[发明专利]一种扬声器线性参数测量方法

权利要求书

1.一种扬声器线性参数测量方法，其特征在于：建立测试系统，用特殊的测试信号激 励被测扬声器，在得到被测扬声器两端电压、流经扬声器的电流、扬声器发出的声压信号 后，首先用信噪比检测模块(19)对所得的三个信号做检测，其次根据检测后得到的信号 通过线性阻抗曲线计算模块(20)求解被测扬声器的线性阻抗，再次根据用户在扬声器模 型库模块(22)中选择的扬声器种类，利用系统辨识模块(21)对被测扬声器进行系统辨 识，得到一部分线性参数，之后利用通过信噪比检测后的声压信号，挑选一组特定频率点 的声压信号利用等效容积计算模块(24)确定扬声器的等效容积Vas，并以此求出机电耦合 系数B1参数，最后根据已知参数模块(23)中的已知参数利用线性参数计算模块(25)求 解出全部的线性参数；

选择特殊的测试信号是连续对数扫频信号，定义如下式：

Stim(t)=Usin[ω1Tln(ω2ω1)(etTln(ω2ω1)-1)],]]>

其中：U是测试信号幅度，T是测试信号时间，ω₁是测试信号的起始频率，ω₂是测试 信号的终止频率。

2.根据权利要求1所述的扬声器线性参数测量方法，其特征在于：所述的被测扬声器 至少包括：动圈扬声器单元、压电扬声器单元、平板扬声器单元、扬声器闭箱系统、扬声 器倒相箱系统。

3.根据权利要求1所述的扬声器线性参数测量方法，其特征在于：建立测试系统包括： PC机或专属设备(6)、数据采集卡(5)、带电流检测功能的恒压功放(4)、消音箱(3)、 测量麦克风(2)，PC机或专属设备(6)通过程序控制数据采集卡(5)发射激励测试信 号(7)，该测试信号(7)经过带电流检测功能的恒压功放(4)功率放大后加载在被测扬 声器(1)两端，同时将此放大电压信号(8)和流经扬声器的电流信号(9)输入到数据采 集卡(5)中，在消音箱(3)中使用测量麦克风(2)将被测扬声器(1)在激励信号下发 出的声压信号(10)采集并输入到数据采集卡(5)，专属设备(6)包括具有控制功能和显 示功能的工控机、独立嵌入式设备，数据采集卡(5)用于完成模/数和数/模转换。

4.根据权利要求1所述的扬声器线性参数测量方法，其特征在于：信噪比检测模块(19)、 线性阻抗曲线计算模块(20)、扬声器模型库模块(22)、系统辨识模块(21)、等效容积计 算模块(24)、已知参数模块(23)和线性参数计算模块(25)均设于PC机或专属设备(6) 中。

5.根据权利要求3所述的扬声器线性参数测量方法，其特征在于：所有信号处理流程 在PC或专属设备(6)中进行，利用PC机或专属设备(6)内的程序完成。

6.根据权利要求1所述的扬声器线性参数测量方法，其特征在于：

所述的信噪比检测模块(19)对输入的电压信号(8)、电流信号(9)、声压信号(10) 的信噪比情况做检测判断，在信噪比小于10dB时将给出警告，表示此时采集信号不适合进 行后面的运算，如果信噪比大于等于10dB，则可以进行进一步的计算；

所述的线性阻抗曲线计算模块(20)将分离测得信号的线性响应部分和非线性响应部分， 当非线性响应部分过高，即非线性响应/线性响应>2％时，将给出警告，表明此时扬声器的 激励电压过大，扬声器工作在非线性状态；当非线性响应部分不是很大时，将只利用分解 出的线性响应计算扬声器线性阻抗曲线，计算公式如下：

Z(f)=Ulinear(f)Ilinear(f)]]>

其中：Z(f)为所得的扬声器线性阻抗，U_linear(f)为扬声器激励电压线性部分，I_linear(f)为 扬声器电流线性响应；

所述的扬声器模型库模块(22)预先存有的各种扬声器的线性阻抗模块，包括：动圈扬 声器单元、压电扬声器单元、平板扬声器单元、扬声器闭箱系统、扬声器倒相箱系统，这 些模型将以数据库的形式存入程序中，不仅便于选择同时便于更新；

所述的系统辨识模块(21)根据已经测得的被测扬声器线性阻抗曲线、扬声器模型对扬 声器的部分线性参数进行辨识，包括在检测动圈扬声器单元时将辨识出：R_E、L_E、L₂、R₂、 L_CES、C_MES、R_ES线性参数，之后对辨识结果进行评估，评估公式如下：

e=Σi=0N-1w(fi)|Zreg(fi)-Zmeas(fi)|2Σi=0N-1w(fi)|Zmeas(fi)|2]]>

其中，R_E：直流电阻，L_E：线圈电感，L₂：涡电流等效电感，R₂：涡电流等效电阻，C_MES： 振动等效电容，L_CES：振动等效电感，R_ES：振动等效电阻，Z_reg(f_i)表示根据辨识结果计算 得到的阻抗值，Z_meas(f_i)表示测量得到的阻抗值，w(f_i)表示权重函数，用于对阻抗曲线谐 振峰值给予辨识误差更多的权重，使得辨识的优化结果更符合实际测量关键值，e表示辨识 结果与测量结果的误差，e<=5％表明辨识结果良好，e>5％表明辨识结果不够理想将给出警 告；

所述的已知参数模块(23)输入被测扬声器的已知参数，包括S_d、M_MS；所述的S_d为 扬声器辐射面积；M_MS为振动质量包括振动声负载；

所述的等效容积计算模块(24)根据系统辨识模块(21)已经辨识出的部分线性参数， 评估和选择扬声器中频平稳声压级上对应测试频率点，并用对应的声压的统计平均值SPL_f计算得到被测扬声器的等效容积Vas，计算公式如下：

Vas=REQESSPLf2c22πρ0fs3]]>

其中，Q_ES：电学品质因数，c：声在空气中的速度，ρ₀：空气密度，fs：谐振频率；

所述的线性参数计算模块(25)根据系统辨识模块(21)辨识出的部分线性参数，等 效容积计算模块(24)得到的等效容积Vas和已知参数模块(23)输入的已知参数计算得 到被测扬声器的所有线性参数，当有任何错误，输出警告；具体计算公式如下：

fs=12πCMESLCES,]]>

Q_ms=2πf_sC_MESR_ES，

Q_es=2πf_sC_MESR_E，

Qts=QesQmsQes+Qms,]]>

CMS=Vasρc2Sd2,]]>

Bl=LCESCMS]]>或Bl=MMSCMES,]]>

M_MS=C_MES(Bl)²，

RMS=(Bl)2RES,]]>

CMS=LCES(Bl)2,]]>

MMD=MMS-28ρ03π2aSd2;]]>

所述的R_ES为振动等效电阻，R_MS为振动力阻，B1为机电耦合系数，Q_MS为力学品质 因数，C_MS为振动劲度系数，Q_TS为总品质因数。