[发明专利]一种扬声器热学参数的分频段识别方法

说明书

一种扬声器热学参数的分频段识别方法，首先，测量扬声器的共振频率，选取扬声器的热学分频点；热学分频点处于中频段，应该远大于共振频率，同时远小于最大工作频率；其次，在分频点处，忽略强迫对流和涡流的影响，测量分频点处的音圈温度曲线，根据音圈温度的理论公式(表达式)，进行曲线拟合，得到线性热学参数；然后，在整个频段选取少数测量频点，测量音圈的温度曲线，基于线性热学参数，计算强迫对流和涡流的热学参数；最后，根据得到的所有热学参数，预测其他频点的扬声器音圈温度。在低于分频点的频段，忽略涡流的影响，选取少量测量频点，测量音圈稳定温度，计算得到总的强迫对流热阻，再拟合得到强迫对流参数：速度因子和位移因子。

技术领域

本发明涉及一种分频段的参数识别方法，用于识别扬声器的热学参数，尤其是辅助分析扬声器的音圈温度。

背景技术

扬声器是一种将电能转换为声能并辐射到介质中的电声换能器。扬声器的电声转换效率很低，通常低于5％。绝大部分的电能转换为热能，并导致音圈等扬声器部件温度升高。过高的温度，限制了扬声器的最大功率，并导致参数漂移、功率压缩等问题，严重时甚至会烧坏扬声器。

热学模型常用于分析扬声器的热学问题。通过对扬声器内部的热学过程建模，Henricksen提出了等效类比电路法，并给出了线性热学模型。Zuccatti和Button等人，陆续提出了二阶的线性热学模型。Klippel和Blasizzo等人，进一步提出了非线性热学模型，以准确分析强迫对流和涡流的影响。

通常，非线性热学模型的参数包含了线性参数、强迫对流和涡流，参数的识别比较困难。本专利提出了一种分频段的参数识别方法，可以有效和准确的获得热学参数。在分频点，强迫对流和涡流的影响可以忽略，拟合音圈的温升曲线，可以直接得到线性的热学参数。在低于分频点的频段，涡流的影响可以忽略，强迫对流的参数可以获得。在高于分频点的额频段，强迫对流可以忽略，涡流的参数可以获得。

发明内容

本发明的目的，一种扬声器热学参数的分频段识别方法，尤其是提出了一种实用的热学参数识别方法，可以简便和有效的识别扬声器的热学参数。基于已识别的热学参数，热学模型可以分析扬声器音圈等部件的温度，辅助于扬声器的结构优化，和输入功率的控制。

本发明的技术方案：一种扬声器热学参数的分频段识别方法，其特征是，首先，测量扬声器的共振频率，选取扬声器的热学分频点；热学分频点处于中频段，应该远大于共振频率，同时远小于最大工作频率；其次，在分频点处，忽略强迫对流和涡流的影响，测量分频点处的音圈温度曲线，根据音圈温度的理论公式(表达式)，进行曲线拟合，得到线性热学参数；然后，在整个频段选取少数测量频点，测量音圈的温度曲线，基于线性热学参数，计算强迫对流和涡流的热学参数；最后，根据得到的所有热学参数，预测其他频点的扬声器音圈温度。

在低于分频点的频段，忽略涡流的影响，选取少量测量频点，测量音圈稳定温度，计算得到总的强迫对流热阻，再拟合得到强迫对流参数：速度因子和位移因子。

在高于分频点的频段，忽略强迫对流的影响，选取少量测量频点，测量音圈温度曲线，拟合得到音圈和磁体的稳定温度，进而计算得到涡流的焦耳热和涡流阻的参数；

图1为动圈扬声器的简化图。基于传热学理论和等效类比方法，可以得到扬声器的热学模型，如图2所示。当馈给扬声器一个恒定的信号，扬声器的音圈温度将逐渐上升，并达到稳定。音圈温度随时间变化的表达式为：

在分频点处，驱动扬声器至温度平衡，测量扬声器的音圈温度曲线。基于音圈温度的表达式，拟合该曲线，可以得到音圈及磁体的稳定温度ΔT_vss和ΔT_mss，以及时间常数τ_v和τ_m，进而得到扬声器的线性热学参数：音圈到磁体和磁体到外界空气的热阻R_tv和R_tm，音圈和磁体的热容C_tv和C_tm。