一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法、系统及相关组件与流程

1.本发明涉及服务器领域，特别涉及一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法、系统及相关组件。


背景技术：

2.当前，随着服务器中系统部件的性能持续提升，散热量也大幅提升，要维持部件和系统的正常工作，需要更大的风量。因此服务器系统技术迭代的道路上，每一代的风扇转速都在提高。高转速的风扇的噪声和振动更加明显，对服务器的副作用更加严重。主流服务器中，出于紧密布局的需求，风扇与硬盘区域距离极近，一般只有4～6cm，风扇的噪声到达硬盘表面引起的总声压级高达120db，噪声与结构振动耦合辐射进硬盘内部将引起磁头、碟片等精密部件的振动，干扰硬盘的正常读写。这类噪声的特点在于频率成分复杂、高频成分多，在高频段还会出现宽频随机噪声，已经超过了传统硬盘的主动伺服系统的矫正能力。
3.在已公开发表的论文中，介绍了一种音响噪声下对硬盘的读写性能的检测方法，但该音响噪声具体为音响扫频播放1/3倍频程滤波白噪声的自由音场，这种检测方法并不能得到服务器机箱中准确的硬盘工作效果。
4.因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种准确表征机箱中风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法、系统及相关组件。其具体方案如下：
6.一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法，包括：
7.获取并解析风扇模块的噪声频谱，以根据所述噪声频谱确定测试频谱；
8.将与所述风扇模块大小相同的声音模块安装在所述风扇模块的位置；
9.控制所述声音模块输出与所述测试频谱对应的声音信号；
10.在所述声音模块输出所述声音信号时，测试硬盘的读写性能。
11.优选的，所述获取并解析风扇模块的噪声频谱，以根据所述噪声频谱确定测试频谱的过程，包括：
12.获取风扇模块的噪声频谱；
13.解析所述噪声频谱，得到多阶谱峰的频率参数，所述频率参数包括中心频率、和/或带宽、和/或峰值；
14.根据每阶所述谱峰的所述频率参数确定测试频谱，所述测试频谱包括若干阶所述谱峰。
15.优选的，所述控制所述声音模块输出与所述测试频谱对应的声音信号的过程，还包括：
16.通过声音传感器拾取采样声音信号；
17.判断所述采样声音信号是否达到所述测试频谱的要求；
18.若否，则调整所述声音模块输出的所述声音信号；
19.若是，则执行在所述声音模块输出所述声音信号时，测试硬盘的读写性能的动作。
20.优选的，所述判断所述采样声音信号是否达到所述测试频谱的要求的过程，包括：
21.计算所述采样声音信号的预设区间的信号均值；
22.判断所述信号均值是否满足预设值；
23.若是，则所述采样声音信号达到所述测试频谱的要求；
24.若否，则所述采样信号信号未达到所述测试频谱的要求。
25.优选的，所述调整所述声音模块输出的所述声音信号的过程，包括：
26.通过pid算法调整所述声音模块输出的所述声音信号。
27.优选的，所述测试频谱的测试频程范围在1/12倍频程到1/8倍频程之间。
28.优选的，所述测试频谱为1/9倍频程。
29.相应的，本技术还公开了一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试系统，包括：
30.解析模块，用于获取并解析风扇模块的噪声频谱，以根据所述噪声频谱确定测试频谱；
31.安装模块，用于将与所述风扇模块大小相同的声音模块安装在所述风扇模块的位置；
32.输出模块，用于控制所述声音模块输出与所述测试频谱对应的声音信号；
33.测试模块，用于在所述声音模块输出所述声音信号时，测试硬盘的读写性能。
34.相应的，本技术还公开了一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试装置，包括：
35.存储器，用于存储计算机程序；
36.处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一项所述风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法的步骤。
37.相应的，本技术还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一项所述风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法的步骤。
38.本技术公开了一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法，包括：获取并解析风扇模块的噪声频谱，以根据所述噪声频谱确定测试频谱；将与所述风扇模块大小相同的声音模块安装在所述风扇模块的位置；控制所述声音模块输出与所述测试频谱对应的声音信号；在所述声音模块输出所述声音信号时，测试硬盘的读写性能。本技术根据原风扇模块的噪声频谱确定声音模块要输出的声音信号，且该声音模块的大小位置均与风扇模块相同，从而为硬盘的性能测试提供了不存在气流和振动干扰、传播路径与工作时一致的噪声环境，保证了硬盘的读写性能测试的结果更为准确，为后续服务器的硬件和软件优化中提供更高的参考价值。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
40.图1为本发明实施例中一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法的步骤流程图；
41.图2为本发明实施例中风扇噪声频谱及硬盘噪声敏感度的结果示意图；
42.图3为本发明实施例中另一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法的步骤流程图；
43.图4为本发明实施例中一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试系统的结构分布图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.在已公开发表的论文中，有介绍一种音响噪声下对硬盘的读写性能的检测方法，但该音响噪声具体为音响扫频播放1/3倍频程滤波白噪声的自由音场，这种检测方法并不能得到服务器机箱中准确的硬盘工作效果。
46.本技术根据原风扇模块的噪声频谱确定声音模块要输出的声音信号，且该声音模块的大小位置均与风扇模块相同，从而为硬盘的性能测试提供了不存在气流和振动干扰、传播路径与工作时一致的噪声环境，保证了硬盘的读写性能测试的结果更为准确，为后续服务器的硬件和软件优化中提供更高的参考价值。
47.本发明实施例公开了一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法，参见图1所示，包括：
48.s1：获取并解析风扇模块的噪声频谱，以根据所述噪声频谱确定测试频谱；
49.具体的，参见图2所示，其中表征了风扇噪声频谱及硬盘噪声敏感度，可明显看出，风扇的噪声频谱特点在于，在bpf(blade passing frequency，扇叶通过频率)以及bpf的整数倍频率上分布谱峰，叠加在随机噪声谱之上。一颗24krpm的三叶风扇，其bpf为1200hz，也就是说，每阶谱峰之间的频率差为1200hz。不同的频程范围下对应的步长下涵盖的风扇噪声频谱上的谱峰个数不同，以1/3倍频程为例，频率越高其频率步长越宽，比如5000hz到6300hz之间的步长为1300hz，6300hz到8000hz的步长为1700hz，8000hz到10000hz的步长为2000hz，扫频时每一步都跨过2个以上的风扇噪音谱峰，因此在分析问题时无法准确对应风扇的谱峰频率和硬盘敏感度曲线。通过试验发现，准确对应风扇的谱峰频率和硬盘敏感度曲线时，所述测试频谱的测试频程范围一般在1/12倍频程到1/8倍频程之间，进一步的，1/9倍频程的带宽和步长最为符合20
‑
30krpm风扇噪声谱峰分布特点，因此可应用于本实施例中进行硬盘的性能测试。
50.具体的，步骤s1包括：
51.获取风扇模块的噪声频谱；
52.解析所述噪声频谱，得到多阶谱峰的频率参数，所述频率参数包括中心频率、和/或带宽、和/或峰值；
53.根据每阶所述谱峰的所述频率参数确定测试频谱，所述测试频谱包括若干阶所述谱峰。
54.其中，测试频谱既可以只包括一阶谱峰，也可以包括多阶谱峰。需要注意的是，测
试谱峰包括多阶谱峰时对硬盘的干扰，并非多次测试中测试谱峰为一阶谱峰时对硬盘的干扰的线性叠加，如果需要得到多阶谱峰对应的干扰结果，务必将测试频谱设置为相应的多阶谱峰后对硬盘进行测试。
55.s2：将与所述风扇模块大小相同的声音模块安装在所述风扇模块的位置；
56.具体的，声音模块包括输出板卡、功率放大器、音响等几部分，此处可将整个声音模块设置为与风扇模块大小并安装在风扇模块的位置，也可仅将发声的音响设为风扇模块大小并安装在风扇模块的位置。
57.具体的，风扇模块的大小一般有以下几个规格：60mm(高)
×
60mm(宽)
×
38mm(厚)，60mm(高)
×
60mm(宽)
×
56mm(厚)，40mm(高)
×
40mm(宽)
×
56mm(厚)，按照实际待测试的硬盘所在机箱中的风扇模块的大小进行选择即可。
58.s3：控制所述声音模块输出与所述测试频谱对应的声音信号；
59.可以理解的是，声音模块在输出该声音信号时，通常先生成一个全频段的白噪声信号，然后使用带通滤波器对白噪声信号进行滤波分别得出测试频谱中需要的每阶谱峰信号，再调节每阶谱峰信号的幅值，最后将所有谱峰信号叠加后得到要输出的声音信号。当然，如果测试频谱只有一阶谱峰，则不需要叠加多个谱峰信号，直接将此处一阶谱峰信号输出即可。
60.s4：在所述声音模块输出所述声音信号时，测试硬盘的读写性能。
61.本技术实施例中根据原风扇模块的噪声频谱确定声音模块要输出的声音信号，且该声音模块的大小位置均与风扇模块相同，从而为硬盘的性能测试提供了不存在气流和振动干扰、传播路径与工作时一致的噪声环境，保证了硬盘的读写性能测试的结果更为准确，为后续服务器的硬件和软件优化中提供更高的参考价值。
62.本发明实施例公开了一种具体的风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的，参见图3所示：
63.s11：获取并解析风扇模块的噪声频谱，以根据噪声频谱确定测试频谱；
64.s12：将与风扇模块大小相同的声音模块安装在风扇模块的位置；
65.s13：控制声音模块输出与测试频谱对应的声音信号；
66.s14：通过声音传感器拾取采样声音信号；
67.s15：判断采样声音信号是否达到测试频谱的要求；
68.s16：若否，则调整声音模块输出的声音信号；
69.可以理解的是，本实施例中步骤s16一般通过pid算法调整声音模块输出的声音信号。
70.可以理解的是，步骤s16调节后回到步骤s15再次进行判断。
71.s17：若是，则在声音模块输出声音信号时，测试硬盘的读写性能。
72.其中，步骤s15具体包括：
73.计算采样声音信号的预设区间的信号均值；
74.判断信号均值是否满足预设值；
75.若是，则采样声音信号达到测试频谱的要求；
76.若否，则采样信号信号未达到测试频谱的要求。
77.可以理解的是，此处信号均值为信号有效幅值均值，预设区间主要对应每阶谱峰
的频率区间，预设值与预设区间均为对风扇模块进行采样得到的噪声频谱中的相关参数。
78.相应的，本技术还公开了一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试系统，参见图4所示，包括：
79.解析模块1，用于获取并解析风扇模块的噪声频谱，以根据所述噪声频谱确定测试频谱；
80.安装模块2，用于将与所述风扇模块大小相同的声音模块安装在所述风扇模块的位置；
81.输出模块3，用于控制所述声音模块输出与所述测试频谱对应的声音信号；
82.测试模块4，用于在所述声音模块输出所述声音信号时，测试硬盘的读写性能。
83.本技术根据原风扇模块的噪声频谱确定声音模块要输出的声音信号，且该声音模块的大小位置均与风扇模块相同，从而为硬盘的性能测试提供了不存在气流和振动干扰、传播路径与工作时一致的噪声环境，保证了硬盘的读写性能测试的结果更为准确，为后续服务器的硬件和软件优化中提供更高的参考价值。
84.在一些具体的实施例中，解析模块用于：
85.获取风扇模块的噪声频谱；
86.解析所述噪声频谱，得到多阶谱峰的频率参数，所述频率参数包括中心频率、和/或带宽、和/或峰值；
87.根据每阶所述谱峰的所述频率参数确定测试频谱，所述测试频谱包括若干阶所述谱峰。
88.在一些具体的实施例中，测试系统还包括：
89.采样模块，用于通过声音传感器拾取采样声音信号；
90.判断模块，用于判断所述采样声音信号是否达到所述测试频谱的要求；若否，则触发调整模块，若是，若是，则触发测试模块4；
91.调整模块，用于若否，则调整所述声音模块输出的所述声音信号。
92.在一些具体的实施例中，判断模块具体用于：
93.计算所述采样声音信号的预设区间的信号均值；
94.判断所述信号均值是否满足预设值；
95.若是，则所述采样声音信号达到所述测试频谱的要求；
96.若否，则所述采样信号信号未达到所述测试频谱的要求。
97.在一些具体的实施例中，调整模块具体用于：
98.通过pid算法调整所述声音模块输出的所述声音信号。
99.在一些具体的实施例中，所述测试频谱的测试频程范围在1/12倍频程到1/8倍频程之间。
100.在一些具体的实施例中，所述测试频谱为1/9倍频程。
101.相应的，本技术实施例还公开了一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试装置，包括：
102.存储器，用于存储计算机程序；
103.处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一项所述风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法的步骤。
104.相应的，本技术实施例还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有
计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一项所述风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法的步骤。
105.其中，本实施例中具体有关风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法的细节内容，可以参照上文实施例中的相关描述，此处不再赘述。
106.其中，本实施例中风扇噪声对硬盘的干扰的测试装置、可读存储介质具有与上文实施例中风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法相同的技术效果，此处不再赘述。
107.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
108.以上对本发明所提供的一种风扇噪声对硬盘的干扰的测试方法、系统及相关组件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。