CN106303812B - 扬声器防破音方法和装置以及具有该装置的音频设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扬声器防破音方法，其中，扬声器与音频放大器连接，该防破音方法包括以下步骤：实时采集音频放大器的反馈信息；根据反馈信息和预存模型数据判断扬声器的腔体大小是否发生变化；如果腔体大小发生变化，则获得适于当前腔体大小的音频放大器的所需输出功率，并根据所需输出功率调节音频放大器。该方法针对扬声器的腔体大小发生变化时，可以有效地防止破音，保护扬声器。本发明还公开了一种扬声器防破音装置和具有该装置的音频设备。

Description

扬声器防破音方法和装置以及具有该装置的音频设备

技术领域

本发明属于电子设备技术领域，尤其涉及一种扬声器防破音方法和防破音装置，以及具有该防破音装置的音频设备。

背景技术

传统方法，为了避免扬声器损坏要求去除低音频率，对于扬声器项目初期评估和选用，根据扬声器的最大功率值设定音腔腔体大小，设定电路驱动电压，防止扬声器超功率造成破音，或者，通过机械按键控制音量的方法调整扬声器输出功率来防止破音。

但是，当扬声器的音腔腔体大小发生变化时例如设备的壳体老化或者损坏，或者扬声器端口堵塞时，通过传统方法不能有效地防止破音。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明需要提出一种扬声器防破音方法，该方法针对扬声器的腔体大小发生变化时，可以有效地防止破音，保护扬声器。

本发明还提出一种扬声器防破音装置以及具有该装置的音频设备。

为解决上述问题，本发明一方面提出一种扬声器防破音方法，所述扬声器与音频放大器连接，所述防破音方法包括以下步骤：实时采集所述音频放大器的反馈信息；根据所述反馈信息和预存模型数据判断所述扬声器的腔体大小是否发生变化；如果所述腔体大小发生变化，则获得适于当前腔体大小的所述音频放大器的所需输出功率，并根据所述所需输出功率调节所述音频放大器。

根据本发明实施例的扬声器防破音方法，通过实时采集音频放大器的反馈信息，进而根据反馈信息和预存模型数据判断腔体大小发生变化时，根据音频放大器的所需输出功率调整音频放大器，使得音频放大器的输出功率与变化后的腔体大小相适应，从而针对腔体大小变化可以有效地防止破音，有效保护扬声器，提高扬声器利用率。

为解决上述问题，本发明另一方面提出一种扬声器防破音装置，该装置包括：音频放大器，音频放大器驱动扬声器；处理器，所述处理器实时采集所述音频放大器的反馈信息，并根据所述反馈信息和预存模型数据判断所述扬声器的腔体大小是否发生变化，在所述腔体大小发生变化时，获得适于当前腔体大小的所述音频放大器的所需输出功率，并根据所述所需输出功率控制所述音频放大器。

根据本发明实施例的扬声器防破音装置，通过处理器实时采集音频放大器的反馈信息，进而根据反馈信息和预存模型数据判断腔体大小发生变化时，根据音频放大器的所需输出功率调整音频放大器，使得音频放大器的输出功率与变化后的腔体大小相适应，从而针对腔体大小变化可以有效地防止破音，有效保护扬声器，提高扬声器利用率。

为解决上述问题，本发明再一方面实施例提出一种音频设备，该音频设备包括上述实施例的扬声器防破音装置。

根据本发明实施例的音频设备，通过采用上述的扬声器防破音装置，可以有效地防止因扬声器腔体大小发生变化而造成的破音，保护扬声器，更性能加可靠。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的扬声器防破音方法的流程图；

图2是根据本发明的一个具体实施例的扬声器防破音方法的流程图；

图3是根据本发明的一个实施例的扬声器防破音装置的框图；

图4是根据本发明的另一个实施例的扬声器防破音装置的框图；以及

图5是根据本发明的一个实施例的音频设备的框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，在扬声器的腔体大小发生变化时，如果扬声器的驱动功率不变，扬声器发声的大小会变化，更重要的是，扬声器的低频谐振点(频率或者幅度)会发生变化，而对于特定的扬声器，低频谐振点由扬声器腔体的大小和驱动功率共同决定，当某一产品扬声器型号选定，低频谐振点以及各频点振动幅值由扬声器腔体和驱动功率共同决定。

所以针对相关技术中的问题，在本发明实施例中，在项目初期，需要对所选择的扬声器进行建模，进而将扬声器的建模数据进行保存例如保存到数字信号处理器DSP(digital signal processor，数字信号处理器)中。具体地，对于特定的扬声器模型包括以下内容例如：1、腔体-功率模型数据：例如对于同等驱动功率大小、不同腔体大小，扬声器各个频点振动最大幅度，可以通过软件仿真获得，也可以实际用soundcheck等音频软件测定，获得的数据传递至DSP存储器中保存备用；再例如，对于同样的腔体大小不同驱动功率，对应不同频点振动最大值，其中，最大幅值以不产生可听的异音为准。2、腔体大小-阻抗模型数据：例如扬声器在不同大小腔体中的阻抗值，因为腔体大小变化，扬声器的阻抗会发生变化，所以采用实时侦测扬声器阻抗，可以明确特定驱动功率下，扬声器所对应的腔体大小。

基于上述扬声器建模模型数据，下面参照附图描述根据本发明实施例的扬声器防破音方法和防破音装置以及具有该装置的音频设备。

其中，扬声器与音频放大器连接，在具体实施例中，扬声器的音频放大器可以选用具有可调增益并且具有电流反馈功能的音频功放例如TFA9887，TFA9887具有高级扬声器保护功能，可以在接近峰值输出的条件下时始终实现安全工作。另外，本发明实施例的音频放大器具有电流反馈功能，当输出功率变化时，可以利用软件改变音频放大器的可行放大倍数，该变化可以通过检测其反馈电流的大小获得。

图1为根据本发明的一个实施例的扬声器防破音方法的流程图，如图1所示，该扬声器防破音方法包括以下步骤：

S1，实时采集音频放大器的反馈信息。

在本发明的一个实施例中，将扬声器建立好的数学模型数据存储在数值处理器DSP中，同时DSP具有实时采集音频放大器的反馈信息例如反馈电流并分析输入的音频信号频率的功能，DSP通过A/D转换将模拟的音频信号转换成数字信号，并记录输入音频信号的频率。

S2，根据反馈信息和预存模型数据判断扬声器的腔体大小是否发生变化。

具体地，DSP根据反馈信息计算当前频率下扬声器的输出阻抗，根据输出阻抗和预存的腔体大小-阻抗模型数据获得输出阻抗对应的当前腔体大小，如果当前腔体大小与初始腔体大小不一致则判断腔体大小发生变化。DSP使用时要与音频放大器例如TFA9887以及扬声器特性相结合，在本发明的一个具体实施例中，DSP获得在特定的时刻某个频率上，通过采集的音频放大器的反馈电流，获知音频放大器的输出电压和电流，利用该电压和电流计算该频率下扬声器的输出阻抗，进而根据预存的腔体大小-阻抗模型数据获得该阻抗值对应的当前腔体大小，例如，假设初始腔体大小为1cc(立方厘米)，DSP根据采集的数据判断扬声器各个频点阻抗发生变化，根据模型数据有扬声器阻抗变化判断出扬声器腔体大小由1cc变成1.2cc。概括地说，将计算所得的数值与模型数据进行比较，判断是否一致，如果不一致则判断腔体大小发生了变化，此时为了防止破音则需要调整音频放大器的输出功率，即进入步骤S3。

S3，如果腔体大小发生变化，则获得适于当前腔体大小的音频放大器的所需输出功率，并根据所需输出功率调节音频放大器。

具体地，例如DSP判断腔体大小发生变化，由1cc变为1.2cc，则根据当前腔体大小和腔体-功率模型数据获得扬声器的各个频点振动最大幅值，以及最大振幅对应的所述音频放大器的所需输出功率。例如，根据前述的腔体-功率模型数据中同样的腔体大小例如当前腔体1.2cc不同驱动功率对应不同频点振动最大幅值，以及为了达到最大振幅音频放大器需要的输出功率，进而DSP根据确定的音频放大器需要的输出功率发送控制信号至音频放大器，调节音频放大器以输出所需输出功率，也就是调整音频放大器的放大倍数，以保证变化后的腔体大小与调整后的音频放大器的输出功率使得扬声器不发生破音且耐受功率较大，保护扬声器不受损坏，保证扬声器有较大的灵敏度，从而可以适应设备壳体老化或者损坏或者扬声器端口阻塞等造成的腔体大小变化而防止破音，保护扬声器。进一步地，在调整音频放大器的放大倍数时，通过采集功率放大器的反馈电流，了解调整音频放大器的放大倍数是否达到需要的理想值。

概括地说，首先，将扬声器的数据参数建模(包括腔体大小、驱动功率、低频谐振点等数据)，然后将这些数据通过USB等途径输出到DSP中，当腔体大小变化时，可通过DSP的处理，通过调节音频放大器的参数来保证变化后的腔体与调整后的音频功放的放大倍数保持一致，防止扬声器破音。

作为具体实施例，如图2所示，该扬声器防破音方法包括：

S100，判断反馈电流是否改变。

如果是，即腔体大小发生变化，则进入步骤S200，否则，即腔体大小未发生变化，则进入步骤S400，

S200，检测音频信号并比对低频谐振点，确定此时低频谐振点。

低频谐振点与腔体大小和驱动功率有关，也就是确定腔体大小以及驱动功率，确定音频放大器所需输出功率。

S300，DSP输出控制信号调节音频放大器的放大倍数，扬声器的各频点输出功率改变。

S400，DSP不输出控制信号，扬声器的各频点输出功率不变。

综上所述，根据本发明实施例的扬声器防破音方法，通过实时采集音频放大器的反馈信息，进而根据反馈信息和预存模型数据判断腔体大小发生变化时，根据音频放大器的所需输出功率调整音频放大器，从而可以有效地防止因腔体变化造成的破音，有效保护扬声器，提高扬声器利用率。

基于上述扬声器防破音方法的说明，本发明另一方面实施例提出一种扬声器防破音装置。

图3为根据本发明的一个实施例的扬声器防破音装置的框图。如图3所示，该扬声器防破音装置100包括音频放大器10和处理器20。

其中，音频放大器10用于驱动扬声器30。处理器20实时采集音频放大器10的反馈信息，并根据反馈信息和预存模型数据判断扬声器30的腔体大小是否发生变化，在腔体大小发生变化时，获得适于当前腔体大小的音频放大器10的所需输出功率，并根据所需输出功率控制音频放大器10，以使音频放大器10的输出功率适应变化之后的腔体大小以防止破音，保护扬声器30。

具体地，处理器20，例如DSP系列，根据音频放大器10的反馈信息计算当前频率下扬声器30的输出阻抗，并根据输出阻抗和预存的腔体大小-阻抗模型数据获得输出阻抗对应的当前腔体大小，在当前腔体大小与初始腔体大小不一致则判断腔体大小发生变化。

进而，在扬声器30的腔体大小发生变化时，处理器30根据当前腔体大小和腔体-功率模型数据获得扬声器30的各个频点振动最大幅值，以及最大振幅对应的音频放大器的所需输出功率，并根据所需输出功率发送控制信号至音频放大器10，以调节音频放大器10输出所需输出功率。

进一步地，如图4所示，处理器20包括A/D转换模块21、存储模块22和分析模块23。其中，存储模块22用于存储预设模型数据以及采集的音频放大器10的反馈信息；分析模块23用于将A/D转换模块21转换的信息进行分析以判断腔体大小是否发生变化，以及输出控制信号至音频放大器10。

具体地，如图4所示，将扬声器10建立好的数学模型数据存储在处理器20的存储模块22中，同时A/D转换模块21实时采集音频放大器10的反馈电流，通过A/D转换将模拟的音频信号转换成数字信号，并记录输入音频信号的频率，通过分析模块23分析输入的音频信号频率。在实际中，处理器20使用时要与音频放大器10例如TFA9887以及扬声器30特性相结合，在本发明的一个具体实施例中，通过A/D转换模块21采集在特定的时刻某个频率上的音频放大器10的反馈电流，通过分析模块23获知音频放大器10的输出电压和电流，利用该电压和电流计算该频率下扬声器30的输出阻抗，进而分析模块23根据存储模块22中预存的腔体大小-阻抗模型数据获得该阻抗值对应的当前腔体大小，例如，假设初始腔体大小为1cc(立方厘米)，分析模块23根据采集的数据判断扬声器30各个频点阻抗发生变化，根据模型数据有扬声器阻抗变化判断出扬声器30腔体大小由1cc变成1.2cc。

进而，如果腔体大小发生变化，则DSP根据当前腔体大小和腔体-功率模型数据获得扬声器30的各个频点振动最大幅值，以及最大振幅对应的音频放大器10的所需输出功率。例如，分析模块23根据前述的腔体-功率模型数据中同样的腔体大小例如当前腔体1.2cc不同驱动功率对应不同频点振动最大幅值，以及为了达到最大振幅音频放大器10需要的输出功率，进而分析模块23根据确定的音频放大器10需要的输出功率发送控制信号至音频放大器10，调节音频放大器10以输出所需输出功率，也就是调整音频放大器10的放大倍数，以保证变化后的腔体大小与调整后的音频放大器10的输出功率使得扬声器30不发生破音且耐受功率较大，保护扬声器30不受损坏，保证扬声器30有较大的灵敏度，从而可以针对设备壳体老化或者损坏或者扬声器30端口阻塞等造成的腔体大小变化而有效防止破音，保护扬声器30。

概括地说，如图4所示，本发明实施例的扬声器防破音装置100，在项目初期将通过建模装置40建模生成的模型数据通过USB传输至处理器30例如DSP，以及采用具有电流反馈功能的音频放大器10并采用具有频率分析、数据处理和比对功能的处理器20，进行实时监测、功率控制，通过DSP算法可以有效地防止因腔体大小发生变化而引起的破音。

根据本发明实施例的扬声器防破音装置100，通过处理器20实时采集音频放大器10的反馈信息，进而根据反馈信息和预存模型数据判断腔体大小发生变化时，根据音频放大器10的所需输出功率调整音频放大器10，从而可以有效地防止因腔体变化造成的破音，有效保护扬声器30，提高扬声器30利用率。

基于上述方面实施例的扬声器防破音装置，本发明再一方面实施例提出一种音频设备。

图5为根据本发明的一个实施例的音频设备的框图，如图5所示，该音频设备200包括上述方面实施例的扬声器防破音装置100。

本发明实施例的音频设备200，通过采用上述的扬声器防破音装置100，可以有效地防止因扬声器腔体大小发生变化而造成的破音，保护扬声器，更性能加可靠。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种扬声器防破音方法，其特征在于，所述扬声器与音频放大器连接，所述防破音方法包括以下步骤：

实时采集所述音频放大器的反馈信息；

根据所述反馈信息和腔体大小-阻抗模型数据判断所述扬声器的腔体大小是否发生变化；

如果所述腔体大小发生变化，则根据当前腔体大小和腔体-功率模型数据获得所述扬声器的各个频点振动最大幅值，以及最大振幅对应的所述音频放大器的所需输出功率，并根据所述所需输出功率调节所述音频放大器。

2.如权利要求1所述的扬声器防破音方法，其特征在于，根据所述反馈信息和预存模型数据判断所述扬声器的腔体大小是否发生变化具体包括：

根据所述反馈信息计算当前频率下所述扬声器的输出阻抗；

根据所述输出阻抗和预存的腔体大小-阻抗模型数据获得所述输出阻抗对应的当前腔体大小；以及

如果所述当前腔体大小与初始腔体大小不一致则判断所述腔体大小发生变化。

3.一种扬声器防破音装置，其特征在于，包括：

音频放大器，所述音频放大器用于驱动扬声器；

处理器，所述处理器实时采集所述音频放大器的反馈信息，并根据所述反馈信息和腔体大小-阻抗模型数据判断所述扬声器的腔体大小是否发生变化，在所述腔体大小发生变化时，根据当前腔体大小和腔体-功率模型数据获得所述扬声器的各个频点振动最大幅值，以及最大振幅对应的所述音频放大器的所需输出功率，并根据所述所需输出功率控制所述音频放大器。

4.如权利要求3所述的扬声器防破音装置，其特征在于，所述处理器还用于根据所述反馈信息计算当前频率下所述扬声器的输出阻抗，并根据所述输出阻抗和预存的腔体大小-阻抗模型数据获得所述输出阻抗对应的当前腔体大小，如果所述当前腔体大小与初始腔体大小不一致则判断所述腔体大小发生变化。

5.如权利要求3所述的扬声器防破音装置，其特征在于，所述处理器包括：

A/D转换模块；

存储模块，用于存储所述腔体大小-阻抗模型数据以及采集的所述音频放大器的反馈信息；

分析模块，用于将所述A/D转换模块转换的信息进行分析以判断所述腔体大小是否发生变化，以及输出控制信号至所述音频放大器。

6.一种音频设备，其特征在于，包括如权利要求3-5任一项所述的扬声器防破音装置。