电动式扬声器参数测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电动式扬声器参数测试系统，其特征在于，包括控制主机、动态信号采集卡、电流传感器和电压传感器，将换能器与电动式扬声器相连后，由电流传感器和电压传感器分别记录换能器端子间的电流信号和电压信号，控制主机经由动态信号采集卡采集电流信号和电压信号后，得到电学阻抗曲线，建立电学阻抗曲线和磁路力因子BL的关系式，对关系式进行多参数拟合，得到磁路力因子BL值并且推导出相关的小信号参数。本发明专利技术具有高信噪比、低成本、适应性强、高效便捷的优点。本发明专利技术可用于实验室研发及生产线批量制造的参数测量及质量管控。发及生产线批量制造的参数测量及质量管控。发及生产线批量制造的参数测量及质量管控。

【技术实现步骤摘要】
电动式扬声器参数测试系统


[0001]本专利技术涉及一种电动式(动圈式)扬声器的参数测试系统，用于指导电声产品的前期开发及后续批量生产工艺管控，可应用于音箱、耳机、手机、车载音频等声学系统的测试。

技术介绍

[0002]扬声器的专利技术已有一百多年的历史，开口箱(或称倒相箱)和闭箱系统的历史亦超过半个世纪，其设计理论由Thiele采用滤波器综合设计法而进入一个相当严密的新时期。到了70年代，澳大利亚悉尼大学的斯莫尔(Small)博士发表了著名的系列论文，更将扬声器系统的设计推进到一个系统化的高度。自那以后，扬声器厂家和一些国际标准在不同程度上接受了斯莫尔的建议，在产品说明书和标准中列出了小信号参数和大信号参数，人们称之为TS参数(T代表Thiele先生，S代表斯莫尔先生)。
[0003]作为扬声器单元，斯莫尔理论总结了4个最基本的小信号参数，即f
s
、V
AS
、Q
ms
、Q
es
，其中：f
s
为扬声器单元的振动系统的谐振频率；V
AS
为扬声器单元的声顺的等效容积；Q
ms
为扬声器单元的机械阻尼因数，为振动系统的电等效对反动生电抗在f
s
处的比值；Q
es
为音圈的直流阻抗对反动生电抗在f
s
处的比值，是扬声器单元的电磁阻尼因素。
[0004]f
s
、V
AS
、Q
ms
和Q<br/>es
易于由测量取得，在扬声器系统的设计中起支配作用。事实上，确定这4个参数的扬声器单元的物理参数是：音圈直流阻R
e
、磁隙中的磁通密度B、磁场中的音圈导线的长度L、振膜的有效投影面积Sd(＝πr2)、振动系统的力顺C
ms
、包括音箱和空气负载的机械质量M
ms
、振动系统的力阻R
ms
，其中，磁隙中的磁通密度B与磁场中的音圈导线的长度L表示为BL，BL又被称为磁路力因子。
[0005]目前扬声器参数测试有三种主要方法：附加重量法、附加顺性调整法及激光多普勒法。附加重量法需要在待测扬声器表面附加一定质量的物块，改变其电学阻抗曲线，通过一定物理关系的计算，推导出全部的小信号参数。附加顺性调整法则是需要增加额外的腔体，改变扬声器的整体顺性，然后推导出全部的小信号参数。激光多普勒法是一种直接测量的方法，直接获取振膜表面的振动速度，继而推算出全部的小信号参数。附加重量法和附加顺性调整法属于多次测量方法，时间效率差，并有可能在测量过程中对样品造成破坏。而且在实际操作中，测量值会随着附加参数的改变而波动，测试精度不高。激光多普勒法需要额外配置激光速度传感器，并且需要保证扬声器振膜表面有较好的反射。虽然激光多普勒法只需要一次测量，但整套装置成本高昂，且样品需要额外的特殊处理，所以只能停留在研发阶段使用。
[0006]因而传统测量方法的精度和性价比需要提高。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是：扬声器参数测量方法的精度低、性价比差。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供了一种电动式扬声器参数测试系统，其特征在于，包括控制主机、动态信号采集卡、电流传感器和电压传感器，将换能器与
电动式扬声器相连后，由电流传感器和电压传感器分别记录换能器端子间的电流信号和电压信号，控制主机经由动态信号采集卡采集电流信号和电压信号后，得到电学阻抗曲线，基于如下公式建立电学阻抗曲线和磁路力因子BL的关系式：
[0009][0010][0011][0012][0013][0014][0015]上式中，Z
vc
为考虑电感的一阶电阻抗模型，R
e
为音圈直流阻，L
e
为音圈电感，R
ms
为振动系统的力阻，BL为磁路力因子，C
ms
为振动系统的力顺、M
ms
为音箱和空气负载的机械质量，ω0为共振角频率，Z
vc
(ω0)为阻抗峰值，p为质量控制区的声压级，V
in
为输入电压值，S
D
为扬声器等效辐射面积，ρ为空气密度，r为扬声器有效半径，Q
ms
为等效机械品质因子，Q
ts
为系统总品质因子；
[0016]对关系式进行多参数拟合，得到磁路力因子BL值并且推导出相关的小信号参数。
[0017]优选地，质量控制区的声压级p为远场测试结果，若实际测试为近场压强的话，则近远场换算关系如下式所示：
[0018][0019]式中，p
far
为远场测试的质量控制区的声压级，p
near
为近场测试的质量控制区的声压级。
[0020]优选地，声压变换关系满足p＝10
dB/20
·2·
10
‑5Pa，Pa为SI单位制中压强，单位帕斯卡。
[0021]优选地，进行多参数拟合时针对实部、虚部分别拟合，严格阻抗公式的实部如下式：
[0022][0023]严格阻抗公式的虚部如下式：
[0024][0025]针对阻抗的实部和虚部做除法后得到两个角频率极值点ω1、ω2，且有如下关系式：
[0026][0027][0028]ω1‑
ω2＝A/M
ms
[0029]式中，
[0030]通过两个角频率极值点ω1、ω2的三个关系式，直接求得磁路力因子BL，继而逐步求得小信号参数。
[0031]本专利技术基于经典的电声系统模型，利用扬声器小信号模型的声阻抗计算关系，可用于研发阶段的设计评估以及后续生产阶段对物料以及装配工艺的管控。在过去，测量扬声器参数费时费力，受制于工艺繁琐、成本高昂等原因，往往只能局限于实验室验证阶段进行。本专利技术开发出一套新型测试系统，利用扬声器的电阻抗曲线和声压值，快速高效地拟合出扬声器参数。本专利技术提出一种基于扬声器阻抗曲线和声压值的T/S参量的测试系统相比于传统的附加质量法、附加顺性法和激光多普勒法等参数测试方法，具有高信噪比、低成本、适应性强、高效便捷的优点。本专利技术可用于实验室研发及生产线批量制造的参数测量及质量管控。
附图说明
[0032]图1为测试系统信号传递示意图；
[0033]图2为测试系统硬件连接示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0035]如图1及图2所示，本实施例公开的一种电动式扬声器参数测试系统包括控制主机、动态信号采集卡、电流传感器和电压传感器四部分。将换能器与电动式扬声器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动式扬声器参数测试系统，其特征在于，包括控制主机、动态信号采集卡、电流传感器和电压传感器，将换能器与电动式扬声器相连后，由电流传感器和电压传感器分别记录换能器端子间的电流信号和电压信号，控制主机经由动态信号采集卡采集电流信号和电压信号后，得到电学阻抗曲线，基于如下公式建立电学阻抗曲线和磁路力因子BL的关系式：系式：系式：系式：系式：系式：上式中，Z
vc
为考虑电感的一阶电阻抗模型，R
e
为音圈直流阻，L
e
为音圈电感，R
ms
为振动系统的力阻，BL为磁路力因子，C
ms
为振动系统的力顺、M
ms
为音箱和空气负载的机械质量，ω0为共振角频率，Z
vc
(ω0)为阻抗峰值，p为质量控制区的声压级，V
in
为输入电压值，S
D
为扬声器等效辐射面积，ρ为空气密度，r为扬声器有效半径，Q
ms
为等效机械品质因子，Q
ts

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓平，王庆，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：