CN104819768A - 利用声学原理检测产品振动强度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用声学原理检测产品振动强度的方法及装置，通过感应待测产品的振动频率和振动幅度，生成振动信号；并将所述振动信号当作音频信号进行音频解析，解析出音频信号的分贝值；然后将所述分贝值与预先设定的标准值进行比较，即可判断出待测产品的振动强度是否达到要求。本发明利用声学原理将采集到的产品的振动信号作为音频信号进行分析和处理，利用解析出的音频信号的分贝值来判断待测产品的振动强度，该方法操作简单、易于实现，设计的测试装置结构简洁、成本低，测量数据稳定可靠，便于使用，非常适合在批量生产中应用。

Description

利用声学原理检测产品振动强度的方法及装置

技术领域

本发明属于振动强度测量方法技术领域，具体地说，是涉及一种利用声学原理对马达的振动强度进行检测的方法及装置。

背景技术

随着科技的进步，穿戴类电子产品越来越受到广大消费者的青睐，例如智能手表、智能手环等。穿戴类电子产品已慢慢融入到人们的生活，开始改变人们的生活方式。

目前的穿戴类电子产品往往都带有振动提示功能，该功能通过产品内部的振动马达实现。还有很多穿戴类电子产品由于受到体积和功能的限制，所有的提示都是通过机体振动实现的。因此，在产品批量生产的过程中，有效测量马达的振动强度，以排除不振动或者振动强度较弱的不良品，就显得特别重要。

目前，在穿戴类电子产品的生产过程中，马达振动强度的测量方法主要是通过操作人员手动触摸，主观感受产品的振动强度，来判断产品品质的优劣。这种手动触摸检测方法准确度低、稳定性差、并且不能进行有效管控，因此不适合在批量生产中应用。

发明内容

本发明为了解决现有技术在对穿戴类电子产品进行振动强度检测的过程中，采用手动触摸主观感受的测量方式所存在的准确度低、稳定性差的问题，提出了一种利用声学原理自动检测产品振动强度的方法，提高了检测结果的准确性和有效性。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一方面，本发明提供了一种利用声学原理检测产品振动强度的方法，其步骤为：

a、感应待测产品的振动频率和振动幅度，生成振动信号；

b、将所述振动信号当作音频信号进行音频解析，解析出音频信号的分贝值；

c、将所述分贝值与预先设定的标准值进行比较，判断待测产品的振动强度是否达到要求。

其中，所述振动信号是一种正弦波形经离散化后的数字量信号，所述正弦波形的频率对应待测产品的振动频率，所述正弦波形的幅度对应待测产品的振动幅度。

进一步的，在所述步骤b中，首先对所述振动信号进行预处理，转换成声卡可接收的数字信号，传送至声卡；声卡将接收到的数字信号当作音频信号进行解析，解析出其中的分贝值。

优选的，所述振动信号优选采用运动传感器感应生成，所述运动传感器跟随待测产品同频率、同幅度振动，生成所述振动信号传输至转换模块进行预处理，以转换成声卡可接收的数字信号；所述声卡集成在工控机中，工控机将声卡解析出的分贝值与预先保存的标准值进行比较，并生成待测产品振动强度的判断结果，输出显示。例如，若所述分贝值小于标准值，则判定待测产品的振动强度不够；否者，判定待测产品为合格品。

另一方面，本发明还提供了一种利用声学原理检测产品振动强度的装置，设置有测试工装和检测平台；所述测试工装包括活动块、支柱、底座和弹簧；其中，在所述活动块的内部开设有用于容纳待测产品的固定槽，在所述固定槽的下方安装有用于感应待测产品振动的传感器；所述支柱安装在所述活动块的底部，对所述活动块进行支撑；在所述底座上开设有装配槽，所述支柱部分地插入到所述的装配槽中；所述弹簧的一端安装在所述装配槽的底部，另一端安装在所述支柱的底部；所述检测平台连接所述的传感器，接收传感器采集输出的振动信号，并将所述振动信号当作音频信号进行音频解析，解析出其中的分贝值，然后将所述分贝值与预先设定的标准值进行比较，进而生成振动强度的判断结果。

进一步的，所述传感器优选采用运动传感器，跟随所述待测产品同频率、同幅度振动，并生成反应所述待测产品的振动频率和振动幅度的振动信号；所述振动信号为一种正弦波形经离散化后的数字量信号，所述正弦波形的频率对应待测产品的振动频率，所述正弦波形的幅度对应待测产品的振动幅度。

又进一步的，在所述检测平台中设置有数据处理模块、声卡和工控机；其中，所述数据处理模块接收所述传感器输出的振动信号，并进行预处理，转换成声卡可接收的数字信号；所述声卡接收所述数字信号，将所述数字信号当作音频信号进行音频解析，解析出其中的分贝值；所述工控机接收所述声卡解析出的分贝值，并与预先保存的标准值进行比较，进而生成待测产品振动强度的判断结果，输出显示。

为了提高测量的准确度，优选将所述固定槽开设在活动块上部区域的中间位置，其形状和大小与所述被测产品相适配；所述传感器位于所述固定槽下方的正中位置。

优选的，所述支柱优选设置四根，分布在活动块底部临近四个边角的位置处，每一根支柱均通过弹簧分别安装在底座上开设的不同装配槽中，以实现对所述活动块的稳固支撑。

更进一步的，在所述测试工装中还设置有固定块，所述固定块位于活动块的上方，在所述固定槽中安装有待测产品时，所述固定块紧压待测产品，使所述活动块跟随待测产品同频率、同幅度振动。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明利用声学原理将采集到的产品的振动信号作为音频信号进行分析和处理，解析出音频信号的分贝值，通过将音频信号的分贝值与设定的标准值进行比较，即可准确地区分出不振动或者振动强度弱的不良品。本发明的振动强度测量方法操作简单、易于实现，设计的测试装置结构简洁、成本低，测量数据稳定可靠，便于使用，非常适合在批量生产中应用。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的产品振动强度测量装置中测试工装的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明所提出的产品振动强度测量装置中检测平台的一种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例针对具有振动提示功能的穿戴类电子产品，提出了一种用于检测产品振动强度的测量方法和测量装置。穿戴类电子产品，其振动功能是利用内置于产品中的马达驱动偏心块旋转实现的。传统测量马达振动的方法，一般是采用专用检测设备对振动传感器采集到的振动信号直接进行处理，不仅成本高，而且费时费力，不适合在批量生产中使用。有些改进技术采用多个麦克风直接对产品振动时发出的声音进行采集，根据振动声音的大小来判断产品振动强度的高低。这种采集振动声音的检测方式需要采用隔音箱排除环境噪声的干扰，成本高，且由于不同产品或同种产品不同个体振动时发出的声音差异性较大，且与振动强弱没有绝对关系，因此，测量数据的可用性并不高。

针对现有马达振动检测技术所存在的上述问题，本实施例提出了一种利用声学原理检测产品振动强度的方法，即利用常规的振动传感器或者运动传感器来检测待测产品的振动频率和振动幅度，继而生成一种反应产品振动频率和振动幅度的振动信号，由于这种振动信号所对应的波形是一种类似正弦的波形曲线，即，正弦波形的频率对应待测产品的振动频率，正弦波形的幅度对应待测产品的振动幅度，而很多音频信号也是一种类似正弦的波形曲线，因此，可以将所述振动信号当作音频信号，利用声学原理对其进行分析和处理，继而解析出音频信号的分贝值，通过比较分贝值的大小，即可有效地判断出待测产品的振动强弱。

基于上述设计思想，本实施例首先设计了一种振动强度测量装置，结合图1、图2所示，主要包括测试工装100和检测平台200两部分。其中，测试工装100主要用于对待测产品的振动参数进行有效检测，如图1所示，生成反应待测产品振动频率和振动幅度的振动信号，传输至检测平台200。检测平台200作为数据处理中心，如图2所示，对测试工装100发送过来的振动信号进行处理、分析，并最终生成检测结果，进行输出显示。

为了提高振动参数测量的准确性，本实施例在所述测试工装100中设置有底座101、活动块102、固定块106、传感器107、支柱104、弹簧105等主要部件，如图1所示。其中，在活动块102中开设有用于容纳待测产品的固定槽103，所述固定槽103优选开设在活动块102上部区域的正中位置，其形状和尺寸最好与待测产品相适配，即待测产品刚好卡装在所述的固定槽103中，以保证在测试过程中，活动块102能够与待测产品同频率振动。为了避免待测产品在振动测试的过程中，从所述固定槽103中脱离，本实施例在所述活动块102的上方还进一步设置了固定块106，通过将所述固定块106紧压在待测产品上，由此可以使待测产品与活动块102固定在一起，以确保活动块102随待测产品同步振动。为了保证活动块102振动的灵活性，并能真实地反映待测产品的振动幅度，本实施例优选采用重量轻、硬度高的材质来制作所述的活动块，例如硬塑料等；而所述固定块106则优选采用重量轻、硬度小的材质制成，如橡胶等。

将所述用于感应待测产品振动频率和振动幅度的传感器107设置在所述的活动块102中，优选设置在固定槽103的下方。为了提高振动检测的准确度，本实施例将所述传感器107设置在固定槽103下方且位于固定槽103底面正中的位置，以准确地感应待测产品的振动情况。

本实施例为了获得待测产品的振动频率和振动幅度，优选采用运动传感器设置在所述的活动块102中，以获得所需的振动参数。当然，应该指出的是：任何可检测产品振动频率和振动幅度，并能生成相应波形数据的传感器均适用，本实施例并不仅限于以上举例。

在所述活动块102的下方安装有支柱104，活动块102通过支柱104支撑在底座101上。为了提高支撑的稳定性，使待测产品在测试的过程中有效地维持平衡，保证待测产品在垂直方向上振动，所述支柱104可以设置多根，对于上方体形状的活动块102，优选设置4根支柱104，分布在活动块102底部临近四个边角的位置处。对于其他形状的活动块102，可以根据形状具体确定合适的支柱数目和分布位置，本实施例对此不进行具体限制。

为了提高活动块102的活动性，本实施例在每一根支柱104的下方分别安装有一个弹簧105，在底座101上开设装配槽108，所述装配槽108的开设数目和开设位置应与所述的支柱104相对应，如图1所示。将每一根支柱104伸入到不同的装配槽108，并通过弹簧105连接到装配槽108的底面，通过安装弹簧105可以减轻活动块102在振动过程中受到的阻力，保证传感器107能够与待测产品同频率、同幅度振动，使传感器107采集的振动信号最接近于产品的实际振动强度，降低数据误差。

在本实施例中，所述底座可以采用大块的金属板制成，以给整个测试工装100提供稳定的支撑。

图2为检测平台200的电路组建结构示意图，主要用于对传感器107采集输出的振动信号进行接收、处理和分析，通过对接收到的振动信号进行预处理，并将处理后的振动信号作为音频信号进行音频解析，继而解析出其中的分贝值，然后将所述分贝值与预先设定的标准值进行比较，以生成待测产品的振动强度的判断结果。

在本实施例中，所述检测平台200可以由数据处理模块201、声卡202和工控机203等主要部分组成。其中，数据处理模块201用于连接所述的传感器107，接收所述传感器107采集输出的振动信号。在本实施例中，通过运动传感器107输出的振动信号可以是一种反应待测产品的振动频率和振动幅度的数字信号，发送至数据处理模块201直接进行预处理，以生成声卡202可接收的数字信号即可。对于只能输出模拟信号的传感器107来说，数据处理模块201需要首先对接收到的模拟量振动信号进行模数转换后，再对转换后的数字信号进行预处理，以生成声卡202可接收的数据形式。

声卡202将接收到的数字信号作为音频信号进行解析，解析出音频信号的分贝值，传送至工控机203。所述工控机203对接收到的分贝值进行分析，将所述分贝值与预先设定的标准值进行比较，若分贝值大于或等于标准值，则判定待测产品的振动强度满足设计要求，输出合格品的判断结果；若分贝值小于标准值，则判定待测产品不振动或者振动幅度较弱，输出不良品的判断结果。所述标准值可以根据待测产品的类型以及振动强度的设计要求，经过大量的实际测量预先确定，并写入到工控机203中供后续的检测过程使用。

在本实施例中，所述声卡202可以独立于工控机203，也可以集成在工控机203中，本实施例对此不进行具体限制。

下面结合图1、图2所示的振动强度测量装置，对待测产品的具体测量过程进行详细阐述。

首先，将待测产品放置于测试工装100的活动块102上开设的固定槽103中，盖上固定块106，将待测产品固定于活动块102中；

其次，控制待测产品开始振动，使活动块102和传感器107随待测产品一起同频率、同幅度振动；

其三，通过传感器107生成振动信号，并经由导线输出至检测平台200；

其四，检测平台200利用其数据处理模块201接收传感器107输出的振动信号，并对所述振动信号进行预处理，例如进行电平幅值的转换，以符合声卡202对信号的接收要求；

其五，声卡202接收数据处理模块201处理后输出的数字信号，并将所述数字信号作为音频信号进行解析，获得音频信号对应的分贝值，传输至工控机203；

最后，所述工控机203将接收到的分贝值与标准值进行比较，高于或等于标准值的产品为振动强度符合要求的合格品，低于标准值的产品为不振动或者振动幅度较弱的不良品，通过工控机203的显示器显示检测结果，供技术人员查看。

本实施例所提出的振动强度测量技术，其测试工装结构简单，成本低，测试环境搭建方便，易于操作，只需使用一个传感器采集振动信号，利用声学原理将所述振动信号作为音频信号进行音频解析，即可获得振动强度的测量结果，整个测试过程无需使用隔音箱，即使在嘈杂的生产车间也同样适用，非常适合在批量生产中应用。

经实际测量数据表明，本实施例所提出的振动强度测量方法稳定可靠，在大量的待测产品中能够有效地检测出不良品，大大降低了生产中的人力和资源成本，尤其适合应用在手机、游戏手柄以及穿戴类电子产品的振动测试过程中。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用声学原理检测产品振动强度的方法，其步骤为：

a、感应待测产品的振动频率和振动幅度，生成振动信号；

b、将所述振动信号当作音频信号进行音频解析，解析出音频信号的分贝值；

c、将所述分贝值与预先设定的标准值进行比较，判断待测产品的振动强度是否达到要求。

2.根据权利要求1所述的利用声学原理检测产品振动强度的方法，其特征在于：所述振动信号为一种正弦波形经离散化后的数字量信号，所述正弦波形的频率对应待测产品的振动频率，所述正弦波形的幅度对应待测产品的振动幅度。

3.根据权利要求2所述的利用声学原理检测产品振动强度的方法，其特征在于：在所述步骤b中，首先对所述振动信号进行预处理，转换成声卡可接收的数字信号，传送至声卡；声卡将接收到的数字信号当作音频信号进行解析，解析出其中的分贝值。

4.根据权利要求3所述的利用声学原理检测产品振动强度的方法，其特征在于：所述振动信号由运动传感器感应生成，所述运动传感器跟随待测产品同频率、同幅度振动，生成所述振动信号传输至数据处理模块进行预处理，以转换成声卡可接收的数字信号；所述声卡集成在工控机中，工控机将声卡解析出的分贝值与预先保存的标准值进行比较，并生成待测产品振动强度的判断结果，输出显示。

5.一种利用声学原理检测产品振动强度的装置，其特征在于：设置有测试工装和检测平台；所述测试工装包括：

活动块，其内部开设有用于容纳待测产品的固定槽，在所述固定槽的下方安装有用于感应待测产品振动的传感器；

支柱，其安装在所述活动块的底部，对所述活动块进行支撑；

底座，其上开设有装配槽，所述支柱部分地插入到所述的装配槽中；及

弹簧，其一端安装在所述装配槽的底部，其另一端安装在所述支柱的底部；

所述检测平台连接所述的传感器，接收传感器采集输出的振动信号，并将所述振动信号当作音频信号进行音频解析，解析出其中的分贝值，并将所述分贝值与预先设定的标准值进行比较，进而生成振动强度的判断结果。

6.根据权利要求5所述的利用声学原理检测产品振动强度的装置，其特征在于：所述传感器为运动传感器，跟随所述待测产品一起同频率、同幅度振动，并生成反应所述待测产品的振动频率和振动幅度的振动信号；所述振动信号为一种正弦波形经离散化后的数字量信号，所述正弦波形的频率对应待测产品的振动频率，所述正弦波形的幅度对应待测产品的振动幅度。

7.根据权利要求6所述的利用声学原理检测产品振动强度的装置，其特征在于：在所述检测平台中设置有：

数据处理模块，其接收所述传感器输出的振动信号，并进行预处理，转换成声卡可接收的数字信号；

声卡，其接收所述数字信号，将所述数字信号当作音频信号进行音频解析，解析出其中的分贝值；

工控机，其接收所述声卡解析出的分贝值，并与预先保存的标准值进行比较，进而生成待测产品振动强度的判断结果，输出显示。

8.根据权利要求5所述的利用声学原理检测产品振动强度的装置，其特征在于：所述固定槽开设在活动块上部区域的中间位置，其形状和大小与所述被测产品相适配；所述传感器位于所述固定槽下方的正中位置。

9.根据权利要求5所述的利用声学原理检测产品振动强度的装置，其特征在于：所述支柱设置有四根，分布在活动块底部临近四个边角的位置处，每一根支柱均通过弹簧分别安装在底座上开设的不同装配槽中。

10.根据权利要求5至9任一项所述的利用声学原理检测产品振动强度的装置，其特征在于：在所述测试工装中还设置有固定块，所述固定块位于活动块的上方，在所述固定槽中安装有待测产品时，所述固定块紧压待测产品，使所述活动块跟随待测产品同频率、同幅度振动。