代海,陳克安,王洋,玉昊昕

(1.西北工業(yè)大學(xué) 航海學(xué)院,陜西 西安 710072;2.陜西烽火通信集團(tuán)有限公司,陜西 寶雞 721006;3.西安石油大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院,陜西 西安 710065)

有源噪聲控制(active noise control,ANC)是一種有別于傳統(tǒng)降噪方法的新型降噪措施,它通過人為引入的次級(jí)聲源,使其輻射聲波與原始噪聲產(chǎn)生相消性干涉而降噪[1]。自適應(yīng)控制是ANC系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)方式,它通過控制器中的自適應(yīng)算法自動(dòng)調(diào)節(jié)次級(jí)聲源強(qiáng)度，使降噪效果達(dá)到最佳[2]。ANC系統(tǒng)具有質(zhì)量輕、布置靈活、頻帶針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),目前已步入工程應(yīng)用階段[3-4]。在該系統(tǒng)中,次級(jí)聲源如發(fā)生故障會(huì)使得輸出的次級(jí)噪聲異常,進(jìn)而導(dǎo)致降噪效果變差甚至引起系統(tǒng)失穩(wěn)[5]。由于ANC系統(tǒng)使用環(huán)境中通常存在復(fù)雜的干擾聲,很難通過人工辨別或自動(dòng)檢測(cè)的方式判斷其工作狀態(tài)以及是否發(fā)生故障。

次級(jí)聲源是有源噪聲控制系統(tǒng)中重要的換能器件,往往由特制的低頻揚(yáng)聲器組成。雖然由揚(yáng)聲器組成的音響系統(tǒng)廣泛用于汽車、飛機(jī)、音樂廳等,但絕大多數(shù)情況下人們只關(guān)注揚(yáng)聲器自身的聲學(xué)性能,針對(duì)揚(yáng)聲器故障檢測(cè)的研究多限于實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)環(huán)境下[6],其主要方法一般都是基于人的聽覺檢測(cè)進(jìn)行的[7]。

近10年來,國(guó)內(nèi)外對(duì)揚(yáng)聲器的故障檢測(cè)研究較多,周靜雷等[8]通過檢測(cè)電信號(hào)和聲信號(hào)判斷揚(yáng)聲器是否存在異常音,是一種典型的在線揚(yáng)聲器故障檢測(cè)方法。Valk[9]設(shè)計(jì)了一種反饋控制器,提高了低音揚(yáng)聲器的聲學(xué)總諧波失真和低頻帶寬性能。Venturi等[10]提出一種RLS-NLMS混合自適應(yīng)算法,實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)聲器中音調(diào)噪聲故障的診斷。同年,李云紅等[11]通過對(duì)異音功率譜和掩蔽閾值的比較,實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)聲器的異音故障檢測(cè)。Serban等[12]提出一種基于直接輻射場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來檢測(cè)揚(yáng)聲器直接散熱器的退化故障。Philip[13]對(duì)揚(yáng)聲器的缺陷和不規(guī)則行為進(jìn)行識(shí)別,研究出一種揚(yáng)聲器故障檢測(cè)的系統(tǒng)識(shí)別方法。

ANC系統(tǒng)的復(fù)雜性和自適應(yīng)性要求系統(tǒng)中的次級(jí)聲源應(yīng)具有較好的聲學(xué)性能和高可靠性。這使得對(duì)次級(jí)聲源在工作中的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)研究顯得格外重要?，F(xiàn)有的揚(yáng)聲器故障檢測(cè)方法多針對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)或測(cè)試,而少數(shù)的在線揚(yáng)聲器故障檢測(cè)方法計(jì)算復(fù)雜,對(duì)硬件性能要求高,且無法滿足有源噪聲控制中次級(jí)聲源輸出特性,會(huì)增加額外的干擾而影響降噪效果。

本文基于現(xiàn)有的揚(yáng)聲器故障檢測(cè)研究成果,提出一種專門用于次級(jí)聲源故障檢測(cè)的方法,目的是在ANC系統(tǒng)工作時(shí),能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)次級(jí)聲源是否發(fā)生故障。通過采集次級(jí)聲源的輸入電壓和輸出電流,對(duì)實(shí)測(cè)的阻抗曲線進(jìn)行移動(dòng)平滑濾波處理,從而得到次級(jí)聲源的阻抗曲線,對(duì)其指標(biāo)值進(jìn)行處理分析,判斷是否發(fā)生故障。該方法可以在不影響設(shè)備正常工作的情況下,不借助其他的電聲器件和檢測(cè)儀器,仍準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地判斷出次級(jí)聲源的工作狀態(tài)。

1 故障檢測(cè)原理

1.1 系統(tǒng)原理

次級(jí)聲源的電學(xué)參數(shù)主要由電阻抗及其派生特性參數(shù)組成,包括額定阻抗、共振頻率和總品質(zhì)因數(shù)等。由于次級(jí)聲源中音圈的阻抗會(huì)隨著激勵(lì)信號(hào)頻率的不同而呈現(xiàn)不同的幅值,阻抗模值與頻率的關(guān)系曲線為阻抗曲線(如圖1所示)。在阻抗曲線上可以得到上述電學(xué)參數(shù)值,如次級(jí)聲源的總品質(zhì)因數(shù)Q和共振頻率f0。

圖1 次級(jí)聲源阻抗曲線模型

總品質(zhì)因數(shù)Q是反映次級(jí)聲源低頻特性的一個(gè)重要參數(shù),它是在次級(jí)聲源共振頻率處聲阻抗中慣性抗部分與純阻部分的比,計(jì)算方法為

(1)

式中,f1和f2是在阻抗曲線中截取(|Zmax|-3)dB處即|Zf1|和|Zf2|所對(duì)應(yīng)的頻率值。r0是f0處次級(jí)聲源的最大阻抗與次級(jí)聲源音圈直流電阻RDC之間的比值。f0是阻抗曲線第一個(gè)極大值對(duì)應(yīng)的頻率值。f0的計(jì)算公式為

(2)

(3)

從(3)式中可以看出,共振頻率f0的大小是由折環(huán)與定心支片順性Cms、紙盆質(zhì)量MS和音圈質(zhì)量MV所決定。通過對(duì)無故障次級(jí)聲源f0和Q值進(jìn)行測(cè)量,設(shè)定f0和Q值的允許偏差范圍,如超過f0和Q設(shè)置的偏差閾值,就可知是次級(jí)聲源的某些特征參數(shù)發(fā)生了變化，從而導(dǎo)致f0和Q值出現(xiàn)異常,據(jù)此判斷次級(jí)聲源的工作狀態(tài)。

依據(jù)上述原理,本文次級(jí)聲源故障檢測(cè)系統(tǒng)微處理可以是DSP、FPGA和STM32單片機(jī)等數(shù)字信號(hào)處理器。電壓和電流采集模塊通過AD采集將喇叭單元的輸入電壓和輸出電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入至微處理器,作為故障檢測(cè)的計(jì)算數(shù)據(jù)源。由于AD采集的信號(hào)中存在直流偏置,首先進(jìn)行均值濾波去除直流偏置,然后對(duì)采集到的電壓和電流進(jìn)行快速傅里葉變換,將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào),從而計(jì)算得到次級(jí)聲源的阻抗曲線。再通過移動(dòng)平均濾波器對(duì)阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪實(shí)現(xiàn)平滑處理。然后使用去噪后的阻抗數(shù)據(jù)得到次級(jí)聲源工作時(shí)的特征參數(shù)。最后根據(jù)特征參數(shù)變化判斷次級(jí)聲源的工作狀態(tài)。

1.2 故障類型

次級(jí)聲源故障分為2種：

在生產(chǎn)過程中由于加工操作不當(dāng)或材料質(zhì)量問題導(dǎo)致的故障,包括:①碰圈:發(fā)聲時(shí)音圈與導(dǎo)磁柱出現(xiàn)碰撞的情況;②漏氣:音圈與防塵帽、紙盆與音圈、紙盆與折環(huán)之間連接處開膠,在開膠處會(huì)產(chǎn)生異常音。

在次級(jí)聲源日常使用過程中出現(xiàn)的故障,包括:①紙盆破損:紙盆受潮、老化或功率過大導(dǎo)致紙盆破損;②折環(huán)破裂:折環(huán)長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)出現(xiàn)老化,失去彈性破裂;③音圈損壞:大功率下工作,音圈燒斷、燒毀;④定心支片破損:支片受潮、老化或異物導(dǎo)致支片破裂或受損。

根據(jù)ANC系統(tǒng)工作過程中次級(jí)聲源的故障類型分析,典型的次級(jí)聲源故障有折環(huán)開裂和定心支片破損2種。

1.3 檢測(cè)方法

揚(yáng)聲器的電聲轉(zhuǎn)換實(shí)際上等效于一個(gè)非線性非平穩(wěn)系統(tǒng),傳統(tǒng)的傅里葉變換只能處理平穩(wěn)信號(hào)。傅里葉分析是頻域分析的基本工具,為了達(dá)到時(shí)域的局部化,在信號(hào)傅里葉變換前進(jìn)行漢寧窗函數(shù)處理。本文采用 STFT的方法得到揚(yáng)聲器響應(yīng)的時(shí)頻特性。STFT是利用一個(gè)適當(dāng)寬度的窗函數(shù),把信號(hào)劃分成許多小段,對(duì)每一小段進(jìn)行傅里葉分析,得到其局部頻譜。STFT能反映頻率分量隨時(shí)間的變化規(guī)律,獲得比較好的信號(hào)時(shí)頻特征。

設(shè)系統(tǒng)的采樣率為Fs,采樣周期為T,則一個(gè)采樣周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)N為

N=Fs×T

(4)

一個(gè)采樣周期內(nèi)的電壓和電流可分別表示為:

(5)

(6)

由于采集電路中存在直流,需要去除直流偏置,第n個(gè)采樣點(diǎn)去除直流偏置的電壓和電流分別為:

分別對(duì)電壓和電流的N個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行漢寧窗函數(shù)處理后，再使用STFT方法得到揚(yáng)聲器響應(yīng)的時(shí)頻特性。電壓U和電流I的頻域表示為U(f)和I(f)。設(shè)H為電壓U和電流I在頻域中的傳遞函數(shù),則有I(f)=H(f)U(f),傳遞函數(shù)H的估計(jì)為

(9)

電阻抗R(f)計(jì)算式為

(10)

即

(11)

對(duì)R(f)取絕對(duì)值并求對(duì)數(shù)幅度Z(f)，如(12)式所示

Z(f)=20lg|R(f)|

(12)

即

(13)

式中,Z(f)長(zhǎng)度為N/2，可表示為

Z(f)=(z1,z2,zn,…,zN/2)T

(14)

由于次級(jí)聲源電聲響應(yīng)中存在干擾音等其他信號(hào),得到的阻抗曲線并不平滑,因此需要使用移動(dòng)平均濾波器對(duì)阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。移動(dòng)平滑濾波器基于統(tǒng)計(jì)規(guī)律,將連續(xù)的采樣數(shù)據(jù)看成一個(gè)長(zhǎng)度固定的隊(duì)列,按照給定的移動(dòng)窗寬將相鄰點(diǎn)的數(shù)據(jù)依一定方向連續(xù)移動(dòng)進(jìn)行平均。設(shè)移動(dòng)窗寬為5,輸入信號(hào)為x(n),則經(jīng)過移動(dòng)平滑濾波器處理后的輸出信號(hào)y(n)計(jì)算公式為:

(15)

系統(tǒng)的采樣率為Fs,一個(gè)采樣周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)為N,通過傅里葉分析后得到的頻譜頻率分辨率Δf為

(16)

如圖1所示,可得阻抗曲線Z(f)的最大幅度Zmax值為

Zmax=max{z1,z2,zn,…,zN/2}

(17)

設(shè)n0是Z(f)的最大值Zmax對(duì)應(yīng)的隊(duì)列序號(hào),則次級(jí)聲源的最低共振頻率f0為阻抗曲線幅度最大值Zmax對(duì)應(yīng)的頻率值,即有

f0=n0×Δf

(18)

對(duì)于阻抗曲線離線序列Z(f)必然存在序號(hào)為n1對(duì)應(yīng)阻抗幅度為Zn1,且滿足(19)式條件的離散點(diǎn)

(19)

同理,對(duì)于阻抗曲線離線序列Zf(f)必然存在序號(hào)為n2對(duì)應(yīng)阻抗幅度為Zn2,且滿足(20)式條件的離散點(diǎn)

(20)

Zn1和Zn2即為要求的Zf1和Zf2,則對(duì)應(yīng)f1和f2的值為

(21)

式中,r0是f0處次級(jí)聲源的最大阻抗與次級(jí)聲源音圈直流電阻RDC之間的比值,計(jì)算方法為

(22)

至此,根據(jù)(1)式即可求得在次級(jí)聲源在工作時(shí)的實(shí)時(shí)特征參數(shù)值Q。使用實(shí)時(shí)測(cè)得的f0和Q值與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差比例作為故障判定依據(jù),分別記為Δf0和ΔQ,即

(23)

(24)

式中,Tf0和TQ分別為Δf0和ΔQ異常的判定閾值。

2 仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 仿真模型

工程應(yīng)用中次級(jí)聲源多選用低頻性能較好且穩(wěn)定的揚(yáng)聲器,因此仿真中更關(guān)注次級(jí)聲源的低頻性能變化引起的性能故障。針對(duì)無故障次級(jí)聲源的阻抗特性頻響曲線,對(duì)其工作時(shí)發(fā)生故障引起的阻抗特性參數(shù)f0和Q值變化進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真。

由(10)式可知,次級(jí)聲源的阻抗值由其兩端電壓U和內(nèi)部電流I決定。轉(zhuǎn)化為離散信號(hào)系統(tǒng)在頻域進(jìn)行分析時(shí),其阻抗可視為電壓U和電流I在頻域中的傳遞函數(shù),也可視為電流I是電壓U經(jīng)過一個(gè)特殊濾波器后的輸出。因此次級(jí)聲源故障可以理解為電壓U和電流I信號(hào)之間的傳遞函數(shù)發(fā)生變化,即濾波器系數(shù)發(fā)生變化。

通常次級(jí)聲源的工作狀態(tài)發(fā)生改變時(shí),其阻抗特性參數(shù)f0和Q值會(huì)同時(shí)發(fā)生變化。圖2為模擬的正常無故障和4種不同損壞程度次級(jí)聲源的濾波器系數(shù)曲線,曲線f-Q-1、f-Q-2、f-Q-3和f-Q-4分別表示次級(jí)聲源損壞程度由小變大時(shí)的濾波器系數(shù)。

根據(jù)圖2所示的濾波器系數(shù)曲線可以得到次級(jí)聲源幅頻特性曲線,如圖3所示。為便于對(duì)比,圖2～3中同時(shí)給出了正常次級(jí)聲源的濾波器系數(shù)和幅頻特性曲線。

由圖3的幅頻特性曲線可知,當(dāng)次級(jí)聲源發(fā)生故障時(shí),其特征值參數(shù)f0發(fā)生偏移,并伴隨特征值參數(shù)Zmax的變化,特征值參數(shù)Q值也隨之發(fā)生改變。

根據(jù)ANC系統(tǒng)中次級(jí)聲源的使用場(chǎng)景,噪聲控制目標(biāo)通常為低頻的線譜噪聲,如渦槳飛機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和變壓器噪聲等,或類似粉紅噪聲的寬頻帶噪聲,如汽車行駛中的風(fēng)噪、噴氣式飛機(jī)和空調(diào)管道噪聲等。故仿真中分別采用飛機(jī)聲、粉紅噪聲、掃頻信號(hào)和單譜線4種典型噪聲信號(hào)來激勵(lì)次級(jí)聲源,以研究其在不同激勵(lì)信號(hào)下的阻抗特性曲線差異。由于實(shí)際硬件電路中存在一定的底噪,因此對(duì)單譜線噪聲加入了信噪比約-35 dB的粉紅噪聲,用以模擬實(shí)際電路中次級(jí)聲源輸出的背景噪聲。飛機(jī)聲是由多根譜線組成的某型渦槳飛機(jī)艙內(nèi)的實(shí)測(cè)噪聲,其噪聲頻譜如圖4所示。

圖2 不同損壞程度次級(jí)聲源的濾波器系數(shù)曲線 圖3 不同損壞程度次級(jí)聲源的幅頻特性曲線 圖4 渦槳飛機(jī)噪聲頻譜

2.2 數(shù)值分析

分別使用飛機(jī)聲、粉紅噪聲、掃頻信號(hào)和單線譜4種噪聲信號(hào)激勵(lì)正常狀態(tài)下的次級(jí)聲源,計(jì)算得到的阻抗曲線如圖5所示。由圖可知其4條阻抗曲線接近重合,特征值參數(shù)f0值未發(fā)生顯著變化。粉紅噪聲和單線譜噪聲激勵(lì)得到的阻抗曲線在f0處的阻抗值幾乎一致,與飛機(jī)聲和掃頻信號(hào)激勵(lì)得到的阻抗曲線存在細(xì)微差異。

圖5 正常狀態(tài)不同噪聲的阻抗曲線

使用飛機(jī)聲激勵(lì)不同狀態(tài)的次級(jí)聲源,不同損壞程度其特征值參數(shù)值發(fā)生顯著變化,考慮到在計(jì)算特征值Q時(shí)由于阻抗曲線并不光滑,存在一定的偏差,故將其經(jīng)過一個(gè)移動(dòng)平滑濾波器,移動(dòng)窗寬設(shè)為5,從而達(dá)到曲線平滑的目的,由此得到更準(zhǔn)確的特征值Q。經(jīng)過移動(dòng)平滑濾波后的阻抗曲線如圖6所示。由圖6得到其特征值參數(shù)(見表1)。由表1可知當(dāng)次級(jí)聲源的損壞程度越大時(shí),其特征值參數(shù)f0和Q值的偏差也越大。

圖6 飛機(jī)聲激勵(lì)不同狀態(tài)次級(jí)聲源阻抗曲線

表1 飛機(jī)噪聲激勵(lì)不同損壞程度的次級(jí)聲源仿真數(shù)據(jù)

使用粉紅噪聲、掃頻和單線譜激勵(lì)下的不同損壞程度次級(jí)聲源阻抗特征值參數(shù)見表2～4。由表2和表4對(duì)比可知,由于2種噪聲都包含了粉紅噪聲成分,阻抗曲線特征值比較接近。

表2 粉紅噪聲激勵(lì)不同損壞程度的次級(jí)聲源仿真數(shù)據(jù)

表3 掃頻激勵(lì)不同損壞程度的次級(jí)聲源仿真數(shù)據(jù)

由表1～4可知,不同損壞程度的次級(jí)聲源,使用不同噪聲信號(hào)激勵(lì)得到的阻抗特征參數(shù)變化規(guī)律一致,損壞程度越大,其特征值參數(shù)Δf0和ΔQ的偏差越大。而作為故障檢測(cè)使用的特征值參數(shù)Δf0和ΔQ可以使用粉紅噪聲、線譜噪聲或掃頻信號(hào)中的任意一種來激勵(lì)次級(jí)聲源得到。

表4 單線譜激勵(lì)不同損壞程度的次級(jí)聲源仿真數(shù)據(jù)

2.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

故障檢測(cè)所需的數(shù)據(jù)包括工作時(shí)喇叭單元兩端的實(shí)時(shí)輸入電壓U和輸出電流I。實(shí)驗(yàn)選擇同一型號(hào)同一批次的次級(jí)聲源,其中直流阻抗值RDC為4 Ω。為模擬降噪時(shí)有源控制器給次級(jí)聲源的輸出,次級(jí)聲源輸入噪聲類型分別為粉紅噪聲、單線譜和飛機(jī)噪聲。測(cè)試次級(jí)聲源的故障有折環(huán)開裂和定心支片破損2種。

分別使用3種噪聲測(cè)試正常和故障的次級(jí)聲源,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理得到次級(jí)聲源阻抗曲線,得到判斷次級(jí)聲源故障狀態(tài)所需的計(jì)算數(shù)據(jù),代入(1)式和(23)式,可得不同狀態(tài)的次級(jí)聲源特征值參數(shù)，見表5～7。由表5～7可知,與正常的次級(jí)聲源相比,當(dāng)次級(jí)聲源出現(xiàn)不同的故障時(shí),其特征值參數(shù)發(fā)生了明顯變化。次級(jí)聲源的損壞程度越大,特征值參數(shù)變化也越大,因此由次級(jí)聲源的特征值參數(shù)變化程度,即可判斷次級(jí)聲源的故障狀態(tài)。

表5 飛機(jī)噪聲激勵(lì)不同狀態(tài)的次級(jí)聲源特征值參數(shù)

表6 粉紅噪聲激勵(lì)不同狀態(tài)的次級(jí)聲源特征值參數(shù)

表7 單線譜噪聲激勵(lì)不同狀態(tài)的次級(jí)聲源特征值參數(shù)

2.4 故障檢測(cè)閾值及誤報(bào)率分析

本文通過數(shù)值分析論證了使用阻抗曲線特征值參數(shù)變化來判斷次級(jí)聲源故障的可行性,同時(shí)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。為研究故障檢測(cè)閾值與故障檢測(cè)誤報(bào)率的關(guān)系,本文選用的次級(jí)聲源樣本數(shù)N為100,其中正常無故障的次級(jí)聲源樣本數(shù)N1為50,不同程度損壞的故障次級(jí)聲源樣本數(shù)為50。損壞的次級(jí)聲源包括折環(huán)開裂、定心支片破損和異物壓迫等故障,其損壞和故障程度大小均不相同,通過聽音辨別,部分輕微故障的次級(jí)聲源與無故障的次級(jí)聲源差異并不明顯。實(shí)驗(yàn)得到的Δf0和ΔQ變化值如圖7所示,其中實(shí)心點(diǎn)表示正常無故障的次級(jí)聲源,空心點(diǎn)表示存在不同程度損壞的故障次級(jí)聲源。

設(shè)根據(jù)設(shè)置的閾值Tf0和TQ測(cè)得的故障次級(jí)聲源數(shù)量為Ne,則誤報(bào)率η計(jì)算方法為

(25)

圖7 測(cè)試樣本Δf0和ΔQ分布圖

由(25)式可得到不同Tf0和TQ閾值故障檢測(cè)誤報(bào)率(見表8)。其中誤報(bào)率η大于0表示故障數(shù)多報(bào),誤報(bào)率η小于0表示故障數(shù)少報(bào),即故障檢測(cè)閾值過大。

表8 不同Tf0和TQ閾值故障檢測(cè)誤報(bào)率η分析表

由表8可知,閾值Tf0如果設(shè)置小于10%會(huì)導(dǎo)致部分正常的次級(jí)聲源被誤判為發(fā)生了故障。閾值TQ如果設(shè)置小于10%,也會(huì)導(dǎo)致部分正常的次級(jí)聲源被誤判為發(fā)生了故障,設(shè)置大于11%時(shí)又存在少報(bào),即部分故障的次級(jí)聲源被認(rèn)為并沒有發(fā)生故障。因此,本次實(shí)驗(yàn)選用的次級(jí)聲源最佳的Tf0閾值為10%～11%皆可,而TQ閾值最佳為10%。

對(duì)100個(gè)次級(jí)聲源樣本的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析,并結(jié)合樣本Δf0和ΔQ值的變化,由圖7可知,A區(qū)域的無故障次級(jí)聲源,部分在經(jīng)過一定的工作時(shí)間后,其特征值參數(shù)f0和Q也會(huì)發(fā)生一定變化,從而接近故障狀態(tài),這是由次級(jí)聲源的工作原理和特性決定的,自身工作發(fā)熱或環(huán)境溫度和濕度等變化都會(huì)導(dǎo)致次級(jí)聲源的定心支片等部件發(fā)生性能改變。這也可作為判定次級(jí)聲源產(chǎn)品質(zhì)量性能的一個(gè)參考依據(jù)。B區(qū)域的故障多為次級(jí)聲源的紙盆受到壓迫,振動(dòng)減弱,影響了對(duì)外的聲輻射性能。C區(qū)域的故障為紙盆發(fā)生了破裂,同時(shí)定心支片也受到了一定的損傷。D區(qū)域的故障為定心支片和紙盆受損嚴(yán)重,通過聽音明顯感受到聲音大小和頻率成分的變化,伴隨有明顯的“破音”。

3 結(jié) 論

為解決ANC系統(tǒng)中次級(jí)聲源實(shí)時(shí)故障檢測(cè)問題,本文對(duì)次級(jí)聲源故障檢測(cè)系統(tǒng)原理、故障類型和檢測(cè)方法進(jìn)行理論分析,給出了一種故障檢測(cè)方法,通過數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,得到如下結(jié)論:①通過次級(jí)聲源的電壓和電流信號(hào),根據(jù)其阻抗曲線,獲得特征值參數(shù),根據(jù)參數(shù)的變化可以準(zhǔn)確判斷出次級(jí)聲源工作狀態(tài)下的實(shí)時(shí)故障情況;②該方法對(duì)次級(jí)聲源故障檢測(cè)無需針對(duì)不同的ANC使用場(chǎng)景測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)值;③故障檢測(cè)的閾值可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值和降噪性能的要求來確定,即次級(jí)聲源的故障判定準(zhǔn)則,可以理解為次級(jí)聲源性能的變化程度;④次級(jí)聲源工作時(shí)的阻抗曲線特征值變化可反映其性能穩(wěn)定性及同批次產(chǎn)品性能的一致性。