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专利号: 2019101478969
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于峰均比和均值筛选的在线扬声器故障诊断系统,其特征在于,包括以下内容:

内容1、控制诊断系统全局功能,使系统实现全自动化监测、故障诊断的控制端,控制端是诊断系统运行的心脏,具有三大基本功能:扬声器广播工作状态的检测、提供一个激励信号和一个充电能量波;数据的交互处理与通信;控制端主要包括MSP430F5529 Launchpad开发板、MSP430F169最小系统、SM2400通信模块、220V转24V的变压器、24V转正负9V的交流/直流模块和9V转3.3V的直流/直流降压、稳压模块,其中正/负9V用于SM2400模块的供电,3.3V用于MSP430F5529 Launchpad开发板和MSP430F169最小系统的供电,且整个控制端的电源接口是直接通过两脚插头接上市电220V。

内容2、是诊断系统执行监测、诊断工作最直接的接口的检测端,检测端是诊断系统的核心设备,具有两大基本功能:基于峰均比和均值筛选的故障诊断功能和与控制端的数据交互功能;检测端主要包括MSP430F169最小系统、SM2400通信模块、声响信号采集模块和电源模块;声响信号采集模块直接通过电容式驻极体将采集的扬声器声响信号转换为电信号Vm(t),然后利用MSP430F169的模拟数字转换器(Analog to Digital Converter,ADC)对Vm(t)进行循环采样,并计算Vm(t)的峰均比和最大均值;电源模块直接从音频线上截取能量信号,经过220V转24V的变压器、桥式整流电路、直流/直流降压电路后,得到SM2400模块所需的正负9V电源和MSP430F169所需的3.3V电源,具体的充电过程为:

50Hz能量信号经过220V转24V的变压器(额定输出功率2W以上)后进入桥式整流电路,得到12V的直流电压,再利用12V转正负9V的直流/直流开关隔离电路(额定输出功率1W)得到正负9V电压,最后利用MP1584EN直流/直流降压电路获得3.3V电源电压。

2.根据权利要求1所述的一种基于峰均比和均值筛选的在线扬声器故障诊断系统,其特征在于,内容1中扬声器广播工作状态的检测是通过检测连接于扬声器上的主音频线的电压,判断扬声器广播系统是否处于正常的广播工作状态,其具体方法为:若主音频线的电压为高,判断扬声器处于广播工作状态,停止或不启动故障诊断工作,避免干扰扬声器的正常广播;若主音频线的电压为低,判断扬声器处于休闲(未广播)状态,启动诊断系统对在役扬声器进行故障监测工作,其中在役扬声器是指已投入工厂、公寓等场合运行多年的扬声器,而不是未离开生产厂家生产线的扬声器。

3.根据权利要求1所述的一种基于峰均比和均值筛选的在线扬声器故障诊断系统,其特征在于,内容1中提供一个激励信号和一个充电能量波,激励信号为1kHz的正弦波,用于刺激扬声器主动发声,从而使扬声器发出能被检测端采集的声响强度信号;充电能量波为

50Hz的正弦波,用于给检测端进行供电、蓄能,从而保证检测端的正常工作;数据的交互处理与通信是指向检测端发送检测、诊断等指令,以及接收检测端回传的诊断信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于峰均比和均值筛选的在线扬声器故障诊断系统,其特征在于,内容2中基于峰均比和均值筛选的故障诊断实现步骤如下:步骤1、对每次获得的Vm(t)进行累加求和后取其平均值AVEm。

步骤2、遍历一个采样周期T内的均值序列式(1),得到最大均值AVEmax。

AVE={AVE1,AVE2,AVE3,......AVEm-1,AVEm}       (1)

步骤3、选择AVEmax作为扬声器声响响度的直接参考值。

步骤4、根据式(2)计算每次采样周期T完成后Vm(t)的峰均比,得到采样值的线性失真度Ri。其中,峰均比为峰值的功率与平均功率之比,而由式(3)可得到离散信号的功率值。

步骤5、利用健康扬声器进行标定测试,获得各标准值:。再对故障扬声器进行标定测试,获得故障扬声器的非正常值:','。

步骤6、分析'差值范围 确定扬声器声响响度的比较阈值Zave。其中,令W为作用域(0,∞)内的任意值,被定义为修正因子,其作用是使Zave的值域范围为[200,300]。同时,分析线性失真的区分度 确定扬声器故障判断的稳定性。

步骤7、对待测扬声器进行故障检测,获得测试值:AVEmax',Ri'。再将AVEmax'和Zave进行比较,若AVEmax'≥Zave,判断在役扬声器的工作运行状态为健康状态,用字符“R”标记;若AVEmax'<Zave,则为故障状态,用字符“E”标记。

步骤8、根据式(6)得到待测扬声器的 值,根据式(7)、式(8)计算 和 的误差范围Derror。若线性失真的区分度误差Derror越小,则说明检测过程的稳定性越好,扬声器故障判定结果越可靠。反之,则说明扬声器故障判定结果不可靠。

5.根据权利要求1所述的一种基于峰均比和均值筛选的在线扬声器故障诊断系统,其特征在于,内容2中控制端的数据交互功能是指接收控制端的消息和向控制端反馈诊断结果,其中控制端与检测端的通信媒介为扬声器系统中原有的主音频线。