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[声学测量] 为什么选择KLIPPEL QC?

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发表于 2023-4-18 08:26 | 显示全部楼层 |阅读模式

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对于音频设备(如喇叭部件、喇叭单元以及音箱系统等)制造商而言,在大规模生产这些设备时都必须测试最终产品的性能和音质(EoL测试),对质量进行控制。
EoL测试远不止是将合格产品与不良产品分开,KLIPPEL QC提供超越分离的工具,帮助客户将不良产品中得到信息再度利用起来,以改善设计、优化生产过程。
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为了实现这一目标,就必须使用电声领域中最新方法对测试数据进行详细、复杂的分析,包括非线性建模、机械模型、FEM、模拟等。在许多情况下,不良产品的物理原因同时也揭示了未来避免此类问题的潜在方法。从现有的不良品数据中学习并创建知识库,将大大缩短未来对类似问题的识别,从而大大简化生产流程的调整,并在最重要的部分进行投资开发。
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以上列出了产线终端测试系统最重要的性能特点,它们也是KLIPPEL QC解决方案成功的关键。KLIPPEL QC拥有一系列独有功能,这些功能大多受到专利保护,在其他测试系统中是没有的。
KLIPPEL独有功能列表:
1. 扫频信号速度配置 - 最短时间内完成可靠缺陷检测
2. 超听力技术 MHT - 比人耳更灵敏
3. 噪声麦克风检测环境噪声 - 避免误判
4. 生产噪声免疫 PNI - 避免误判并自动重测
5. 电机和悬吊检查 MSC - 保证稳定性、最大输出及低失真
6. 漏气检测 ALD - 声学测量和漏气检测一步到位
7. 漏气听诊 ALS - 定位并可听化漏气
8. 物理测量与感知评估相结合
9. 基于样本池的数据后处理统计
10. 控制规则
在接下来的【KLIPPEL QC独有功能】系列中,我们将逐一详细介绍这些功能,敬请期待!

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 楼主| 发表于 2023-11-22 16:54 | 显示全部楼层
【KLIPPEL QC独有功能】1. 扫频信号速度配置 - 最短时间内完成可靠缺陷检测


产线测试讲求速度,对激励信号的考虑必不可少。

当然,测量DUT行为最准确方法是稳态测量,即当所有状态变量(如声压、位移、电流)的幅值稳定下来并且恒定时,开始采集信号。稳态建立时间取决于基波和其他高次模态共振(纸盆分裂模式)的共振频率和品质因数,一般需要较长的时间,而在EoL测试中,通常用允许的误差范围来换取时间,如允许所测振幅的误差为4%,预激励时间可缩短一半。

使用步进正弦信号(step sine)可以通过了解DUT模态谐振的最大品质因数来计算每个步阶的最佳频率间隔和周期数,以确保每个关键谐振都能被很好地激发,而时间与频率成反比,低频成分就需要更长的激励时间,如下图中的蓝色曲线。

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一个倍频程中最少激励频率数量是步进正弦激励激发谐振的最关键要求。如果太低,某些特定频率才能被激发的异常音则不能被检测到。因此,Chirp信号(连续正弦线性调频)成为了当前扬声器制造中声学测试最流行的激励。它基于正弦信号,可以激发所有频率,且其频率以恒定的扫描速度连续变化(绿色虚线)。

与步进正弦信号相比,低频的时频映射中chirp信号的斜率大于步进正弦的斜率,但在较高频时较小。最佳扫描速度受低频处的最大品质因数限制,高频处则不需要这种慢速扫描,反而会不必要地增加测量时间。为了快速测试电声设备,理想的激励是结合chirp信号固有的密集激励并结合步进正弦的时频映射。这样,扫描速度不是恒定的,而是随频率而增加,这是在物理限制条件下进行超快速测试的基础。如果扫描速度不断变化,chirp信号将是最快的。实际上只需要两个速度不同但恒定的部分就可以足够近似,如上图中的红色曲线所示,该技术已在Klippel QC系统中实现。对于全频段chirp信号(20Hz – 20kHz),1kHz以上使用高于低频5倍的扫描速度,可以将测试时间降低至传统chirp信号的53%。



 楼主| 发表于 2023-11-22 17:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 Lili匠 于 2023-11-22 17:09 编辑

【KLIPPEL QC独有功能】2. 超听力技术 MHT - 比人耳更灵敏

针对音频设备产线测试,缺陷(Rub&Buzz)检测是关键测试之一。传统的方法便是听音测试员直接去听。但是

- 听音的时间和人力成本很高
- 听音带有强烈主观性
- 一些扬声器缺陷会随着时间推移变得更糟糕
- 一些扬声器缺陷会随机产生症状(如松散颗粒)
- 车间噪声掩蔽了缺陷症状
- 终端用户可能使用更激进的激励信号

我们需要客观的测量手段:

- 更快- 能集成到自动化产线- 结果可靠、可再现
- 比人耳更灵敏
- 与研发、目标性能可比
- 可不受生产噪声影响
- 揭示缺陷的根本原因

测试过程中,首先用激励信号(chirp)激发扬声器,然后用麦克风拾取信号,并对该时域信号作FFT换算到频域。频域中使用可变截止频率的跟踪滤波器将高频失真成分提取出来,通常还需要结合相位信息进行时域分析,因为这样可以将较短的脉冲型缺陷也检测出来。

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但是在截取高频成分的同时也包含了常规非线性失真(合格品上也会有这些失真),且随着电压升高而升高;缺陷症状RBz却不会随电压变化,能量基本保持不变。因此,高电压测试情况下缺陷症状会被常规非线性失真掩蔽。

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其中一个方案是提高高通滤波器的截止频率,如右上方图所示,但是这样高频部分的能量很低,可能就淹没在噪声中了。


Klippel提出的解决方案就是超听力技术(MHT: Meta Hearing Technology),该技术受专利保护,通过自适应学习好的单元(如黄金样),对扬声器中固有的常规非线性失真(来自电机和悬吊)进行建模预测,并从测量的失真中将扬声器缺陷引起的失真分离出来,这样就能主动地将常规失真的掩蔽影响去除了。

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相比于标准的缺陷检测,该方案提供了更高的灵敏度(20dB),可以尽早地检测出潜在问题。如下方例图所示,松散颗粒产生的咔哒声能量较低,完全被电机和悬吊非线性产生的常规失真所掩蔽,通过MHT技术,这些缺陷就可以在恶化、可闻之前被检测出来。

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 楼主| 发表于 2023-12-28 09:49 | 显示全部楼层
欢迎关注klippel微信公众号,查看更多【KLIPPEL QC独有功能】!
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