CN103997706B - 获取振膜固有频率的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种获取振膜固有频率的方法及系统，用于通过封闭的空间获取振膜顺性，该封闭的空间由结构腔体与振膜组成；其中的方法包括：选取封闭空间内的测试频点，将外部输入的电信号转换成声信号，向封闭空间内发声，分别获取每个测试频点的声压；调整外部输入的电信号，直至封闭空间内每个测试频点的声压相同；将调整好的电信号转换成声信号，使振膜产生振动；获取振膜振动时产生的位移量；将振膜振动时产生的最大位移量所对应的频率作为振膜的固有频率。利用上述的方法及系统，能够通过获取振膜振动时产生的最大位移量确定振膜固有频率，同时在获取振膜固有频率的过程中不受周围环境干扰，使获取结果更准确。

Description

获取振膜固有频率的方法及系统

技术领域

本发明涉及受话器振膜技术领域，更为具体地，涉及一种获取振膜固有频率的方法及系统。

背景技术

随着科技的快速发展，对发声器件的要求越来越高，而振膜作为发声器件的核心部件，其性能的好坏直接影响着发声器件的性能。

衡量振膜性能重要的一个因素是固有频率，现有技术中获取振膜固有频率的方法是将振膜放在未封闭的环境下，通过激励声源驱动振膜振动，将振膜受到的最大声压所对应的频率作为振膜的固有频率。

上述的获取方法存在以下几个问题：

1)由于在未封闭的环境下获取振膜的固有频率，因此容易受到周围环境的干扰，造成获取结果误差大。

2)当振膜振动的频率和振膜固有频率相等时，振膜受迫振动的振幅最大，由于振膜受到的声压最大时，振膜振动的振幅不一定最大，所以将振膜受到的最大声压所对应的频率作为振膜的固有频率是不准确的。

因此，需要一种新的获取振膜顺性的技术方案。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种获取振膜固有频率的方法及系统，以克服现有的获取方法中存在技术偏见的问题，以及在获取振膜固有频率的过程中，容易受到周围环境干扰的问题。

本发明提供的获取振膜固有频率的方法，通过封闭空间获取振膜固有频率，该封闭空间由结构腔体与振膜组成；该方法包括声压预处理阶段和振膜固有频率获取阶段；其中，

声压预处理阶段包括：

选取封闭空间内的测试频点，将外部输入的电信号转换成声信号，向封闭空间内发声，分别获取每个测试频点接收到的声压；

调整外部输入的电信号，直至封闭空间内每个测试频点接收到的声压相同，并将获得的相同声压的电信号作为调整好的电信号；

振膜固有频率获取阶段包括：

将调整好的电信号转换成声信号，向封闭空间内发声，使振膜产生振动；

获取振膜振动时产生的位移量；

将获取的位移量中的最大位移量所对应的频率作为振膜固有频率。

本发明提供的获取振膜固有频率的系统，包括：

激励声源装置，用于根据外部输入的电信号使振膜产生振动；其中，

激励声源装置包括结构腔体和驱动单元，结构腔体与振膜构成封闭空间；驱动单元用于将外部输入的电信号转换成声信号向封闭空间内发声，使振膜产生振动；

测试频点选取装置，用于选取封闭空间内的测试频点；

声压获取装置，用于分别获取每个测试频点接收到的声压；

电信号调整装置，用于调整外部输入的电信号，直至封闭空间内每个测试频点接收到的声压相同；

位移量获取装置，用于获取振膜振动时产生的位移量；

固有频率获取装置，用于将获取的位移量中最大位移量所对应的频率作为振膜固有频率。

利用上述根据本发明提供的获取振膜固有频率的方法及系统，能够通过获取振膜振动时产生的最大位移量确定振膜固有频率，在获取振膜固有频率的过程中不受周围环境的干扰，使测得的振膜固有频率更准确。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的获取振膜固有频率的方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的获取振膜固有频率的系统的逻辑结构图；

图3为根据本发明实施例的获取振膜固有频率的系统的整体结构图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

对振膜施加策动力，当振膜振动产生的频率与振膜固有频率相等时，振膜会发生共振现象，此时振膜振动的振幅(振膜振动的振幅是通过位移量来显示的，振幅和位移量成正比，振幅越大，位移量越大)会达到最大值，前述传统的获取振膜固有频率的方法中是通过获取振膜受到的最大声压，将最大声压所对应的频率作为固有频率，这种获取方法是不够准确的，而且，在获取振膜固有频率的过程中无法检测到振膜振动时产生的失真量，同时，振膜固有频率未在封闭的环境中获取，容易受到周围环境的干扰。

而本发明将振膜放入封闭的空间内进行获取，通过获取振膜振动的振幅最大值确定振膜固有频率，并且在获取的过程中设置一个检测振膜失真的装置，从而能够检测到振膜振动时产生的失真量。

需要说明的是，将振膜放入密闭的空间是指振膜与结构腔体组成封闭的空间，即振膜的一面处于封闭的空间内，另一面处于封闭空间的外部。

图1示出了根据本发明实施例的获取振膜固有频率的方法的流程。

如图1所示，本发明提供的获取振膜固有频率的方法包括两个阶段：

预处理阶段

步骤S101：选取封闭空间内的测试频点，将外部输入的电信号转换成声信号，向封闭空间内发声，分别获取每个测试频点接收到的声压。

需要说明的是，选取的测试频点可以是封闭空间内的全部频点，但常规做法是选取封闭空间内一部分频点作为测试频点，从而确定一个获取频率的范围，遍历选取的每个测试频点，获取每个测试频点接收到的声压。

步骤S102：调整外部输入的电信号，使封闭空间内每个测试频点接收到的声压相同。

需要说明的是，调整外部输入的电信号是通过调整获取频率范围内的不同频率的正弦电信号的电压值完成的，调整完的电信号应为连续变化的电信号。

获取阶段

步骤S103：将调整好的电信号转换成声信号，向封闭空间内发声，使振膜产生振动。

其中，调整好的电信号就是外部输入的电信号，如果外部输入的电信号足够强，转换成声信号能够使振膜振动，此时不需要放大外部输入的电信号；如果外部输入的电信号强度弱，转换成声信号不足使振膜振动，这时，需要放大外部输入的电信号，并将放大的电信号转换成声信号，使振膜产生振动。

对于大多数情况，外部输入的电信号为数据采集卡输出的电信号，由于数据采集卡输出的电信号具有额定强度，所以需要放大采集卡输出的电信号，具体地，通过功率放大器放大采集卡输出的电信号。

另外，将外部输入的电信号转换成声信号是激励声源装置，将在下述的系统中详细说明。

步骤S104：获取振膜振动时产生的位移量。

在获取振膜振动时产生的位移量的过程中，首先，获取与位移量对应的振动位移信号，再将振动位移信号转换成电信号，获取转换的电信号，所获取的转换的电信号就是振膜振动时产生的位移量。

具体地，采用激光测位仪获取振动位移信号，再采用与激光测位仪对应的解调器将振动位移信号转换成电信号，采用数据采集卡获取转换的电信号作为振膜振动时产生的位移量。

采用激光测位仪获取振动位移信号，其具体过程为：用激光测位仪的激光头向振动的振膜发射一束激光，将反射回来的振动位移信号显示在激光测位仪的CCD(图像传感器)上，为一个点，以CCD中心点作为基准，显示在CCD上的点离中心点的位移就是振膜振动时产生的位移量，采用与激光测位仪对应的解调器将振动位移信号转换成电信号。

本发明还可以采用多普勒测振仪获取振动时产生的位移量，其具体过程为：用多普勒测振仪的激光头向振动的振膜发射一束激光，具有一定的频率，反射到多普勒测振仪的光也具有一个频率，通过多普勒测振仪上的CCD获取反射回来的光相对于发射出去的光的频率的变化量(振膜振动产生的频移量)，从而获得振膜振动的速度的变化量，采用与多普勒测振仪对应的解调器获取该速度变化量，对该速度的变化量在预设的时间内求积分，获得振膜振动产生的位移量，并转换成与位移量对应的电信号。

需要说明的是，采用多普勒测振仪适用于获取振动频率高的振膜产生的位移量，如果采用多普勒测振仪获取振动频率低的振膜产生的位移量则会产生较大的误差，而激光测位仪既可以获取振动频率高的振膜产生的位移量，也可以获取振动频率高的振膜产生的位移量，根据实际情况需要选择合适的设备。

在获取振膜振动时产生的位移量的同时，获取振膜振动时产生的失真量，在获取振膜振动时产生的失真量的过程中，在封闭空间外部靠近振膜的位置设置声压传感器获取振膜振动时辐射的声压和周围环境辐射的声压，将振膜振动时辐射的声压和周围环境辐射的声压分别转换成电信号，通过转换完成的电信号获取振膜振动时产生的失真量。

其中，振膜振动时辐射的声压是有用的，称为有用信号，而周围环境辐射的声压是无用的，称为无用信号，在将有用信号和无用信号转换成电信号后是合在一起的，通过软件从合在一起的电信号中分离出的无用信号，即为振膜振动时的失真量。

由于激励声源装置发声，会对振膜产生一个向上的声压，而周围环境噪声会对振膜产生一个向下的声压，因此，振膜的位移量会受到噪声声压的影响，此位移量所对应的频点为问题点，在完成整个获取过程后，将测试频点中所有的问题点刨除，就可以不受周围环境噪声的干扰。

步骤S105：将振膜振动时产生的最大位移量所对应的频率作为振膜的固有频率。

需要说明的是，结构腔体原本是封闭的，为了让振膜处于封闭的空间，需要在结构腔体上开孔，将振膜贴合在开孔上固定住，振膜上的声压覆盖面积即为开孔的面积。

由于封闭空间内每个测试频点的声压相同，振膜的声压覆盖面积相同，因此，在每个测试频点上施加的策动力相同，在振膜质量不变的情况下，在振膜固有频率处，能够获取到振膜振动的最大位移量(也就是振膜的最大振幅)，最大位移量所对应的频率即为振膜固有频率。

上述流程描述了本发明实施例的获取振膜固有频率的方法，该方法能够在封闭的环境下单独获取振膜顺性，不受周围环境的干扰，也不受振膜质量因素的影响，使得振膜顺性的获取更直接、置信度更高。

与上述方法相对应，本发明还提供一种获取振膜固有频率的系统。图2示出了根据本发明实施例的获取振膜固有频率的系统的逻辑结构。

如图2所示，本发明所提供的获取振膜固有频率的系统包括激励声源装置210、测试频点选取装置220、声压获取装置230、电信号调整装置240、位移量获取装置250、固有频率获取装置260。

其中，激励声源装置210，用于根据外部输入的电信号使振膜产生振动；激励声源装置210包括结构腔体211和驱动单元212，结构腔体211与振膜构成封闭的空间；驱动单元212用于将外部输入的电信号转换成声信号向封闭空间内发声，使振膜产生振动；测试频点选取装置220，用于选取封闭空间内的测试频点；声压获取装置230，用于分别获取每个测试频点接收到的声压；电信号调整装置240，用于调整外部输入的电信号，使封闭空间内每个测试频点接收到的声压相同；位移量获取装置250，用于获取振膜振动时产生的位移量；固有频率获取装置260，用于将获取的位移量中的最大位移量所对应的频率作为振膜的固有频率。

其中，获取振膜固有频率的系统还包括信号放大装置(图未示出)，用于放大外部输入的电信号；驱动单元212将放大的电信号转换成声信号，使振膜产生振动。

其中，在所述结构腔体上设置有开孔，振膜贴合固定在开孔上与振膜构成封闭的空间；开孔的面积即为振膜上的声压覆盖面积。

其中，位移量获取装置250包括振动位移信号获取单元(图未示出)、解调单元(图未示出)、信号获取单元(图未示出)，振动位移信号获取单元用于获取与位移量对应的振动位移信号；解调单元，用于将所述振动位移信号转换成电信号；信号获取单元，用于获取转换的电信号作为振膜振动时产生的位移量。

需要说明的是，位移量获取装置250可以采用上述方法中的激光测位仪或多普勒测振仪，也可以采用其它能够获取振膜振动产生的位移量的设备；解调单元可以为上述方法中与激光测位仪对应的解调器或与多普勒测振仪对应的解调器，也可以为与其它设备对应的解调装置；信号获取单元可以为上述方法中CCD(图像传感器)，也可以为其它获取电信号的设备；声压获取装置230和声压传感器可以为声压场麦克风，也可以为其它获取声压的设备。

本发明所提供的获取振膜固有频率的系统，还包括失真量获取装置270，用于获取振膜振动时产生的失真量，其中，失真量获取装置270为预设在封闭空间外部靠近振膜位置的声压传感器，用于获取振膜振动时辐射的声压和周围环境辐射的声压，驱动单元212将振膜振动时辐射的声压和周围环境辐射的声压分别转换成电信号，从而通过转换完成的电信号获取振膜振动时产生的失真量，在一个优选的实施方式中，选取声压场麦克风作为声压传感器。

为了更直观的说明本发明的获取振膜顺性的系统，图3示出了根据本发明具体实施例的获取振膜顺性的系统的整体结构和获取振膜顺性的系统的线路。如图3所示，本发明激励声源装置210包括结构腔体211和驱动单元212，结构腔体211和振膜构成封闭的空间，驱动单元与振膜设置在结构腔体的两个对立面上，这样设置能够让驱动单元更好的使振膜振动；位移量获取装置250设置在振膜的正前方，获取振膜振动产生的位移量；失真量获取装置270设置在封闭空间外部靠近振膜的位置，获取振膜振动时辐射的声压和周围环境辐射的声压；声压获取装置230设置在结构腔体的侧面，获取振膜振动时产生的声压。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的获取振膜顺性的方法及系统。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的获取振膜顺性的方法及系统，还可以在不脱离本发明内容的基础上对其中的实现细节做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种获取振膜固有频率的方法，通过封闭空间获取振膜固有频率，其中，所述封闭空间由结构腔体与所述振膜组成；

所述方法包括声压预处理阶段和振膜固有频率获取阶段；其中，

所述声压预处理阶段包括：

选取所述封闭空间内的测试频点，将外部输入的电信号转换成声信号，向所述封闭空间内发声，分别获取每个测试频点接收到的声压；

调整外部输入的电信号，直至所述封闭空间内每个测试频点接收到的声压相同，并将获得的相同声压的电信号作为调整好的电信号；

所述振膜固有频率获取阶段包括：

将调整好的电信号转换成声信号，向所述封闭空间内发声，使振膜产生振动；

获取振膜振动时产生的位移量；

将获取的位移量中的最大位移量所对应的频率作为振膜固有频率。

2.如权利要求1所述的获取振膜固有频率的方法，其中，在获取振膜振动时产生的位移量的过程中，

获取与位移量对应的振动位移信号，将所述振动位移信号转换成电信号，获取转换的电信号作为振膜振动时产生的位移量。

3.如权利要求1所述的获取振膜固有频率的方法，其中，在根据外部输入的电信号使振膜产生振动的过程中，

放大外部输入的电信号，并将放大的电信号转换成声信号，使所述振膜产生振动。

4.如权利要求1所述的获取振膜固有频率的方法，其中，

在所述结构腔体上设置有开孔，所述振膜贴合固定在所述开孔上与所述结构腔体构成所述封闭空间；

所述开孔的面积即为振膜上的声压覆盖面积。

5.如权利要求1所述的获取振膜固有频率的方法，在获取振膜振动时产生的位移量的同时，获取振膜振动时产生的失真量；其中，在获取振膜振动时产生的失真量的过程中，

通过预设在所述封闭空间外部靠近振膜的位置的声压传感器分别获取振膜振动时辐射的声压和周围环境辐射的声压，将获取的振膜振动时辐射的声压和周围环境辐射的声压分别转换成电信号，通过转换完成的电信号获取振膜振动时产生的失真量。

6.一种获取振膜固有频率的系统，包括：

激励声源装置，用于根据外部输入的电信号使振膜产生振动；其中，

所述激励声源装置包括结构腔体和驱动单元，所述结构腔体与所述振膜构成封闭空间；所述驱动单元用于将外部输入的电信号转换成声信号向所述封闭空间内发声，使振膜产生振动；

测试频点选取装置，用于选取所述封闭空间内的测试频点；

声压获取装置，用于分别获取每个测试频点接收到的声压；

电信号调整装置，用于调整外部输入的电信号，直至所述封闭空间内每个测试频点接收到的声压相同；

位移量获取装置，用于获取振膜振动时产生的位移量；

固有频率获取装置，用于将获取的位移量中的最大位移量所对应的频率作为振膜固有频率。

7.如权利要求6所述的获取振膜固有频率的系统，还包括信号放大装置，用于放大外部输入的电信号；

所述驱动单元将放大的电信号转换成声信号，使所述振膜产生振动。

8.如权利要求6所述的获取振膜固有频率的系统，其中，

在所述结构腔体上设置有开孔，所述振膜贴合固定在所述开孔上与所述结构腔体构成所述封闭空间；

所述开孔的面积即为振膜上的声压覆盖面积。

9.如权利要求6所述的获取振膜固有频率的系统，其中，

位移量获取装置包括：

振动位移信号获取单元，用于获取与位移量对应的振动位移信号；

解调单元，用于将所述振动位移信号转换成电信号；

信号获取单元，用于获取转换的电信号作为振膜振动时产生的位移量。

10.如权利要求6所述的获取振膜固有频率的系统，还包括：

失真量获取装置，用于获取振膜振动时产生的失真量；其中，

所述失真量获取装置包括预设在所述封闭空间外部靠近振膜位置的声压传感器，用于分别获取振膜振动时辐射的声压和周围环境辐射的声压，所述驱动单元将振膜振动时辐射的声压和周围环境辐射的声压分别转换成电信号，通过转换完成的电信号获取振膜振动时产生的失真量。