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礦用井下探測機器人采集現(xiàn)場聲音試驗檢測

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發(fā)布時間：2025-10-11 03:59:52 更新時間：2025-10-10 03:59:52

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作者：中科光析科學技術研究所檢測中心

礦用井下探測機器人采集現(xiàn)場聲音試驗檢測

隨著礦山開采向深部延伸，井下作業(yè)環(huán)境日益復雜，對安全生產(chǎn)提出了更高要求。礦用井下探測機器人作為智能化裝備的重要組成部分，其在危險或人跡罕至區(qū)域執(zhí)行勘察、監(jiān)測任務的能力備受關注。其中，聲音采集功能是機器人感知環(huán)境、識別異常（如設備異響、巖體破裂聲、氣體泄漏聲）的關鍵技術環(huán)節(jié)。為確保探測機器人在高噪音、強干擾的井下環(huán)境中能夠準確、可靠地獲取聲音信號，必須對其聲音采集系統(tǒng)進行全面的試驗檢測。這不僅關系到機器人自身性能的穩(wěn)定性，更直接影響到基于聲音數(shù)據(jù)的后續(xù)分析、預警和決策的準確性，是保障礦山安全生產(chǎn)的重要技術基礎。

檢測項目

礦用井下探測機器人聲音采集系統(tǒng)的檢測項目需覆蓋其核心性能指標和適應性。主要檢測項目包括：聲音采集靈敏度，即在標準聲壓級下系統(tǒng)輸出電壓或數(shù)字信號的能力；頻率響應特性，評估系統(tǒng)在不同頻率聲音信號下的采集均勻性；信噪比，衡量系統(tǒng)在背景噪聲下提取有效聲音信號的能力；動態(tài)范圍，測試系統(tǒng)能夠處理的最大和最小聲音信號幅度而不失真的范圍；方向性特征，考察麥克風陣列或定向麥克風對不同方向聲源的響應差異；以及抗干擾能力，特別是在模擬井下典型電磁干擾和機械振動環(huán)境下系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，還需進行長時間連續(xù)工作的可靠性測試，以確保其在惡劣工況下的耐久性。

檢測儀器

進行聲音采集試驗檢測需要一系列高精度儀器。核心設備包括聲學校準器，用于產(chǎn)生已知聲壓級的穩(wěn)定聲音信號，作為檢測基準；標準測量傳聲器及其前置放大器，作為參考傳感器，其性能參數(shù)經(jīng)過嚴格標定；音頻分析儀或動態(tài)信號分析儀，用于精確測量和分析采集到的聲音信號的各項參數(shù)，如頻率、幅度、信噪比等；消聲箱或半消聲室，提供低背景噪聲的測試環(huán)境，以排除外界干擾；可編程聲音回放系統(tǒng)，用于模擬井下各種典型聲音場景，如設備運行聲、巖石摩擦聲等；振動臺和電磁兼容性測試設備，用于模擬井下機械振動和電磁干擾，檢驗系統(tǒng)的抗干擾性能。所有儀器均需定期校準，確保檢測結果的準確性和可比性。

檢測方法

檢測過程遵循系統(tǒng)化流程以確保全面性和可重復性。首先進行基礎參數(shù)測試，在消聲室環(huán)境中，使用聲學校準器發(fā)出特定頻率和聲壓級的標準信號，通過對比機器人采集數(shù)據(jù)與標準測量傳聲器的數(shù)據(jù)，計算靈敏度、頻率響應和本底噪聲。其次進行動態(tài)性能測試，通過音頻分析儀輸入掃頻信號和不同幅度的脈沖信號，評估系統(tǒng)的動態(tài)范圍和瞬態(tài)響應能力。隨后進行方向性測試，改變聲源相對于機器人麥克風的位置和角度，記錄其響應變化，繪制方向性圖?？垢蓴_測試則在振動臺和電磁干擾環(huán)境中進行，觀察采集信號的質量變化和系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常。最后進行環(huán)境模擬測試，在實驗室內使用聲音回放系統(tǒng)重現(xiàn)井下復雜聲場，評估機器人對混合聲音信號的分離和識別能力。所有測試數(shù)據(jù)均需詳細記錄，并進行統(tǒng)計分析，以形成最終的檢測報告。