[发明专利]一种基于短时傅里叶变换的扬声器异常音检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电声技术应用领域，它提出一种基于短时傅里叶变换的扬声器异常音检测方法，可替代目前依赖人工检听的主观判定方法，以提升工厂生产线管控扬声器品质的水平。

背景技术

扬声器异常音检测的意义：

在扬声器生产过程中，由于装配失误、杂质混入等原因，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。扬声器异常音检测则是筛选出具有异常音的扬声器的过程。该过程是品质管控的重要环节，其检测的结果将直接影响产品的出货质量。目前，扬声器异常音的检测方法主要依赖于有经验的听音员的主观听测。虽然，人耳可以较为灵敏的听测出扬声器有无异常音，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，判断结果有时差异较大。不仅如此，由于异常音的显著程度不同，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，这也导致了生产厂家和客户之间关于异常音的纠纷时有发生。传统的人工听音方法由于缺少客观标准、难以量化、培训困难、效率低下等缺陷，难以满足企业现代化生产的需求。因此，电声业界迫切希望开发出能够检测扬声器异常音的检测方法、技术和设备。

现有的技术和方法：

美国专利US8078433中提到一种用于估计扬声器线性和非线性参数的模型与方法。该专利中所提的模型描述了扬声器的输入与输出之间的传递特性，这种特性可作为扬声器故障诊断的判断基础。但该专利并未给出具体检测扬声器异常音的方法。

美国专利US2011015898中提到了一种使用双麦克风的扬声器异常音检测技术。一个麦克风用于采集扬声器的声响应信号，另一个麦克风用于监测环境噪声。该方法实际并未提高扬声器异常音检测系统的抗噪声性能，仅起到了提示的作用，用于提示检测系统环境噪声的影响是否过大。其工作过程为：若环境噪声影响过大则系统自动进行重复测试。

中国专利申请公开书200610014967.0采用了对检测得到的扬声器声响应信号使用短时傅里叶变换的方法来判断扬声器是否存在异常音。该方法通过量化由短时傅里叶变换得到的整张时频图与合格样品的时频图之间的差异程度来判断扬声器是否存在异常音。该方法没有结合扬声器异常音信号的特点进行分析，并且其异常音检测结果容易受到环境噪声的干扰，检测结果并不理想。

中国专利申请公开号:CN101426169提出了将高阶微弱信号提取及人耳听觉心理模型等一系列技术综合应用于常规音频测量仪器，测量发声体异常音的方法。该方法采用特殊信号激励被测发声体，通过测量发声体两端电流信号和声压信号，并对这两种信号做时域跟踪高通滤波或EMD处理后得到异常音曲线，其后考虑人听觉心理模型对声响应的异常音曲线进行后处理得到最后的声响应异常音曲线，结合电响应异常音曲线和声响应异常音曲线就能综合判断发声体是否有异常音。

发明内容

本发明专利提出了一种基于短时傅里叶变换的扬声器异常音检测方法。

本发明要解决的是现有扬声器异常音的检测方法速度慢、准确性低、判定标准不一，从而导致对扬声器生产的品质管控困难的问题。

本发明是采用以下技术手段实现的：首先，采用扫频信号激励被测扬声器，同时采集被测扬声器的声响应信号并对该响应信号做短时傅里叶变化得到其对应的时频图；之后，根据扬声器异常音信号的特点对该时频图进行分割，并量化分割后的各个区域与标准时频图的差异程度，通过计算机将得到的差异程度进行显示方式转换，构造出异常音曲线；最后，将获得的异常音曲线与设定的门限进行比较，从而判断扬声器是否存在异常音；上述所提及的门限是已知合格样品的异常音曲线的M倍。

所述的标准时频图是指N个合格扬声器的声信号的时频图所对应的N个矩阵的均值所对应的时频图。N是20以上的正整数。

所述的异常音曲线的获取过程包括以下步骤：

步骤1、采用扫频信号激励被测扬声器。

步骤2、通过数据采集卡连接传声器的方式进行信号采样，获取被测扬声器声响应信号的时域离散序列。

步骤3、对由步骤2采集到的时域离散序列进行归一化处理。

步骤4、采用短时傅里叶变换将从步骤3中获得的时域离散序列变换为时频图。

步骤5、根据扬声器异常音信号的特点，对步骤4中获得的时频图进行有效分割。

步骤6、将由步骤4获得的时频图在经过步骤5的分割后，量化其分割后的各个区域与标准时频图所对应的各个区域的差异程度。

步骤7、将由步骤6获得的差异程度进行显示方式转换，构造出异常音曲线。