基于機電自動化的電視機音響振動系統(tǒng)研究

康龍

（冠捷顯示科技（廈門）有限公司，福建　廈門　361111）

工程技術

基于機電自動化的電視機音響振動系統(tǒng)研究

康龍

（冠捷顯示科技（廈門）有限公司，福建廈門361111）

將計算機軟件分析系統(tǒng)引入到了電視機故障儀器檢測系統(tǒng)中，設計了機電自動化的音響振動故障排除系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的性能進行了實驗研究和計算機仿真模擬，得到了自動化檢測方法和故障排除曲線，并利用計算機仿真模擬得到了電視機音響機振動分布云圖。為了進一步驗證算法的有效性，對不同機組進行了頻率診斷測試，得到了4個不同機組的故障診斷頻率點，并繪制了頻率響應的音效分布圖，為電視機系統(tǒng)的音響振動問題的研究提供了理論參考。

電視結構；自動化檢測；音響振動控制研究；振動分布云圖；頻率診斷

引言

音響振動系統(tǒng)是電視機系統(tǒng)事故頻發(fā)的主要問題之一，如果不及時的采取措施防止事故的發(fā)生會造成很嚴重的后果，尤其是批量生產的電視銷售到世界各地，終端客戶的問題對于客戶和制造商都是嚴重的信用度和成本傷害?；陔娨暀C系統(tǒng)一般24h工作，如果采用人工實時監(jiān)測，會消耗大量的人力和物力，而采用自動化控制系統(tǒng)對故障進行實時監(jiān)測則會大大提高檢測效率，同時節(jié)省勞動力成本。

本著問題提前在設計驗證解決的觀念，本文設計了計算機音響系統(tǒng)故障排除的自動化控制系統(tǒng)，并將系統(tǒng)得到的視聽聲音頻率診斷表和頻率響應頻譜分布圖與機組實際正常工作時的數(shù)據(jù)進行對比，可以分析得到電視機系統(tǒng)中存在的故障，及時采取故障排除措施，防止工程事故的發(fā)生。

1　機電系統(tǒng)音響振動自動化檢測系統(tǒng)概述

在機電系統(tǒng)音響振動的異音故障檢測系統(tǒng)設計中，可以分為檢測系統(tǒng)軟件設計和檢測系統(tǒng)硬件設計，主要通過軟件設計來實現(xiàn)故障的診斷和檢測信號輸入輸出接口的控制。利用人機交互界面，實現(xiàn)故障檢測的自動化（如圖1所示），圖中對故障信號的自動化檢測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，頻率信號組成。

圖1　故障自動檢測示意圖

在檢測系統(tǒng)的硬件設計中主要包括數(shù)字自動化控制模塊、故障診斷模式、聲音傳感器等，通過故障診斷檢測板來實現(xiàn)故障的檢測。本文利用SPL邏輯器件進行編程，將故障診斷檢測系統(tǒng)和TV系統(tǒng)進行連接，最后具有編譯和控制信號以及數(shù)據(jù)的鎖存等。在機電系統(tǒng)電視機音響振動異音的故障檢測系統(tǒng)，音響的振動系統(tǒng)是很重要的，系統(tǒng)中喇叭聲音來源主要是驅動作用。

2　電視機音響振動異音故障自動化檢測數(shù)學模型和算法設計

電視機故障的自動化監(jiān)測過程也可以通過振動信號采集，利用目標函數(shù)優(yōu)化功能對函數(shù)進行優(yōu)化設計，函數(shù)的設計主要和目標函數(shù)和約束條件有關，依照電-聲振動原理，機械波/聲學原理，目標函數(shù)為公式（1）所示。

由此推倒出，其表達式如公式（2）所示。

由此可以解出振動異常信號判斷。

信號輸入后，輸出的振動形態(tài)和數(shù)據(jù)轉換的主要程序如圖2所示：

圖2　系統(tǒng)程序圖

3　電視機音響振動異音故障自動化檢測實驗研究

為了驗證本文設計的電視機音響振動異音故障自動化檢測數(shù)學模型和算法的有效性及可靠性，本文設計了音響振動異音故障的自動化排除系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進行實驗和計算機數(shù)值仿真模擬研究。

本文對電視信號和振動頻率轉化為信號源，將檢測儀器和計算機故障分析系統(tǒng)進行端口鏈接，利用計算機自動控制軟件直奔問題點目標，并針對異常點進行對策排除。

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

圖3　計算機仿真分析結構圖

通過電視機檢測儀器可以將電視機故障的參數(shù)實時檢測，檢測到的參數(shù)利用計算機自動故障分析系統(tǒng)進行仿真模擬，最終得到故障分布圖。圖中紅色到藍色表示震源由大變小，紅色區(qū)域表示振動幅度比較大的地方，震源集中現(xiàn)象比較嚴重，會產生比較大的疲勞破壞，因此應該及時采取措施，防止事故的發(fā)生。

通過電視機系統(tǒng)計算機自動化檢測系統(tǒng)仿真得到的電視機聲音活動的位移曲線，通過位移幅值可以看出在某一頻率的振動情況，如果出現(xiàn)大波峰位移則說明電氣系統(tǒng)出現(xiàn)了風險點，應該及時采取措施。

圖4表示對機電系統(tǒng)機組進行系統(tǒng)故障檢測，為了進一步驗證本文設計的檢測模型和算法的有效性，本文對電視機系統(tǒng)中的機組進行故障診斷，并得到了故障診斷的頻率如表1所示。

圖4　機電系統(tǒng)機組模塊測試示意圖

表1表示通過機電自動化故障排除系統(tǒng)檢測得到的診斷頻率表，表中一共檢測了4個診斷頻率，將每個機組的診斷頻率和電視機器械正常工作時的頻率機電對比，如圖頻率一致，則說明機電正常工作，如果不一致則說明電視機系統(tǒng)存在故障，應該及時排除故障，保證工作的正常運行。

表1　固有頻率故障診斷表

圖5表示采用計算機分析系統(tǒng)得到的電視機系統(tǒng)的頻率響應頻譜圖，可以將改圖和機組正常工作時的頻譜進行對比，如圖頻譜一致，則說明電視機系統(tǒng)正常工作，如果頻譜不一致則說明電視機系統(tǒng)存在故障，應該采取相應措施，從而保證電視機系統(tǒng)中機組的正常工作。

圖5　模態(tài)頻率響應圖

4　結語

1）本文依據(jù)目標優(yōu)化的數(shù)學方法，建立了故障診斷的自動化控制數(shù)學模型和計算機程序算法，并設計了計算機電視機音響異音故障自動化排除系統(tǒng)。

2）對計算機電視機故障自動化排除系統(tǒng)的性能進行了實驗和計算機仿真，得到了頻率自動化故障排除曲線和電視機振動應力分布云圖。通過對機組進行了頻率診斷測試，得到了4個故障診斷頻率分布表和頻率響應的振動分布圖。

3）將實驗和計算機仿真模擬得到的數(shù)據(jù)和電氣系統(tǒng)正常工作時的數(shù)據(jù)進行對比，可以及時發(fā)現(xiàn)電氣系統(tǒng)中的故障，采取相應的故障排除措施。

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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：電視結構，機電一體化與自動化技術。