揚(yáng)聲器的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種揚(yáng)聲器的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測方法，包括下列步驟：輸出動(dòng)態(tài)的一驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)予一揚(yáng)聲器；連續(xù)量測流經(jīng)所述揚(yáng)聲器的一操作電流訊號(hào)；判斷所述操作電流訊號(hào)，若所述操作電流訊號(hào)顯示所述揚(yáng)聲器的振膜的一位移量超過一上限值，則減小所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)的大小并重新輸出予所述揚(yáng)聲器，直到所述操作電流訊號(hào)顯示所述位移量小于或等于所述上限值；利用此時(shí)的所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)、所述操作電流訊號(hào)、所述上限值以及所述揚(yáng)聲器的一電性阻抗，代入一函式，以得到所述揚(yáng)聲器的一磁力強(qiáng)度參數(shù)。
【專利說明】揚(yáng)聲器的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置及方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種揚(yáng)聲器的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置及方法，特別是一種可以應(yīng)用于使用者端，并且更準(zhǔn)確地偵測揚(yáng)聲器的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置及方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]為了保護(hù)揚(yáng)聲器的物理結(jié)構(gòu)，避免造成結(jié)構(gòu)上的永久性傷害，揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)方式往往并非以音源訊號(hào)進(jìn)行線性放大后直接驅(qū)動(dòng)，以免當(dāng)驅(qū)動(dòng)訊號(hào)過大時(shí)，造成太大的振膜位移量，甚至超出其限制的范圍，而導(dǎo)致振膜在特性上的改變、使用壽命的縮短、或者甚至是結(jié)構(gòu)上直接的破壞。然而，當(dāng)用戶希望將揚(yáng)聲器的輸出音量推展到極限，以獲得最佳的視聽效果時(shí)，揚(yáng)聲器的振膜位移量勢必將非常接近其所能承受的上限。也因此，如何偵測或是預(yù)測揚(yáng)聲器的振膜位移量，使能在揚(yáng)聲器的輸出音量以及揚(yáng)聲器的保護(hù)之間進(jìn)行取舍，得到優(yōu)化的結(jié)果，是揚(yáng)聲器及其驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不可避免的一個(gè)課題。
[0003]圖1為習(xí)知的揚(yáng)聲器100的等效電路圖。揚(yáng)聲器100為一雙端組件，通過在其雙端的輸入端口 Iio上施以驅(qū)動(dòng)電壓U，以造成振膜的振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生人耳能夠感知的聲波。在揚(yáng)聲器100的等效電路中 ，電性阻抗以及反電動(dòng)勢的電路，等效仿真了揚(yáng)聲器100電性特性的部份，而電磁力、機(jī)械阻抗以及飽合電磁力的電路，則等效仿真了揚(yáng)聲器100機(jī)械特性的部份。說明如下。
[0004]驅(qū)動(dòng)電壓u在輸入端口 110上形成一操作電流i，而在機(jī)械特性的部份，則由于感應(yīng)了操作電流i而形成一電磁力，大小為Φ*?，其中Φ為磁力強(qiáng)度參數(shù)，是為揚(yáng)聲器的特性參數(shù)。所述電磁力使得具有機(jī)械阻抗Zm的揚(yáng)聲器的振膜,形成一位移速度V。而飽合電磁力則是當(dāng)揚(yáng)聲器100的振膜位移量接近極限或大于極限時(shí)，所感應(yīng)的電磁力的部分，大小為Μ*ν’，其中V’為位移速度V的一次微分。當(dāng)振膜位移量不大時(shí)，系數(shù)M趨近于O。以上參數(shù)具有如下關(guān)系式:
[0005]Φ.i=Zm.v+M.V'......(I)
[0006]由第⑴式可得到位移速度V的表示函式。又從圖1的等效電路中，可知反電動(dòng)勢的大小為Φ*ν。因此從此一等效電路可以解釋，驅(qū)動(dòng)電壓u并非完全作用于電性阻抗Ze上，這是因?yàn)閾P(yáng)聲器的機(jī)械部份，產(chǎn)生了一個(gè)大小為Φ*ν的反電動(dòng)勢的電壓，串接于電性阻抗Ze上。因此，通過已知的驅(qū)動(dòng)電壓U，并量測操作電流i，即可以得到反電動(dòng)勢Φ*ν的大小。然而，若想進(jìn)一步得到振膜位移量，亦即位移速度V的積分值，則必須得知磁力強(qiáng)度參數(shù)Φ的大小。
[0007]當(dāng)揚(yáng)聲器100進(jìn)行使用前的校正時(shí)，欲偵測磁力強(qiáng)度參數(shù)Φ的大小，則必須先將揚(yáng)聲器100的振膜位移量V操作在其極限值，以進(jìn)行反推算。在習(xí)知技術(shù)中，其一是利用分析電性訊號(hào)，例如驅(qū)動(dòng)電壓u,或是操作電流i的總諧波失真度(total harmonicdistortion, THD),來判斷揚(yáng)聲器100的振膜位移量v是否已接近其極限值，然而實(shí)際上當(dāng)揚(yáng)聲器100的振膜位移量V已接近或大于其極限值時(shí)，電性訊號(hào)的總諧波失真度往往不具有很好的可識(shí)別性，這是因?yàn)閾P(yáng)聲器100的非線性行為有很大部分是發(fā)生在其共振頻率(resonant frequency)之上,而非電性訊號(hào)的諧波頻率上，因此此一特性增加了以總諧波失真度來判斷的困難度；其二是利用分析揚(yáng)聲器所產(chǎn)生的聲音壓力位準(zhǔn)(sound pressurelevel, SPL)的總諧波失真度，來判斷揚(yáng)聲器的振膜位移量是否已接近其極限值。然而聲音壓力位準(zhǔn)的量測只在受控制的環(huán)境中才具有可行性，因此通常是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，再者量測聲音壓力位準(zhǔn)需要特殊的儀器，因此并無法應(yīng)用于使用者端。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0008]鑒于以上的問題，本發(fā)明主要是提供一種揚(yáng)聲器的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置及方法，特別是一種可以應(yīng)用于使用者端，并且更準(zhǔn)確地偵測揚(yáng)聲器的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置及方法。
[0009]為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供一種揚(yáng)聲器的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測方法，包含:輸出動(dòng)態(tài)的一驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)予一揚(yáng)聲器；連續(xù)量測流經(jīng)所述揚(yáng)聲器的一操作電流訊號(hào)；判斷所述操作電流訊號(hào)，若所述操作電流訊號(hào)顯示所述揚(yáng)聲器的振膜的一位移量超過一上限值，則減小所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)的大小并重新輸出予所述揚(yáng)聲器，直到所述操作電流訊號(hào)顯示所述位移量小于或等于所述上限值；以及利用此時(shí)的所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)、所述操作電流訊號(hào)、所述上限值以及所述揚(yáng)聲器的一電性阻抗，代入一函式，以得到所述揚(yáng)聲器的一磁力強(qiáng)度參數(shù)。
[0010]本發(fā)明一實(shí)施例中，其 中判斷所述操作電流訊號(hào)的步驟，更包括判斷所述操作電流訊號(hào)的二次微分后的擺幅是否大于一判斷值，若大于一判斷值，則判斷所述揚(yáng)聲器的振膜的所述位移量超過所述上限值，其中所述判斷值正相關(guān)于所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)的大小。
[0011]又，為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明又提供一種揚(yáng)聲器的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置，包含:一驅(qū)動(dòng)電路，稱接于一揚(yáng)聲器，以接收一控制訊號(hào)，并產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的一驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)；一電流感測單元，耦接于所述揚(yáng)聲器，以連續(xù)量測流經(jīng)所述揚(yáng)聲器的一電流，并產(chǎn)生一操作電流量訊號(hào)；以及一訊號(hào)處理單元，耦接于所述電流感測單元以及所述驅(qū)動(dòng)電路，所述訊號(hào)處理單元接受一音源訊號(hào)，以產(chǎn)生所述控制訊號(hào)，所述訊號(hào)處理單元對(duì)所述操作電流訊號(hào)進(jìn)行一訊號(hào)處理程序，并用以判斷所述揚(yáng)聲器的振膜的一位移量是否超過一上限值，若所述操作電流訊號(hào)顯示所述位移量超過所述上限值，則減小所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)的大小，并重新輸出予所述揚(yáng)聲器，直到所述操作電流訊號(hào)顯示所述位移量小于或等于所述上限值，并利用此時(shí)的所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)、所述操作電流訊號(hào)、所述上限值以及所述揚(yáng)聲器的一電性阻抗，代入一函式，以得到所述揚(yáng)聲器的一磁力強(qiáng)度參數(shù)。
[0012]本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述訊號(hào)處理程序是為判斷所述操作電流訊號(hào)的二次微分后的擺幅是否大于一判斷值，若大于一判斷值，則判斷所述揚(yáng)聲器的振膜的所述位移量超過所述上限值，其中所述判斷值正相關(guān)于所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)的大小。
[0013]本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述訊號(hào)處理單元包含一數(shù)字信號(hào)處理器以及一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)字信號(hào)處理器耦接于所述電流感測單元，并接收所述音源訊號(hào)以及所述操作電流訊號(hào)，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器耦接于所述數(shù)字信號(hào)處理器以及所述驅(qū)動(dòng)電路，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生所述控制訊號(hào)。
[0014]本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述電流感測單元包含一感測電路以及一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述感測電路耦接于所述揚(yáng)聲器，以量測流經(jīng)所述揚(yáng)聲器的所述電流，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器耦接于所述感測電路以及所述訊號(hào)處理單元，以輸出所述操作電流量訊號(hào)。
[0015]本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述驅(qū)動(dòng)電壓是為一弦波，并具有一特定時(shí)間長度。
[0016]本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述弦波的頻率介于I赫茲與所述揚(yáng)聲器的共振頻率之間，或者是在所述揚(yáng)聲器的共振頻率附近，或者為100赫茲。
[0017]本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述特定時(shí)間長度是為所述弦波的周期，或者為10毫秒。
[0018]本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述函式為:
【權(quán)利要求】
1.一種揚(yáng)聲器的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測方法，其特征在于，所述磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測方法包含下列步驟: 輸出動(dòng)態(tài)的一驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)予一揚(yáng)聲器； 連續(xù)量測流經(jīng)所述揚(yáng)聲器的一操作電流訊號(hào)； 判斷所述操作電流訊號(hào)，若所述操作電流訊號(hào)顯示所述揚(yáng)聲器的振膜的一位移量超過一上限值，則減小所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)的大小并重新輸出予所述揚(yáng)聲器，直到所述操作電流訊號(hào)顯示所述位移量小于或等于所述上限值；以及 利用此時(shí)的所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)、所述操作電流訊號(hào)、所述上限值以及所述揚(yáng)聲器的一電性阻抗，代入一函式，以得到所述揚(yáng) 聲器的一磁力強(qiáng)度參數(shù)。
2.如請求項(xiàng)第I項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測方法，其特征在于，其中判斷所述操作電流訊號(hào)的步驟，更包括判斷所述操作電流訊號(hào)的二次微分后的擺幅是否大于一判斷值，若大于一判斷值，則判斷所述揚(yáng)聲器的振膜的所述位移量超過所述上限值，其中所述判斷值正相關(guān)于所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)的大小。
3.如請求項(xiàng)第I或2項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測方法，其特征在于，其中所述驅(qū)動(dòng)電壓為一弦波，并具有一特定時(shí)間長度。
4.如請求項(xiàng)第3項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測方法，其特征在于，其中所述弦波的頻率介于I赫茲與所述揚(yáng)聲器的共振頻率之間，或者是在所述揚(yáng)聲器的共振頻率附近，或者為100赫茲。
5.如請求項(xiàng)第3項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測方法，其特征在于，其中所述特定時(shí)間長度為所述弦波的周期，或者為10毫秒。
6.如請求項(xiàng)第I或2項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測方法，其特征在于，其中所述函式為: φ_Ρ (w)-Z ^(w).Ijwii _ paw)\ 5 其中Φ為所述磁力強(qiáng)度參數(shù)，U(W)為所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)經(jīng)拉普拉斯轉(zhuǎn)換后在頻域的表示式，Ze(W)為所述電性阻抗經(jīng)拉普拉斯轉(zhuǎn)換后在頻域的表示式，I(W)為所述操作電流訊號(hào)經(jīng)拉普拉斯轉(zhuǎn)換后在頻域的表示式，X(?)為所述上限值經(jīng)拉普拉斯轉(zhuǎn)換后在頻域的表不式。
7.—種揚(yáng)聲器的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置，其特征在于，所述磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置包含: 一驅(qū)動(dòng)電路，稱接于一揚(yáng)聲器，以接收一控制訊號(hào)，并產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的一驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)； 一電流感測單元，耦接于所述揚(yáng)聲器，以連續(xù)量測流經(jīng)所述揚(yáng)聲器的一電流，并產(chǎn)生一操作電流量訊號(hào)；以及 一訊號(hào)處理單元，耦接于所述電流感測單元以及所述驅(qū)動(dòng)電路，所述訊號(hào)處理單元接受一音源訊號(hào)，以產(chǎn)生所述控制訊號(hào)，所述訊號(hào)處理單元對(duì)所述操作電流訊號(hào)進(jìn)行一訊號(hào)處理程序，并用以判斷所述揚(yáng)聲器的振膜的一位移量是否超過一上限值，若所述操作電流訊號(hào)顯示所述位移量超過所述上限值，則減小所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)的大小，并重新輸出予所述揚(yáng)聲器，直到所述操作電流訊號(hào)顯示所述位移量小于或等于所述上限值，并利用此時(shí)的所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)、所述操作電流訊號(hào)、所述上限值以及所述揚(yáng)聲器的一電性阻抗，代入一函式，以得到所述揚(yáng)聲器的一磁力強(qiáng)度參數(shù)。
8.如請求項(xiàng)第7項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置，其特征在于，其中所述訊號(hào)處理程序?yàn)榕袛嗨霾僮麟娏饔嵦?hào)的二次微分后的擺幅是否大于一判斷值，若大于一判斷值，則判斷所述揚(yáng)聲器的振膜的所述位移量超過所述上限值，其中所述判斷值正相關(guān)于所述驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)的大小。
9.如請求項(xiàng)第7項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置，其特征在于，其中所述訊號(hào)處理單元包含一數(shù)字信號(hào)處理器以及一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)字信號(hào)處理器耦接于所述電流感測單元，并接收所述音源訊號(hào)以及所述操作電流訊號(hào)，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器耦接于所述數(shù)字信號(hào)處理器以及所述驅(qū)動(dòng)電路，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生所述控制訊號(hào)。
10.如請求項(xiàng)第7項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置，其特征在于，其中所述電流感測單元包含一感測電路以及一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述感測電路耦接于所述揚(yáng)聲器，以量測流經(jīng)所述揚(yáng)聲器的所述電流，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器耦接于所述感測電路以及所述訊號(hào)處理單元，以輸出所述操作電流量訊號(hào)。
11.如請求項(xiàng)第7至10項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置，其特征在于，其中所述驅(qū)動(dòng)電壓為一弦波，并具有一特定時(shí)間長度。
12.如請求項(xiàng)第11項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置，其特征在于，其中所述弦波的頻率介于I赫茲與所述揚(yáng)聲器的共振頻率之間，或者是在所述揚(yáng)聲器的共振頻率附近，或者為100赫茲。
13.如請求項(xiàng)第11項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置，其特征在于，其中所述特定時(shí)間長度為所述弦波的周期，或者為10毫秒。
14.如請求項(xiàng)第7至10項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的磁力強(qiáng)度參數(shù)的偵測裝置，其特征在于，其中所述函式為:
【文檔編號(hào)】H04R3/00GK103945306SQ201410033665
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】蔡國勢 申請人:立锜科技股份有限公司