CN109218956B

CN109218956B - 扬声器外壳表面温度的测量方法、计算机

Info

Publication number: CN109218956B
Application number: CN201811052652.4A
Authority: CN
Inventors: 朱杰; 秦东林; 章林
Original assignee: Shanghai Fugui Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Fourier Semiconductor Co ltd
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2038-09-10
Also published as: CN109218956A

Abstract

本发明提供了一种扬声器外壳表面温度的测量方法，包括如下步骤：步骤S1，计算扬声器的线圈温度T(coil)和外壳温度T(case)，并确定扬声器各参数与外壳表面温度之间的关系；步骤S2，计算线圈升温和根据K值计算外壳升温。其中，K值由扬声器的材料和结构决定，通过实验测定样本在T₀环境下的外壳温度以及线圈温度得到。同时提供了一种能够用来实施上述方法的计算机。本发明在无需知道热阻值的情况下，通过样测量和公式推算就能够得出扬声器外壳表面实际温度，方法简单有效，且易于实现。

Description

扬声器外壳表面温度的测量方法、计算机

技术领域

本发明涉及扬声器温度保护技术领域，具体地，涉及一种扬声器外壳表面温度的测量方法、计算机。

背景技术

在播放音乐时，驱动功率一部分通过振膜推动扬声器发声，另外一部分转化为热量，在线圈和扬声器外壳表面推升温度，为了保护扬声器不至于温度过高而损坏，现有技术通常会检测线圈温度并实时控制，但是，到目前为止，都没有一种技术可以提供扬声器外壳表面的温度，缺少扬声器外壳表面温度的数据，而扬声器外壳表面温度更接近人体接触，从而存在安全方面的限制，在手机、耳机等应用领域具有严格的安全规定。

目前现有技术中，通过I/V sensing(电流/电压测量)和专有算法能够得出扬声器音圈温度，例如：申请号为201711080667.7的中国发明专利申请《微型扬声器控制测温整合装置及方法》，公开的微型扬声器的控制测温整合装置，包括滤波器、增益放大器、加法器、功率放大器、萃取电阻、电流及电压滤波器、电流及电压积分器、算数逻辑单元以及非线性温控单元。滤波器接收输入信号经增益放大器放后形成输出信号,与波形产生器产生多频点的侦测信号，经由加法器形成相加信号，再由功率放大器推动微型扬声器发出声音信号，经线圈两端萃取电压信号，经萃取电阻形成萃取电流信号，萃取电压和萃取电流信号转换为数字信号，电压滤波器撷取出滤除电压信号，电流滤波器撷取出滤除电流信号，滤除电压信号与滤除电流信号分别通过积分运算后得到有效电压信号和有效电流信号，通过计算得到电阻信号后转换为温度信号，以此达到测试线圈温度的目的。但是，由于扬声器实际材料以及结构特点的不同会有从线圈到扬声器外表面不同的热扩散路径，相应的热阻值也会不同，如果直接利用音圈温度测算扬声器外表面温度，则得到的结果误差大且无法通用；如果采用在扬声器表面设置一个额外的温度传感器，势必会带来成本的支出，同时也在空间和布线方面带来困难。如何实时得到扬声器外壳表面温度，成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种扬声器外壳表面温度的测量与计算方法，该方法在无需知道热阻值的情况下，通过样本测量和公式计算，就能够得出扬声器外壳表面实际温度。

本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种扬声器外壳表面温度的测量方法，包括如下步骤：

步骤S1，计算扬声器的线圈温度T(coil)和外壳温度T(case)：

步骤S11，获取扬声器阻抗值、环境初始温度以及初始温度下的线圈阻抗，根据公式

利用扬声器阻抗值、和环境初始温度和初始温度下的线圈阻抗，计算线圈温度T(coil)；

其中，R_e表示扬声器阻抗值，R₀是在环境初始温度T₀时的线圈阻抗，T_θ是在线圈温度T(coil)下的线圈温度系数；

步骤S12，获取线圈的热阻值和外壳的热阻值，并利用线圈温度T(coil)，计算外壳温度T(case)；如下：

根据定义：

[T(coil)]/[Θ(coil)]＝Pd；[T(case)]/[Θ(case)]＝Pd

推导得到：

[T(coil)]/[Θ(coil)]＝[T(case)]/[Θ(case)]；

并进一步推导得到：

[T(coil)]/[T(case)]＝[Θ(coil)]/[Θ(case)]；

进而得到外壳温度T(case)：

T(case)＝T₀+(T(coil)-T₀)/K 公式1；

K＝[Θ(coil)]/[Θ(case)] 公式2；

其中，Pd表示转化为热量的功耗；K表示线圈热阻值与外壳热阻值比例关系；Θ(coil)表示线圈的热阻值，Θ(case)表示外壳的热阻值；

步骤S2，计算线圈升温ΔT(coil)和外壳升温ΔT(case)：利用线圈温度T(coil)，计算线圈升温ΔT(coil)，所述线圈升温ΔT(coil)通过以下方法计算得到：

ΔT(coil)＝T(coil)-T₀；

利用外壳温度T(case)，计算外壳升温ΔT(case)，所述外壳温升ΔT(case)通过以下方法计算得到：

ΔT(case)＝T(case)-T₀。

优选地，所述环境初始温度T₀设定为25摄氏度。

优选地，所述K值由扬声器的材料和结构决定，通过实验测定样本在T₀环境下的外壳温度以及线圈温度得到。

优选地，通过实验测定样本的方法为：

选择任意一种特定型号的扬声器，在T₀环境下，测试不同幅度与频率的信号输入下扬声器的外壳温度以及线圈温度；通过测试得到的扬声器的外壳温度以及线圈温度，利用如下公式，计算得出K值：

[T(coil)]/[T(case)]＝[Θ(coil)]/[Θ(case)]；

K＝[Θ(coil)]/[Θ(case)]。

优选地，测试过程中的外壳温度通过实际点温计点温测试的方法得到；测试过程中的线圈温度通过步骤S1中提供的线圈温度计算方法得到。

优选地，所述测算方法通过FSxx芯片实现。所述FSXX芯片为一种Smart-PA芯片。

优选地，所述扬声器阻抗值R_e通过FSxx芯片内部的I/V转换器换算得到。

综上，在得知相关参数后，可由芯片计算的扬声器线圈温度，换算得出扬声器外壳温度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种计算机，包括存储器、芯片以及存储在存储器上并能够在芯片上运行的计算机程序，所述芯片执行所述程序时用于执行上述任一项所述的方法。

优选地，所述芯片为FSxx芯片。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明在无需知道热阻值的情况下，通过样测量和公式推算就能够得出扬声器外壳表面实际温度，并传递外壳表面温度数据至设备管理系统，方便系统对结构内温度的实时检测和控制，方法简单有效，且易于实现。

2、本发明在实时监测扬声器音圈温度的同时，提供扬声器外壳表面温度，方便、实时，且无需额外的成本开支，适合推广。

3、通过本发明，可以让设备CPU直接访问FSxx芯片(一种Smart-PA芯片)中的温度数据，通过控制功耗合理分配电池能量以达到控制扬声器温度的效果。

4、本发明还可以应用于除了手机扬声器以外的其他任一型号、尺寸的扬声器，尤其对于扬声器本身空间狭小无法安装传感器或者对于像耳机这样不便于安装传感器的情况，本发明更显优势。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的扬声器外壳表面温度的测量方法流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

实施例

本实施例提供了一种扬声器外壳表面温度的测量方法，包括如下步骤：

获取扬声器阻抗值、环境初始温度以及初始温度下的线圈阻抗，利用扬声器阻抗值、环境初始温度和初始温度下的线圈阻抗计算线圈温度。其中，扬声器阻抗值通过芯片内部I/V sensing换算得到。芯片计算出线圈温度后，反推扬声器外壳温度。其中芯片使用公式

来计算扬声器线圈温度。

获取线圈的热阻值和外壳的热阻值，并利用线圈温度T(coil)，计算外壳温度T(case)；如下：

根据定义：

[T(coil)]/[Θ(coil)]＝Pd；[T(case)]/[Θ(case)]＝Pd

上式推导：

[T(coil)]/[Θ(coil)]＝[T(case)]/[Θ(case)]

继续：

[T(coil)]/[T(case)]＝[Θ(coil)]/[Θ(case)]

演化一下上述公式变成公式1：

T(case)＝T₀+(T(coil)-T₀)/K------公式1

进一步地：

K＝[Θ(coil)]/[Θ(case)]------公式2

其中R_e值通过芯片内部I/V sensing(I/V转换器)换算得到，R₀是在环境初始温度T₀时的线圈阻抗，通过芯片内部计算方式获取，T_θ是在该线圈温度下的线圈属温度系数；

ΔT(coil)：线圈温升，由芯片计算得到，芯片内部计算使用以下公式ΔT(coil)＝T(coil)-T₀；

ΔT(case)：外壳温升，通过算式计算得到：ΔT(case)＝T(case)-T₀；

Pd：转化为热量的功耗，与信号的幅度和频率相关。具体为，扬声器外壳温度是经由扬声器内部线圈发热传递到外壳上从而使外壳升温，扬声器线圈温度与接收信号的幅度与频率相关故，扬声器外壳温度同样相关于信号幅度与频率。

K值作为计算公式中的一个中间变量，其数值完全由扬声器结构以及材质决定，代表扬声器特定的结构以及材质。

在本实施例中，设定环境初始温度T₀为25摄氏度。

设定环境初始温度T₀为25度，代入下述公式1：T(case)＝T₀+(T(coil)-T₀)/K，得到T(case)＝25+(T(coil)-25)/K。K值可由实际测试的音圈(线圈)温度以及外壳温度，推导得出。不同结构、材质的扬声器对应K值不同。

通过实验测定某一指定型号扬声器在T₀环境下的K值[Θ(coil)]/[Θ(case)]，得到扬声器线圈以及扬声器外壳的热阻值。其中：Θ(coil)：到线圈的热阻，由材料和结构决定；Θ(case)：到外壳的热阻，由材料和结构决定。

假设[Θ(coil)]/[Θ(case)]完全由材料和结构决定，扬声器设计完成后就是一个定量，这个定量通过实验测试得到。在知道线圈以及外壳热阻后，由公式2：K＝[Θ(coil)]/[Θ(case)]可以得出K值。

扬声器外壳的温升可以由线圈的温升来推导得出，线圈的温升是由FSxx芯片来提供。

综上所述，在得知相关参数后，可由芯片计算的扬声器线圈温度，换算得出扬声器外壳温度。

实施例2

本实施例提供了一种计算机，包括存储器、芯片以及存储在存储器上并能够在芯片上运行的计算机程序，所述芯片执行所述程序时用于执行实施例1中任一项所述的方法。

进一步地，所述芯片为FSxx芯片。

本实施例提供的计算机，可以被用来实现实施例1中提供的特定方法。芯片执行程序时，可用于执行一种扬声器外壳表面温度的测量方法。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种扬声器外壳表面温度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，计算扬声器的线圈温度T(coil)和外壳温度T(case)：

利用扬声器阻抗值、环境初始温度和初始温度下的线圈阻抗，计算线圈温度T(coil)；

根据定义：

[T(coil)]/[Θ(coil)]＝Pd；[T(case)]/[Θ(case)]＝Pd

推导得到：

[T(coil)]/[Θ(coil)]＝[T(case)]/[Θ(case)]；

并进一步推导得到：

[T(coil)]/[T(case)]＝[Θ(coil)]/[Θ(case)]；

进而得到外壳温度T(case)：

T(case)＝T₀+(T(coil)-T₀)/K 公式1；

K＝[Θ(coil)]/[Θ(case)] 公式2；

步骤S2，计算线圈升温ΔT(coil)和外壳升温ΔT(case)：

利用线圈温度T(coil)，计算线圈升温ΔT(coil)，所述线圈升温ΔT(coil)通过以下方法计算得到：

ΔT(coil)＝T(coil)-T₀；

利用外壳温度T(case)，计算外壳升温ΔT(case)，所述外壳升温ΔT(case)通过以下方法计算得到：

ΔT(case)＝T(case)-T₀；

所述K值由扬声器的材料和结构决定，通过实验测定样本在T₀环境下的外壳温度以及线圈温度得到；

通过实验测定样本的方法为：

[T(coil)]/[T(case)]＝[Θ(coil)]/[Θ(case)]；

K＝[Θ(coil)]/[Θ(case)]；

测试过程中的外壳温度通过实际点温计点温测试的方法得到；测试过程中的线圈温度通过步骤S1中提供的线圈温度计算方法得到。

2.根据权利要求1所述的扬声器外壳表面温度的测量方法，其特征在于，所述环境初始温度T₀设定为25摄氏度。

3.根据权利要求1所述的扬声器外壳表面温度的测量方法，其特征在于，所述测量方法通过FSxx芯片实现。

4.根据权利要求3所述的扬声器外壳表面温度的测量方法，其特征在于，所述扬声器阻抗值R_e通过FSxx芯片内部的I/V转换器换算得到。

5.一种计算机，包括存储器、芯片以及存储在存储器上并能够在芯片上运行的计算机程序，其特征在于，所述芯片执行所述程序时用于执行权利要求1至4中任一项所述的方法。

6.根据权利要求5所述的计算机，其特征在于，所述芯片为FSxx芯片。