CN108668197B - 扬声器系统的控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种扬声器系统的控制方法及装置，所述控制方法包括：实时采集所述扬声器两端的电流信号和电压信号；根据所述扬声器两端的电流信号和所述电压信号，估计所述扬声器的音圈的当前直流阻值；根据所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值；根据所述音圈的当前温度值，调整输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数，使得所述音圈的温度值小于安全极限温度值。上述方案能够避免扬声器因温度过高被损坏。

Description

扬声器系统的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及扬声器领域，尤其涉及一种扬声器系统的控制方法及装置。
背景技术
扬声器是一种把电信号转变成声信号的换能器件，音频电能通过电磁效应、压电效应或静电效应，使扬声器中的纸盆或膜片振动并与周围的空气产生共振来发出声音。
扬声器在大信号输入情况下会产生非线性失真或不可恢复的损坏，其中输入信号的大部分功率会转换为热量。扬声器温度过高超过极限值时，会导致内部的膜片、音圈等损坏。因此，在扬声器工作时，需要确保扬声器温度处于安全范围内。
现有技术中，通过限制扬声器的输出功率来确保扬声器温度处于安全范围内。但是在一些特殊的情况下，限制扬声器的输出功率并不能完全保证扬声器温度处于安全范围之内，导致扬声器被损坏。
发明内容
本发明实施例解决的技术问题是如何避免扬声器因温度过高被损坏。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种扬声器系统的控制方法，所述扬声器系统包括：依次耦接的数模转换器、功率放大器以及扬声器，所述控制方法包括：实时采集所述扬声器两端的电流信号和电压信号；根据所述扬声器两端的电流信号和电压信号，估计所述扬声器的音圈的当前直流阻值；根据所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值；根据所述音圈的当前温度值，调整输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数，使得所述音圈的温度值小于安全极限温度值。
可选的，所述扬声器两端的电流信号包括：参考信号对应的电流信号，以及经过所述温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电流信号；所述扬声器两端的电压信号包括：参考信号对应的电压信号，以及经过所述温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电压信号。
可选的，所述根据所述扬声器两端的电流信号和电压信号，估计所述扬声器的音圈的当前直流阻值，包括：以预设第一时长为周期，获取当前周期对应的所述扬声器两端的电流信号和电压信号；分别对所述当前周期对应的所述扬声器两端的电流信号和电压信号进行降采样，得到降采样后的电流信号和降采样后的电压信号；分别对所述降采样后的电流信号和所述降采样后的电压信号进行窄带滤波，得到降采样后的所述参考信号对应的电流信号以及降采样后的所述参考信号对应的电压信号；根据所述降采样后的所述参考信号对应的电流信号的幅度值和所述降采样后的所述参考信号对应的电压信号的幅度值，计算所述音圈的当前直流阻值。
可选的，采用如下公式计算所述音圈的当前直流阻值：
Figure BDA0001260401410000021
其中：R(n)为所述音圈的当前直流阻值，vNB(n)为所述降采样后的所述参考信号对应的电压信号，iNB(n)为所述降采样后的所述参考信号对应的电流信号，MAG[vNB(n)]为vNB(n)的幅度值，MAG[iNB(n)]为iNB(n)的幅度值。
可选的，所述参考信号为：
Figure BDA0001260401410000022
其中，spt(n)为所述参考信号；A为所述参考信号的电压幅度，且A小于所述音频输入信号的电压幅度；fpt为所述参考信号的频率，fs为所述音频输入信号采样频率。
可选的，所述根据所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值，包括：根据预设的音圈直流阻值与温度值的映射关系以及所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值。
可选的，采用如下公式计算所述音圈的当前温度值：
Figure BDA0001260401410000023
其中，R(n)为所述音圈的当前直流阻值，R(t＝T0)是温度为预设值温度值T0时的阻值，α为所述音圈的温升系数。
可选的，所述根据所述音圈的当前温度值，调整输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数，包括：以预设第二时长为周期，计算在第m个周期内所述音频输入信号对应的电压信号的电压幅度vmag(m)；获取第m个周期对应的所述音圈的当前温度值Tr(m)；当所述电压幅度vmag(m)小于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k小于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数增加；当所述电压幅度vmag(m)大于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k大于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低；当所述电压幅度vmag(m)小于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k大于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变；当所述电压幅度vmag(m)大于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k小于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变；其中，k＜1，所述第二时长小于所述第一时长。
可选的，采用如下公式控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低：gt(m)＝(1-α1)*gt(m-1)+α1*(1-k)*β1；其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α1≤1，β1≥0。
可选的，采用如下公式控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数增加：gt(m)＝(1-α2)*gt(m-1)+α2*(1-k*β2)；其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α2≤1，β2≥0。
本发明实施例还提供了一种扬声器系统的控制装置，所述扬声器系统包括：依次耦接的数模转换器、功率放大器以及扬声器；所述控制装置包括：采集单元，用于实时采集所述扬声器两端的电流信号和电压信号；直流阻值估计单元，用于根据所述扬声器两端的电流信号和电压信号，估计所述扬声器的音圈的当前直流阻值；温度值计算单元，用于根据所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值；调整单元，用于根据所述音圈的当前温度值，调整输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数，使得所述音圈的温度值小于安全极限温度值。
可选的，所述扬声器两端的电流信号包括：参考信号对应的电流信号，以及经过所述温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电流信号；所述扬声器两端的电压信号包括：参考信号对应的电压信号，以及经过所述温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电压信号。
可选的，所述直流阻值估计单元，用于：以预设第一时长为周期，获取当前周期对应的所述扬声器两端的电流信号和电压信号；分别对所述当前周期对应的所述扬声器两端的电流信号和电压信号进行降采样，得到降采样后的电流信号和降采样后的电压信号；分别对所述降采样后的电流信号和所述降采样后的电压信号进行窄带滤波，得到降采样后的所述参考信号对应的电流信号以及降采样后的所述参考信号对应的电压信号；根据所述降采样后的所述参考信号对应的电流信号的幅度值和所述降采样后的所述参考信号对应的电压信号的幅度值，计算所述音圈的当前直流阻值。
可选的，所述直流阻值估计单元，采用如下公式计算所述音圈的当前直流阻值：
Figure BDA0001260401410000041
其中：R(n)为所述音圈的当前直流阻值，vNB(n)为所述降采样后的所述参考信号对应的电压信号，iNB(n)为所述降采样后的所述参考信号对应的电流信号，MAG[vNB(n)]为vNB(n)的幅度值，MAG[iNB(n)]为iNB(n)的幅度值。
可选的，所述参考信号为：
Figure BDA0001260401410000042
其中，spt(n)为所述参考信号；A为所述参考信号的电压幅度，且A小于所述音频输入信号的电压幅度；fpt为所述参考信号的频率，fs为所述音频输入信号采样频率。
可选的，所述温度值计算单元，用于根据预设的音圈直流阻值与温度值的映射关系以及所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值。
可选的，所述温度值计算单元，用于采用如下公式计算所述音圈的当前温度值：
Figure BDA0001260401410000043
其中，R(n)为所述音圈的当前直流阻值，R(t＝T0)是当温度为预设值温度值T0时的阻值，α为所述音圈的温升系数。
可选的，所述调整单元，用于：以预设第二时长为周期，计算在第m个周期内所述音频输入信号对应的电压信号的电压幅度vmag(m)；获取第m个周期对应的所述音圈的当前温度值Tr(m)；当所述电压幅度vmag(m)小于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k小于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数增加；当所述电压幅度vmag(m)大于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k大于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低；当所述电压幅度vmag(m)小于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k大于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变；当所述电压幅度v(m)大于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k小于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变；其中，k＜1，所述第二时长小于所述第一时长。
可选的，所述调整单元，用于采用如下公式控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低：gt(m)＝(1-α1)*gt(m-1)+α1*(1-k)*β1；其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α1≤1，β1≥0。
可选的，所述调整单元，用于采用如下公式控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数增加：gt(m)＝(1-α2)*gt(m-1)+α2*(1-k*β2)；其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α2≤1，β2≥0。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
根据实时采集到的扬声器两端的电流信号和电压信号，估计扬声器的音圈的当前直流电阻，进而计算得到音圈的当前温度值，以此对输入至数模转换器的音频输入信号的温度增益系数进行调整，使得音圈的温度值小于安全极限温度值，从而可以有效避免扬声器因温度过高被损坏。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种扬声器系统的控制方法的流程图；
图2是本发明实施例中的一种音圈直流阻值估计方法的流程图；
图3是本发明实施例中的一种扬声器系统的工作流程图；
图4是本发明实施例中的一种扬声器系统的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
在扬声器正常工作时，需要确保扬声器的温度处于安全温度范围内。现有技术中，通常通过限制扬声器的输出功率来确保扬声器温度处于安全范围内。但是在一些特殊的情况下，例如，存在宽频噪声时，仅限制扬声器的输出功率并不能完全保证扬声器温度处于安全范围之内，导致扬声器被损坏。同时，在某些情况下，需要扬声器输出更高功率，此时，扬声器的温度值可能会超出安全极限温度值，导致扬声器被损坏。
在本发明实施例中，根据实时采集到的扬声器两端的电流信号和电压信号，估计扬声器的音圈的当前直流电阻，进而计算得到音圈的当前温度值，以此对输入至数模转换器的音频输入信号的温度增益系数进行调整，使得音圈的温度值小于安全极限温度值，从而可以有效避免扬声器因温度过高被损坏。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明实施例提供了一种扬声器系统的控制方法，参照图1，以下通过具体步骤进行详细说明。
步骤S101，实时采集扬声器两端的电流信号和电压信号。
在具体实施中，扬声器系统可以包括依次耦接的数模转换器、功率放大器以及扬声器。在实际应用中可知，扬声器包括两个端口：正端和负端。在本发明实施例中，可以在扬声器的两端，也即在扬声器的正端和负端之间，设置电流信号采集装置和电压信号采集装置，通过电流信号采集装置来实时采集扬声器两端的电流信号，通过电压信号采集装置来实时采集扬声器两端的电压信号。
在具体应用中，电流信号采集装置可以为模数转换器，通过模数转换器来实时采集扬声器两端的电流信号。相应地，电压信号采集装置也可以为模数转换器，通过模数转换器来实时采集扬声器两端的输入电压信号。
可以理解的是，在实际应用中，还可以存在其他类型的装置来实时采集扬声器两端的电流信号和电压信号，此处不做赘述。
步骤S102，根据所述扬声器两端的电流信号和电压信号，估计所述扬声器的音圈的当前直流阻值。
在实际应用中，扬声器包括音圈。在本发明实施例中，可以根据实时采集到的扬声器两端的电流信号和电压信号，来估计扬声器的音圈的当前直流电阻。
在具体实施中，可以采用如下步骤来估计扬声器的音圈的当前直流阻值。
参照图2，给出了本发明实施例中的一种扬声器的音圈的直流阻值的估计方法，以下通过具体步骤进行详细说明。
步骤S201，以预设第一时长为周期，获取当前周期对应的所述扬声器两端的电流信号和电压信号。
在具体实施中，可以预设第一时长为周期，从实时采集的扬声器两端的电流信号和电压信号中，获取当前周期对应的扬声器两端的电流信号和电压信号。
设定当前周期为第n个周期，第n个周期对应的扬声器两端的电流信号为i(n)，第n个周期对应的扬声器两端的电压信号为v(n)。
在实际应用中，可以根据实际的应用需求来设定第一时长。由于扬声器的音圈的温度变化是一个渐变的缓慢的过程，因此可以设定第一时长为较大值。在本发明一实施例中，设定第一时长为0.5s。在本发明另一实施例中，设定第一时长为0.2s。
步骤S202，获取降采样后的电流信号和降采样后的电压信号。
在具体实施中，可以分别对当前周期对应的扬声器两端的电流信号和电压信号进行降采样，从而可以得到降采样后的电流信号和降采样后的电压信号。
在实际应用中可知，降采样是降低特定信号的采样率的过程，通常用于降低数据传输速率或者数据大小。降采样因子M一般为大于1的整数或有理数，表示降采样之后的采样周期变成特定信号的采样周期的M倍，或者等价地表示为降采样之后的采样速率为特定信号的采样速率的1/M。
在具体应用中，可以根据实际的应用需求来设定降采样因子。例如，设定降采样因子M＝5。又如，设定降采样因子M＝8。
设定第n个周期对应的扬声器的电流信号为i(n)，第n个周期对应的扬声器的电压信号为v(n)。对i(n)进行降采样，得到降采样后的电流信号iD(n)；对v(n)进行降采样，得到降采样后的电压信号vD(n)。iD(n)的采样速率为i(n)的采样速率的1/M，也即iD(n)的采样周期为i(n)的采样周期的M倍。相应地，vD(n)的采样速率为v(n)的采样速率的1/M，也即vD(n)的采样周期为v(n)的采样周期的M倍。
步骤S203，对降采样后的电流信号和降采样后的电压信号进行窄带滤波。
在具体实施中，在步骤S101中，实时采集到的扬声器两端的电流信号中，可以包括：参考信号对应的电流信号，以及经过温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电流信号。相应地，实时采集到的扬声器两端的电压信号中，可以包括：参考信号对应的电压信号，以及经过温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电压信号。
也就是说，在具体实施中，扬声器两端的信号包括：参考信号以及经过温度增益系数处理之后的音频输入信号。而在现有技术中，扬声器两端的信号仅包括经过增益系数处理之后的音频输入信号。
在具体实施中，参考信号可以为：
Figure BDA0001260401410000081
其中，spt(n)为所述参考信号；A为参考信号的电压幅度，且A小于所述音频输入信号的电压幅度；fpt为参考信号的频率，fs为音频输入信号采样频率。
在具体应用中，fpt通常位于低频处，可以根据实际的应用场景设置fpt，fpt的值可以尽可能的接近0Hz。在具体实施中，可以设定fpt≤200Hz。在本发明一实施例中，fpt为40Hz。
为确保音圈的当前温度值的计算的有效性，还可以对音频输入信号进行带限滤波处理，以滤除音频输入信号中的fpt成分，降低音频输入信号中fpt成分的干扰。在实际应用中，可以采用带限滤波器对音频输入信号进行带限滤波处理，且带限滤波器的中心频率为fpt。
在降采样后的电流信号中，包括：降采样后的参考信号对应的电流信号，以及降采样后的经过温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电流信号。相应地，在降采样后的电压信号中，包括：降采样后的参考信号对应的电压信号，以及降采样后的经过温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电压信号。
在具体实施中，可以采用预设的窄带滤波器，分别对降采样后的电流信号和降采样后的电压信号进行滤波处理。通过窄带滤波器，可以从降采样后的电流信号中，滤出降采样后的参考信号对应的电流信号以及降采样后的参考信号对应的电压信号。
设定降采样后的电流信号iD(n)，降采样后的电压信号vD(n)，预设的窄带滤波器的传递函数可以设定为hNB(n)。降采样后的电流信号iD(n)经过窄带滤波器之后，滤出的参考信号对应的电流信号iNB(n)为：
Figure BDA0001260401410000091
滤出的参考信号对应的电压信号vNB(n)为：
Figure BDA0001260401410000092
其中，
Figure BDA0001260401410000093
为卷积符号。
步骤S204，计算所述音圈的直流阻值。
在具体实施中，可以根据降采样后的参考信号对应的电流信号的幅度值和降采样后的参考信号对应的电压信号的幅度值，计算音圈的直流阻值。
设定R(n)为所述音圈的当前直流阻值，vNB(n)为降采样后的参考信号对应的电压信号，iNB(n)为降采样后的参考信号对应的电流信号，则音圈的直流阻值可以通过下式(3)计算得到：
Figure BDA0001260401410000101
其中，MAG[vNB(n)]为vNB(n)的幅度值，MAG[iNB(n)]为iNB(n)的幅度值。
在计算vNB(n)的幅度值以及iNB(n)的幅度值时，可以采用时域计算方法，计算信号的均方根值或绝对值的平均值。
当通过计算信号的均方根值来计算信号的幅度值时，
Figure BDA0001260401410000102
其中，T1为第一时长，xj为第j点的信号值。
当通过计算信号的绝对值的平均值来计算信号的幅度值时，
Figure BDA0001260401410000103
其中，T1为第一时长，xj为第j点的信号值。
通过步骤S201～步骤S204，即可计算得到音圈的当前直流阻值。
可以理解的是，在实际应用中，还可以采用其他的计算方法，来计算得到音圈的当前直流阻值，此处不做赘述。
步骤S103，根据所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值。
在具体实施中，可以根据预设的音圈直流阻值与温度值的映射关系，以及音圈的当前直流阻值，计算得到音圈的当前温度值。
在实际应用中，可以预先通过多次实验来得到音圈直流阻值与温度值的映射关系。在得到音圈的当前直流阻值之后，即可将音圈的当前直流阻值直接带入到预先得到的音圈直流阻值与温度值的映射关系中，从而可以计算得到对应的音圈当前温度值。
在具体实施中，音圈直流阻值与温度值的映射关系为：
R(n)＝R(t＝T0)+α(T-T0)·R(t＝T0)； (4)
其中，R(n)为音圈的当前直流阻值，R(t＝T0)是温度为预设值温度值T0时的阻值，α为音圈的温升系数。
对上式(4)进行变换，即可得到音圈的当前温度值为：
Figure BDA0001260401410000111
其中，T(n)为音圈的当前温度值。
步骤S104，根据所述音圈的当前温度值，调整输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数。
在具体实施中，在计算得到音圈的当前温度值之后，即可对温度增益系数进行调整。在实际应用中可知，音频输入信号在输入至数模转换器之前，可以先经过预处理，预处理可以包括滤波、均衡等处理。对经过预处理之后的音频输入信号进行增益处理，也即将经过预处理之后的音频输入信号与增益系数相乘，对音频输入信号的幅度进行放大处理。经过放大处理之后的音频输入信号与参考信号混合后，输入至数模转换器。
在本发明实施例中，通过对温度增益系数进行调整，对输入至数模转换器的音频输入信号的幅度进行相应调整，进而实现对输入至扬声器的输入信号的幅度进行调整，从而实现对扬声器的音圈的温度进行调整。
也就是说，在本发明实施例中，音频输入信号的温度增益系数是随着扬声器的音圈的温度不断发生变化的。
下面对步骤S104进行详细说明。
在具体实施中，可以预设第二时长为周期，计算第m个周期内音频输入信号对应的电压信号的电压幅度vmag(m)，并获取第m个周期对应的音圈的当前温度值Tr(m)。
在实际应用中，在计算第m个周期内音频输入信号对应的电压信号的电压幅度vmag(m)时，可以采用均方根值计算方法，可以采用绝对值的平均值方法，还可以采用平方和或者绝对值和等方法，此处不对vmag(m)的具体计算方法做限定。
将Tr(m)与安全极限温度值Tmax做除法运算，得到二者的比值为k＝Tr(m)/Tmax。安全极限温度值Tmax可以为扬声器音圈能够正常工作且不会因温度过高导致损坏的最大安全温度值。
将vmag(m)与预设电压阈值进行比较，并将k与预设比值进行比较。
当vmag(m)小于预设电压阈值，且k小于预设比值时，可以判定扬声器的音圈的温度较小，可以控制第m个周期输入至数模转换器的音频输入信号的温度增益系数增加。
当vmag(m)大于预设电压阈值，且k大于预设比值时，可以判定扬声器的音圈的温度较高，若继续以当前温度增益系数或更大的温度增益系数对音频输入信号进行放大，可能会导致音圈的温度超出安全极限温度值，因此，可以控制第m个周期输入至数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低。
当vmag(m)大于预设电压阈值，且k小于预设比值时，可以控制第m个周期输入至数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变。当vmag(m)小于预设电压阈值，且k大于预设比值时，也可以控制第m个周期输入至数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变。
在具体实施中，在对音圈的温度值进行调整时，通常需要较快的响应速度。因此，在本发明实施例中，可以设定第二时长小于第一时长。
在具体实施中，可以采用如下式(6)控制第m个周期输入至数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低：
gt(m)＝(1-α1)*gt(m-1)+α1*(1-k)*β1； (6)
其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α1≤1，β1≥0。
在具体实施中，可以采用如下式(7)控制第m个周期输入至数模转换器的音频输入信号的温度增益系数增加：
gt(m)＝(1-α2)*gt(m-1)+α2*(1-k*β2)； (7)
其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α2≤1，β2≥0。
在现有技术中，为确保扬声器的温度处于安全温度范围内，通常通过限制扬声器的输出功率来确保扬声器温度处于安全范围内。但是，在一些特殊的情况下，例如，扬声器的输入信号中包括某一特定频率的噪声信号，则可能会导致扬声器的输出功率较小，但是扬声器的温度却较高的情况，进而导致扬声器被损坏。同样，在一些应用场景下，例如，在嘈杂的环境中，用户存在大音量需求，需要扬声器输出更高功率，也存在扬声器的温度值超出安全极限温度值的可能性。
而在本发明实施例中，根据实时采集到的扬声器的电流信号和电压信号，估计扬声器的音圈的当前直流电阻，进而计算得到音圈的当前温度值，以此对输入至数模转换器的音频输入信号的温度增益系数进行调整，使得音圈的温度值小于安全极限温度值，从而可以有效避免扬声器因温度过高被损坏。
也就是说，在本发明实施例中，当检测到扬声器的音圈的温度值较高时，通过降低输入至模数转换器的音频输入信号的温度增益系数，来降低输入至扬声器的音频输入信号的幅度，从而可以有效避免扬声器因温度过高被损坏。
下面对本发明上述实施例中提供的扬声器系统的控制方法的具体应用流程进行说明。
参照图3，给出了本发明实施例中的一种扬声器系统的工作流程图，以下结合图1～图2，并通过具体步骤进行详细说明。
步骤S301，对音频输入信号进行预处理。
在具体实施中，在音频输入信号输入至扬声器系统之后，扬声器系统可以先对音频输入信号进行预处理。在实际应用中，对音频输入信号进行的预处理可以包括滤波、均衡等处理。
步骤S302，对音频输入信号进行增益处理。
在具体实施中，对经过预处理之后的音频输入信号进行增益处理，将经过预处理之后的音频输入信号与温度增益系数相乘，以对经过预处理之后的音频输入信号的幅度进行放大处理。
步骤S303，添加参考信号。
在具体实施中，经过增益处理之后的音频输入信号并不是直接输入至数模转换器，而是与预设的参考信号进行混合，得到混合信号并输入至数模转换器。
步骤S304，对混合信号进行数模转换处理。
在具体实施中，可以通过数模转换器对混合信号进行数模转换处理，将数字信号格式的混合信号转换成模拟信号格式的混合信号。数模转换器将模拟信号格式的混合信号输入至功率放大器。
步骤S305，对模拟信号格式的混合信号进行功率放大并输入至扬声器。
在具体实施中，可以通过功率放大器对模拟信号格式的混合信号进行功率放大，并将经过功率放大的模拟信号格式的混合信号输入至扬声器。
故，在步骤S101中，所采集到的扬声器两端的电流信号和电压信号即为：功率放大器的输出信号所对应的输出电流信号和输出电压信号。
通过步骤S101～步骤S104，对步骤S302中的温度增益系数进行实时调整，从而可以实现对扬声器的音圈的温度进行调整。
参照图4，给出了本发明实施例中的一种扬声器系统的控制装置40，包括：采集单元401、直流阻值估计单元402、温度值计算单元403以及调整单元404，其中：
采集单元401，用于实时采集所述扬声器两端的电流信号和电压信号；
直流阻值估计单元402，用于根据所述扬声器两端的电流信号和所述电压信号，估计所述扬声器的音圈的当前直流阻值；
温度值计算单元403，用于根据所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值；
调整单元404，用于根据所述音圈的当前温度值，调整输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数，使得所述音圈的温度值小于安全极限温度值。
在具体实施中，扬声器系统可以包括：依次耦接的数模转换器、功率放大器以及扬声器。
在具体实施中，所述扬声器两端的电流信号可以包括：参考信号对应的电流信号，以及经过所述温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电流信号；所述扬声器两端的电压信号可以包括：参考信号对应的电压信号，以及经过所述温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电压信号。
在具体实施中，所述直流阻值估计单元402，可以用于：以预设第一时长为周期，获取当前周期对应的所述扬声器两端的电流信号和电压信号；分别对所述当前周期对应的所述扬声器的电流信号和电压信号进行降采样，得到降采样后的电流信号和降采样后的电压信号；分别对所述降采样后的电流信号和所述降采样后的电压信号进行窄带滤波，得到降采样后的所述参考信号对应的电流信号以及降采样后的所述参考信号对应的电压信号；根据所述降采样后的所述参考信号对应的电流信号的幅度值和所述降采样后的所述参考信号对应的电压信号的幅度值，计算所述音圈的当前直流阻值。
在具体实施中，所述直流阻值估计单元402，可以采用如下公式计算所述音圈的当前直流阻值：
Figure BDA0001260401410000151
其中：R(n)为所述音圈的当前直流阻值，vNB(n)为所述降采样后的所述参考信号对应的电压信号，iNB(n)为所述降采样后的所述参考信号对应的电流信号，MAG[vNB(n)]为vNB(n)的幅度值，MAG[iNB(n)]为iNB(n)的幅度值。
在具体实施中，所述参考信号可以为：
Figure BDA0001260401410000152
其中，spt(n)为所述参考信号；A为所述参考信号的电压幅度，且A小于所述音频输入信号的电压幅度；fpt为所述参考信号的频率，fs为所述音频输入信号采样频率。
在具体实施中，所述温度值计算单元403，可以用于根据预设的音圈直流阻值与温度值的映射关系以及所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值。
在具体实施中，所述温度值计算单元403，可以用于采用如下公式计算所述音圈的当前温度值：
Figure BDA0001260401410000161
其中，R(n)为所述音圈的当前直流阻值，R(t＝T0)是当温度为预设值温度值T0时的阻值，α为所述音圈的温升系数。
在具体实施中，所述调整单元404，可以用于：以预设第二时长为周期，计算在第m个周期内所述音频输入信号对应的电压信号的电压幅度vmag(m)；获取第m个周期对应的所述音圈的当前温度值Tr(m)；当所述电压幅度vmag(m)小于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k小于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数增加；当所述电压幅度vmag(m)大于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k大于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低；当所述电压幅度vmag(m)小于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k大于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变；当所述电压幅度v(m)大于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k小于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变；其中，k＜1，所述第二时长小于所述第一时长。
在具体实施中，所述调整单元404，可以用于采用如下公式控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低：gt(m)＝(1-α1)*gt(m-1)+α1*(1-k)*β1；其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α1≤1，β1≥0。
在具体实施中，所述调整单元404，可以用于采用如下公式控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数增加：gt(m)＝(1-α2)*gt(m-1)+α2*(1-k*β2)；其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α2≤1，β2≥0。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种扬声器系统的控制方法，其特征在于，所述扬声器系统包括：依次耦接的数模转换器、功率放大器以及扬声器，所述控制方法包括：
实时采集所述扬声器两端的电流信号和电压信号；所述扬声器两端的电流信号包括：参考信号对应的电流信号，以及经过所述温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电流信号；所述扬声器两端的电压信号包括：参考信号对应的电压信号，以及经过所述温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电压信号；
根据所述扬声器两端的电流信号和电压信号，估计所述扬声器的音圈的当前直流阻值，包括：以预设第一时长为周期，获取当前周期对应的所述扬声器的输入电流信号和输入电压信号；分别对所述当前周期对应的所述扬声器的输入电流信号和输入电压信号进行降采样，得到降采样后的输入电流信号和降采样后的输入电压信号；分别对所述降采样后的输入电流信号和所述降采样后的输入电压信号进行窄带滤波，得到降采样后的所述参考信号对应的电流信号以及降采样后的所述参考信号对应的电压信号；根据所述降采样后的所述参考信号对应的电流信号的幅度值和所述降采样后的所述参考信号对应的电压信号的幅度值，计算所述音圈的当前直流阻值；
根据所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值；
根据所述音圈的当前温度值，调整输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数，使得所述音圈的温度值小于安全极限温度值；所述根据所述音圈的当前温度值，调整输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数，包括：以预设第二时长为周期，计算在第m个周期内所述音频输入信号对应的电压信号的电压幅度vmag(m)；获取第m个周期对应的所述音圈的当前温度值Tr(m)；当所述电压幅度vmag(m)小于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k小于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数增加；当所述电压幅度vmag(m)大于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k大于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低；当所述电压幅度vmag(m)小于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k大于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变；当所述电压幅度vmag(m)大于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k小于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变；其中，k＜1，所述第二时长小于所述第一时长。
2.如权利要求1所述的扬声器系统的控制方法，其特征在于，采用如下公式计算所述音圈的当前直流阻值：
Figure FDA0002457426110000021
其中：R(n)为所述音圈的当前直流阻值，vNB(n)为所述降采样后的所述参考信号对应的电压信号，iNB(n)为所述降采样后的所述参考信号对应的电流信号，MAG[vNB(n)]为vNB(n)的幅度值，MAG[iNB(n)]为iNB(n)的幅度值。
3.如权利要求1所述的扬声器系统的控制方法，其特征在于，所述参考信号为：
Figure FDA0002457426110000022
其中，spt(n)为所述参考信号；A为所述参考信号的电压幅度，且A小于所述音频输入信号的电压幅度；fpt为所述参考信号的频率，fs为所述音频输入信号采样频率。
4.如权利要求1所述的扬声器系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值，包括：
根据预设的音圈直流阻值与温度值的映射关系以及所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值。
5.如权利要求4所述的扬声器系统的控制方法，其特征在于，采用如下公式计算所述音圈的当前温度值：
Figure FDA0002457426110000023
其中，R(n)为所述音圈的当前直流阻值，R(t＝T0)是温度为预设值温度值T0时的阻值，α为所述音圈的温升系数。
6.如权利要求1所述的扬声器系统的控制方法，其特征在于，采用如下公式控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低：
gt(m)＝(1-α1)*gt(m-1)+α1*(1-k)*β1；
其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α1≤1，β1≥0。
7.如权利要求1所述的扬声器系统的控制方法，其特征在于，采用如下公式控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数增加：
gt(m)＝(1-α2)*gt(m-1)+α2*(1-k*β2)；
其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α2≤1，β2≥0。
8.一种扬声器系统的控制装置，其特征在于，所述扬声器系统包括：依次耦接的数模转换器、功率放大器以及扬声器；所述控制装置包括：
采集单元，用于实时采集所述扬声器两端的电流信号和电压信号；所述扬声器两端的电流信号包括：参考信号对应的电流信号，以及经过所述温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电流信号；所述扬声器两端的电压信号包括：参考信号对应的电压信号，以及经过所述温度增益系数处理之后的音频输入信号对应的电压信号；
直流阻值估计单元，用于根据所述扬声器两端的电流信号和电压信号，估计所述扬声器的音圈的当前直流阻值，包括：以预设第一时长为周期，获取当前周期对应的所述扬声器两端的电流信号和电压信号；分别对所述当前周期对应的所述扬声器两端的电流信号和电压信号进行降采样，得到降采样后的电流信号和降采样后的电压信号；分别对所述降采样后的电流信号和所述降采样后的电压信号进行窄带滤波，得到降采样后的所述参考信号对应的电流信号以及降采样后的所述参考信号对应的电压信号；根据所述降采样后的所述参考信号对应的电流信号的幅度值和所述降采样后的所述参考信号对应的电压信号的幅度值，计算所述音圈的当前直流阻值；
温度值计算单元，用于根据所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值；
调整单元，用于根据所述音圈的当前温度值，调整输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数，使得所述音圈的温度值小于安全极限温度值；所述调整单元，用于：以预设第二时长为周期，计算在第m个周期内所述音频输入信号对应的电压信号的电压幅度vmag(m)；获取第m个周期对应的所述音圈的当前温度值Tr(m)；当所述电压幅度vmag(m)小于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k小于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数增加；当所述电压幅度vmag(m)大于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k大于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低；当所述电压幅度vmag(m)小于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k大于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变；当所述电压幅度v(m)大于预设电压阈值，且所述当前温度值Tr(m)与安全极限温度值的比值k小于预设比值时，控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数保持不变；其中，k＜1，所述第二时长小于所述第一时长。
9.如权利要求8所述的扬声器系统的控制装置，其特征在于，所述直流阻值估计单元，采用如下公式计算所述音圈的当前直流阻值：
Figure FDA0002457426110000041
其中：R(n)为所述音圈的当前直流阻值，vNB(n)为所述降采样后的所述参考信号对应的电压信号，iNB(n)为所述降采样后的所述参考信号对应的电流信号，MAG[vNB(n)]为vNB(n)的幅度值，MAG[iNB(n)]为iNB(n)的幅度值。
10.如权利要求8所述的扬声器系统的控制装置，其特征在于，所述参考信号为：
Figure FDA0002457426110000051
其中，spt(n)为所述参考信号；A为所述参考信号的电压幅度，且A小于所述音频输入信号的电压幅度；fpt为所述参考信号的频率，fs为所述音频输入信号采样频率。
11.如权利要求8所述的扬声器系统的控制装置，其特征在于，所述温度值计算单元，用于根据预设的音圈直流阻值与温度值的映射关系以及所述音圈的当前直流阻值，计算所述音圈的当前温度值。
12.如权利要求11所述的扬声器系统的控制装置，其特征在于，所述温度值计算单元，用于采用如下公式计算所述音圈的当前温度值：
Figure FDA0002457426110000052
其中，R(n)为所述音圈的当前直流阻值，R(t＝T0)是当温度为预设值温度值T0时的阻值，α为所述音圈的温升系数。
13.如权利要求8所述的扬声器系统的控制装置，其特征在于，所述调整单元，用于采用如下公式控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益系数降低：gt(m)＝(1-α1)*gt(m-1)+α1*(1-k)*β1；其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α1≤1，β1≥0。
14.如权利要求8所述的扬声器系统的控制装置，其特征在于，所述调整单元，用于采用如下公式控制第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数增加：gt(m)＝(1-α2)*gt(m-1)+α2*(1-k*β2)；其中，gt(m)为第m个周期输入至所述数模转换器的音频输入信号的温度增益控制系数，且gt(m)满足gt(m)＝min(1,max(α3,gt(m)))，α3为预设最小增益系数，且0≤α3≤1，0≤α2≤1，β2≥0。
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