基于自适应滤波的扬声器异常声检测电路装置及检测方法与流程

本发明属于电声检测技术领域，涉及一种基于自适应滤波的扬声器异常声检测电路装置，本发明还涉及上述检测电路装置的检测方法。

背景技术：

扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件，它是各种扩声设备的核心部件，它的性能对声音信号的重放影响很大。随着科技水平不断提高，人们对高质量的产品越来越重视，尤其是对扬声器音质感受的要求也越来越高。在扬声器的生产过程中，异常音检测已成为电声器件质量检测的关键环节，直接决定了产品质量的好坏。

由于装配错误、材料缺陷和杂质混入等多种原因，导致扬声器发出有别于合格扬声器的声音，称为扬声器异常音。常见的异常音分为“擦圈”(线圈运动中接触到导磁柱)、“异物”(铁粉或其他异物在扬声器磁隙内部)、“打线”(纸盆或振膜在运动中接触到引线)和“溢胶”(折环或定心支片处的多余胶)等。发出异常音的扬声器属于不合格产品，生产企业必须将其全部检出。

目前国内的扬声器制造企业均采用人耳直接听音的办法检测扬声器异常音，但是由于听音员受技术熟练程度、身体与情绪状况和工作疲劳程度等因素影响，其对音质的主观感受差别较大，因此很难用一个稳定而一致的标准来判断扬声器是否存在异常音，从而导致企业生产效率和产品质量均难以进一步提高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于自适应滤波的扬声器异常声检测电路装置，该装置能保证扬声器异常声检测结果的准确和一致。

本发明的另一个目的在于提供一种扬声器异常声检测的方法。

本发明所采用的技术方案是，基于自适应滤波的扬声器异常声检测电路装置，包括通过导线依次连接的激励信号产生模块、响应信号获取模块、异音信号增强模块、扬声器的重放音模块和控制模块。

本发明的特点还在于，

激励信号产生模块包括程控信号源，程控信号源分别与程控功率放大器a和地连接；

响应信号获取模块包括相互连接的消音箱a和传声器放大器a，消音箱a内设置有扬声器a和传声器a，扬声器a分别与程控功率放大器a和地连接，传声器a与传声器放大器a连接；

异音信号增强模块包括程控带阻滤波器，程控带阻滤波器分别与传声器放大器a和功率放大器连接；

扬声器的重放音模块包括功率放大器与听音员a所戴耳机；

控制模块包括MCU模块，MCU模块通过控制端口分别连接激励信号产生模块和异音信号增强模块。

激励信号产生模块包括依次连接的信号生成模块、D/A转换器a和程控功率放大器b；

响应信号获取模块包括相互连接的消音箱b和传声器放大器b，消音箱b内设置有扬声器b和传声器b，扬声器b分别与程控功率放大器b和地连接，传声器b与传声器放大器b连接；

异音信号增强模块包括依次连接的A/D转换器、缓冲区和自适应滤波器；

扬声器的重放音模块包括依次连接的D/A转换器b、程控功率放大器c和听音员b所戴耳机，D/A转换器b和辨识算法模块连接后在与自适应滤波器连接；

控制模块包括同步/异步控制模块，同步/异步控制模块通过控制端口分别与激励信号产生模块、异音信号增强模块和扬声器的重放音模块连接。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种扬声器异常声检测的方法，采用基于自适应滤波的扬声器异常声检测电路装置，具体按照以下步骤实施：

步骤1、激励信号产生模块提供频率可控的激励信号；

程控信号源产生频率可控的扫频信号，并通过程控功率放大器a进行放大；

步骤2、响应信号获取模块获取到响应信号；

经放大的信号驱动扬声器a产生声信号，传声器a将接收的声信号转为电信号，经传声器放大器a后传给程控带阻滤波器，扬声器a和传声器a需在消音箱a中进行声音的重放和接收，以减小由外界环境引起的噪声带来的干扰；

步骤3、在使用扫频信号激励扬声器a的同时，异音信号增强模块将获得的响应信号传给程控带阻滤波器，程控带阻滤波器的作用是滤除掉与激励信号同频的信号，最后将剩余信号输入到功率放大器中进行放大；

步骤4、判断扬声器是否存在异常音。

本发明的特点还在于，

步骤4具体为：将步骤3中获取的剩余信号经过扬声器的重放音模块，由听音员a来直接判断待测扬声器的异常声状况，由有经验的听音员收听并收集若干故障样本作为待测器件，再由听音员a进行试听，若听到与激励信号频率无关的声音，则说明待检测的扬声器存在异常声，若听音员a只听到与激励信号频率相关的声音，则说明待检测的扬声器不存在异常声；

通过MCU模块控制程控信号源和程控带阻滤波器各个模块频率同步运行，经步骤2获得的不含外界噪声的信号被送入程控带阻滤波器，根据激励信号的频率范围20～20000Hz，设定程控带阻滤波器的中心频率和带宽，设定程控带阻滤波器的中心频率和带宽的原则为：通过MCU模块控制程控带阻滤波器的中心频率，保证程控带阻滤波器的中心频率与程控信号源产生的激励信号的频率一致；滤除与激励信号同频的信号，获取异音信号，将异音信号放大后通过耳机重放出来，由听音员a试听判别，若听到与激励信号频率无关的声音，则说明待检测的扬声器存在异常声，若听音员a只听到与激励信号频率相关的声音，则说明待检测的扬声器不存在异常声。

本发明所采用的第三个技术方案是，一种扬声器异常声检测的方法，采用基于自适应滤波的扬声器异常声检测电路装置，具体按照以下步骤实施：

步骤1、激励信号产生模块提供频率可控的激励信号；

通过信号生成模块产生扫频信号，利用D/A转换器a进行数模转换，并将产生的模拟信号通过程控功率放大器b进行放大；

步骤2、响应信号获取模块获取到响应信号；

经放大的模拟信号驱动扬声器b产生声信号，传声器b将接收的声信号转为电信号，经传声器b放大器后，利用A/D转换器进行模数转换，存入缓冲区，并经自适应滤波器处理；

步骤3、在使用扫频信号激励扬声器的同时，异音信号增强模块将获得的响应信号，首先利用A/D转换器进行模数转换，存入缓冲区中，再经自适应滤波器处理，自适应滤波器的作用是滤除与激励信号同频的信号，最后将剩余信号分别输入D/A转换器b和程控功率放大器c中；

步骤4、判断扬声器是否存在异常音。

本发明的特点还在于，

步骤4具体为：将步骤3中的待检测声音信号分别输送至辨识算法模块和扬声器的重放音模块，辨识算法模块对异音信号进行处理，采用模式识别技术，判断其故障程度以及故障类型，并对故障类型进行分类，同时放大后的异音信号通过扬声器的重放音模块播放出来，若听音员b听到与激励信号频率无关的声音，则说明待检测的扬声器存在异常声，若听音员b只听到与激励信号频率相关的声音，则说明待检测的扬声器正常；

控制模块包括同步/异步控制模块，同步/异步控制模块有两种控制方式，一种是异步控制方式，另一种是同步控制方式，异步控制方式：信号生成模块发出激励信号后，将传声器接收到的信号经A/D转换后存于缓冲区内，然后经过自适应滤波器处理，输出信号可以重复回放，输出的异音信号品质较高；另一种是同步控制方式：控制激励信号产生模块、异音信号增强模块和扬声器的重放音模块同步进行，传声器接收到的信号经A/D转换后经自适应滤波器进行处理；两种方法处理并回放的声音由听音员b试听，若听到与激励信号频率无关的声音，则说明待检测的扬声器存在异常声，若听音员b只听到与激励信号频率相关的声音，则说明待检测的扬声器不存在异常声。

本发明有益效果在于，

1)通过自适应滤波器将与激励信号同频的信号滤除掉，这样就起到异常音信号增强的效果，降低了异音检测的难度。

2)将增强后的信号播放出来使用人耳判定是否含有异常音，这样使得与激励信号同频的信号大幅减弱，降低了听音员的工作强度，有利于听音员的听力保护，便于利用人的主观听觉感知能力对故障种类和程度进行辨识。

3)将增强后的信号进行辨识算法处理，采用模式识别技术，判断其故障程度以及故障类型，并对故障类型进行分类。

附图说明

图1是本发明基于模拟电路为主数字电路为辅的扬声器异常声检测装置实施例一的原理图；

图2是本发明基于数字电路为主模拟电路为辅的扬声器异常声检测装置的实施例二原理图。

图中，1.程控信号源，2.程控功率放大器a，3.扬声器a，4.传声器a，5.消音箱a，6.传声器放大器a，7.程控带阻滤波器，8.功率放大器，9.听音员a，10.MCU模块，11.信号生成模块，12.D/A转换器a，13.程控功率放大器b，14.扬声器b，15.传声器b，16.消音箱b，17.传声器放大器b，18.A/D转换器，19.缓冲区，20.自适应滤波器，21.辨识算法模块，22.D/A转换器b，23.程控功率放大器c，24.听音员b，25.同步/异步控制模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方法对本发明进行详细说明。

本发明基于自适应滤波的扬声器异常声检测电路装置，

实施例一，如图1所示，包括组合在一起的激励信号产生模块、响应信号获取模块、异音信号增强模块、扬声器的重放音模块和控制模块；

激励信号产生模块包括程控信号源1，程控信号源1分别与程控功率放大器a2和地连接；

响应信号获取模块包括相互连接的消音箱a5和传声器放大器a6，消音箱a5内设置有扬声器a3和传声器a4，扬声器a3分别与程控功率放大器a2和地连接，传声器a4与传声器放大器a6连接；

异音信号增强模块包括程控带阻滤波器7，程控带阻滤波器7分别与传声器放大器a6和功率放大器8连接；

扬声器的重放音模块包括功率放大器8与听音员a9所戴耳机；

控制模块包括MCU模块10，MCU模块10通过控制端口分别连接激励信号产生模块和异音信号增强模块。

一种采用基于自适应滤波的扬声器异常声检测电路装置进行扬声器异常声检测的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、激励信号产生模块提供频率可控的激励信号；

程控信号源1产生频率可控的扫频信号，并通过程控功率放大器a2进行放大；

步骤2、响应信号获取模块获取到响应信号；

经放大的信号驱动扬声器a3产生声信号，传声器a4将接收的声信号转为电信号，经传声器放大器a6后传给程控带阻滤波器7，扬声器a3和传声器a4需在消音箱a5中进行声音的重放和接收，以减小由外界环境引起的噪声带来的干扰；

步骤3、在使用扫频信号激励扬声器a3的同时，异音信号增强模块将获得的响应信号传给程控带阻滤波器7，程控带阻滤波器7的作用是滤除掉与激励信号同频的信号，最后将剩余信号输入到功率放大器8中进行放大，这样就起到增强扬声器a3异常音信号的作用；

步骤4、判断扬声器是否存在异常音；

将步骤3中获取的剩余信号经过扬声器的重放音模块，由听音员a9来直接判断待测扬声器是否含有异常声，由有经验的听音员收听并收集若干故障样本作为待测器件，再由听音员a9进行试听，若听音员a9听到与激励信号频率无关的声音，则说明待检测的扬声器存在异常声，若听音员a9只听到与激励信号频率有关的声音，则说明待检测的扬声器不存在异常声；

通过MCU模块10控制程控信号源1和程控带阻滤波器7各个模块频率同步运行，经步骤2获得的不含外界噪声的信号被送入程控带阻滤波器7，根据激励信号的频率范围20～20000Hz，设定程控带阻滤波器7的中心频率和带宽，设定程控带阻滤波器7的中心频率和带宽的原则为：通过MCU模块10控制程控带阻滤波器7的中心频率，保证程控带阻滤波器7的中心频率与程控信号源1产生的激励信号的频率一致；滤除与激励信号同频的信号，获取异音信号，将异音信号放大后通过耳机重放出来，由听音员a9试听判别，若听到与激励信号频率无关的声音，则说明待检测的扬声器存在异常声，若听音员a9只听到与激励信号频率有关的声音，则说明待检测的扬声器不存在异常声。

实施例二，如图2所示，包括组合在一起的激励信号产生模块、响应信号获取模块、异音信号增强模块、扬声器的重放音模块和控制模块；

激励信号产生模块包括依次连接的信号生成模块11、D/A转换器a12和程控功率放大器b13；

响应信号获取模块包括相互连接的消音箱b16和传声器放大器b17，消音箱b16内设置有扬声器b14和传声器b15，扬声器b14分别与程控功率放大器b13和地连接，传声器b15与传声器放大器b17连接；

异音信号增强模块包括依次连接的A/D转换器18、缓冲区19和自适应滤波器20；

扬声器的重放音模块包括依次连接的D/A转换器b22、程控功率放大器c23和听音员b24所戴耳机，D/A转换器b22和辨识算法模块21连接后在与自适应滤波器20连接；

控制模块包括同步/异步控制模块25，同步/异步控制模块25通过控制端口分别与激励信号产生模块、异音信号增强模块和扬声器的重放音模块连接。

一种采用基于自适应滤波的扬声器异常声检测电路装置进行扬声器异常声检测的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、激励信号产生模块提供频率可控的激励信号；

通过信号生成模块11产生扫频信号，利用D/A转换器a12进行数模转换，并将产生的模拟信号通过程控功率放大器b13进行放大；

步骤2、响应信号获取模块获取到响应信号；

经放大的模拟信号驱动扬声器b14产生声信号，传声器b15将接收的声信号转为电信号，经传声器b15放大器后，利用A/D转换器18进行模数转换，存入缓冲区19，并经自适应滤波器20处理，扬声器b14和传声器b15需在消音箱b16中进行声音的重放和接收，以减小由外界环境引起的噪声带来的干扰；

步骤3、在使用扫频信号激励扬声器的同时，异音信号增强模块将获得的响应信号，首先利用A/D转换器18进行模数转换，存入缓冲区19中，再经自适应滤波器20处理，自适应滤波器20的作用是滤除与激励信号同频的信号，最后将剩余信号分别输入D/A转换器b22和程控功率放大器c23中，这样就可以起到增强扬声器异常音信号的作用；

步骤4、判断扬声器是否存在异常音；

将步骤3中的异音信号分别输送至辨识算法模块21和扬声器的重放音模块，辨识算法模块21对异音信号进行处理，采用模式识别技术，判断其故障程度以及故障类型，并对故障类型进行分类，同时被增强后的异音信号通过扬声器的重放音模块播放出来，若听音员b24听到与激励信号频率无关的声音，则说明待检测的扬声器存在异常声，若听音员b24只听到与激励信号频率相关的声音，则说明待检测的扬声器正常；

控制模块包括同步/异步控制模块25，同步/异步控制模块25有两种控制方式，一种是异步控制方式，另一种是同步控制方式，异步控制方式：信号生成模块发出激励信号后，将传声器接收到的信号经A/D转换后存于缓冲区19内，然后经过自适应滤波器20处理，输出信号可以重复回放，输出的异音信号品质较高；另一种是同步控制方式：控制激励信号产生模块、异音信号增强模块和扬声器的重放音模块同步进行，传声器接收到的信号经A/D转换后经自适应滤波器20进行处理；两种方法处理并回放的声音由听音员b24试听，若听到与激励信号频率无关的声音，则说明待检测的扬声器存在异常声，若听音员b24只听到与激励信号频率相关的声音，则说明待检测的扬声器不存在异常声。

在模拟电路为主,数字电路为辅的仪器中，通过信号生成模块发出扫频信号，经过功放进行信号放大之后驱动扬声器发出声音，使用一个传声器将拾取到的声信号转变为电信号，然后经过传声器放大器放大，将放大的响应信号直接馈给属于自适应滤波的程控带阻滤波器，其输出信号经功率放大器驱动，在耳机(扬声器)中重放增强后的异常音，由听音员进行辨识。而在数字电路为主,模拟电路为辅的仪器中，则是将拾取到的响应信号采集到缓冲区中，通过对采集到的信号进行异常音自适应滤波处理，经D/A转换然后至程控功率放大器，由耳机(扬声器)重放增强后的异常音，使用人耳判定异常音状况。人耳通过耳机(扬声器)能更容易的分辨出异常音，可降低听音员的工作强度，减轻听力损害，也可保证测试结果的准确性和一致性，从而提高电声产品的品质，提升企业的综合竞争力。由于扬声器的异常音通常比较小，为了排除环境噪声的干扰，对扬声器的测试过程要在消音箱内进行；

本发明采用了简洁、准确的方法判断扬声器是否含有异常声，通过测量传声器接收到的响应信号，将所得电信号进行放大、滤波处理后，做辨识算法，或由扬声器重放，靠听音员辨识，综合判断扬声器是否含有异常声。