随着人们生活水平的提高,人们对键盘按键的品质要求也越来越高,由于键盘的生产工艺,测试环境以及测试标准不同,所以开发一套键盘按键音异音检测系统很有必要。本文第一章绪论介绍了键盘按键异音检测系统的发展:最初的键盘按键异音检测是人工在线检测,这种检测方法主观性较强,且效率低下;随后研究人员研发出使用静音马达敲击键盘按键,通过分析键盘按键的按键音的分贝值来判断键盘按键的品质,此种检测方法需在静音房中进行,对环境要求较为苛刻,且静音马达较为昂贵,设备生产成本较高,故工业使用率较低;在此基础上本文提出一种新型的键盘按键异音检测系统,从敲击方式和信号采集环境等方面优化了检测系统,提高了同类型设备的工业使用率。另外本论文基于相位调控设计了一种实现声波操控的拼图型声学超材料,理论和实验两方面实现了宽带自弯曲声波波束的产生,为宽频声波操控提供了新的思路。第二章介绍了本论文的理论基础,包括信号处理中使用的A计权算法,单层隔音墙的隔音效果理论推导,带有滤波功能的反向放大电路的倍数关系和空间中自弯曲声波所对应的相位关系。第三章提出了一种新型的键盘按键异音检测系统,首先在敲击方式上进行了优化,区别于传统的静音马达敲击键盘,本文采用模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键,该敲击方式复现了实际使用键盘时手指敲击键盘按键的过程,保证了信号检测的可靠性。该异音检测系统由信号采集系统和信号分析系统组成。信号采集系统包括电路系统和软件系统,电路系统主要包括数字电路部分、模拟电路部分、功率电路部分、通讯部分和放大电路部分。为保证电路系统工作的稳定性,本文分别采用HCNR200、6N137、PVI1050N光电隔离芯片将不同的电路部分隔离开来,防止不同电路模块之间的电信号干扰。软件系统利用单片机编程控制信号采集与通讯过程。信号分析系统是基于A计权的信号分析。另外,为保证在自然环境下信号采集的有效性,提高设备的工业使用率,本文首先通过缩小信号采集距离的方法降低了环境噪音对信号采集的干扰;然后增设了隔音腔来隔离环境噪音,隔音腔设计分为两部分:外部的大箱体利用了质量隔声定律,可以隔离较高频率的环境噪音;利用内部狭窄的小腔体的结构特性来隔离低频的环境噪音。仿真结果表明,综合利用这两个隔音措施,可以实现0-20kHz范围内的环境噪音隔离,从而保证键盘按键音采集的有效性,为后续信号分析提供了保证。由于该设计良好的信号采集效果和易实现性,此方法有利于同类型设备在工业上的大规模使用,并可大幅度降低设备生产成本。第四章对比分析同一键盘按键的信号波形和分贝值,证明了系统的稳定性,在此基础上对比了8个合格键盘按键的信号波形图、其频谱图及其所对应的声压级分贝值。另外,本文还做了有关超材料声波操控方面的研究,附录部分提出了一种拼图型超宽带声波调控结构,现了二维情况下对声波波阵面自弯曲的操控。在此研究工作中,首先推导了实现目标波束的声波相位分布,采用凹槽状声学超材料作为实现相位分布的单元结构,然后分别利用有限元仿真和实验验证了在不同频率下此拼图型声学人工材料对声波的自弯曲操控效果,最后,本文从理论上论证了通过调整凹槽截面的宽度可以拓宽此声学人工结构的工作频带,例如可以通过减小单元结构截面的宽度来拓提高工作频带的上限。该方法为超宽带声学功能器件的设计提供了新思路,并且在医学超声诊断、超声成像和无损检测等方面均有潜在的应用价值。综上所述,本论文提出了一种新型的键盘按键异音检测方法,通过优化敲击方式和增加隔音腔的方法,保证了信号采集的可靠性和实现了强背景环境噪音下的信号采集,提高了同类型设备在工业上的使用率,另外本文所做的基于声学人工超材料对声波的操控研究,可实现宽频的自弯曲声波操控,为超宽带声学功能器件的设计提供了新思路。