淺析聲響玩具噪聲測試裝置的設計與應用

何喆 馬國瑞 徐月 劉佳 隋明芳

摘 要：具有關資料介紹，噪聲會使人的聽力減弱、視力功能下降、神經衰弱、血壓變化和胃腸道出現消化功能障礙，甚至影響人的睡眠、談話、學習、工作和情緒等。隨著工業和交通運輸業的發展，這種影響會越來越嚴重。然而基于歐洲玩具安全標準對玩具噪聲測試的要求，結合PLC控制技術和步進電機的工作原理，對研制的聲響玩具噪聲自動測試儀的結構設計、工作原理、硬件配置、軟件程序和功能特性進行了詳細的論述，并對實現的測試方法進行了重點闡述。

關鍵詞：聲響玩具;噪聲;測試裝置;設置;應用

一、測試要求

在噪聲測量中用聲壓級來表示噪聲的強弱，對聲壓級測定方法及指標都有明確要求，其中歐洲標準最為復雜。玩具噪聲測量時使用參考箱和測試箱兩個概念，前者指包羅玩具的最小長方體，后者是距參考箱一定尺寸的長方體，在實際測量中是兩個虛擬的箱體，所有測試點位置都應在測試箱上。測量時，將麥克風放在測試點位置，通過麥克風將噪聲信號傳送到專用的噪聲級分析儀上，即可測出噪聲的聲壓級。測量時，測試點位置的正確確定是關鍵，是得到準確的測試結果的前提。玩具類型不同，測試點的位置及數量不同，歐洲玩具安全標準將噪聲測試方法按玩具類型分為以下六類：

1.近耳玩具：要求麥克風與玩具主要發聲源表面的測試距離為2.5±0.5cm，玩具離地面100cm以上。

2.火藥帽玩具：將玩具的主要發聲部件置于測量坐標系的原點，在X、Y、軸的正、負方向上各有1個測試點位置，共有6個，測試距離為50cm的距離。

3.搖鈴與擠壓玩具：測試距離為50cm、固定麥克風高于地面1.2m處，測量十個動作的聲壓級，重復三次。

4.其它手持玩具：測量箱距玩具參考箱5n，在箱形測試面上確定6個麥克風位，測試點位于測試箱每個測試面的中心。

5.靜止和自驅動桌面玩具及地面玩具：測量箱的側面、頂面與參考箱的側面、頂面距離均為50cm，在測試箱的頂面與側面確定5個麥克風位置;如果玩具的寬度或長度超過100cm，要確定9個麥克風位置，所有測試點的位置都在測量箱的側面或頂角上。

6.推、拉玩具和手動彈簧驅動玩具：對于寬度為25cm或以下的玩具，用距測量坐標系X軸距離為±50crn的兩個位置;對寬度大于25cm的玩具，用距X軸距離為±（4JD+VI2）的兩個位置。

二、測試與應用

測試步驟為選擇標準、根據玩具特性在操作面板上選擇玩具類型，當測量位置與玩具尺寸有關時，輸入玩具的長、寬、高及其置于測試平臺或夾具表面的高度;放置玩具時，要確保玩具參考箱中心、火藥帽發聲部位與控制角度的步進電機處于同軸，玩具的正常操作方向使玩具的主軸與測量坐標系的x軸線重合，確定測試點位置，進行噪聲測試。測試時，麥克風端部應保持水平或垂直狀態，玩具的操作者不應影響被測玩具聲音的發射也不能導致聲音反射，否則將導致在測試點的聲壓增加。

1.近耳玩具：將待測樣品固定在中心轉軸支座上，使樣品離地面高度在100cm以上，主要發聲面與麥克風端面平行，移動麥克風使其與玩具的最大發聲位觸及。在操作面板上啟動測試后，定位裝置自動將麥克風移動到距離主要發聲源玩具表面的測試距離為2.5±0.5cm處，即測量點位置。

2.火藥帽玩具：將待測火藥帽玩具夾持在轉軸固定座上，通過移動夾持機構確保其撞擊點與轉軸同心，槍口與麥克風初始位置在x軸方向同軸，輸入撞擊點距地面的高度，麥克風的初始位置。測試時，定位裝置將麥克風自動移動到距撞擊點50cm處，且與撞擊點等高的位置;該位測試完成后，定位裝置再將玩具分別旋轉90、180、270度等位置進行測試。如果玩具長度超過50cm，要在x-Y平面上繞z-軸旋轉45度，x、Y平面上的4個位置完成測試后，再進行上下兩個位置的測試，此時麥克風需與測試點所在平面垂直，測試下面測試位的噪聲時，通過改變玩具的夾持方向來完成。

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，調節麥克風使其端面與玩具發聲聲源相距50cm。測量十個動作的計權單事件聲壓級L。和c一計權峰值聲壓級，且重復測試三次。

4.其它手持玩具：首先要根據玩具的參考箱來確定測試箱尺寸，將待測玩具夾持在轉軸固定座上，通過移動夾持機構確保其參考箱中心點與轉軸同心，參考箱的表面與麥克風初始位置平行或垂直，輸人參考箱長、寬、高及其距地面的高度，測試時，定位裝置將麥克風自動移動到初始位置，測試下面測試點的噪聲時，通過改變玩具的夾持方向即把玩具倒過來完成測試工作。

5.靜止和自驅動桌面玩具及地面玩具：將待測玩具放在工作臺的轉盤中心上，使參考箱中心與轉盤中心同軸，且其參考箱的表面與麥克風初始位置平行或垂直。測試前輸人參考箱長、寬、高及其臺面距地面的高度，麥克風的初始位置測試時，定位裝置按要求將麥克風自動移該位置完成測試后，如果玩具的寬度或長度超過100cm，需要再增加4個點的測試，測試時，定位裝置將麥克風自動移動到指定位置進行測試

6.推、拉玩具和手動彈簧驅動玩具：將玩具放在測試臺上，使玩具的中線與測試臺中線（X軸）重合，對于寬度為25cm或以下的玩具，用兩個距測量坐標系x軸距離（d）為50cm的麥克風位，對寬度大于25cm的玩具用兩個距x軸距離的麥克風位，麥克風的初始位置是0。測試時，定位裝置將麥克風自動移動到指定位置進行測試。

三、結語

當日在玩具噪聲測試中，麥克風所在的測試點位置的正確確定、測試過程中測試點的確定速度和確定方法都將對玩具的噪聲測試結果精度和測試效率起決定的作用。該噪聲測試自動定位裝置可同時滿足標中聲響玩具噪聲測試的要求，可以實現一次定位，多項測量的功能，而且精度高，重復性好，操作簡單，提高了檢測工作的自動化水平及檢測效率。

參考文獻

[1]邵宗安.現代聲學噪聲測量技術[M].西安：西安交通大學出版社，2014（05）.

[2]王樹青.先進控制技術及應用[M].北京：化學工業出版社，2015（03）