淺析聲響玩具噪聲測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、    淺析聲響玩具噪聲測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用    隋明芳 崔喜 羅旭 趙金秋 程梁摘要：具有關(guān)資料介紹，噪聲會(huì)使人的聽(tīng)力減弱、視力功能下降、神經(jīng)衰弱、血壓變化和胃腸道出現(xiàn)消化功能障礙，甚至影響人的睡眠、談話、學(xué)習(xí)、工作和情緒等。隨著工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，這種影響會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。然而基于歐洲玩具安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)玩具噪聲測(cè)試的要求，結(jié)合plc控制技術(shù)和步進(jìn)電機(jī)的工作原理，對(duì)研制的聲響玩具噪聲自動(dòng)測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理、硬件配置、軟件程序和功能特性進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并對(duì)實(shí)現(xiàn)的測(cè)試方法進(jìn)行了重點(diǎn)闡述，指出此噪聲自動(dòng)測(cè)試儀可以實(shí)現(xiàn)一次定位、多項(xiàng)測(cè)量，并滿足多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)

2、的測(cè)試要求。基于歐洲玩具安全標(biāo)準(zhǔn)中玩具噪聲測(cè)試要求，按玩具類(lèi)型對(duì)其噪聲測(cè)試方法、測(cè)試點(diǎn)位置的確定進(jìn)行論述，并對(duì)玩具噪聲測(cè)試自動(dòng)定位裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制原理、硬件配置和應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)的闡述，指出該定位裝置解決了聲響玩具噪聲測(cè)量中測(cè)試點(diǎn)位置確定這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。關(guān)鍵詞：聲響玩具;噪聲;測(cè)試裝置;設(shè)置;應(yīng)用引言：聲是在人類(lèi)社會(huì)日?；顒?dòng)中以聲音形式出現(xiàn)的一種聲響，會(huì)使人們不舒適，產(chǎn)生煩躁感，因此它是一種為人們所不希望、不喜歡但經(jīng)常又是難以避免的聲音。聲響玩具能給兒童帶來(lái)快樂(lè)不容置疑，但同樣也能夠造成兒童聽(tīng)力損傷，人們希望孩子們的玩具是安全無(wú)害的，為此，美國(guó)、歐洲和我國(guó)玩具安全標(biāo)準(zhǔn)等都制定了聲響玩具允許的最大

3、噪聲級(jí)要求。聲響玩具能給兒童帶來(lái)快樂(lè)不容置疑，但同樣也能夠造成兒童聽(tīng)力損傷，人們希望孩子們的玩具是安全無(wú)害的，為此，美國(guó)、歐洲和我國(guó)玩具安全標(biāo)準(zhǔn)等都制定了聲響玩具允許的最大噪聲級(jí)要求。用于解決玩具噪聲測(cè)試時(shí)測(cè)試點(diǎn)定位的難題，滿足標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)玩具噪聲測(cè)試的要求。噪有關(guān)玩具噪聲測(cè)試的方法很復(fù)雜，按玩具類(lèi)性不同其測(cè)試的方法也不同。目前，對(duì)聲響玩具噪聲檢測(cè)手段都是采用人工方式，導(dǎo)致玩具噪聲測(cè)試難度較大，測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確，重復(fù)性差，誤差大，測(cè)試效率低等問(wèn)題，因此實(shí)現(xiàn)對(duì)玩具噪聲測(cè)試的自動(dòng)化至關(guān)重要。一、測(cè)試要求在噪聲測(cè)量中用聲壓級(jí)來(lái)表示噪聲的強(qiáng)弱，對(duì)聲壓級(jí)測(cè)定方法及指標(biāo)都有明確要求，其中歐洲標(biāo)準(zhǔn)最為復(fù)雜。玩具噪

4、聲測(cè)量時(shí)使用參考箱和測(cè)試箱兩個(gè)概念，前者指包羅玩具的最小長(zhǎng)方體，后者是距參考箱一定尺寸的長(zhǎng)方體，在實(shí)際測(cè)量中是兩個(gè)虛擬的箱體，所有測(cè)試點(diǎn)位置都應(yīng)在測(cè)試箱上。測(cè)量時(shí)，將麥克風(fēng)放在測(cè)試點(diǎn)位置，通過(guò)麥克風(fēng)將噪聲信號(hào)傳送到專(zhuān)用的噪聲級(jí)分析儀上，即可測(cè)出噪聲的聲壓級(jí)。測(cè)量時(shí)，測(cè)試點(diǎn)位置的正確確定是關(guān)鍵，是得到準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果的前提。玩具類(lèi)型不同，測(cè)試點(diǎn)的位置及數(shù)量不同，歐洲玩具安全標(biāo)準(zhǔn)將噪聲測(cè)試方法按玩具類(lèi)型分為以下六類(lèi)：（1） 近耳玩具：要求麥克風(fēng)與玩具主要發(fā)聲源表面的測(cè)試距離為2.5±0.5cm，玩具離地面100cm以上。（2） 火藥帽玩具：將玩具的主要發(fā)聲部件置于測(cè)量坐標(biāo)系的原點(diǎn)，在x、y

5、、軸的正、負(fù)方向上各有1個(gè)測(cè)試點(diǎn)位置，共有6個(gè)，測(cè)試距離為50cm的距離。（3） 搖鈴與擠壓玩具：測(cè)試距離為50cm、固定麥克風(fēng)高于地面1.2m處，測(cè)量十個(gè)動(dòng)作的聲壓級(jí)，重復(fù)三次。（4） 其它手持玩具：測(cè)量箱距玩具參考箱5n，在箱形測(cè)試面上確定6個(gè)麥克風(fēng)位，測(cè)試點(diǎn)位于測(cè)試箱每個(gè)測(cè)試面的中心。（5） 靜止和自驅(qū)動(dòng)桌面玩具及地面玩具：測(cè)量箱的側(cè)面、頂面與參考箱的側(cè)面、頂面距離均為50cm，在測(cè)試箱的頂面與側(cè)面確定5個(gè)麥克風(fēng)位置;如果玩具的寬度或長(zhǎng)度超過(guò)100cm，要確定9個(gè)麥克風(fēng)位置，所有測(cè)試點(diǎn)的位置都在測(cè)量箱的側(cè)面或頂角上。（6） 推、拉玩具和手動(dòng)彈簧驅(qū)動(dòng)玩具：對(duì)于寬度為25cm或以下的玩具，用

6、距測(cè)量坐標(biāo)系x軸距離為±50crn的兩個(gè)位置;對(duì)寬度大于25cm的玩具，用距x軸距離為±（4jd+vi2）的兩個(gè)位置。二、測(cè)試與應(yīng)用測(cè)試步驟為選擇標(biāo)準(zhǔn)、根據(jù)玩具特性在操作面板上選擇玩具類(lèi)型，當(dāng)測(cè)量位置與玩具尺寸有關(guān)時(shí)，輸入玩具的長(zhǎng)、寬、高及其置于測(cè)試平臺(tái)或夾具表面的高度;放置玩具時(shí)，要確保玩具參考箱中心、火藥帽發(fā)聲部位與控制角度的步進(jìn)電機(jī)處于同軸，玩具的正常操作方向使玩具的主軸與測(cè)量坐標(biāo)系的x軸線重合，確定測(cè)試點(diǎn)位置，進(jìn)行噪聲測(cè)試。測(cè)試時(shí)，麥克風(fēng)端部應(yīng)保持水平或垂直狀態(tài)，玩具的操作者不應(yīng)影響被測(cè)玩具聲音的發(fā)射也不能導(dǎo)致聲音反射，否則將導(dǎo)致在測(cè)試點(diǎn)的聲壓增加。（1） 近耳玩具

7、：將待測(cè)樣品固定在中心轉(zhuǎn)軸支座上，使樣品離地面高度在100cm以上，主要發(fā)聲面與麥克風(fēng)端面平行，移動(dòng)麥克風(fēng)使其與玩具的最大發(fā)聲位觸及。在操作面板上啟動(dòng)測(cè)試后，定位裝置自動(dòng)將麥克風(fēng)移動(dòng)到距離主要發(fā)聲源玩具表面的測(cè)試距離為2.5±0.5cm處，即測(cè)量點(diǎn)位置。（2） 火藥帽玩具：將待測(cè)火藥帽玩具夾持在轉(zhuǎn)軸固定座上，通過(guò)移動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)確保其撞擊點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸同心，槍口與麥克風(fēng)初始位置在x軸方向同軸，輸入撞擊點(diǎn)距地面的高度，麥克風(fēng)的初始位置。測(cè)試時(shí)，定位裝置將麥克風(fēng)自動(dòng)移動(dòng)到距撞擊點(diǎn)50cm處，且與撞擊點(diǎn)等高的位置;該位測(cè)試完成后，定位裝置再將玩具分別旋轉(zhuǎn)90、180、270度等位置進(jìn)行測(cè)試。如果玩具

8、長(zhǎng)度超過(guò)50cm，要在x-y平面上繞z-軸旋轉(zhuǎn)45度，x、y平面上的4個(gè)位置完成測(cè)試后，再進(jìn)行上下兩個(gè)位置的測(cè)試，此時(shí)麥克風(fēng)需與測(cè)試點(diǎn)所在平面垂直，測(cè)試下面測(cè)試位的噪聲時(shí)，通過(guò)改變玩具的夾持方向來(lái)完成。（3） 搖鈴與擠壓玩具：手拿玩具伸直手臂高于地面1.2m處，可以將手臂放在支座上，調(diào)節(jié)麥克風(fēng)使其端面與玩具發(fā)聲聲源相距50cm。測(cè)量十個(gè)動(dòng)作的計(jì)權(quán)單事件聲壓級(jí)l。和c一計(jì)權(quán)峰值聲壓級(jí)，且重復(fù)測(cè)試三次。（4） 其它手持玩具：首先要根據(jù)玩具的參考箱來(lái)確定測(cè)試箱尺寸，將待測(cè)玩具夾持在轉(zhuǎn)軸固定座上，通過(guò)移動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)確保其參考箱中心點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸同心，參考箱的表面與麥克風(fēng)初始位置平行或垂直，輸人參考箱長(zhǎng)、寬、高

9、及其距地面的高度，測(cè)試時(shí)，定位裝置將麥克風(fēng)自動(dòng)移動(dòng)到初始位置，測(cè)試下面測(cè)試點(diǎn)的噪聲時(shí)，通過(guò)改變玩具的夾持方向即把玩具倒過(guò)來(lái)完成測(cè)試工作。（5） 靜止和自驅(qū)動(dòng)桌面玩具及地面玩具：將待測(cè)玩具放在工作臺(tái)的轉(zhuǎn)盤(pán)中心上，使參考箱中心與轉(zhuǎn)盤(pán)中心同軸，且其參考箱的表面與麥克風(fēng)初始位置平行或垂直。測(cè)試前輸人參考箱長(zhǎng)、寬、高及其臺(tái)面距地面的高度，麥克風(fēng)的初始位置測(cè)試時(shí)，定位裝置按要求將麥克風(fēng)自動(dòng)移該位置完成測(cè)試后，如果玩具的寬度或長(zhǎng)度超過(guò)100cm，需要再增加4個(gè)點(diǎn)的測(cè)試，測(cè)試時(shí)，定位裝置將麥克風(fēng)自動(dòng)移動(dòng)到指定位置進(jìn)行測(cè)試（6） 推、拉玩具和手動(dòng)彈簧驅(qū)動(dòng)玩具：將玩具放在測(cè)試臺(tái)上，使玩具的中線與測(cè)試臺(tái)中線（x軸）重合，對(duì)于寬度為25cm或以下的玩具，用兩個(gè)距測(cè)量坐標(biāo)系x軸距離（d）為50cm的麥克風(fēng)位，對(duì)寬度大于25cm的玩具用兩個(gè)距x軸距離的麥克風(fēng)位，麥克風(fēng)的初始位置是0。測(cè)試時(shí)，定位裝置將麥克風(fēng)自動(dòng)移動(dòng)到指定位置進(jìn)行測(cè)試。三、結(jié)語(yǔ)當(dāng)日在玩具噪聲測(cè)試中，麥克風(fēng)所在的測(cè)試點(diǎn)位置的正確確定、測(cè)試過(guò)程中測(cè)試點(diǎn)的確定速度和確定方法都將對(duì)玩具的噪聲測(cè)試結(jié)果精度和測(cè)試效率起決定的作用。該噪聲測(cè)試自動(dòng)定位裝置可同時(shí)滿足標(biāo)中聲響玩具