CN117288319A - 一种声压检测设备及相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种声压检测设备及其相关方法，其中声压检测设备包括：安装台、球冠形支架、移动测试装置和控制器；所述安装台设置于所述球冠形支架的球形内部，用于安装待测产品；所述球冠形支架上设置球面轨道；所述移动测试装置可移动地安装于所述球面轨道上，所述移动测试装置包括移动机构和安装在所述移动机构上的声压测量仪；所述控制器用于控制所述移动机构将所述声压测量仪移动到预设的测试点，并控制所述声压测量仪采集所述测试点的声压数据。采用本发明的方法，对待测产品的噪声进行三维测量，可形成综合立体声场采集，从而满足各种工况下的测试要求，并提高了测试效率和准确性。

Description

一种声压检测设备及相关方法

技术领域

本发明涉及声学检测技术领域，特别是涉及一种声压检测设备及相关方法。

背景技术

电子设备工作时会产生噪音，噪音过大时会对用户造成不好的体验。因此，在研发电子设备的过程中，需要对电子设备的噪声进行检测，以了解电子设备的噪声是否符合相关标准。目前，常用的测试手段是，测试人员手持声级计在待测产品的规定位置处进行测量，并记录数据。一方面，由于测量人员与测试点的距离过小，人体对测试点附近的声音会产生吸收或发射等不可控影响，导致检测的精度不高；另一方面，测量工况多，人工需多次采集不同位置的声压数据，并人工读取和记录，容易出错。一种改进的方式是，使用支架来替代人手来固定待测设备，但测量工况多时，安装调试比较麻烦，不便于验证。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种声压检测设备及相关方法，以解决现有技术中声压检测方法单一、安装调试麻烦、检测精度不高且无法满足各种工况下的测试要求的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

根据本发明的一方面，提供一种包括安装台、球冠形支架、移动测试装置和控制器；所述安装台设置于所述球冠形支架的球形内部，用于安装待测产品；所述球冠形支架上设置球面轨道；所述移动测试装置可移动地安装于所述球面轨道上，所述移动测试装置包括移动机构和安装在所述移动机构上的声压测量仪；所述控制器用于控制所述移动机构将所述声压测量仪移动到预设的测试点，并控制所述声压测量仪采集所述测试点的声压数据。

可选地，所述球冠形支架上设置有至少两个相交的球面轨道，每个所述球面轨道上对应安装一所述移动测试装置。

可选地，所述至少两个球面轨道呈等角度设置。

可选地，所述移动机构包括移动平台、驱动电机和齿轮，所述驱动电机和所述齿轮均安装于所述移动平台，所述球面轨道包括间隔设置的至少两条滑轨，所述至少两条滑轨朝向球外的一侧设置有轨道槽，朝向球内的一侧设置有环形轨道齿，所述移动平台的底部设置有与所述轨道槽匹配的轨道轮，所述齿轮的安装位置与所述环形轨道齿的所在位置相对应，所述驱动电机用于驱动所述齿轮在所述环形轨道齿上运动。

可选地，所述移动机构还包括调节组件，所述调节组件的一端安装所述声压测量仪，所述调节组件的另一端配合安装于所述移动平台，以实现调节所述声压测量仪与所述待测产品之间的距离。

可选地，所述调节组件包括丝杆电机和丝杆轴，所述丝杆轴的一端安装所述声压测量仪，并伸入到所述球冠形支架的内部，所述丝杆轴的另一端位于所述球冠形支架的外部，所述丝杆电机用于驱动所述丝杆轴靠近或远离所述待测产品。

可选地，所述球冠形支架的球心与所述待测产品的声源中心或几何中心重合。

可选地，所述设备还包括基座，所述安装台设置于所述基座上，所述基座采用硬反射材料制成，和/或所述基座表面呈网格状。

可选地，所述安装台与所述基座接触的位置设置有干扰隔绝组件。

根据本发明的另一方面，提供一种声压检测方法，所述方法应用于上述所述的声压检测设备，包括：

将待测产品安装于所述声压检测设备的安装台，开启所述待测产品；

获取为所述待测产品预设的测试点的位置信息，

控制所述声压检测设备的移动机构将所述声压检测设备的声压测量仪移动到所述测试点；

控制所述声压测量仪采集所述测试点处的声压数据。

本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例中，提供了一种声压检测设备，包括球冠形支架、安装台、移动测试装置和控制器，其中，安装台设置于球冠形支架的球形内部，用于安装待测产品；球冠形支架上设置有球面轨道，移动测试装置可移动地安装于球面轨道上，包括移动机构和安装在所述移动机构上的声压测量仪，所述移动机构在控制器的控制下将声压测量仪移动到预设的测试点后再采集声压数据。采用本发明的设备，能避免人工操作时的不便和人体对测试的不良影响，提高了测试效率和准确性。此外，本发明采用国标要求的球面测量方式，对待测产品的噪声进行三维测量，可形成综合立体声场采集，从而满足各种工况下的测试要求。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的一种声压检测设备的立体结构图；

图2是本发明实施例提供的移动机构的结构图；

图3是本发明实施例提供的移动测试装置安装于球面轨道的示意图；

图4是本发明实施例提供的安装台的结构图；

图5是本发明实施例提供的两个球面轨道的顶面交叉处示意图；

图6是本发明实施例提供的一种声压检测方法的流程示意图。

附图标记如下：

1-安装台；11-安装平台；12-固定支架；13-干扰隔绝组件；

2-球冠形支架；21-球面轨道；22-支座；211-轨道槽；212-环形轨道齿；

3-移动测试装置；31-移动机构；32-声压测量仪；311-移动平台；312-驱动电机；313-齿轮；314-轨道轮；315-同步带；316-丝杆电机；317-丝杆轴；318-减速器；

4-控制器；

5-待测产品；

6-基座

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明实施例提供一种声压检测设备，用于对各种需要进行噪声测试的电子设备的声压进行检测，所述电子设备例如为HUD(HeadUpDisplay，抬头显示)、汽车后视镜、投影仪等。本发明结合声学研究的方法参考标准(GB/T6882-2016/ISO3745：2012)中公布的球面测量方法，提出一种球冠形的声压检测设备，用该声压检测设备对待测产品进行测试时，可以覆盖上述标准中的各测试点。

在对待测产品进行声压检测前，需要先根据标准配置好消声室的测试环境。所述测试环境包括基准特性空气声阻抗、气温、气压、相对湿度以及背景环境噪声等。本发明实施例中以HUD产品为例来进行声压检测。在使用本发明提供的声压检测设备对HUD产品进行声压检测时，在各频带内的所有测试点，背景环境噪声和HUD产品的噪声源的声级差均在6dB及以上，对于中心频率从250Hz-5000Hz的1/3倍频带的声级差至少为10dB。

本发明的声压检测设备适应于产品研发过程中的声压测试验证和耐久性声压测试。

实施例一

请参阅图1-5，为本发明实施例提供的声压检测设备，包括安装台1、球冠形支架2、移动测试装置3和控制器4。其中，安装台1设置于球冠形支架2的球形内部，用于安装待测产品5；球冠形支架2上设置有球面轨道21；移动测试装置3可移动地安装于球面轨道21上，移动测试装置3包括移动机构31和安装在移动机构31上的声压测量仪32；控制器4用于控制移动机构31将声压测量仪32移动到预设的测试点，并控制声压测量仪32采集所述测试点的声压数据。

具体的，安装台1，包括安装平台11和固定支架12，固定支架12通过螺丝等紧固部件与安装平台11进行固定。安装平台11采用吸声材料制成，其上设有许多小孔。固定支架12也采用吸声材料制成，其结构根据待测产品5的形状构造、声源类型和声源中心所在位置等来设计。如图4所示，固定支架12为气动工装夹具，可快速将待测产品5加紧，提高测试效率。本发明中安装台1通过设计可适应移动声源和固定声源的测试。为提高待测产品的声压检测准确率，在设计固定支架12时，待测产品5在固定支架12上的安装位置使得球冠形支架2的球心和待测产品5的声源中心或几何中心重合。

该声压检测设备还可包括基座6，该基座6采用硬反射材料制成，例如不锈钢。优选地，基座6的表面呈网格状。这样设计的好处是：一方面，可以降低被测声波的反射率，另一方面，可以吸收外界的干扰声波。一般地，基座6安装于消声室的平台，安装台1设置于基座6上。为进一步隔绝外部噪声干扰，安装台1与基座6接触的位置设置有干扰隔绝组件13，例如为柔软弹性体。在一示例中，安装台1的底部设置有4个干扰隔绝组件13。

球冠形支架2，整体呈球冠镂空形状，其上设置有供移动测试装置3移动的球面轨道21。在一实施例中，球冠形支架2还包括支座22，其内表面被处理成由吸声材料制成的尖劈。球冠形支架2通过支座22安装在消声室的平台上。优选地，球冠形支架2的球心和待测产品5的声源中心或几何中心重合，因此，球冠形支架2为略大于半球的形状。

在一实施例中，球冠形支架2上设置有至少两个相交的球面轨道21，且每个球面轨道21上对应安装一移动装置3。优选地，各球面轨道呈等角度设置。如图1所示，球冠形支架2上设置两个相交的球面轨道21，且两个球面轨道21之间的角度为90°。可以理解的是，在满足测试需要的前提下，各球面轨道也可以非等角度设置。

为使得移动测试装置3可在球面轨道21上自由移动，球面轨道21包括间隔设置的两条滑轨。两条滑轨朝向球外的一侧设置有轨道槽211，朝向球内的一侧设置有环形轨道齿212。两条滑轨之间为镂空设置，以使得与环形轨道齿212相配合的齿轮313(位于移动测试装置3上，详见后文描述)可以从该镂空部位伸出。

移动测试装置3，包括移动机构31和安装在移动机构31上的声压测量仪32。移动机构31，用于在控制器4的控制下，驱动移动测试装置3在球面轨道21上进行移动，将声压测量仪32移动到预设的测试点。声压测量仪32为测量声压的设备，例如，为声级计。

具体的，移动机构31包括移动平台311、驱动电机312和齿轮313。移动平台311的底部设置有与轨道槽211匹配的轨道轮314，驱动电机312和齿轮313均安装于移动平台311，且齿轮313的安装位置与球面轨道21的环形轨道齿212的所在位置相对应。驱动电机312，可为步进电机，在控制器4的控制下驱动齿轮313沿环形轨道齿212移动。当齿轮313在环形轨道齿212上运动时，轨道轮314位于轨道槽211内，可控制齿轮313沿着环形轨道齿212方向前进或后退。

在一实施例中，齿轮313的数量为4个，包括2个驱动齿轮313和2个从动齿轮313。移动机构31还包括减速器318，该减速器318用于匹配驱动电机312，将转速和扭矩传递给驱动齿轮313，使驱动齿轮313在环形轨道齿212上运动，并在轨道轮314的控制下，沿着环形轨道齿212的方向前进或后退。

为使得各移动测试装置3在球面轨道21的交叉处可自由移动，交叉处的各滑轨处于断开状态，在球冠形支架2的顶部形成镂空，如图5所示。为防止移动测试装置3无法跨越顶部镂空，将驱动齿轮313和从动齿轮313的轴通过同步带315连接，使得驱动齿轮313的转速和扭矩可传递到从动齿轮313上，实现四个轮子驱动，确保移动测试装置3可以自由地沿着对应的球面轨道21前进与后退。

在一实施例中，移动机构31还包括调节组件，该调节组件的一端安装声压测量仪32，另一端配合安装于移动平台311，以实现调节声压测量仪32与待测产品5之间的距离。具体的，该调节组件包括丝杆电机316和丝杆轴317，丝杆轴317的一端安装声压测量仪32，并伸入到球冠形支架2的内部，另一端位于球冠形支架2的外部，丝杆电机316用于驱动丝杆轴317靠近或远离待测产品5。一般地，丝杆轴317垂直于移动平台311，在丝杆电机316的驱动下沿垂直于移动平台311的方向进行升降运动。丝杆轴317在丝杆电机316驱动下靠近或远离待测产品时，声压测量仪32可以测试到球冠形支架2内部的各测试点，实现声压测量仪32在空间立体球内的数据采集。

可以理解的是，调节组件还包括其他部件，例如安装盒、滑块等，通过将这些部件与丝杆电机316、丝杆轴317配合安装于移动平台311上，以实现丝杆电机316对丝杆轴317的驱动控制，此乃现有技术，本处不再赘述。

控制器4，一方面，按照测试点对应的位置控制移动机构31将声压测量仪32移动到预设的测试点，另一方面，当声压测量仪32移动到预设的测试点后，控制声压测量仪32采集该测试点的声压数据。控制器4可以安装在移动机构31上，也可以分开设置。分开设置时，控制器4可通过无线通信方式(例如蓝牙、wifi)对移动机构31和声压测量仪32进行控制。

下面以两个球面轨道21垂直相交设置为例，来说明控制器4如何按照测试点对应的位置控制移动机构31将声压测量仪32移动到预设的测试点。为方便控制，以被测产品的声学中心(即球冠形支架2的球心)为原点，两个球面轨道21在水平面的投影为X轴和Y轴，垂直于水平面的方向为Z轴建立坐标系。在该坐标系下，声压测量仪32实际覆盖的测试点位于两个球面轨道21所在的两个半球截面，其中，一个半球截面上各测试点的X＝0，另一个半球截面上各测试点的Y＝0。基于球体的对称性，球冠形支架2内的其他半球界面上各测试点的声压信息可通过这两个半球截面上的测试点的声压信息得到。

具体的，控制器4获取移动平台311的当前三轴坐标(X0，Y0，Z0)、声压测量仪32与移动平台311的初始相对距离R0和测试点的三轴坐标(X1，Y1，Z1)，根据测试点的三轴坐标(X1，Y1，Z1)确定出移动平台311的目标三轴坐标(X2，Y2，Z2)和声压测量仪32与移动平台311的目标相对距离R1；根据移动平台311的当前三轴坐标(X0，Y0，Z0)和目标三轴坐标(X2，Y2，Z2)成第一移动指令发送给驱动电机312，驱动电机312根据第一移动指令将移动平台311移动到球面轨道21上的目标三轴坐标(X2，Y2，Z2)所在位置。当移动平台311移动到球面轨道21上的目标三轴坐标(X2，Y2，Z2)所在位置后，控制器4再根据声压测量仪32与移动平台311的初始相对距离R0和目标相对距离R1生成第二移动指令发送给调节组件(例如丝杆电机316)，以使得调节组件根据第二移动指令将声压测量仪32调节到与移动平台311相距R1的位置。以上是控制器4对单个移动测试装置3进行控制，将声压测量仪32移动到测试点的方法。对于多个移动测试装置3，控制器4可以轮流控制各移动测试装置3移动，也可以同时控制多个移动测试装置3移动。

需要说明的是，上述控制方法仅用于举例说明，而非限定。本领域技术人员根据球面轨道21的实际设置情况，可参考上述的坐标系设置方法和控制方法进行相应调整。此外，控制器4还可获取声压测量仪32的三轴坐标，并根据声压测量仪32的三轴坐标可得到移动平台的三轴坐标和声压测量仪32与移动平台311的相对距离。

综上，控制器4通过对声压测量仪32和/或移动平台311以及测试点的三轴自动检测，控制移动机构31将声压测量仪32移动到预设的测试点，捕捉各个测试点的声压数据，得到声压的辐射分布。进一步地，控制器4还可根据声压的辐射分布，计算分析被测产品的声音量化评估，通过量化评估，分析被测产品的声压优化方案，实现被测产品研发过程中的声压测试验证。

本发明实施例提供了的声压检测设备，包括球冠形支架、安装台、移动测试装置和控制器，其中，安装台设置于球冠形支架的球形内部，用于安装待测产品；球冠形支架上设置有球面轨道，移动测试装置可移动地安装于球面轨道上，包括移动机构和安装在所述移动机构上的声压测量仪，所述移动机构在控制器的控制下将声压测量仪移动到预设的测试点后再采集声压数据。采用本发明的设备，能避免人工操作时的不便和人体对测试的不良影响，提高了测试效率和准确性。此外，本发明采用国标要求的球面测量方式，对待测产品的噪声进行三维测量，可形成综合立体声场采集，从而满足各种工况下的测试要求。

实施例二

本发明实施例提供的声压检测方法，如图6所示，为本发明实施例提供的一种声压检测方法的流程示意图，所述方法应用于实施例一所述的声压检测设备，具体包括：

步骤S601，将待测产品安装于声压检测设备的安装台，开启所述待测产品。

步骤S602，获取为所述待测产品预设的测试点的位置信息。

声压检测设备的控制器中预设有测试点的位置信息，并记录有各声压测量仪的当前位置信息。

步骤S603，控制所述声压检测设备的移动机构将所述声压检测设备的声压测量仪移动到所述测试点。

声压检测设备的控制器根据声压测量仪和/或声压检测设备的移动平台以及测试点的三轴坐标计算出移动平台的目标位置和声压测量仪与移动平台的目标相对距离，分别生成第一移动指令和第二移动指令，将第一移动指令发送给驱动电机，以使得驱动电机根据第一移动指令将移动平台移动到所述目标位置；将第二移动指令发送给调节组件(例如丝杆电机)，以使得调节组件根据第二移动指令将声压测量仪移动到测试点。

步骤S604，控制所述声压测量仪采集所述测试点处的声压数据。

在一种实施例中，声压检测设备通过对声压测量仪所处位置和测试点位置的三轴自动检测，可控制声压测量仪移动到预设的各个测试点，捕捉各个测试点的声压数据，得到声压的辐射分布；并根据声压的辐射分布，计算分析被测产品的声音量化评估，通过量化评估，分析被测产品的声压优化方案，实现被测产品研发过程中的声压测试验证。

上述方法应用于实施例一所述的声压检测设备，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例一提供的声压检测设备。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用直至得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种声压检测设备，其特征在于，包括安装台、球冠形支架、移动测试装置和控制器；所述安装台设置于所述球冠形支架的球形内部，用于安装待测产品；所述球冠形支架上设置球面轨道；所述移动测试装置可移动地安装于所述球面轨道上，所述移动测试装置包括移动机构和安装在所述移动机构上的声压测量仪；所述控制器用于控制所述移动机构将所述声压测量仪移动到预设的测试点，并控制所述声压测量仪采集所述测试点的声压数据。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述球冠形支架上设置有至少两个相交的球面轨道，每个所述球面轨道上对应安装一所述移动测试装置。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述至少两个球面轨道呈等角度设置。

4.根据权利要求1至3任一项所述的设备，其特征在于，所述移动机构包括移动平台、驱动电机和齿轮，所述驱动电机和所述齿轮均安装于所述移动平台，所述球面轨道包括间隔设置的至少两条滑轨，所述至少两条滑轨朝向球外的一侧设置有轨道槽，朝向球内的一侧设置有环形轨道齿，所述移动平台的底部设置有与所述轨道槽匹配的轨道轮，所述齿轮的安装位置与所述环形轨道齿的所在位置相对应，所述驱动电机用于驱动所述齿轮在所述环形轨道齿上运动。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述移动机构还包括调节组件，所述调节组件的一端安装所述声压测量仪，所述调节组件的另一端配合安装于所述移动平台，以实现调节所述声压测量仪与所述待测产品之间的距离。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述调节组件包括丝杆电机和丝杆轴，所述丝杆轴的一端安装所述声压测量仪，并伸入到所述球冠形支架的内部，所述丝杆轴的另一端位于所述球冠形支架的外部，所述丝杆电机用于驱动所述丝杆轴靠近或远离所述待测产品。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述球冠形支架的球心与所述待测产品的声源中心或几何中心重合。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括基座，所述安装台设置于所述基座上，所述基座采用硬反射材料制成，和/或所述基座表面呈网格状。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述安装台与所述基座接触的位置设置有干扰隔绝组件。

10.一种声压检测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至9任一项所述的声压检测设备，包括：

将待测产品安装于所述声压检测设备的安装台，开启所述待测产品；

获取为所述待测产品预设的测试点的位置信息，

控制所述声压检测设备的移动机构将所述声压检测设备的声压测量仪移动到所述测试点；

控制所述声压测量仪采集所述测试点处的声压数据。