基于机电自动化的电视机音响振动系统研究

康龙

（冠捷显示科技（厦门）有限公司，福建　厦门　361111）

工程技术

基于机电自动化的电视机音响振动系统研究

康龙

（冠捷显示科技（厦门）有限公司，福建厦门361111）

将计算机软件分析系统引入到了电视机故障仪器检测系统中，设计了机电自动化的音响振动故障排除系统，并对系统的性能进行了实验研究和计算机仿真模拟，得到了自动化检测方法和故障排除曲线，并利用计算机仿真模拟得到了电视机音响机振动分布云图。为了进一步验证算法的有效性，对不同机组进行了频率诊断测试，得到了4个不同机组的故障诊断频率点，并绘制了频率响应的音效分布图，为电视机系统的音响振动问题的研究提供了理论参考。

电视结构；自动化检测；音响振动控制研究；振动分布云图；频率诊断

引言

音响振动系统是电视机系统事故频发的主要问题之一，如果不及时的采取措施防止事故的发生会造成很严重的后果，尤其是批量生产的电视销售到世界各地，终端客户的问题对于客户和制造商都是严重的信用度和成本伤害。基于电视机系统一般24h工作，如果采用人工实时监测，会消耗大量的人力和物力，而采用自动化控制系统对故障进行实时监测则会大大提高检测效率，同时节省劳动力成本。

本着问题提前在设计验证解决的观念，本文设计了计算机音响系统故障排除的自动化控制系统，并将系统得到的视听声音频率诊断表和频率响应频谱分布图与机组实际正常工作时的数据进行对比，可以分析得到电视机系统中存在的故障，及时采取故障排除措施，防止工程事故的发生。

1　机电系统音响振动自动化检测系统概述

在机电系统音响振动的异音故障检测系统设计中，可以分为检测系统软件设计和检测系统硬件设计，主要通过软件设计来实现故障的诊断和检测信号输入输出接口的控制。利用人机交互界面，实现故障检测的自动化（如图1所示），图中对故障信号的自动化检测是通过传感器来完成的，传感器主要由声压传感器，粉红噪声信号，频率信号组成。

图1　故障自动检测示意图

在检测系统的硬件设计中主要包括数字自动化控制模块、故障诊断模式、声音传感器等，通过故障诊断检测板来实现故障的检测。本文利用SPL逻辑器件进行编程，将故障诊断检测系统和TV系统进行连接，最后具有编译和控制信号以及数据的锁存等。在机电系统电视机音响振动异音的故障检测系统，音响的振动系统是很重要的，系统中喇叭声音来源主要是驱动作用。

2　电视机音响振动异音故障自动化检测数学模型和算法设计

电视机故障的自动化监测过程也可以通过振动信号采集，利用目标函数优化功能对函数进行优化设计，函数的设计主要和目标函数和约束条件有关，依照电-声振动原理，机械波/声学原理，目标函数为公式（1）所示。

由此推倒出，其表达式如公式（2）所示。

由此可以解出振动异常信号判断。

信号输入后，输出的振动形态和数据转换的主要程序如图2所示：

图2　系统程序图

3　电视机音响振动异音故障自动化检测实验研究

为了验证本文设计的电视机音响振动异音故障自动化检测数学模型和算法的有效性及可靠性，本文设计了音响振动异音故障的自动化排除系统，并对系统进行实验和计算机数值仿真模拟研究。

本文对电视信号和振动频率转化为信号源，将检测仪器和计算机故障分析系统进行端口链接，利用计算机自动控制软件直奔问题点目标，并针对异常点进行对策排除。

图3表示利用LmsTest.lab软件在TV中建立实体信号，模拟仿真电视在不同频段，不同的振动频率和振动幅度视听表现，其中异常的信号产生noise。

图3　计算机仿真分析结构图

通过电视机检测仪器可以将电视机故障的参数实时检测，检测到的参数利用计算机自动故障分析系统进行仿真模拟，最终得到故障分布图。图中红色到蓝色表示震源由大变小，红色区域表示振动幅度比较大的地方，震源集中现象比较严重，会产生比较大的疲劳破坏，因此应该及时采取措施，防止事故的发生。

通过电视机系统计算机自动化检测系统仿真得到的电视机声音活动的位移曲线，通过位移幅值可以看出在某一频率的振动情况，如果出现大波峰位移则说明电气系统出现了风险点，应该及时采取措施。

图4表示对机电系统机组进行系统故障检测，为了进一步验证本文设计的检测模型和算法的有效性，本文对电视机系统中的机组进行故障诊断，并得到了故障诊断的频率如表1所示。

图4　机电系统机组模块测试示意图

表1表示通过机电自动化故障排除系统检测得到的诊断频率表，表中一共检测了4个诊断频率，将每个机组的诊断频率和电视机器械正常工作时的频率机电对比，如图频率一致，则说明机电正常工作，如果不一致则说明电视机系统存在故障，应该及时排除故障，保证工作的正常运行。

表1　固有频率故障诊断表

图5表示采用计算机分析系统得到的电视机系统的频率响应频谱图，可以将改图和机组正常工作时的频谱进行对比，如图频谱一致，则说明电视机系统正常工作，如果频谱不一致则说明电视机系统存在故障，应该采取相应措施，从而保证电视机系统中机组的正常工作。

图5　模态频率响应图

4　结语

1）本文依据目标优化的数学方法，建立了故障诊断的自动化控制数学模型和计算机程序算法，并设计了计算机电视机音响异音故障自动化排除系统。

2）对计算机电视机故障自动化排除系统的性能进行了实验和计算机仿真，得到了频率自动化故障排除曲线和电视机振动应力分布云图。通过对机组进行了频率诊断测试，得到了4个故障诊断频率分布表和频率响应的振动分布图。

3）将实验和计算机仿真模拟得到的数据和电气系统正常工作时的数据进行对比，可以及时发现电气系统中的故障，采取相应的故障排除措施。

［1］崔选盟.模糊逻辑诊断技术在汽油机故障诊断中的应用［J］.长沙交通学院学报，2008，24（3）:6-10.

［2］胡建荣.基于模态分析的结构损伤诊断研究［D］.成都:西南交通大学，2006.

［3］殷景华.吕光军杜兵声-振动传感器隔震封装模型模态分析［D］.哈尔滨:哈尔滨工业大学，2005.

［4］王世忠，荣吉利，邓缨，等.电-声喇叭振动模型的建立与频率修正［J］.振动与冲击，1998，17（2）:9-13.

［5］龙英，滕召金，赵福水.有限元模态分析现状与发展趋势［J］.湖南农机，2009，36（7）:37-39.

［6］王青.物理原理与工程技术［M］.北京:国防工业出版社，2008.

［7］孟君，翟留名.简易隔音原理与模型的研究［J］.世界科技研究与进展，2008（12）:12-14.

［8］周海超，左言言，鲍林晓.四缸柴油机曲轴的自由模态分［J］.噪声与振动控制，2010，12（6）:46-49.

（编辑：刘楠）

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

康龙（1982—），男，陕西榆林人，本科，工程师，主要研究方向：电视结构，机电一体化与自动化技术。