CN204255492U - 噪音分析检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种噪音分析检测装置，通过将电容式振动加速度传感器与待测产品接触，根据电容式振动加速度的特性，只采集与其接触的待测产品的声源振动信号，并将该信号转化为相应的电荷传递至电荷转电压模块，从而转化为相应的电压信号，输出至音频设备，并驱动音频设备；根据音频设备输出的音频信号大小，通过灵敏度调节模块、带宽控制模块、功率放大模块对该电压信号进行处理，使得输出的音频信号在可清楚检测的范围，从而可以快速的分析、检测在测产品在运行中产生的噪音是否正常，以此提高产品的合格率和流水线生产的效率。

Description

噪音分析检测装置

技术领域

本实用新型涉及检测领域，尤其涉及一种噪音分析检测装置。

背景技术

电机、电机产品的好坏可通过检测电机运行时产生的声音这一指标进行判断，由于微型电机体积小，在工作时产生的振动声音也小，而且由于一般在生产线上的环境噪音很大，使得传统的噪音分贝测试仪无法在生产线上直接分析、检测电机或电机产品所产生的异音、杂音，而是需要培训检测产品异音、杂音的专业技术人员在摒除周围环境噪音的静音房中用耳朵近距离接近被测产品来辨别产品噪音的异音和杂音，此种分析、检验噪音的方式效率低下，不方便批量流水线的噪音检测，培养专业的噪音检测人员时间长，且噪音屏蔽房的建造成本较高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种可适用于复杂的环境，成本较低的噪音(杂音、异音)的分析和检测装置。

为实现上述目的，本实用新型提供一种噪音分析检测装置，该噪音分析检测装置包括用于采集待测产品的声源振动信号并将所述声源振动信号转换成电压信号的检测模块、用于将所述电压信号进行放大处理的处理模块，以及用于将放大处理后的电压信号转换成音频驱动信号并传输至音频设备输出的音频输出模块；其中，所述检测模块与所述待测产品接触，所述检测模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述处理模块的输出端与所述音频设备的输入端连接。

优选地，所述检测模块包括电容式振动加速度传感器及电荷转电压模块，其中，所述电容式振动加速度传感器的探针与所述待测产品接触，并将所述待测产品的声源振动信号转化为电荷量传递至电荷转电压模块；所述电荷转电压模块包括第一电容，所述电荷量传递至所述第一电容并通过对第一电容充电转化为相应的电压信号输出至处理模块。

优选地，所述处理模块包括用于根据所述音频输出信号大小对电压信号进行调节的灵敏度调节模块；所述灵敏度调节模块包括第一运算放大器、第一可变电阻及第二可变电阻；其中，所述电压信号经第一可变电阻传递至所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的输出端经第二可变电阻与所述第一运算放大器的反相输入端连接。

优选地，所述电压信号的调节倍率为第二可变电阻与第一可变电阻的阻值的比值，调节范围为1至10倍。

优选地，所述处理模块还包括用于对所述电压信号进行频率分段检测的带宽控制模块；所述带宽控制模块包括低通滤波电路、高通滤波电路及第二运算放大器，其中，所述低通滤波电路包括串联的第一电阻及第二电容，所述高通滤波电路包括串联的第二电阻及第三电容；所述第一电阻的一端与第二电阻的一端连接后的公共端作为该带宽控制模块的输入端，该输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电容的串联并与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第二电容的另一端接地；所述第二电阻经所述第三电容与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接。

优选地，所述处理模块还包括功率放大模块，所述处理模块还包括用于将所述带宽控制模块输出的电压信号的功率进行放大用以驱动音频设备工作的功率放大模块；所述功率放大模块包括第三运算放大器、第三电阻、第四电阻及第一开关，其中，所述第三运算放大器的同相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述反相输入端分别连接第三电阻的一端及第四电阻的一端，所述第三电阻的另一端经第一开关后接地，所述第四电阻的另一端接音频输出设备。

优选地，所述处理模块还包括用于当所述带宽控制模块及功率放大模块的电压信号大于10V时进行过载指示的过载指示模块；所述过载指示模块包括二极管整流桥、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一三极管及第一发光二极管，其中，所述二极管整流桥的第一输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述二极管整流桥的第二输入端与所述音频信号输出端连接，所述二极管整流桥的第一输出端与所述第五电阻的一端、第七电阻的一端、第八电阻的一端连接，所述二极管整流桥的第二输出端与所述第六电阻的一端、第七电阻的另一端、第九电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与正压电源连接，所述第六电阻的另一端与所述正压电源电压数值相同的负压电源连接，所述第八电阻的另一端与所述第九电阻的另一端连接，并与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极接地，集电极与所述第一发光二极管的阴极连接，所述第一发光二极管的阳极与电源连接。

优选地，所述第五电阻与所述第六电阻的阻值相同，第八电阻与所述第九电阻的阻值相同。

优选地，所述处理模块还包括用于当音频输出信号大于或等于-20dB时进行指示的信号强度指示模块；所述信号强度指示包括第一二极管、第二二极管、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第二三极管及第二发光二极管，其中，所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极连接，所述音频驱动信号传递至所述第一二极管与第二二极管的公共节点，所述第一二极管的阴极与所述第十电阻的一端、第十二电阻的一端、第十三电阻的一端连接，所述第二二极管的阳极与所述第十一电阻的一端、第十二电阻的另一端、第十四电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与正压电源连接，所述第十一电阻的另一端与所述正压电源电压数值相同的负压电源连接，所述第十三电阻的另一端与所述第十四电阻的另一端连接，并与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地，集电极与所述第一发光二极管的阴极连接，所述第一发光二极管的阳极与电源连接。

优选地，所述第十电阻与所述第十一电阻的阻值相同，第十三电阻与所述第十四电阻的阻值相同。

本实用新型所提供的一种噪音分析检测装置，通过将电容式振动加速度传感器与待测产品接触，根据电容式振动加速度的特性，只采集与其接触的待测产品的声源振动信号，并将该信号转化为相应的电荷传递至电荷转电压模块，从而转化为相应的电压信号，输出至音频设备，并驱动音频设备；根据音频设备输出的音频信号大小，通过灵敏度调节模块、带宽控制模块、功率放大模块对该电压信号进行处理，使得输出的音频信号在可清楚检测的范围，从而可以快速的分析、检测在测产品在运行中产生的噪音是否正常，以此提高产品的合格率和流水线生产的效率。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的原理框图；

图2为本实用新型较佳实施例的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种噪音分析检测装置。

参照图1，图1为本实用新型较佳实施例的原理框图。

在本实用新型实施例中，该噪音分析检测装置包括用于采集待测产品的声源振动信号并将所述声源振动信号转换成电压信号的检测模块10、用于将所述电压信号进行放大处理的处理模块20，以及用于将放大处理后的电压信号转换成音频驱动信号并传输至音频设备30输出的音频输出模块；其中，所述检测模块10与所述待测产品接触，所述检测模块10的输出端与所述处理模块20的输入端连接，所述处理模块20的输出端与所述音频设备30的输入端连接。

该噪音分析检测装置一般用于采集无刷电机、有刷电机、步进电机，光驱电机等微小型电机的声音，由于此类微小型电机工作时产生的振动声音太小，很难通过培训人耳采集来分辨异音、杂音，且容易受外界环境的背景声音的影响，检测时误差太大。通过检测模块10采集待测产品声源振动信号，并将该声源振动信号转换成相应的电压信号至处理模块20，经处理模块20放大处理后，驱动音频设备30，通过音频设备30播放出来的音频信号，反应出待测产品是否存在异音、杂音，从而根据判定标准判定待测产品是否为良品。

具体地，考虑待测产品的测试环境，为了减小外部环境对测试结果的影响，该音频设备30优选高保真耳机。

进一步地，参照图2，所述检测模块10包括电容式振动加速度传感器11及电荷转电压模块12，其中，所述电容式振动加速度传感器11的探针与所述待测产品接触，并将所述待测产品的声源振动信号转化为电荷量传递至电荷转电压模块12；所述电荷转电压模块12包括第一电容C1，所述电荷量传递至所述第一电容C1并通过对第一电容C1充电转化为相应的电压信号输出至处理模块20。

通过将电容式振动加速度传感器11与待测产品接触，根据该电容式振动加速度传感器11的工作特性可知，该传感器11可将与其接触的待测产品的振动信号转化为相应的电荷，且该传感器11只采集与其待测产品的声源振动信号，不采集环境中其他声源振动信号，从而滤除了环境中其他声源信号的影响，提高检测的精度及便利性。

传感器11将转化的电荷量传递至电荷转电压模块12的第一电容C1，通过对第一电容C1的充电，引起电容两端的相应的电压变化量，即通过检测模块10可将待测产品的声源振动信号转化成相应的电压信号至处理模块20。

具体地，由于电荷转电压模块12的输入阻抗较大，电荷转电压模块12还包括了用于阻抗匹配的推挽式MOS管Q3、Q4；并且为了防止前后级干扰，在电荷转电压的输出端还增加了一运算放大器U4构成的射极跟随器，该射极跟随器的输出端与灵敏度调节模块21的输入端连接。

进一步地，所述处理模块20包括用于根据所述音频输出信号的大小对电压信号进行调节的灵敏度调节模块21；所述灵敏度调节模块21包括第一运算放大器U1、第一可变电阻及第二可变电阻；其中，所述电压信号经第一可变电阻传递至所述第一运算放大器U1的反相输入端，所述第一运算放大器U1的输出端经第二可变电阻与所述第一运算放大器U1的反相输入端连接。

灵敏度调节模块21根据音频输出信号的大小对电压信号进行调节，具体地，由于音频驱动信号的大小根据信号强度指示模块25指示，当音频输出信号达到-20dB时，信号强度指示模块25的第二发光二级管点亮，一般情况下，对灵敏度调节模块21的调节使得第二发光二极管LED2开始亮即可。

灵敏度调节模块21的本质是对电压信号进行放大，具体放大倍数通过调节第一可变电阻及第二可变电阻来实现。

进一步地，所述电压信号的调节倍率为第二可变电阻与第一可变电阻的阻值的比值，调节范围为1至10倍。

具体地，灵敏度调节模块21的调节倍率即为第一运算放大器U1的增益，其增益为第二可变电阻的阻值比上第一可变电阻阻值。第一可变电阻由可变电阻R15与固定电阻R16构成，第二可变电阻由可变电阻R17与固定电阻R18构成，在本实施例中，第二可变电阻阻值与第一可变电阻的阻值的倍率范围时1-10。

进一步地，所述处理模块20还包括用于对所述电压信号进行频率分段检测的带宽控制模块22；所述带宽控制模块22包括低通滤波电路、高通滤波电路及第二运算放大器U2；其中，所述低通滤波电路包括串联的第一电阻R1及第二电容C2，所述高通滤波电路包括串联的第二电阻R2及第三电容C3；所述第一电阻R1的一端与第二电阻R2的一端连接后的公共端作为该带宽控制模块22的输入端，该输入端与所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第二电容C2的串联并与所述第二运算放大器U2的同相输入端连接，所述第二电容C2的另一端接地；所述第二电阻R2经所述第三电容C3与所述第二运算放大器U2的输出端连接，所述第二运算放大器U2的反相输入端与所述第二运算放大器U2的输出端连接。

分频段检测电压信号，可确定具体的异常音源所对应的频段范围，可根据实际需要设定为300Hz，1KHz，10KHz以及直通这四个频率点。可在装置上设置具体的频率档时，当为300Hz档时，则0-300KHz范围的电压信号可以通过；当为1KHz档，则0-1KHz范围的电压信号都可以通过；当为10KHz档时，则0-10KHz范围的电压信号都可以通过；当为直通档时，则不进行分频处理，电压信号直接传递至功率放大模块23。

当经过频率分段选择后，由第二运算放大器U2构成射极跟随器，其输出分别连接至功率放大模块23与过载指示模块24，对分频后的电压信号分别进行功率放大以驱动音频设备30以及过载判断，并能防止带宽控制模块22与功率放大模块23、过载指示模块24之间的相互干扰。

进一步地，所述处理模块20还包括用于将所述带宽控制模块22输出的电压信号的功率进行放大用以驱动音频设备30工作的功率放大模块23；所述功率放大模块23包括第三运算放大器U3、第三电阻R3、第四电阻R4及第一开关，其中，所述第三运算放大器U3的同相输入端与所述第二运算放大器U2的输出端连接，所述反相输入端分别连接第三电阻R3的一端及第四电阻R4的一端，所述第三电阻R3的另一端经第一开关后接地，所述第四电阻R4的另一端接音频输出设备。

由于从带宽控制模块22输出的电压信号的功率值不够驱动音频设备30，需对此电压信号进行功率放大。

将第一开关合上后，第三电阻R3，第四电阻R4与音频驱动信号输出之间形成通路，功率放大倍数为第三运算放大器U3的增益，具体倍率为第四电阻R4与第三电阻R3阻值的比值加1，在实际应用中，优选第四电阻R4阻值为第三电阻R3阻值的9倍，则放大倍率为10。

进一步地，所述处理模块20还包括用于当所述带宽控制模块22及功率放大模块23的电压信号大于10V时进行过载指示的过载指示模块24；所述过载指示模块24包括二极管整流桥、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一三极管Q1及第一发光二极管LED1，其中，所述二极管整流桥的第一输入端与所述第二运算放大器U2的输出端连接，所述二极管整流桥的第二输入端与所述音频信号输出端连接，所述二极管整流桥的第一输出端与所述第五电阻R5的一端、第七电阻R7的一端、第八电阻R8的一端连接，所述二极管整流桥的第二输出端与所述第六电阻R6的一端、第七电阻R7的另一端、第九电阻R9的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与正压电源连接，所述第六电阻R6的另一端与所述正压电源电压数值相同的负压电源连接，所述第八电阻R8的另一端与所述第九电阻R9的另一端连接，并与所述第一三极管Q1的基极连接，所述第一三极管Q1的发射极接地，集电极与所述第一发光二极管LED1的阴极连接，所述第一发光二极管LED1的阳极与电源连接。

具体地，该二极管整流桥由首尾相连的四个二极管D3、D4、D5、D6构成，其中二极管D3与二极管D4连接的公共端作为该二极管整流桥的第一输入端，二极管D5与二极管D6连接的公共端作为该二极管整流桥的第二输入端，二极管D3与二极管D5连接的公共端作为该二极管整流桥的第一输出端，二极管D4与二极管D6连接的公共端作为该二极管整流桥的第一输出端。

带宽控制模块22的输出端即第二运算放大器U2的输出端与二极管整流桥的第一输入端连接，音频驱动信号的输出端与二极管整流桥的第二输入端连接，当信号没有过载时，此二极管整流桥不会导通，即第一输出端与第二输出端将无电压输出，由于第五电阻R5与第六电阻R6阻值相等，第八电阻R8与第九电阻R9阻值相等，且加在第五电阻R5与第六电阻R6上的电源电压大小相等，极性相反，从而第八电阻R8与第九电阻R9连接的公共端的输出为零，从而不能导通第一三极管Q1，即第一发光二极管LED1不会亮，即无显示。

当信号过载时，此时加在第一输入端或第二输入端的信号将能导通二极管整流桥，此时，将打破原有平衡，使得二极管整流桥的第一输出端或第二输出端将输出大小不等的电压信号，从而使得第八电阻R8与第九电阻R9连接的公共端的电压不在为零，即大于零，从而将驱动后续的第一三极管Q1导通，继而导通第一发光二极管LED1，此时，第一发光二极管LED1亮，即显示过载。

进一步地，所述处理模块20还包括用于当所述音频输出信号大于或等于-20dB时进行指示的信号强度指示模块25；所述信号强度指示包括第一二极管D1、第二二极管D2、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第二三极管Q2及第二发光二极管LED2，其中，所述第一二极管D1的阳极与所述第二二极管D2的阴极连接，所述音频驱动信号传递至所述第一二极管D1与第二二极管D2的公共节点，所述第一二极管D1的阴极与所述第十电阻R10的一端、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端连接，所述第二二极管D2的阳极与所述第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的另一端、第十四电阻R14的一端连接，所述第十电阻R10的另一端与正压电源连接，所述第十一电阻R11的另一端与所述正压电源电压数值相同的负压电源连接，所述第十三电阻R13的另一端与所述第十四电阻R14的另一端连接，并与所述第二三极管Q2的基极连接，所述第二三极管Q2的发射极接地，集电极与所述第一发光二极管LED1的阴极连接，所述第一发光二极管LED1的阳极与电源连接。

音频驱动信号的输出端与第一二极管D1的阳极连接，并与第二二极管D2的阴极连接，参照上述过载指示模块24同样的道理，音频输出信号强度小于-20dB时，对应的音频驱动信号将不能导通第一二极管D1、第二二极管D2中的任意一个，由于第五电阻R5与第六电阻R6阻值相等，第八电阻R8与第九电阻R9阻值相等，且加在第五电阻R5与第六电阻R6上的电源电压大小相等，极性相反，从而第十三电阻R13与第十四电阻R14的公共端将输出的电压为零，从而不能导通第二三极管Q2，从而第二发光二极管LED2不亮；当音频输出信号强度大于或等于-20dB时，对应的音频驱动信号将导通第一二极管D1或第二二极管D2，从而打破原有平衡，使得第十三电阻R13与第十四电阻R14的公共端之间的电压不为零，从而将导通后续的第二三极管Q2，继而导通第二发光二极管LED2，信号强度大于或等于-20dB时，将由第二发光二级管发光指示音频输出信号已达到-20dB的强度。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种噪音分析检测装置，其特征在于，所述噪音分析检测装置包括用于采集待测产品的声源振动信号并将所述声源振动信号转换成电压信号的检测模块、用于将所述电压信号进行放大处理的处理模块，以及用于将放大处理后的电压信号转换成音频驱动信号并传输至音频设备输出的音频输出模块；其中，所述检测模块与所述待测产品接触，所述检测模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述处理模块的输出端与所述音频设备的输入端连接。

2.如权利要求1所述的噪音分析检测装置，其特征在于，所述检测模块包括电容式振动加速度传感器及电荷转电压模块，其中，所述电容式振动加速度传感器的探针与所述待测产品接触，并将所述待测产品的声源振动信号转化为电荷量传递至电荷转电压模块；所述电荷转电压模块包括第一电容，所述电荷量传递至所述第一电容并通过对第一电容充电转化为相应的电压信号输出至处理模块。

3.如权利要求1所述的噪音分析检测装置，其特征在于，所述处理模块包括用于根据所述音频输出信号的大小对电压信号进行调节的灵敏度调节模块；所述灵敏度调节模块包括第一运算放大器、第一可变电阻及第二可变电阻；其中，所述电压信号经第一可变电阻传递至所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的输出端经第二可变电阻与所述第一运算放大器的反相输入端连接。

4.如权利要求3所述的噪音分析检测装置，其特征在于，所述电压信号的调节倍率为第二可变电阻与第一可变电阻的阻值的比值，调节范围为1至10倍。

5.如权利要求4所述的噪音分析检测装置，其特征在于，所述处理模块还包括用于对所述电压信号进行频率分段检测的带宽控制模块；所述带宽控 制模块包括低通滤波电路、高通滤波电路及第二运算放大器，其中，所述低通滤波电路包括串联的第一电阻及第二电容，所述高通滤波电路包括串联的第二电阻及第三电容；所述第一电阻的一端与第二电阻的一端连接后的公共端作为该带宽控制模块的输入端，该输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电容的串联并与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第二电容的另一端接地；所述第二电阻经所述第三电容与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接。

6.如权利要求5所述的噪音分析检测装置，其特征在于，所述处理模块还包括用于将所述带宽控制模块输出的电压信号的功率进行放大用以驱动音频设备工作的功率放大模块；所述功率放大模块包括第三运算放大器、第三电阻、第四电阻及第一开关，其中，所述第三运算放大器的同相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述反相输入端分别连接第三电阻的一端及第四电阻的一端，所述第三电阻的另一端经第一开关后接地，所述第四电阻的另一端接音频输出设备。

7.如权利要求5所述的噪音分析检测装置，其特征在于，所述处理模块还包括用于当所述带宽控制模块及功率放大模块的电压信号大于10V时进行过载指示的过载指示模块；所述过载指示模块包括二极管整流桥、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一三极管及第一发光二极管，其中，所述二极管整流桥的第一输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述二极管整流桥的第二输入端与音频信号输出端连接，所述二极管整流桥的第一输出端与所述第五电阻的一端、第七电阻的一端、第八电阻的一端连接，所述二极管整流桥的第二输出端与所述第六电阻的一端、第七电阻的另一端、第九电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与正压电源连接，所述第六电阻的另一端与所述正压电源电压数值相同的负压电源连接，所述第八电阻的另一端与所述第九电阻的另一端连接，并与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极接地，集电极与所述第一发光二极管的阴极连接，所述第一发光二极管的阳极与电源连接。

8.如权利要求7所述的噪音分析检测装置，其特征在于，所述第五电阻与所述第六电阻的阻值相同，第八电阻与所述第九电阻的阻值相同。

9.如权利要求7所述的噪音分析检测装置，其特征在于，所述处理模块还包括用于当音频输出信号大于或等于-20dB时进行指示的信号强度指示模块；所述信号强度指示包括第一二极管、第二二极管、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第二三极管及第二发光二极管，其中，所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极连接，所述音频驱动信号传递至所述第一二极管与第二二极管的公共节点，所述第一二极管的阴极与所述第十电阻的一端、第十二电阻的一端、第十三电阻的一端连接，所述第二二极管的阳极与所述第十一电阻的一端、第十二电阻的另一端、第十四电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与正压电源连接，所述第十一电阻的另一端与所述正压电源电压数值相同的负压电源连接，所述第十三电阻的另一端与所述第十四电阻的另一端连接，并与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地，集电极与所述第一发光二极管的阴极连接，所述第一发光二极管的阳极与电源连接。

10.如权利要求9所述的噪音分析检测装置，其特征在于，所述第十电阻与所述第十一电阻的阻值相同，第十三电阻与所述第十四电阻的阻值相同。