升降式雙屏蔽層測試箱設備的設計與自動化控制技術研究

萬典華 WAN Dian-hua；萬伏初 WAN Fu-chu

（廣東萬喜至工業(yè)設計有限公司，廣州 510000）

0 引言

隨著現(xiàn)代電子技術的迅猛發(fā)展，電子產(chǎn)品的功能不斷增強，但也伴隨著電磁兼容性（EMC）的挑戰(zhàn)。為確保電子產(chǎn)品在不同環(huán)境下的正常工作并避免對周圍電磁環(huán)境造成干擾，EMC測試變得愈發(fā)重要。升降式雙屏蔽層測試箱是EMC測試中的重要工具，用于模擬電子設備在各種電磁環(huán)境下的工作情況。本研究旨在針對傳統(tǒng)測試箱的一些局限性，設計和研發(fā)一種新型的升降式雙屏蔽層測試箱。該測試箱集成了先進的自動化控制技術，旨在提高測試效率、精確性和便捷性。研究包括設備整體架構、驅動與移動機構、控制系統(tǒng)與自動化功能等多個方面的設計與優(yōu)化。特別關注的是噪音控制、屏蔽效果和音頻性能的優(yōu)化，以確保測試箱在真實工作環(huán)境下的可靠性。通過此項研究，力求為電子產(chǎn)品的EMC測試提供更高水平的解決方案，滿足不斷提高的技術和法規(guī)標準。

1 升降式雙屏蔽層測試箱的設計與結構

1.1 設備整體架構

升降式雙屏蔽層測試箱的設計與結構如圖1所示。

圖1 升降式雙屏蔽層測試箱

首先關注整體架構，它包括了以下幾個關鍵部分。

1.1.1 機殼與顯示器支架該測試箱的外部由堅固的機殼（機殼1）構成，機殼的后側壁上裝配了一個顯示器支架（顯示器支架7）。這個支架的存在使得測試箱的用戶能夠根據(jù)實際需求，自由地調(diào)整顯示器的位置，以便獲得最佳的操作和視野角度。

1.1.2 上測試箱主體與下測試箱主體測試箱內(nèi)部包含了上測試箱主體（上測試箱主體21）和下測試箱主體（下測試箱主體22）。上測試箱主體位于下測試箱主體的上方，兩者之間的相對移動設計構成了升降式的結構。這個設計使得測試箱可以根據(jù)需要上下移動，為不同高度的測試或操作提供了靈活性。見圖2。

圖2 升降式雙屏蔽層測試箱設備中其中一個測試箱組件結構示意圖

1.1.3 屏蔽結構與承托板屏蔽結構是測試箱的核心組成部分，它由兩層屏蔽結構組成：第一層屏蔽結構由上測試箱主體構成，第二層屏蔽結構由下測試箱主體構成。這兩層屏蔽結構的存在是為了防止外部無線信號對內(nèi)部音頻測試數(shù)據(jù)的干擾。此外，在上測試箱主體的外側壁上，安裝了一個承托板（承托板26），它的滑動設置在支撐滑軌（支撐滑軌24）內(nèi)，支撐滑軌的形狀呈U形，安裝在下測試箱主體的外側壁上，提供了上測試箱主體升降運動的支撐[1]。

1.2 驅動與移動機構

為了實現(xiàn)測試箱的升降功能，設計了以下關鍵機構。

1.2.1驅動氣缸與支撐滑軌驅動氣缸（驅動氣缸23）位于支撐滑軌內(nèi)，安裝在下測試箱主體的外側壁上。氣缸臂（氣缸臂25）與氣缸相連，并通過承托板連接在上測試箱主體的下端面上。當驅動氣缸工作時，氣缸臂的運動會引發(fā)上測試箱主體的升降運動，從而實現(xiàn)升降功能。

1.2.2 噪音檢測儀與降噪機構在上測試箱主體的下端面上設置了噪音檢測儀，它用于感知上測試箱主體和下測試箱主體之間的噪音強度。當噪音超過一定閾值時，噪音檢測儀會觸發(fā)驅動氣缸工作，使上測試箱主體相對下測試箱主體上升，減小噪音干擾。

此外，降噪機構位于上測試箱主體上，包括一號通孔和密封塞。一號通孔開設在封堵罩上，密封塞與喇叭相抵接。當噪音較大時，密封塞會脫離喇叭，以加速降噪過程，減小噪音對測試的干擾[2]。

1.2.3 電磁鐵與導向復位組件在支撐箱內(nèi)，設置了電磁鐵（電磁鐵411），它與導向復位組件（導向復位組件410）相互作用。導向復位組件包括導向復位桿、導向復位筒和導向復位彈簧。這個機構的作用是為電磁鐵的運動提供導向和支撐，確保其正常工作。支撐箱內(nèi)部結構如圖3所示。

圖3 升降式雙屏蔽層測試箱設備中支撐箱內(nèi)部結構示意圖

1.3 控制系統(tǒng)與自動化功能

整個測試箱設備還包括了一個控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)自動化功能和監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)。

1.3.1 中央處理器與傳感器測試箱設備內(nèi)置了中央處理器，它與各個部件的傳感器連接，實時監(jiān)測和控制設備的狀態(tài)。這個控制系統(tǒng)負責協(xié)調(diào)升降運動、噪音控制和其他自動化功能[3]。

1.3.2 自動升降功能與噪音控制控制系統(tǒng)使測試箱能夠實現(xiàn)自動升降功能，根據(jù)噪音檢測儀的數(shù)據(jù)，智能地控制驅動氣缸工作，以及觸發(fā)降噪機構的操作。這些功能有助于提高測試箱的性能和精度，確保音頻測試數(shù)據(jù)的準確性。

綜上所述，升降式雙屏蔽層測試箱設備的設計與結構充分考慮了實用性、穩(wěn)定性、安全性和美觀性等因素。通過自動化控制系統(tǒng)，它提供了更靈活的測試環(huán)境和更精準的測試數(shù)據(jù)，適應了現(xiàn)代音頻產(chǎn)品測試的需求。

2 升降式雙屏蔽層測試箱的性能優(yōu)化

在升降式雙屏蔽層測試箱的性能優(yōu)化方面，將重點關注以下兩個關鍵方面。

2.1 噪音控制與降噪效果評估

2.1.1 噪音檢測儀的性能首先，需要關注測試箱內(nèi)噪音的控制和評估。噪音檢測儀作為性能優(yōu)化的關鍵組件之一，需要具備高精度和高靈敏度。對于噪音檢測儀的性能，將進行以下評估：

靈敏度測試：通過模擬不同噪音水平的場景，評估噪音檢測儀的靈敏度，確保其可以準確地感知到噪音的變化。

頻率響應測試：測試噪音檢測儀在不同頻率范圍內(nèi)的響應，以確保它對各種頻率的噪音都能進行有效檢測。

2.1.2 降噪機構的效果分析其次，需要評估降噪機構的效果，以確保它能夠有效減小噪音干擾。效果分析包括：

降噪前后對比測試：在模擬測試環(huán)境中，記錄降噪前和降噪后的噪音水平，并評估降噪機構在不同噪音條件下的實際效果。

降噪機構響應時間測試：檢測降噪機構的響應時間，確保它可以快速啟動以應對突發(fā)噪音。

2.2 屏蔽層設計與精準性測試

2.2.1 音頻數(shù)據(jù)的精確性與穩(wěn)定性為了進行精準性測試，需要優(yōu)化屏蔽層的設計，確保測試箱內(nèi)的音頻數(shù)據(jù)具有高度的精確性和穩(wěn)定性。具體措施包括：

屏蔽材料選擇：選擇高效的屏蔽材料，以減少外部無線信號的干擾。通過測試不同材料的屏蔽性能，選擇最適合的材料。

內(nèi)部布局優(yōu)化：優(yōu)化測試箱內(nèi)部的布局，以減少音頻信號傳輸路徑的長度，降低信號損失，提高音頻數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

定期校準：定期對測試箱進行校準，確保音頻數(shù)據(jù)的精確性。使用標準音頻源進行校準，以驗證測試箱的準確性。

2.2.2 外部環(huán)境無線信號屏蔽效果最后，將重點評估測試箱對外部環(huán)境無線信號的屏蔽效果，以確保測試環(huán)境的穩(wěn)定性和獨立性。這方面的評估包括：

外部信號干擾測試：在測試箱內(nèi)進行音頻測試時，監(jiān)測外部無線信號對測試結果的干擾情況，并采取措施來降低這種干擾。

信號隔離效果測試：評估測試箱內(nèi)部屏蔽結構對外部無線信號的隔離效果，確保測試結果不受外部信號的影響。

綜上所述，升降式雙屏蔽層測試箱的性能優(yōu)化需要關注噪音控制、降噪效果、音頻數(shù)據(jù)的精確性與穩(wěn)定性以及外部環(huán)境無線信號的屏蔽效果。通過針對這些關鍵方面的優(yōu)化和評估，可以確保測試箱在音頻測試中提供高質量和可靠的性能。

3 自動化控制系統(tǒng)的實際應用

在升降式雙屏蔽層測試箱中，自動化控制系統(tǒng)的實現(xiàn)和優(yōu)化是關鍵的，它可以提高操作便捷性、效率和精確性。以下是有關自動化控制系統(tǒng)的實現(xiàn)的詳細內(nèi)容。

3.1 應用場景

在音頻設備制造和質量控制領域，需要對各種音頻產(chǎn)品進行測試和評估，以確保其性能符合標準和規(guī)范，這包括揚聲器、耳機、音響系統(tǒng)等各種音頻設備的性能測試。

3.2 功能結構

升降式雙屏蔽層測試箱設備采用了先進的自動化控制技術，具備以下功能結構：

升降結構：設備內(nèi)含有升降結構，允許用戶根據(jù)測試需求調(diào)整測試箱的高度。這種升降設計能夠適應不同尺寸和類型的音頻設備，無需額外的測試環(huán)境調(diào)整。

雙屏蔽層：測試箱內(nèi)設有雙層屏蔽結構，包括上測試箱主體和下測試箱主體，以最大程度地隔離外部噪音和干擾。這確保了音頻測試的準確性和穩(wěn)定性。

噪音檢測儀：配備了噪音檢測儀，可以感知測試過程中的噪音干擾。當噪音達到一定水平時，噪音檢測儀將觸發(fā)自動化控制系統(tǒng)。

降噪機構：在上測試箱主體上設置了降噪機構，包括一號通孔和密封塞，以有效減小內(nèi)部噪音水平。當噪音超過可接受水平時，降噪機構將迅速介入，提高測試的可靠性。

警示機構：設備內(nèi)設置有警示機構，包括推拉桿和旋轉組件。當測試箱升降過程中，警示機構可以發(fā)出警報聲，提醒操作人員注意安全。

3.3 應用流程

升降式雙屏蔽層測試箱設備在音頻測試中的應用流程如圖4。

圖4 應用流程圖

設備準備：將待測試的音頻設備放置在測試箱內(nèi)，確保設備適應測試空間。

啟動測試：啟動測試箱的自動化控制系統(tǒng)，包括噪音檢測儀。

噪音檢測：噪音檢測儀不斷監(jiān)測測試箱內(nèi)部的噪音水平。如果噪音超過設定的閾值，系統(tǒng)將觸發(fā)下一步操作。

升降調(diào)整：根據(jù)噪音檢測的結果，自動化控制系統(tǒng)會調(diào)整測試箱的高度，即升降式測試箱的升降結構會根據(jù)需要運動。這將使上測試箱主體與下測試箱主體之間的距離適應性地調(diào)整，以減小噪音干擾。

降噪操作：同時，降噪機構也會介入工作，確保測試過程中的噪音最小化。

測試結果記錄：在測試完成后，系統(tǒng)將記錄測試結果，包括音頻性能參數(shù)和任何異常情況。

安全警示：如果在測試過程中出現(xiàn)異?；蛐枰⒁獾那闆r，警示機構將發(fā)出聲音或光信號，提醒操作人員。

4 實際應用結果

4.1 音頻頻率響應測試

使用升降式雙屏蔽層測試箱設備，對一款新型揚聲器進行了音頻頻率響應測試。測試結果顯示，該揚聲器在不同頻率下的聲音輸出水平保持了高度的一致性，頻率響應曲線非常平滑。

頻率范圍：20Hz-20kHz；

最大音頻失真率：小于1%；

頻率響應均勻性：小于0.5dB。

4.2 噪音干擾測試

在測試箱內(nèi)模擬了噪音干擾情況，然后通過升降式雙屏蔽層測試箱設備進行測試。測試結果表明，測試箱內(nèi)的降噪機構能夠有效減小外部噪音對測試的影響。

外部噪音水平：80dB；

使用降噪機構后的內(nèi)部噪音水平：小于45dB。

4.3 升降速度測試

測試了測試箱的升降速度以及響應時間。結果顯示，測試箱能夠在噪音檢測儀觸發(fā)后快速調(diào)整高度以減小噪音干擾。

升降速度：每秒可升降10厘米；

響應時間：小于1秒。

4.4 警示機構測試

測試了警示機構的工作效果，包括聲音和光信號。在模擬測試中，當噪音水平升高到危險水平時，警示機構發(fā)出警報，提醒操作人員采取必要的安全措施。

警示聲音響度：85dB；

警示光信號：紅色閃爍燈。

4.5 實際應用結果總結

通過使用升降式雙屏蔽層測試箱設備進行音頻測試，獲得了高度準確和可靠的測試數(shù)據(jù)。該設備在不同頻率下的音頻頻率響應測試中表現(xiàn)出色，具有較低的音頻失真率和頻率響應均勻性。此外，降噪機構的應用有效減小了外部噪音對測試的干擾，保證了測試數(shù)據(jù)的可靠性。

測試箱的升降速度和響應時間非?？欤梢愿鶕?jù)需要迅速調(diào)整高度，減小噪音對測試的影響。警示機構的工作效果也得到了驗證，確保了操作人員的安全。

綜合而言，升降式雙屏蔽層測試箱設備在音頻測試領域的實際應用結果表明，它能夠為音頻設備的質量控制提供高度準確和穩(wěn)定的測試環(huán)境，為產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。這種設備在音頻行業(yè)中的應用具有重要的意義，能夠提高音頻產(chǎn)品的性能和可靠性，滿足市場需求。

5 結束語

升降式雙屏蔽層測試箱的設計與自動化控制技術研究是電子產(chǎn)品領域的一項重要工作。本研究通過詳細的設計和實驗，成功開發(fā)了一種性能卓越的測試箱系統(tǒng)，具有優(yōu)化的噪音控制、卓越的屏蔽效果以及出色的音頻性能。這一成果不僅提高了電子產(chǎn)品的EMC測試效率，還為電子產(chǎn)品的研發(fā)和制造提供了更可靠的保障。未來，將繼續(xù)努力，不斷改進和完善升降式雙屏蔽層測試箱系統(tǒng)，以適應不斷演進的電子產(chǎn)品和電磁兼容性測試需求。這將有助于推動電子科技的進步，確保現(xiàn)代電子設備在各種環(huán)境中能夠高效穩(wěn)定地運行，同時也有助于維護電磁環(huán)境的整潔和安寧。