，也能够评估该异常声音。此外，由于异常声音评估装置能够接收来自于多个声音记录装置的数字声音数据，因此就可以避免功能的重复，从而降低整个系统的成本。
根据权利要求2所述的一种异常声音评估系统，其特征在于包括一个声音记录设备，它在待测设备附近的一个位置记录该待测设备产生的声音；还包括一个用来评估记录下来的声音的异常声音评估设备，其中声音记录设备包括声音数据转换装置，用来将记录下来的声音转换为数字声音数据，声音数据输出装置，用来输出为异常声音评估设备所使用而转换的数字声音数据，以及评估结论输入装置，用来接收异常声音评估设备输出的评估结论；而异常声音评估设备包括声音数据输入装置，用来接收声音记录设备输出的数字声音数据，异常声音评估装置，用来根据输入的数字声音数据评估声音是否异常，并输出一个含有异常信息的评估结论，以及评估结论输出装置，用来把异常声音评估装置输出的评估结论输出给声音记录设备。
这里所用的短语“把评估结论输出给声音记录设备”包括联机输出和脱机输出，这与前面的例子中一样。
在这种结构中，像权利要求1所述的发明一样，声音记录装置能够将记录下来的声音转换为数字声音数据，而异常声音评估装置则能够根据数字声音数据评估该声音是否异常。由于声音记录装置具有声音数据输出装置，用来输出为异常声音评估装置的使用而由声音转换来的数字声音数据，所以声音记录装置和异常声音评估装置不必处在同一地点。此外，由于异常声音评估装置具有声音数据输出装置来输出评估结论给声音记录装置，因此即使声音记录装置和异常声音评估装置不在同一地点，也能够在声音被记录下来的地方查看对声音的评估结论。
因此，当所述的设备是例如车辆的引擎时，即使该车辆在安装了异常声音评估装置的地点以外的其他地方-例如高速公路上陷入停滞，操作员也能获知对异常声音的评估结论。有了这些评估结论之后，就能在现场进行维修操作，从而迅速地采取合适的措施。
评估结论中包含了至少一条如下异常信息项目是否存在异常现象、发生异常的部位、异常状态、替换零件以及修理方法。有了这样一种结构，即使是一个不怎么熟悉异常声音评估的操作员也能根据关于评估的信息来得知是否发生了异常、维修方法等等。
根据权利要求4所述的一种声音记录设备，其特征在于包括声音记录装置，用来在待测设备附近的一个位置记录该待测设备产生的声音，声音数据转换装置，用来把记录下来的声音转换为数字声音数据，以及声音数据输出装置，用来为异常声音评估设备输出转换过的数字声音数据。
根据权利要求5所述的一种异常声音评估设备，其特征在于包括声音数据输入装置，用来接收数字声音数据，所述的数据是由待测设备产生的声音转换而来的，而声音则是在待测设备附近的位置处记录下来的；数据存储装置，用来储存对应于设备出现异常时所产生的异常声音的参考数字声音数据，该装置还将参考数字声音数据与表示异常状态的状态数据关联起来；以及异常声音评估装置，该装置通过比较输入的数字声音数据与参考声音数据来评估异常声音，并输出一个含有异常信息的评估结论。
图1示出了依照本发明的一个实施例配置的示意图。
图2示出了同一个实施例中所包括的声音记录装置的处理步骤流程图。
图3示出了同一个实施例中所包括的异常声音评估装置的处理步骤流程图。
图4示出了给出依照本发明所述的评估结论的屏幕显示的图示。
具体实施例方式
下面将参照
本发明的一个实施例。
图1中所示的异常声音评估系统，使用在例如车辆这样的设备-特别是汽车1中，该系统包括一个声音记录设备2，该装置在汽车1所处的地点记录汽车1所产生的声音，还包括一个异常声音评估设备3，该装置被安装在例如汽车制造商的产品控制部门，用来评估记录下来的声音。在该实施例中，声音记录设备2和异常声音评估设备3可以通过因特网互相连接进行双向通信。
声音记录设备2主要由一支麦克风MC、一台便携式个人电脑21(下文中称为笔记本PC)以及一部PHS(个人手提电话系统)22或是数字式移动电话组成，其中PHS或数字式移动电话作为发送/接收装置，用来向异常声音评估设备3发送数字声音数据，并接收异常声音评估设备3输出的评估结论。笔记本PC21包括一个A/D转换器，用来把麦克风MC拾取的声音所对应的模拟信号转换为数字信号；一个存储器，比如硬盘，用来保存A/D转换器输出的数字信号和由数字信号制成的数字声音数据；一个OS(操作系统)和应用软件；一个中央处理单元(CPU)；一台由液晶显示屏面构成的显示器，用来可视化地显示模拟信号、数字信号等等；以及一个输入装置，包括一个鼠标、一个键盘等等，用来输入记录声音中所需的信息。此外，笔记本PC21中预先安装了声音记录应用软件(下文中称为声音记录软件)，用来对声音进行高分辨率的数字采样，同时通过执行FFT(快速傅立叶变换)获取引擎的转数信息等等，为把数字信号转换成数字声音数据而作准备，笔记本PC21中还安装了Web浏览器软件等类似软件。通常，笔记本PC21都备有麦克风输入端口，可以让麦克风MC输入声音。因此，声音记录装置就由麦克风MC与笔记本PC21实现，声音转换装置由笔记本PC21实现，而声音数据输出装置则由PHS22或是数字式移动电话与笔记本PC21实现。
这样的一种声音记录设备2是便携式的，因此它能够在汽车1所处的地点记录例如汽车1的引擎所产生的异常声音。具体地说，引擎所产生的这种声音是按以下步骤被记录下来的启动声音记录软件，把麦克风MC从引擎拾取的声音实时转换为数字声音数据，并将数字声音数据储存到存储器上。随后，数字声音数据被输出，也就是通过因特网被发送给异常声音评估设备3。
异常声音评估设备3，包括一台连接到例如LAN(局域网)4上的工作站系统WS以及一个数据库DB，它能通过分析声音记录设备2发送来的数字声音数据并将数字声音数据与积累在数据库DB中的参考数字数据进行比较，来评估一个声音，接着再发送一个评估结论给声音记录设备2。工作站系统WS包括一台显示器、一个输入装置-包括鼠标、键盘等、一个中央处理单元、一个存储器以及一台打印机，而且能够分析数字声音数据并输出评估结论。工作站系统WS具有通信功能，能够通过LAN4和因特网发送和接收数据，它还具有数据库DB管理功能。对于数字声音数据的分析和评估是从多个方面进行的，例如频率分析、基于高阶算法的谱处理、不同转数的频率分析，等等。对于要实现的这些分析与处理，数据库DB中存有分析及处理中所需的参考数字声音数据。因此，工作站系统WS起到了声音数据输入装置和异常声音评估装置的作用。
数据库DB由工作站系统控制来进行数据的输入/输出、检索等等。数据库DB中存有参考数字声音数据，这些数据是通过对引擎及传动装置(各自包括一个离合器、传动装置、转动轴以及末级减速齿轮)在正常工作状态下的正常工作声音进行采样而采集到的，数据库DB中还存有引擎及传动装置在非正常工作状态下的异常工作声音，这些数据以引擎的每分钟转速(rpm)为基础，对应于各种类型的汽车1，并且涉及关于车辆类型、引擎类型、引擎载荷等等的附带信息。数据库DB中还存有以参考数字声音数据项为基础的、对于前述数字声音数据分析及评估的结论。这种评估结论中包括了故障信息，其中含有关于是否存在异常现象、发生异常的部位、异常状态、替换零件以及维修方法的信息。因此，数据库DB起到了数据存储装置的作用。
有了这样一种结构以后，当需要诊断是否发生了故障或异常的汽车1被送到例如一家汽车经销商店时，该汽车经销商店中的声音记录设备2就会在汽车1附近的位置处记录(采样)例如汽车1的引擎声以及引擎的转数信息。这种情况下，包括车辆型号、引擎型号等等在内的相关信息都会通过输入装置被输入。如图2中所示，麦克风MC输出的一个模拟信号被A/D转换器转换为数字声音数据，并与相关信息一起被临时储存在存储器中。在记录引擎声时，显示器把已经被转换为数字声音数据的引擎声以图形方式显示在一个三维坐标系中，该坐标系的坐标轴分别表示例如时间、频率和强度，附属于数字声音数据的各种信息也一同被显示在同一个屏幕上。随后，PHS22被连接到声音记录设备2上，后者又被连接到因特网上。在与因特网建立连接之后，储存起来的数字声音数据就被发送给异常声音评估设备3。
如图3中所示，通过因特网接收到数字声音数据以及相关信息和附属信息的异常声音评估设备3，根据接收到的信息项搜索数据库DB。随后，异常声音评估设备3通过把数字声音数据与从数据库DB中检索到的数据进行比较来分析数字声音数据，并根据比较分析的结果评估记录下来的引擎声。参考数字声音数据与数字声音数据之间的比较分析是在例如引擎转数彼此相同的情况下、根据频率上的差别、频谱、波形等等进行的。比较分析可以在工作站系统的显示器显示了参考数字声音数据和对应于记录下来的引擎声的数字声音数据的条件下进行，以便让操作员从视觉上检查数据。如果通过比较分析发现两者之间有差别，那么异常声音评估设备3就会根据发现的差别来评估引擎声，制定一份关于是否有异常发生、发生异常的部位、异常状态、是否需要维修、消除异常所需的替换零件等等的评估结论，并在屏幕上显示出评估结论，例如图4中所示的那样。随后，制定好的评估结论就会被输出给声音记录设备2，该装置通过因特网与异常声音评估设备3相连。输入到声音记录设备2的评估结论被可视化地输出，它由声音记录设备2的显示器以与异常声音评估设备3中相同的格式显示出来。
由于声音记录设备2与异常声音评估设备3彼此分开，而且声音记录设备主要由笔记本PC21构成，因此声音记录设备2非常便于携带，如果它被带到待测车辆1所在的地点-特别是例如汽车经销商店中，就能够记录作为(待测)设备的汽车1的引擎所产生的声音。这意味着不论汽车1在哪里，声音记录设备2都能够记录汽车1的引擎所产生的声音，也就是说，不仅可以在汽车经销商店里，还可以是在车主的车房里或是高速公路上。此外，由于异常声音评估设备3不必位于待测汽车1所在的地点，带有数据库DB的异常声音评估设备3就能进行更高精度的分析，从而实现精确的评估。
另外，由于引擎所产生的声音可以和附属信息一起被采样、被转换成数字声音数据并且可以通过因特网迅速地被发送给异常声音评估设备3，因此操作员就能够在汽车经销商店-也就是记录引擎声的地点检查出他面前的汽车1是处在正常状态还是异常状态中。这样就能够在远离异常声音评估设备3的地点获取对于声音的正确评估结论，并在发现异常时迅速采取合适的措施。由于异常声音评估设备3会就记录下来的声音是否异常进行评估，即使那些并不怎么精通于异常声音诊断的人士通常也能够作出正确的评估。
因此不必为了检查异常或故障的目的向车主借用汽车1，从而减轻了车主的负担。另外，由于可以直接从发生异常的汽车1录取声音，因此就可以免除这样一项工作用同样类型的另一辆汽车1再现一种异常的状态。异常声音评估系统可以在待测汽车1的异常状态下记录它产生的声音，并评估其是否发生了异常，由此就能提供较高准确度的评估。
应该注意的是，本发明并不局限于上述的实施方式。
上述的实施例使用一部PHS来把声音记录设备2连接到因特网上，同样也可以利用电缆把笔记本PC21中整合的调制解调器接口与室内或公共电话接口互连、来连接声音记录设备2与因特网。
也可以提供多个声音记录设备2，用于各个声音记录场合。在这种情况下，如果(数个)声音记录设备2同时与因特网建立连接，那么异常声音评估设备3会按照数字声音数据项输入的顺序，从最先出现的到最后出现的依次分析和评估这些数据。因此，即使有多个声音记录设备2同时工作，单个异常声音评估设备3也能对各个声音记录设备2记录下来的声音进行评估。通过在系统中使用多个声音记录设备2，能够降低整个系统的成本，又能在几乎同一时间检测并评估多种异常或故障。
异常声音评估系统可以被设置成能够在一辆汽车行进过程中记录汽车内部所产生的声音。
本发明并不局限于附图中所示系统的各个部件的特性，可以对它进行各种不同的改进，但也不会偏离本发明的设计思想和范围。
工业适用性根据上述的本发明，声音记录设备带有声音输出装置，用来输出为异常声音评估装置而由声音转换来的数字声音数据，并且声音记录装置能够记录声音、将记录下来的声音转换成数字声音数据，再把转换好的数字声音数据输入异常声音评估设备，而异常声音评估设备则能够根据数字声音数据对声音是否异常作出评估。有了这样一种结构，即使声音记录设备和异常声音评估设备不在同一地点，也能够对一个声音进行评估。
因此，当所述的待测设备是例如车辆的引擎时，即使该车辆在安装了异常声音评估设备的地点以外的其他地方-例如高速公路上陷入停滞，也能够对其异常声音进行评估。另外，由于异常声音评估设备能够接收来自于多个声音记录设备的数字声音数据，因此就可以避免功能上的重复，从而降低了整个系统的成本。
在权利要求2所述的发明中，声音记录设备带有声音数据输出装置，用来输出为异常声音评估设备(的使用)而由声音转换来的数字声音数据，因此，即使声音记录设备和异常声音评估设备不在同一地点，也能对声音进行评估。另外，由于异常声音评估设备带有用来向声音记录设备输出评估结论的声音数据输出装置，即使声音记录设备和异常声音评估设备不在同一地点，也能够在声音被记录下来的地方查看对声音的评估结论。
因此，当所述的待测设备是例如车辆的引擎时，即使该车辆在安装了异常声音评估设备的地点以外的其他地方-例如高速公路上陷入停滞，操作员也能获知对异常声音的评估结论。有了这些评估结论之后，就能在现场进行维修操作，从而迅速地采取合适的措施。
权利要求
1.一种异常声音评估系统，其特征在于包括一个声音记录设备，用于在待测设备附近的一个位置记录该待测设备产生的声音；还包括一个用来评估记录下来的声音的异常声音评估设备，其中声音记录设备包括声音数据转换装置，用来将记录下来的声音转换为数字声音数据，以及声音数据输出装置，用来输出为异常声音评估设备的使用而转换的数字声音数据；以及异常声音评估设备包括声音数据输入装置，用来接收数字声音数据，以及异常声音评估装置，用来根据输入的数字声音数据评估声音是否异常，并输出一个含有关于待测设备的异常信息的评估结论。
2.一种异常声音评估系统，其特征在于包括一个声音记录设备，用于在待测设备附近的一个位置记录该待测设备产生的声音；还包括一个用来评估记录下来的声音的异常声音评估设备，其中声音记录设备包括声音数据转换装置，用来将记录下来的声音转换为数字声音数据，声音数据输出装置，用来输出为异常声音评估设备的使用而转换的数字声音数据，以及评估结论输入装置，用来接收异常声音评估设备输出的评估结论；以及异常声音评估设备包括声音数据输入装置，用来接收声音记录设备输出的数字声音数据，异常声音评估装置，用来根据输入的数字声音数据对声音进行评估，并输出一个含有异常信息的评估结论，以及评估结论输出装置，用来把异常声音评估装置输出的评估结论输出给声音记录设备。
3.根据权利要求1或2所述的异常声音评估系统，其中所述的评估结论中含有下述异常信息项中的至少之一是否有异常现象发生、发生异常的部位、异常状态、替换零件以及维修方法的。
4.一种声音记录设备，其特征在于包括声音记录装置，用来在待测设备附近的一个位置记录该待测设备产生的声音；声音数据转换装置，用来把记录下来的声音转换为数字声音数据；以及声音数据输出装置，用来为异常声音评估设备输出转换过的数字声音数据。
5.一种异常声音评估设备，其特征在于包括声音数据输入装置，用来接收数字声音数据，所述的数字声音数据是由待测设备产生的声音转换而来的，并且声音是在待测设备附近的位置记录下来的；数据存储装置，用来储存参考数字声音数据，这些参考数据对应于待测设备出现异常时所产生的异常声音，该装置还将参考数字声音数据与表示异常状态的状态数据关联起来；以及异常声音评估装置，该装置通过比较输入的数字声音数据与参考声音数据来评估异常声音，并输出一个含有异常信息的评估结论。
6.根据权利要求5所述的异常声音评估设备，其中所述的评估结论中含有如下异常信息项中的至少之一是否有异常现象发生、发生异常的部位、异常状态、替换零件以及维修方法。
全文摘要
依照本发明的一种异常声音评估系统包括一个声音记录设备，它在待测设备附近的一个位置记录该设备产生的声音；还包括一个用来评估记录下来的声音的异常声音评估设备，其中声音记录设备包括声音数据转换装置，用来将记录下来的声音转换为数字声音数据，以及声音数据输出装置，用来输出为异常声音评估设备的使用而转换的数字声音数据；而异常声音评估设备包括声音数据输入装置，用来接收数字声音数据，以及异常声音评估装置，用来根据输入的数字声音数据评估声音是否异常，并输出一个含有关于待测设备的异常信息的评估结论。
文档编号G01M99/00GK1478195SQ01819818
公开日2004年2月25日 申请日期2001年9月28日 优先权日2000年12月1日
发明者滨田毅, 草尾望, 荻野亨朗, 安藤克, 江户亮一, 一, 朗 申请人:大发工业株式会社