CN114518165A - 噪音检测***与噪音检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种噪音检测方法及噪音检测***，噪音检测方法包含使用振动传感器感测物件所产生的噪音以产生噪音讯号，由该噪音讯号取得结构振动位准频谱，使用一组等化参数及一组A加权参数调整该结构振动频谱以产生声压位准频谱，及使用该声压位准频谱计算该物件产生的噪音值。

Description

噪音检测***与噪音检测方法
技术领域
本发明关于一种噪音检测的***与方法，尤指一种方便使用的噪音检测的***与方法。
背景技术
随着科技产业的迅速发展，资讯产业对产品声音的品质要求也越来越高，对于使用者而言，噪音的感受也开始被重视。针对一般家用3C产品，如笔记型电脑、投影机、多功能事务机等，也可能会产生噪音，令使用者感觉不悦耳，因此噪音量测也成为品质验证的重要指标之一。目前资讯产品普遍被要求进行ISO7779、ISO3744或ISO3745等测量规范的测试。
产品于量测声压位准或频率分析时，不希望量测的数值受气候、地面或其他物体反射的影响，因此产品会于无响室(Anechoic Room)量测。简单的说无响室就是一座无反射音场的实验室，也就是建构一座模拟无限远空间的音场。当量测产品的声压时，无响室外的噪音不可影响到室内的量测值，依据国际化标准组织(International Organization forStandardization)建议，待测物的音量最好与背景音量相差12分贝以上。所以当外墙的隔音能力越好，则产品的量测值越准确。然而，无响室造价昂贵，使用无响室测试产品噪音的成本也较高昂。因此需要一种较为简单且准确测试产品噪音的方式，不需要无响室环境，可供工程师于元件设计、生产、售后服务等场合使用随时测量产品噪音。
发明内容
本发明的目的在于提供一种噪音检测方法及噪音检测***，可在一定程度上取代无响室的功能，以便利及低成本的方式检测产品噪音。
本发明一实施例提供了一种噪音检测方法，包含使用振动传感器感测物件所产生的噪音以产生噪音讯号，由该噪音讯号取得结构振动位准(Structure Vibration Level)频谱，使用一组等化参数及一组A加权参数(A-Weighting)调整该结构振动频谱以产生声压位准(Sound Pressure Level)频谱，及使用该声压位准频谱计算该物件产生的噪音值。
优选的，使用该一组等化参数及该一组A加权参数调整该结构振动频谱以产生该声压位准频谱的方程式为：
SPL(f)＝SVL(f)+EQ(f)+A_weighting(f)
其中SPL为声压位准，SVL为结构振动位准，EQ为等化参数，A_weighting为A加权参数，f为频率，且SPL、SVL、EQ及A_weighting皆为频率函数。
优选的，由该噪音讯号取得该结构振动位准频谱系：
该噪音讯号经由快速傅立叶转换产生该结构振动位准频谱。
优选的，该组A加权参数为人耳听觉对应各频率的分量加权参数。
优选的，该组等化参数为该结构振动位准频谱与该声压位准频谱的对应频率的分量加权参数。
优选的，该噪音值为该声压位准频谱中各频率的声压位准分量加总后的分贝值。
优选的，还包含：
在无响室对样品进行噪音测试以取得该样品的一组声压位准；
使用振动传感器取得该样品的一组结构振动位准；及
由该组结构振动位准与该组声压位准的相对应频率的差异数值建立该组等化参数；
其中该样品与该物件具有相同的硬体结构。
优选的，该物件为投影机。
本发明另一实施例提供一种噪音检测***，包含振动传感器及处理器。振动传感器用以感测物件所产生的噪音以产生噪音讯号。处理器耦接该振动传感器，并用以处理该噪音讯号。该处理器由该噪音讯号取得结构振动位准频谱，使用一组等化参数及一组A加权参数调整该结构振动频谱以产生声压位准频谱，及使用该声压位准频谱计算该物件产生的噪音值。
优选的，该处理器使用该组等化参数及该组A加权参数调整该结构振动频谱以产生该声压频谱的方程式为：
SPL(f)＝SVL(f)+EQ(f)+A_weighting(f)
其中SPL为声压位准，SVL为结构振动位准，EQ为等化参数，A_weighting为A加权参数，f为频率，且SPL、SVL、EQ及A_weighting皆为频率函数。
优选的，该结构振动位准频谱为该噪音讯号经由快速傅立叶转换所产生。
优选的，该组A加权参数为人耳听觉对应各频率的分量加权参数。
优选的，该组等化参数为该结构振动位准频谱与该声压位准频谱的对应频率的分量加权参数。
优选的，该噪音值为该声压位准频谱中各频率的声压位准分量加总后的分贝值。
与现有技术相比，本发明噪音检测方法及噪音检测***，可在一定程度上取代无响室的功能，以便利及低成本的方式检测产品噪音。只需利用该产品的样品，在无响室中检测并建立等化参数，便可使用本***及方法检测具相同的硬体结构之物件的噪音值。
附图说明
图1为本发明实施例的噪音检测***示意图。
图2为本发明实施例的噪音讯号转换为结构振动位准频谱的示意图。
图3为本发明实施例的结构振动位准频谱转换为声压位准频谱的示意图。
图4A为本发明实施例的噪音检测***与无响室实验数据的比较示意图。
图4B为本发明实施例的噪音检测***与无响室检测结果的关系图。
图5为本发明实施例的使用噪音检测***的噪音检测方法的流程图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
图1为本发明实施例之噪音检测***100示意图。噪音检测***100包含振动传感器110及处理器120。物件130可因震动而产生噪音。振动传感器110用以感测物件130所产生的噪音以产生噪音讯号。处理器120耦接振动传感器110，并用以处理噪音讯号。处理器120由噪音讯号取得结构振动位准频谱SVL(Structure Vibration Level)，使用一组等化参数及一组A加权参数(A-Weighting)调整结构振动频谱以产生声压位准频谱SPL(SoundPressure Level)，及使用声压位准频谱计算物件130产生的噪音值。在本实施例中，物件130可为投影机，或任何因震动而产生噪音的3C电子设备。振动传感器110可贴在电子设备上面以感测噪音，其是将振动量能接收下来，并转换为与之成比例的讯号，是一种机电转换装置。振动传感器110可为压电式、惯性式、电容式或电感式等。处理器可为任何可接收电子讯号并处理讯号的电脑设备或资讯装置。
在本实施例中，物件130为投影机。因投影机包含齿轮、风扇、色轮等会产生振噪的元件，非常适合使用本发明来检测振噪。然而本发明不限于此，本领域中具有通常知识者将噪音检测***100应用至其他硬体皆应属本发明之涵盖范围。
图2为本发明实施例噪音讯号转换为结构振动位准频谱SVL的示意图。振动传感器110所产生的时域噪音讯号，经由快速傅立叶转换(Fast Fourier Transform,FFT)，产生结构振动位准频谱SVL。快速傅立叶转换可将时域噪音讯号转换成频域噪音讯号。示意图包含13Hz至1138Hz的结构振动位准频谱SVL，然而实际频率范围可到20kHz，以对应人耳听觉频率范围。
图3为本发明实施例结构振动位准频谱SVL转换为声压位准频谱SPL的示意图。结构振动位准频谱SVL经等化参数及A加权参数调整后可产生声压位准频谱SPL。结构振动位准频谱SVL转换为声压位准频谱SPL的方程式为：
SPL(f)＝SVL(f)+EQ(f)+A_weighting(f)
其中SPL为声压位准，SVL为结构振动位准，EQ为等化参数，A_weighting为A加权参数，f为频率，且SPL、SVL、EQ及A_weighting皆为频率函数。A加权参数为人耳听觉对应各频率的分量加权参数。等化参数EQ为结构振动位准频谱SVL与声压位准频谱SPL的对应频率的分量加权参数。如图3所示，等化参数及A加权参数可以整合为单一的调整参数EQA，即EQ(f)+A_weighting(f)。示意图的频率范围包含13Hz至1138Hz，然而实际频率范围可到20kHz。
实施例中，等化参数可由以下步骤取得：在无响室中对与物件130有相同硬体结构的样品进行噪音测试以取得样品的声压位准，使用振动传感器取得样品的一组结构振动位准，及由结构振动位准与声压位准之相对应频率的差异数值建立物件130相关的等化参数。本实施例使用MATLAB软体将结构振动位准与声压位准之相对应频率差异转换为1600点的频谱(spectrum data)差异表(Equalizer table,EQ table)，并以此建立等化参数EQ且储存于资料库。然而本发明不限于此，本领域中具有通常知识者藉由其他软硬体建立等化参数皆应属本发明之涵盖范围。
物件130产生的噪音结构振动位准频谱SVL经由等化参数及A加权参数调整后产生声压位准频谱SPL。此声压位准频谱SPL可模拟无响室的噪音测试结果。最后，物件130运转所产生的噪音值即为声压位准频谱SPL中各频率的声压位准分量加总后的分贝值。示例性的实验数值列于表1。碍于篇幅，表1中仅抽样列出频率范围13Hz至20kHz的数值。在频率约400Hz至2000Hz之间的SPL最大，因此在此区间的SPL分量加总的比重最高。在本实施例中，SPL分量加总后的分贝值为32.55dB，即为物件130的噪音值。
表1
Figure BDA0002786556270000061
Figure BDA0002786556270000071
图4A为本发明实施例的噪音检测***100与无响室实验数据的比较示意图。由图4A可见，噪音检测***100所测量的物件130的噪音值相当接近在无响室中所测量的物件130的噪音值。两者的平均误差约为0.33dB。图4B为噪音检测***100与无响室检测结果的关系图。纵轴为噪音检测***100所测量的物件130的噪音值，横轴为在无响室中所测量之物件130的噪音值。两者的关系可由统计学中的皮尔逊积矩相关系数(Pearson product-moment correlation coefficient)表示。经计算，两者的皮尔逊积矩相关系数R2＝0.854，表明噪音检测***100所测量的物件130的噪音值相当接近在无响室中所测量的物件130的噪音值。因此，本发明之噪音检测***100可在一定程度上以较低成本且不易被干扰与不须无响室的方式达成近似无响室检测噪音的功用。
图5为本发明实施例的使用噪音检测***100的噪音检测方法500的流程图。下面结合图1至图4B所述的噪音检测***100，及图5，对本发明噪音检测方法描述如下。噪音检测方法500包含以下步骤：
S502：使用振动传感器100感测物件130所产生的噪音以产生噪音讯号；
S504：噪音讯号经快速傅立叶转换得到结构振动位准频谱SVL；
S506：使用一组等化参数及一组A加权参数调整结构振动频SVL谱以产生声压位准频谱SPL；及
S508：使用声压位准频谱SPL计算物件130产生的噪音值。
其中，结构振动位准频谱SVL转换为声压位准频谱SPL的方程式为：SPL(f)＝SVL(f)+EQ(f)+A_weighting(f)
其中SPL为声压位准，SVL为结构振动位准，EQ为等化参数，A_weighting为A加权参数，f为频率，且SPL、SVL、EQ及A_weighting皆为频率函数。A加权参数为人耳听觉对应各频率的分量加权参数。等化参数EQ为结构振动位准频谱SVL与声压位准频谱SPL的对应频率的分量加权参数。
综上所述，本发明的噪音检测***与方法可在一定程度上取代无响室的功能，以便利及低成本的方式检测产品噪音。只需利用该产品的样品，在无响室中检测并建立等化参数，便可使用本***及方法检测具相同的硬体结构之物件的噪音值。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (15)

1.一种噪音检测方法，其特征在于，包含：
使用振动传感器感测物件所产生的噪音，以产生噪音讯号；
由该噪音讯号取得结构振动位准频谱；
使用一组等化参数及一组A加权参数调整该结构振动频谱以产生声压位准频谱；及
使用该声压位准频谱计算该物件产生的噪音值。
2.如权利要求1所述的噪音检测方法，其特征在于，使用该一组等化参数及该一组A加权参数调整该结构振动频谱以产生该声压位准频谱的方程式为：
SPL(f)＝SVL(f)+EQ(f)+A_weighting(f)
其中SPL为声压位准，SVL为结构振动位准，EQ为等化参数，A_weighting为A加权参数，f为频率，且SPL、SVL、EQ及A_weighting皆为频率函数。
3.如权利要求1所述的噪音检测方法，其特征在于，由该噪音讯号取得该结构振动位准频谱系：
该噪音讯号经由快速傅立叶转换产生该结构振动位准频谱。
4.如权利要求1所述的噪音检测方法，其特征在于，该组A加权参数为人耳听觉对应各频率的分量加权参数。
5.如权利要求1所述的噪音检测方法，其特征在于，该组等化参数为该结构振动位准频谱与该声压位准频谱的对应频率的分量加权参数。
6.如权利要求1所述的噪音检测方法，其特征在于，该噪音值为该声压位准频谱中各频率的声压位准分量加总后的分贝值。
7.如权利要求1所述的噪音检测方法，其特征在于，还包含：
在无响室对样品进行噪音测试以取得该样品的一组声压位准；
使用振动传感器取得该样品的一组结构振动位准；及
由该组结构振动位准与该组声压位准的相对应频率的差异数值建立该组等化参数；
其中该样品与该物件具有相同的硬体结构。
8.如权利要求1所述的噪音检测方法，其特征在于，该物件为投影机。
9.一种噪音检测***，其特征在于，包含：
振动传感器，用以感测物件所产生的噪音，以产生噪音讯号；及
处理器，耦接该振动传感器，并用以处理该噪音讯号；
其中，该处理器由该噪音讯号取得结构振动位准频谱，使用一组等化参数及一组A加权参数调整该结构振动频谱以产生声压位准频谱，及使用该声压位准频谱计算该物件产生的噪音值。
10.如权利要求9所述的噪音检测***，其特征在于，该处理器使用该组等化参数及该组A加权参数调整该结构振动频谱以产生该声压频谱的方程式为：
SPL(f)＝SVL(f)+EQ(f)+A_weighting(f)
其中SPL为声压位准，SVL为结构振动位准，EQ为等化参数，A_weighting为A加权参数，f为频率，且SPL、SVL、EQ及A_weighting皆为频率函数。
11.如权利要求9所述的噪音检测***，其特征在于，该结构振动位准频谱为该噪音讯号经由快速傅立叶转换所产生。
12.如权利要求9所述的噪音检测***，其特征在于，该组A加权参数为人耳听觉对应各频率的分量加权参数。
13.如权利要求9所述的噪音检测***，其特征在于，该组等化参数为该结构振动位准频谱与该声压位准频谱的对应频率的分量加权参数。
14.如权利要求9所述的噪音检测***，其特征在于，该噪音值为该声压位准频谱中各频率的声压位准分量加总后的分贝值。
15.如权利要求9所述的噪音检测***，其特征在于，该物件为投影机。
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