[发明专利]扬声器的磁力强度参数的侦测装置及方法

说明书

【技术领域】

本发明关于一种扬声器的磁力强度参数的侦测装置及方法，特别是一种可以应用于使用者端，并且更准确地侦测扬声器的磁力强度参数的侦测装置及方法。

【背景技术】

为了保护扬声器的物理结构，避免造成结构上的永久性伤害，扬声器的驱动方式往往并非以音源讯号进行线性放大后直接驱动，以免当驱动讯号过大时，造成太大的振膜位移量，甚至超出其限制的范围，而导致振膜在特性上的改变、使用寿命的缩短、或者甚至是结构上直接的破坏。然而，当用户希望将扬声器的输出音量推展到极限，以获得最佳的视听效果时，扬声器的振膜位移量势必将非常接近其所能承受的上限。也因此，如何侦测或是预测扬声器的振膜位移量，使能在扬声器的输出音量以及扬声器的保护之间进行取舍，得到优化的结果，是扬声器及其驱动电路进行设计时，不可避免的一个课题。

图1为习知的扬声器100的等效电路图。扬声器100为一双端组件，通过在其双端的输入端口110上施以驱动电压u，以造成振膜的振动，进而产生人耳能够感知的声波。在扬声器100的等效电路中，电性阻抗以及反电动势的电路，等效仿真了扬声器100电性特性的部份，而电磁力、机械阻抗以及饱合电磁力的电路，则等效仿真了扬声器100机械特性的部份。说明如下。

驱动电压u在输入端口110上形成一操作电流i，而在机械特性的部份，则由于感应了操作电流i而形成一电磁力，大小为Φ*i，其中Φ为磁力强度参数，是为扬声器的特性参数。所述电磁力使得具有机械阻抗Zm的扬声器的振膜，形成一位移速度v。而饱合电磁力则是当扬声器100的振膜位移量接近极限或大于极限时，所感应的电磁力的部分，大小为M*v’，其中v’为位移速度v的一次微分。当振膜位移量不大时，系数M趋近于0。以上参数具有如下关系式：

Φ·i=Zm·v+M·v′……(1)

由第(1)式可得到位移速度v的表示函式。又从图1的等效电路中，可知反电动势的大小为Φ*v。因此从此一等效电路可以解释，驱动电压u并非完全作用于电性阻抗Ze上，这是因为扬声器的机械部份，产生了一个大小为Φ*v的反电动势的电压，串接于电性阻抗Ze上。因此，通过已知的驱动电压u，并量测操作电流i，即可以得到反电动势Φ*v的大小。然而，若想进一步得到振膜位移量，亦即位移速度v的积分值，则必须得知磁力强度参数Φ的大小。

当扬声器100进行使用前的校正时，欲侦测磁力强度参数Φ的大小，则必须先将扬声器100的振膜位移量v操作在其极限值，以进行反推算。在习知技术中，其一是利用分析电性讯号，例如驱动电压u，或是操作电流i的总谐波失真度（total harmonic distortion，THD），来判断扬声器100的振膜位移量v是否已接近其极限值，然而实际上当扬声器100的振膜位移量v已接近或大于其极限值时，电性讯号的总谐波失真度往往不具有很好的可识别性，这是因为扬声器100的非线性行为有很大部分是发生在其共振频率（resonant frequency）之上，而非电性讯号的谐波频率上，因此此一特性增加了以总谐波失真度来判断的困难度；其二是利用分析扬声器所产生的声音压力位准（sound pressure level，SPL）的总谐波失真度，来判断扬声器的振膜位移量是否已接近其极限值。然而声音压力位准的量测只在受控制的环境中才具有可行性，因此通常是在实验室中进行，再者量测声音压力位准需要特殊的仪器，因此并无法应用于使用者端。

【发明内容】

鉴于以上的问题，本发明主要是提供一种扬声器的磁力强度参数的侦测装置及方法，特别是一种可以应用于使用者端，并且更准确地侦测扬声器的磁力强度参数的侦测装置及方法。

为了达到以上目的，本发明提供一种扬声器的磁力强度参数的侦测方法，包含：输出动态的一驱动电压讯号予一扬声器；连续量测流经所述扬声器的一操作电流讯号；判断所述操作电流讯号，若所述操作电流讯号显示所述扬声器的振膜的一位移量超过一上限值，则减小所述驱动电压讯号的大小并重新输出予所述扬声器，直到所述操作电流讯号显示所述位移量小于或等于所述上限值；以及利用此时的所述驱动电压讯号、所述操作电流讯号、所述上限值以及所述扬声器的一电性阻抗，代入一函式，以得到所述扬声器的一磁力强度参数。

本发明一实施例中，其中判断所述操作电流讯号的步骤，更包括判断所述操作电流讯号的二次微分后的摆幅是否大于一判断值，若大于一判断值，则判断所述扬声器的振膜的所述位移量超过所述上限值，其中所述判断值正相关于所述驱动电压讯号的大小。