[發(fā)明專利]一種揚聲器熱學參數(shù)的分頻段識別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811195747.1
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN109472054A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈勇;章志亮;夏潔
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H04R9/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

一種揚聲器熱學參數(shù)的分頻段識別方法，首先，測量揚聲器的共振頻率，選取揚聲器的熱學分頻點；熱學分頻點處于中頻段，應(yīng)該遠大于共振頻率，同時遠小于最大工作頻率；其次，在分頻點處，忽略強迫對流和渦流的影響，測量分頻點處的音圈溫度曲線，根據(jù)音圈溫度的理論公式(表達式)，進行曲線擬合，得到線性熱學參數(shù)；然后，在整個頻段選取少數(shù)測量頻點，測量音圈的溫度曲線，基于線性熱學參數(shù)，計算強迫對流和渦流的熱學參數(shù)；最后，根據(jù)得到的所有熱學參數(shù)，預(yù)測其他頻點的揚聲器音圈溫度。在低于分頻點的頻段，忽略渦流的影響，選取少量測量頻點，測量音圈穩(wěn)定溫度，計算得到總的強迫對流熱阻，再擬合得到強迫對流參數(shù)：速度因子和位移因子。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分頻段的參數(shù)識別方法，用于識別揚聲器的熱學參數(shù)，尤其是輔助分析揚聲器的音圈溫度。

背景技術(shù)

揚聲器是一種將電能轉(zhuǎn)換為聲能并輻射到介質(zhì)中的電聲換能器。揚聲器的電聲轉(zhuǎn)換效率很低，通常低于5％。絕大部分的電能轉(zhuǎn)換為熱能，并導(dǎo)致音圈等揚聲器部件溫度升高。過高的溫度，限制了揚聲器的最大功率，并導(dǎo)致參數(shù)漂移、功率壓縮等問題，嚴重時甚至會燒壞揚聲器。

熱學模型常用于分析揚聲器的熱學問題。通過對揚聲器內(nèi)部的熱學過程建模，Henricksen提出了等效類比電路法，并給出了線性熱學模型。Zuccatti和Button等人，陸續(xù)提出了二階的線性熱學模型。Klippel和Blasizzo等人，進一步提出了非線性熱學模型，以準確分析強迫對流和渦流的影響。

通常，非線性熱學模型的參數(shù)包含了線性參數(shù)、強迫對流和渦流，參數(shù)的識別比較困難。本專利提出了一種分頻段的參數(shù)識別方法，可以有效和準確的獲得熱學參數(shù)。在分頻點，強迫對流和渦流的影響可以忽略，擬合音圈的溫升曲線，可以直接得到線性的熱學參數(shù)。在低于分頻點的頻段，渦流的影響可以忽略，強迫對流的參數(shù)可以獲得。在高于分頻點的額頻段，強迫對流可以忽略，渦流的參數(shù)可以獲得。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，一種揚聲器熱學參數(shù)的分頻段識別方法，尤其是提出了一種實用的熱學參數(shù)識別方法，可以簡便和有效的識別揚聲器的熱學參數(shù)。基于已識別的熱學參數(shù)，熱學模型可以分析揚聲器音圈等部件的溫度，輔助于揚聲器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，和輸入功率的控制。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種揚聲器熱學參數(shù)的分頻段識別方法，其特征是，首先，測量揚聲器的共振頻率，選取揚聲器的熱學分頻點；熱學分頻點處于中頻段，應(yīng)該遠大于共振頻率，同時遠小于最大工作頻率；其次，在分頻點處，忽略強迫對流和渦流的影響，測量分頻點處的音圈溫度曲線，根據(jù)音圈溫度的理論公式(表達式)，進行曲線擬合，得到線性熱學參數(shù)；然后，在整個頻段選取少數(shù)測量頻點，測量音圈的溫度曲線，基于線性熱學參數(shù)，計算強迫對流和渦流的熱學參數(shù)；最后，根據(jù)得到的所有熱學參數(shù)，預(yù)測其他頻點的揚聲器音圈溫度。

在低于分頻點的頻段，忽略渦流的影響，選取少量測量頻點，測量音圈穩(wěn)定溫度，計算得到總的強迫對流熱阻，再擬合得到強迫對流參數(shù)：速度因子和位移因子。

在高于分頻點的頻段，忽略強迫對流的影響，選取少量測量頻點，測量音圈溫度曲線，擬合得到音圈和磁體的穩(wěn)定溫度，進而計算得到渦流的焦耳熱和渦流阻的參數(shù)；

圖1為動圈揚聲器的簡化圖。基于傳熱學理論和等效類比方法，可以得到揚聲器的熱學模型，如圖2所示。當饋給揚聲器一個恒定的信號，揚聲器的音圈溫度將逐漸上升，并達到穩(wěn)定。音圈溫度隨時間變化的表達式為：

在分頻點處，驅(qū)動揚聲器至溫度平衡，測量揚聲器的音圈溫度曲線。基于音圈溫度的表達式，擬合該曲線，可以得到音圈及磁體的穩(wěn)定溫度ΔT_vss和ΔT_mss，以及時間常數(shù)τ_v和τ_m，進而得到揚聲器的線性熱學參數(shù)：音圈到磁體和磁體到外界空氣的熱阻R_tv和R_tm，音圈和磁體的熱容C_tv和C_tm。