[发明专利]用于扬声器振膜偏移的方法和检测器

说明书

本发明在一个方面涉及检测电动扬声器的振膜偏移的方法。该方法包括产生应用于电动扬声器的音圈的音频信号并且将高频试探信号增加至所述音频信号以产生复合驱动信号的步骤。该方法还包括通过输出放大器将所述复合驱动信号施加至所述音圈并且检测流过所述音圈的试探信号电流的调制电平的步骤。

技术领域

本发明在一个方面涉及检测电动扬声器的振膜偏移的方法。该方法包括产生应用于电动扬声器的音圈的音频信号并且将高频试探信号增加至所述音频信号以产生复合驱动信号的步骤。该方法还包括通过输出放大器将所述复合驱动信号施加至所述音圈并且检测流过所述音圈的试探信号电流的调制电平的步骤。

背景技术

本发明涉及检测电动扬声器的振膜偏移或位移的方法以及对应的扬声器偏移检测器。用于检测电动扬声器的振膜偏移的方法和装置对于例如与振膜偏移控制或限制相关的许多目的是非常有用的。振膜偏移控制可用于防止振膜和音圈组件被驱动超出其最大容许峰值偏移。除非采取适当预防措施，强大的放大器可迫使此类高电平驱动电流到音圈，这使振膜和音圈组件被驱动超出其最大容许峰值偏移，从而引起各种机械损坏。因此，需要监控/检测扬声器振膜的瞬时位移以防止由偏移超过正讨论的电动扬声器的类型的偏移限制导致的机械损坏。该问题在诸如用于公共广播系统的高功率扬声器、汽车扬声器和家庭Hi-Fi应用以及用于诸如智能电话、膝上型计算机等的便携式通信装置的迷你扬声器的许多领域的扬声器技术中至关重要。

在现有技术中已经进行了许多尝试来检测或估算用于上述目的的扬声器振膜的瞬时位移。这些尝试常常基于正讨论的特定扬声器的复杂的非线性模型。基于模型的方式要求仔细分析感兴趣的特定扬声器类型的电子机械和磁性特性。同样地，基于模型的方式要求非线性扬声器模型上的复杂的实时计算以估算真正操作的扬声器的实际偏移。复杂的计算引起数字信号处理器(其执行基于模型的估算和/或控制算法)的高功耗，这对于如智能电话等的电池供电的通信装置特别是不期望的。此外，模型参数难以精确确定并且可随着温度、时间以及在相同类型的单独扬声器样本之间变化。其它尝试已经基于由附接至振膜或音圈的各种类型的加速度和速度传感器供应的换能器信号。

因此，提供用于估算或检测扬声器振膜的位移或偏移而无需依赖于特定扬声器类型的复杂的非线性的模型的相对简单的方法是非常重要和有价值的。如果振膜位移超过扬声器的最大容许峰值偏移，那么位移检测可由用于限制振膜位移的合适的机制而伴随。振膜偏移检测机制和对应的检测器应优选用最小的或无需扬声器的线性和非线性属性的先验的知识而操作以简化或完全消除校准过程。

EP 2 453 670 A1公开了在扬声器控制系统中产生可以用于机械扬声器保护或用于其它信号预处理功能而无需扬声器的机械参数知识的控制信号的方法。控制信号可为扬声器被驱动至其机械位移限制以及基于所谓的任意缩放的频率相关的输入电压至偏移传递函数的接近程度的测量。后者传递函数在校准过程期间从在不同音频频率的扬声器上的多个驱动电压和电流测量而导出。

美国2009/268918 A1公开了使用在扬声器换能器中的音圈的瞬时位移的数字处理和预测估算的扬声器的机械保护。本发明通过施加基于预见性的线性或非线性预测器以及直接在位移信号上操作以便最终转换回输入的信号域的控制器解决了限制换能器的音圈位移的问题。

参考图7，美国5,931,221 B1公开了动态扬声器驱动装置，该装置包括耦合至电动扬声器的功率放大器以及用于提供改进的运动反馈的反馈电路。反馈电路负反馈所检测的运动电压至功率放大器。桥电路用于提取由扬声器生成的运动电压。电桥的支路包括阻抗，该阻抗对应于动态扬声器的阻抗，这包括其运动阻抗以提供更精确的运动反馈电压。

发明内容

本发明的第一方面涉及检测电动扬声器的振膜偏移的一种方法，其包括下列步骤：

生成应用于电动扬声器的音圈的音频信号。

将高频试探信号增加至所述音频信号以产生复合驱动信号，