Page 131 - 《应用声学》2020年第3期

第 39 卷 第 3 期 张梦玉等： 一种新型的电脑键盘按键声信号采集方法 451

250
30 300
200 250
ܦԍࣨϙඋ 150 ܦԍࣨϙඋ 20 ܦԍࣨϙඋ 200

100 150
10 100
50
50
0 0 0
1 2 1 2 1 2
ᮠဋ/10 4 Hz ᮠဋ/10 4 Hz ᮠဋ/10 4 Hz
20 20
1.2
ܦԍࣨϙඋ 10 0 ܦԍࣨϙඋ 0.6 0 ܦԍࣨϙඋ 10 0

0 3000 6000 0 3000 6000 0 3000 6000
ᮠဋ/Hz ᮠဋ/Hz ᮠဋ/Hz
(a) A ᭧ (b) B ᭧ (c) C ᭧
图 10 小腔体不同面隔声效果图
Fig. 10 The effect of sound insulation of the small cavity body’s different surfaces

3.2 实验结果与讨论 实际键盘生产检测是在工厂的生产车间进行，键盘
图 11 为本文所设计系统在两种环境下信号采 检测所处的环境是包含车间生产中的各种噪声，包
集结果对比图，图 11(a) 为在开放的自然环境下的 括电机、风扇、空调噪声，以及车间生产的机器运行
信号采集波形图，图中两个较为明显的波峰是采 时产生的各种噪声，传声器远距离采集电磁铁敲击
集到的键盘按键的按键声，受环境噪声影响。因为 键盘的声信号会带来较低的信噪比，因此本文提出
降低传声器和敲击信号源之间的距离，可以大大采
1.5
集的信号的信噪比，有利于后期的信号分析处理。
1.0
由图可见，信号采集过程，受环境噪声影响较大，所
0.5
采集到的信号中除了键盘按键的按键声，还有环境
U/V 0 噪声，由于环境噪声的随机性，信号采集中的环境噪
-0.5
声会对信号分析所得的分贝值造成很大影响，最终
-1.0
会影响键盘按键是否合格的判断。图 11(b) 为在隔
-1.5
声设备中的信号采集结果波形图，图中除了敲击键
0 50 100 150 200 250 盘按键的按键声外，并无其他噪声，说明本文所设计
t/ms
(a) ᒭཀྵဗܒ˗ 的隔声腔可以有效隔离环境噪声，且易于实现，有利
于同类设备在工业上的大规模使用。
1.5
1.0
4 结论与展望
0.5
U/V 0 本文采用模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击

-0.5
键盘按键的方法降低了设备生产成本，有效解决了
使用低噪声马达敲击键盘按键时引入的附加撞击
-1.0
-1.5 声的问题；另外本文通过设计密闭隔声腔的方式，实
0 50 100 150 200 250 现了在人耳可听频率范围内的全频段隔声，为键盘
t/ms
(b) ᬦܦ᝺ܬ˗ 按键的按键声信号采集提供了优质的信号采集环

图 11 信号采集波形对比图 境，有利于后续的信号分析，同时实现了同类设备在
Fig. 11 The signal acquisition waveform contrast 工业上大规模使用的可能性。在此较为良好的信号
diagram 采集条件下，未来可以提取有效按键声做进一步的