康龍

（冠捷顯示科技（廈門）有限公司，福建　廈門　361111）

工程技術(shù)

基于機(jī)電自動(dòng)化的電視機(jī)音響振動(dòng)系統(tǒng)研究

康龍

（冠捷顯示科技（廈門）有限公司，福建廈門361111）

將計(jì)算機(jī)軟件分析系統(tǒng)引入到了電視機(jī)故障儀器檢測(cè)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了機(jī)電自動(dòng)化的音響振動(dòng)故障排除系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)仿真模擬，得到了自動(dòng)化檢測(cè)方法和故障排除曲線，并利用計(jì)算機(jī)仿真模擬得到了電視機(jī)音響機(jī)振動(dòng)分布云圖。為了進(jìn)一步驗(yàn)證算法的有效性，對(duì)不同機(jī)組進(jìn)行了頻率診斷測(cè)試，得到了4個(gè)不同機(jī)組的故障診斷頻率點(diǎn)，并繪制了頻率響應(yīng)的音效分布圖，為電視機(jī)系統(tǒng)的音響振動(dòng)問題的研究提供了理論參考。

電視結(jié)構(gòu)；自動(dòng)化檢測(cè)；音響振動(dòng)控制研究；振動(dòng)分布云圖；頻率診斷

引言

音響振動(dòng)系統(tǒng)是電視機(jī)系統(tǒng)事故頻發(fā)的主要問題之一，如果不及時(shí)的采取措施防止事故的發(fā)生會(huì)造成很嚴(yán)重的后果，尤其是批量生產(chǎn)的電視銷售到世界各地，終端客戶的問題對(duì)于客戶和制造商都是嚴(yán)重的信用度和成本傷害?；陔娨暀C(jī)系統(tǒng)一般24h工作，如果采用人工實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，會(huì)消耗大量的人力和物力，而采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)則會(huì)大大提高檢測(cè)效率，同時(shí)節(jié)省勞動(dòng)力成本。

本著問題提前在設(shè)計(jì)驗(yàn)證解決的觀念，本文設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)音響系統(tǒng)故障排除的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并將系統(tǒng)得到的視聽聲音頻率診斷表和頻率響應(yīng)頻譜分布圖與機(jī)組實(shí)際正常工作時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以分析得到電視機(jī)系統(tǒng)中存在的故障，及時(shí)采取故障排除措施，防止工程事故的發(fā)生。

1　機(jī)電系統(tǒng)音響振動(dòng)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)概述

在機(jī)電系統(tǒng)音響振動(dòng)的異音故障檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以分為檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，主要通過軟件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)故障的診斷和檢測(cè)信號(hào)輸入輸出接口的控制。利用人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)的自動(dòng)化（如圖1所示），圖中對(duì)故障信號(hào)的自動(dòng)化檢測(cè)是通過傳感器來完成的，傳感器主要由聲壓傳感器，粉紅噪聲信號(hào)，頻率信號(hào)組成。

圖1　故障自動(dòng)檢測(cè)示意圖

在檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中主要包括數(shù)字自動(dòng)化控制模塊、故障診斷模式、聲音傳感器等，通過故障診斷檢測(cè)板來實(shí)現(xiàn)故障的檢測(cè)。本文利用SPL邏輯器件進(jìn)行編程，將故障診斷檢測(cè)系統(tǒng)和TV系統(tǒng)進(jìn)行連接，最后具有編譯和控制信號(hào)以及數(shù)據(jù)的鎖存等。在機(jī)電系統(tǒng)電視機(jī)音響振動(dòng)異音的故障檢測(cè)系統(tǒng)，音響的振動(dòng)系統(tǒng)是很重要的，系統(tǒng)中喇叭聲音來源主要是驅(qū)動(dòng)作用。

2　電視機(jī)音響振動(dòng)異音故障自動(dòng)化檢測(cè)數(shù)學(xué)模型和算法設(shè)計(jì)

電視機(jī)故障的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)過程也可以通過振動(dòng)信號(hào)采集，利用目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化功能對(duì)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，函數(shù)的設(shè)計(jì)主要和目標(biāo)函數(shù)和約束條件有關(guān)，依照電-聲振動(dòng)原理，機(jī)械波/聲學(xué)原理，目標(biāo)函數(shù)為公式（1）所示。

由此推倒出，其表達(dá)式如公式（2）所示。

由此可以解出振動(dòng)異常信號(hào)判斷。

信號(hào)輸入后，輸出的振動(dòng)形態(tài)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的主要程序如圖2所示：

圖2　系統(tǒng)程序圖

3　電視機(jī)音響振動(dòng)異音故障自動(dòng)化檢測(cè)實(shí)驗(yàn)研究

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的電視機(jī)音響振動(dòng)異音故障自動(dòng)化檢測(cè)數(shù)學(xué)模型和算法的有效性及可靠性，本文設(shè)計(jì)了音響振動(dòng)異音故障的自動(dòng)化排除系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真模擬研究。

本文對(duì)電視信號(hào)和振動(dòng)頻率轉(zhuǎn)化為信號(hào)源，將檢測(cè)儀器和計(jì)算機(jī)故障分析系統(tǒng)進(jìn)行端口鏈接，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制軟件直奔問題點(diǎn)目標(biāo)，并針對(duì)異常點(diǎn)進(jìn)行對(duì)策排除。

圖3表示利用LmsTest.lab軟件在TV中建立實(shí)體信號(hào)，模擬仿真電視在不同頻段，不同的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅度視聽表現(xiàn)，其中異常的信號(hào)產(chǎn)生noise。

圖3　計(jì)算機(jī)仿真分析結(jié)構(gòu)圖

通過電視機(jī)檢測(cè)儀器可以將電視機(jī)故障的參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)到的參數(shù)利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)故障分析系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬，最終得到故障分布圖。圖中紅色到藍(lán)色表示震源由大變小，紅色區(qū)域表示振動(dòng)幅度比較大的地方，震源集中現(xiàn)象比較嚴(yán)重，會(huì)產(chǎn)生比較大的疲勞破壞，因此應(yīng)該及時(shí)采取措施，防止事故的發(fā)生。

通過電視機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)仿真得到的電視機(jī)聲音活動(dòng)的位移曲線，通過位移幅值可以看出在某一頻率的振動(dòng)情況，如果出現(xiàn)大波峰位移則說明電氣系統(tǒng)出現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，應(yīng)該及時(shí)采取措施。

圖4表示對(duì)機(jī)電系統(tǒng)機(jī)組進(jìn)行系統(tǒng)故障檢測(cè)，為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)模型和算法的有效性，本文對(duì)電視機(jī)系統(tǒng)中的機(jī)組進(jìn)行故障診斷，并得到了故障診斷的頻率如表1所示。

圖4　機(jī)電系統(tǒng)機(jī)組模塊測(cè)試示意圖

表1表示通過機(jī)電自動(dòng)化故障排除系統(tǒng)檢測(cè)得到的診斷頻率表，表中一共檢測(cè)了4個(gè)診斷頻率，將每個(gè)機(jī)組的診斷頻率和電視機(jī)器械正常工作時(shí)的頻率機(jī)電對(duì)比，如圖頻率一致，則說明機(jī)電正常工作，如果不一致則說明電視機(jī)系統(tǒng)存在故障，應(yīng)該及時(shí)排除故障，保證工作的正常運(yùn)行。

表1　固有頻率故障診斷表

圖5表示采用計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)得到的電視機(jī)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)頻譜圖，可以將改圖和機(jī)組正常工作時(shí)的頻譜進(jìn)行對(duì)比，如圖頻譜一致，則說明電視機(jī)系統(tǒng)正常工作，如果頻譜不一致則說明電視機(jī)系統(tǒng)存在故障，應(yīng)該采取相應(yīng)措施，從而保證電視機(jī)系統(tǒng)中機(jī)組的正常工作。

圖5　模態(tài)頻率響應(yīng)圖

4　結(jié)語

1）本文依據(jù)目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法，建立了故障診斷的自動(dòng)化控制數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)程序算法，并設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)電視機(jī)音響異音故障自動(dòng)化排除系統(tǒng)。

2）對(duì)計(jì)算機(jī)電視機(jī)故障自動(dòng)化排除系統(tǒng)的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真，得到了頻率自動(dòng)化故障排除曲線和電視機(jī)振動(dòng)應(yīng)力分布云圖。通過對(duì)機(jī)組進(jìn)行了頻率診斷測(cè)試，得到了4個(gè)故障診斷頻率分布表和頻率響應(yīng)的振動(dòng)分布圖。

3）將實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真模擬得到的數(shù)據(jù)和電氣系統(tǒng)正常工作時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣系統(tǒng)中的故障，采取相應(yīng)的故障排除措施。

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（編輯：劉楠）

Research of TV Sound Vibration System Based on Mechanical and Electrical Automation

Kang Long
（TPV Display Technology（Xia Men）Co.，Ltd.，Xiamen Fujian 361111）

In this paper，the computer software analysis system has been introduced to the TV instrument fault detection system，acoustic vibration fault diagnosis system based on mechanical and electrical automation has been designed，and the system performance has been experimental studied and computer simulation，the automated detection method and fault exclusion curve has been got，and vibration distribution cloud image of TV acoustic vibration has been got by use of computer simulation.In order to further verify the algorithm's effectiveness，four different units fault diagnosis frequency has been got by frequency diagnostic tests for different units in this paper，and the sound distribution map of frequency response has been drawn，which provides a theoretical reference for the sound and vibration problems study of television system.

TV structure；automatic detection；acoustic vibration control research；vibration distribution cloud image；frequency diagnosis

TN912.206

A

2095-0748（2016）11-0055-04

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.11.24

2016-04-29

康龍（1982—），男，陜西榆林人，本科，工程師，主要研究方向：電視結(jié)構(gòu)，機(jī)電一體化與自動(dòng)化技術(shù)。