CN103219001B - 一种寻找和确定喇叭固有频率的方法及喇叭 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车电喇叭，属于音声产品领域。一种寻找和确定喇叭固有频率的方法，其特征在于包括如下步骤：给喇叭一个激励阶跃脉冲的步骤，所述激励阶跃脉冲引起喇叭的振膜振动，同时，喇叭的电磁线圈内因为振膜振动造成磁场变化而产生微弱电流，通过喇叭的电磁线圈将产生的微弱电流信号引出并经过放大电路进行放大的步骤，放大后的信号为带衰减的正弦波，将放大后的信号经过A/D转换进行采样分析的步骤，消除奇异点，得到振膜振动的周期，从而计算出喇叭的固有频率的步骤。本发明的方法通过感应喇叭振膜的振动寻找和确定喇叭的固有频率，直接准确，而且能随时根据喇叭的变化进行调整，成本较低，但是响应迅速准确。

Description

一种寻找和确定喇叭固有频率的方法及喇叭

技术领域

本发明涉及汽车喇叭，尤其涉及一种确定钢模振动的汽车喇叭固有频率的方法及喇叭。

背景技术

喇叭的固有频率是喇叭固有的物理特性。目前，机动车电喇叭固有频率的寻找固定技术基本处在人工调节的阶段，其技术概括为如下：

1)采用多谐振荡器控制电喇叭技术。其利用阻容元件构成的RC多谐振荡器产生RC振荡，由电阻R的阻值及电容C的容量决定该多谐振荡器的输出频率，通过人工调节电阻R的阻值及电容C的容量来调节该多谐振荡器的输出频率。

2)采用单片机控制电喇叭技术。现行的有二种，一种是以晶振作为信号源，通过对单片机写入不同程序来使单片机输出频率适应电喇叭固有频率。另一种是以RC振荡作为单片机外接时钟信号，通过人工调节电阻R的阻值及电容C的容量，从而使单片机输出频率适应电子喇叭固有频率。

3)采用传感器加控制电路控制电喇叭技术。利用霍尔、光偶等传感器替代触点，人工调节霍尔及光偶器件的感应时间来适应电喇叭固有频率。以上几种对电喇叭的控制方式，均建立在人工调节控制器输出频率来适应电喇叭固有频率的基础上，未能实现机动车电喇叭固有频率自动寻找固定的自动化，更不能精确测量机动车电喇叭固有频率，难以简化机动车电子喇叭的生产工艺。

现在也有新提出的以麦克风反馈喇叭的实际输出频响来感应和确认电喇叭的固有频率的方法，但是此方法涉及到环境噪声等多变外部环境，非常复杂，无法真正达到目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种寻找和确定喇叭固有频率的方法及喇叭，解决现在均是在人工调节控制器输出频率来适应电喇叭固有频率的方式，不能精确测量机动车电喇叭固有频率的缺陷。

技术方案

一种寻找和确定喇叭固有频率的方法，其特征在于包括如下步骤：给喇叭一个激励阶跃脉冲的步骤，所述激励阶跃脉冲引起喇叭的振膜振动，同时，喇叭的电磁线圈内因为振膜振动造成磁场变化而产生微弱电信号，通过喇叭的电磁线圈将产生的微弱电信号引出并经过放大电路进行放大的步骤，放大后的信号为带衰减的正弦波，将放大后的信号经过A/D转换进行采样分析的步骤，消除奇异点，得到振膜振动的周期，从而计算出喇叭的固有频率的步骤。

在所述给喇叭一个激励阶跃脉冲的步骤中通过MOS管开关作为驱动给喇叭一个激励阶跃脉冲。

在所述消除奇异点，得到振膜振动的周期，从而计算出喇叭的固有频率的步骤中在消除奇异点后，进行多周期计算，然后进行周期分析，去掉对喇叭结构来说不合理的周期数据，得到真正振动的周期后，即能计算出喇叭的固有频率。

在消除奇异点后，进行多周期计算时将喇叭的制造工艺限制的周期范围作为计算的约束条件。

一种应用上述的方法的喇叭，其特征在于：所述喇叭的电磁线圈通过开关管连接电源，同时通过放大电路连接单片机的输入端口，所述单片机的输出端口连接所述开关管，所述单片机包括固有频率放大信号分析模块、固有频率计算模块和输出选择模块，所述输出选择模块分别连接固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块，所述固有频率放大信号分析模块连接放大电路，所述固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块连接开关管，所述固有频率激励输出模块控制开关管传送一个激励阶跃脉冲给电磁线圈，所述发声频率控制输出模块控制开关管传送发声频率给电磁线圈。

所述喇叭内还设置有温度传感器，所述温度传感器连接所述单片机的输入端口。

所述单片机还连接有喇叭电压取样电路。

有益效果

本发明的方法通过感应喇叭振膜的振动寻找和确定喇叭的固有频率，直接准确，而且能随时根据喇叭的变化进行调整，而且使用的开关电路、放大电路等成本较低，但是响应迅速，通过单片机得到固有频率后可进行多种应用和控制，能更准确地对喇叭进行控制，大大提升喇叭的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的步骤示意图。

图2为本发明的放大后的信号示意图。

图3为本发明的喇叭结构示意图。

图4为本发明的喇叭内的单片机的示意框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。

根据喇叭本身的物理特性，如果给喇叭一个激励脉冲，对激励脉冲的响应会产生振荡，该振荡就能反映喇叭的基本特征，如果能够得到该振荡曲线，则能计算出喇叭的固有频率。

本方案就是根据上述喇叭的物理特性提出一种寻找和确定电喇叭固有频率的方法，可包括如下步骤：给喇叭一个激励的阶跃脉冲的步骤，阶跃脉冲引起喇叭的振膜振动，同时，喇叭的电磁线圈内因为振膜振动造成磁场变化产生微弱电信号，通过喇叭的电磁线圈将产生的微弱电信号引出并经过放大电路进行放大的步骤（即一个阶跃脉冲激励后，钢振模振动使电磁线圈内产生一定的微弱的电流，然后将电磁线圈内的电流信号导出），放大后的信号为带衰减的正弦波（详见附图2所示为示波器上显示出的图形），将放大后的信号经过A/D转换进行采样分析的步骤，消除奇异点，得到振膜振动的周期，从而计算出喇叭的固有频率的步骤。

在所述给喇叭一个激励阶跃脉冲的步骤中可通过MOS管开关作为驱动给喇叭一个激励的阶跃脉冲信号。

在所述消除奇异点，得到振膜振动的周期，从而计算出喇叭的固有频率的步骤中在消除奇异点后，进行多周期计算，然后进行周期分析，并去掉不合理的周期，得到真正振动的周期后，即能计算出喇叭的固有频率。

在消除奇异点后，进行多周期计算时可将喇叭的制造工艺限制的周期范围作为计算的约束条件。可以在约束条件内多次进行上述步骤重复验证，得到最终的喇叭的固有频率。

依据本方案的方法可以制造自动获取固有频率的喇叭，结构可如附图3所示。喇叭的电磁线圈通过开关管连接电源，同时通过放大电路连接单片机的输入端口，所述单片机的输出端口连接所述开关管，所述单片机包括固有频率放大信号分析模块、固有频率计算模块和输出选择模块，所述输出选择模块分别连接固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块，所述固有频率放大信号分析模块连接放大电路，所述固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块连接开关管，所述固有频率激励输出模块控制开关管传送一个激励阶跃脉冲给电磁线圈进行固有频率计算，所述发声频率控制输出模块控制开关管传送发声频率给电磁线圈。喇叭内还设置有温度传感器，所述温度传感器连接所述单片机的输入端口。单片机还连接有喇叭电压取样电路，然后根据电压、温度计算出最佳发声占空比；根据实时温度调控占空比；根据运行时间实时修正输出频率，控制喇叭达到最佳发声效果。

本发明的方法通过直接感应喇叭振膜的振动寻找和确定喇叭的固有频率，直接准确，而且能随时根据喇叭的变化进行调整，而且使用的开关电路、放大电路等成本较低，但是响应迅速，通过单片机得到固有频率后可进行多种应用和控制，能更准确地对喇叭进行控制，大大提升喇叭的使用寿命。

Claims (7)

1.一种寻找和确定喇叭固有频率的方法，其特征在于包括如下步骤：给喇叭一个激励阶跃脉冲的步骤，所述激励阶跃脉冲引起喇叭的振膜振动，同时，喇叭的电磁线圈内因为振膜振动造成磁场变化而产生微弱电信号；通过喇叭的电磁线圈将产生的微弱电信号引出并经过放大电路进行放大的步骤，放大后的信号为带衰减的正弦波；将放大后的信号经过A/D转换进行采样分析的步骤；消除奇异点，得到振膜振动的周期，从而计算出喇叭的固有频率的步骤。

2.如权利要求1所述的寻找和确定喇叭固有频率的方法，其特征在于：在所述给喇叭一个激励阶跃脉冲的步骤中通过MOS管开关作为驱动给喇叭一个激励阶跃脉冲。

3.如权利要求1所述的寻找和确定喇叭固有频率的方法，其特征在于：在所述消除奇异点，得到振膜振动的周期，从而计算出喇叭的固有频率的步骤中在消除奇异点后，进行多周期计算，然后进行周期分析，去掉对喇叭结构来说不合理的周期数据，得到真正振动的周期后，即能计算出喇叭的固有频率。

4.如权利要求3所述的寻找和确定喇叭固有频率的方法，其特征在于：在消除奇异点后，进行多周期计算时将喇叭的制造工艺限制的周期范围作为计算的约束条件。

5.一种应用如权利要求1所述的方法的喇叭，其特征在于：所述喇叭的电磁线圈通过开关管连接电源，同时通过放大电路连接单片机的输入端口，所述单片机的输出端口连接所述开关管，所述单片机包括固有频率放大信号分析模块、固有频率计算模块和输出选择模块，所述输出选择模块分别连接固有频率激励输出模块和发声频率控制输出模块，所述固有频率放大信号分析模块连接放大电路，所述固有频率激励输出模块和发声频率控制输 出模块连接开关管，所述固有频率激励输出模块控制开关管传送一个激励阶跃脉冲给电磁线圈，所述发声频率控制输出模块控制开关管传送发声频率给电磁线圈。

6.如权利要求5所述的喇叭，其特征在于：所述喇叭内还设置有温度传感器，所述温度传感器连接所述单片机的输入端口。

7.如权利要求5所述的喇叭，其特征在于：所述单片机还连接有喇叭电压取样电路。