[发明专利]一种扬声器异常音检测方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，涉及扬声器异常音故障的一种检测方法。 

背景技术

扬声器是一种重要的电声器件。由于制造工艺问题，部分扬声器产品会出现音圈摩擦磁路部件、音圈碰撞磁路底部、振膜或纸盆由于粘接不牢固出现漏气、内部混入颗粒杂质，等等诸多问题，这些问题统称为异常音故障。相对于扬声器的线性和正常的非线性输出而言，扬声器异常音是十分微弱的，异常音的自动检测方法是一个世界性难题，目前对于异常音问题电声企业主要采用人工检听的方法。 

经过多年研究也出现了一些异常音自动检测方法，例如基于对数扫频信号和Volterra模型的算法、基于短时傅里叶变换的算法、基于小波的方法、基于经验模态分解（EMF）的算法等。但是这些方法也有一些不足，例如：多数方法需要得到完整的响应信号才能开始计算，不能实时处理，不利于尽快发现问题；有些方法的计算量比较大；某些方法只适用于特定种类的激励信号；某些方法对激励和采样的频率范围有较高要求等。 

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，设计出一种扬声器异常音故障的一种检测方法。它采用信号处理方法根据激励信号和麦克风采集的声信号自动判定该扬声器是否存在异常音故障。本发明基于自适应Kalman滤波方法，实现准确、抗噪声、高效地检测异常音故障。 

本发明中提及的一种扬声器异常音检测方法，具体步骤是： 

第一阶段：参数设定

1)         根据被测扬声器特点选定激励信号频率范围，这个范围应包括该扬声器容易产生异常音故障的主要频率点，选定任一种形式的连续扫频信号作为激励信号，写为 的形式，其中是激励信号的幅值序列；是激励信号的相位序列；激励信号的总采样点数为N。为了避免幅值跳变产生爆音的现象，一般通过加窗使初始幅值并逐步增大到异常音测试需要的水平；

2)         根据激励信号形式得到在第个采样点处激励信号的瞬时频率，又根据声卡输出信号的采样频率得到每一采样时刻最高谐波次数，和整个过程的最高谐波次数记为；

3)         根据需要选择系统阶次M和平滑距离一般选择M=1或2，。越大对谐波幅值估计越准确，同时计算量和所需存储空间增大；

4)         根据被测扬声器类型和特点选择构成异常音曲线的高阶谐波阶次范围；一般可取所有高于7阶的谐波作为异常音曲线；

5)         根据环境噪声和声信号本底噪声估计量测噪声方差；根据扬声器特性估计行列的状态噪声协方差矩阵；

第二阶段：准备状态修正向量

6)         初始化状态协方差矩阵P：对和，赋值为边长的0值方阵。

7)         准备状态修正向量。对从1到N的每个n顺序迭代进行： 

a)         测量向量保存

b)         

c)         对、：

（其中是组合数）

d)         更新并保存：

对，

保存

e)         更新：

； 

对，； 

对和，

第三阶段：实时检测

8)         将待测扬声器和麦克风装在消声箱内指定位置，在待测扬声器两端加载激励信号，用声卡或数据采集卡接收麦克风采集信号，并采用一般的信号处理方法找到与激励信号时间对齐的部分，记为，即确保对每个整数，是扬声器对的响应；

9)         初始化状态向量： 对， （向量总长度为） 其中是幅值为频率为的激励信号作用于该型扬声器测得的声信号幅值。特别是，当激励的时，初始化为行1列的0向量；

10)     对从1到N的每个n顺序迭代进行：

a)         

b)         更新状态向量：

（其中是组合数）；

对，

c)         当时，向量是根据接收信号采样点估计的采样时刻的系统状态。 其中，第阶谐波为，幅值为；根据预先确定的高阶谐波阶次范围，将范围内的谐波幅值求平方和得到异常音曲线的第个样点；