Page 130 - 《应用声学》2020年第3期

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入箱体内部。由于环境噪声中这个频段(5000 Hz以
3 按键声信号采集空间设计
下) 的声波占比较大，会对信号采集过程造成较大
影响，因此仅利用外部箱体的材料特性进行隔声的
传统的键盘异声检测过程在低噪声环境中进
缺点不容忽视。为减小低频噪声对信号采集过程
行，这个采集环境极大地限制设备的工业使用率。
的影响，本文采用与设备箱体同样的材料设计出一
为扩大工业使用率且保持键盘按键声信号采集纯
个尺寸较为狭窄的密闭小腔体 [19−20] ，作为信号采
净度，本文设计了隔声的信号采集空间。
集空间。如图 9(a) 所示，小腔体由腔体上半部分和
3.1 抗干扰信号采集装置
腔体下半部分组成，电磁铁和传声器镶嵌在腔体上
为克服环境噪声对键盘按键声信号采集的影 半部分上，下半部分用于盛放待检测键盘。当待检
响，本文设计了两个隔声腔叠加使用来隔离环境噪 测键盘就位后，小腔体在设备的驱动下，合在一起，
声。如图 8(a) 所示，整个设备封装在一个较大的箱 形成一个密闭的信号采集空间，腔体上半部分下面
体中，箱体的尺寸为 1.5 m×1.3 m×1 m。箱体材料 的一圈橡胶圈有利于上下两部分腔体密封。此密
采用厚度为 1 cm 的钢板，其隔声效果如图 8(b) 所 闭空间等效为一个长方体如图9(b)所示。本文利用
示，横坐标为频率，纵坐标为散射压力场与入射压力 comsol 软件仿真了该结构的 3 个不同截面的隔声
场的比值，即 p s ，其中p s 为散射压力场，p i 为入射压 效果，结果如图10所示。
p i
力场，下同。 由图 10 可以看出 6000 Hz 以下的声波基本不
如图 8(b) 所示，由于外部箱体的材料特性，当 能进入腔体，隔离效果较好。由于其结构特性，腔体
噪声频率大于 5000 Hz 时，外界噪声基本可以隔离。 在高频时共振效果明显。本文在设计时，将小腔体
其中的一些波峰为隔声板的四分之一波长共振频 置于大箱体内部，综合利用两个结构的优点，达到隔
率点 [18] 。但结果显示低频声会有较小的一部分进 离环境噪声效果。

0.030

0.025
ܦԍࣨϙඋ 0.020

0.015
0.010

0.005

0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
4
ᮠဋ/10 Hz
(a) ᝺ܬኸʹᇨਓڏ (b) ܱᦊኸʹᬦܦ஍౧
图 8 设备箱体及其隔声效果图
Fig. 8 The equipment box and the sound insulation effect map

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1 cm
5 cm
A
C
B
ᑿʹʾӧᦊѬ C 27 cm
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1 cm
37 cm
(a) ፇ౞ᇨਓڏ (b) ኎஍വی
图 9 小腔体结构示意图及其模型示意图
Fig. 9 The diagram of small cavity body and its model chart