CN109429139A - 扬声器分区的实时和非实时检测方法、装置及广播系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扬声器分区的实时和非实时检测方法、装置及广播系统，各扬声器分区并联有一个或多个扩音器及电容，实时检测方法包括：产生检测信号，其中，所述检测信号为预定频率的正弦波电压信号；将所述检测信号和音频信号叠加为叠加信号并输入至功放电路；所述功放电路将所述叠加信号输入所要检测的扬声器分区中；获得所述功放电路输出的回路电压信号；获得所要检测的扬声器分区输出的回路电流信号；以及计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差；依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区线路是否故障。本发明提供的方法及装置可以实现扬声器分区的可靠检测。

Description

扬声器分区的实时和非实时检测方法、装置及广播系统

技术领域

本发明涉及音频输出设备的检测，尤其涉及一种扬声器分区的实时和非实时检测方法、装置及广播系统。

背景技术

广播系统通常包括一个或多个功放电路，每个功放电路负责一个或多个扬声器分区，每个分区包括一个或多个扬声器。扬声器作为广播系统的核心部件，扬声器分区线路的故障会造成该扬声器分区中的扬声器无法播出。尤其，当扬声器分区发生短路故障时，会造成该扬声器分区对应的功放电路故障，当功放电路故障时，该功放电路负责的所有扬声器分区都将无法播放。因此，为了保证正常广播或者火警时，广播系统能够正常工作，广播系统需要能检测扬声器线路的状态。

现有的扬声器线路检测方法主要通过阻抗检测的方式，对正常安装好的扬声器进行校准并保存其阻抗值作为校准值。之后，对扬声器电路进行检测，获取阻抗值并与校准值比较来判断扬声器电路是否故障。然而，这样的检测方式，由于定瓦数的扬声器在不同工作状态下，受到变压器的影响，其将具有不同的阻抗值。因此，阻抗检测的方式仅能在扬声器不工作时进行检测。此外，阻抗检测通常直接检测电路的电压信号，而电路的电压信号容易被干扰导致检测精度受影响。

由此可见，现有的扬声器线路的检测方法仅能在扬声器不工作时才能够进行线路检测，且检测结果并非十分可靠。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种扬声器分区的实时和非实时检测方法、装置及广播系统，实现扬声器分区的可靠检测。

根据本发明的一个方面，提供一种扬声器分区的实时检测方法，一个或多个扬声器分区与一个功放电路连接，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置有与所述一个或多个扩音器并联的电容，所述实时检测方法包括：产生检测信号，其中，所述检测信号为预定频率的正弦波电压信号；将所述检测信号和音频信号叠加为叠加信号并输入至功放电路；所述功放电路将所述叠加信号输入所要检测的扬声器分区中；获得所述功放电路输出的回路电压信号；获得所要检测的扬声器分区输出的回路电流信号；计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差；以及依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区线路是否故障。

可选地，在产生检测信号之后和将所述检测信号和音频信号叠加为叠加信号并输入至功放电路之前还包括：确定所要检测的扬声器分区，所要检测的扬声器分区正播放所述音频信号。

可选地，在产生检测信号之后和将所述检测信号和音频信号叠加为叠加信号并输入至功放电路之前还包括：放大所述检测信号的有效值，并通过低通滤波平滑所述检测信号的正弦波形；减小经平滑的所述检测信号的有效值以使所述检测信号适应所述功放电路。

可选地，计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差包括：以大于所述预定频率的采样频率分别连续采集所述回路电压信号和所述回路电流信号以获得电压采样序列和电流采样序列；依据所述电压采样序列和电流采样序列，利用离散傅里叶变换计算所述回路电压信号和所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差。

可选地，依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区线路是否故障包括：判断所述相位差是否小于第一预定阈值，若所述相位差小于所述第一预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路正常，第一预定阈值小于0；判断所述相位差为是否大于第二预定阈值，若所述相位差大于所述第二预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路开路故障，所述第二预定阈值大于0；判断所述相位差为是否大于等于所述第一预定阈值且小于等于所述第二预定阈值，若所述相位差大于等于所述第一预定阈值且小于等于所述第二预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路短路故障。

可选地，获得所要检测的扬声器分区输出的回路电流信号之后还包括：计算所述回路电流信号在频域上所述预定频率的幅值；判断所述幅值是否小于第三预定阈值，若所述幅值小于所述第三预定阈值时，则确定所要检测的扬声器分区线路开路故障。

根据本发明的又一方面，还提供一种扬声器分区的非实时检测方法，一个或多个扬声器分区与一个功放电路连接，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置有与所述一个或多个扩音器并联的电容，所述实时检测方法包括：产生检测信号，其中，所述检测信号为预定频率的正弦波电压信号；将所述检测信号输入所要检测的扬声器分区中；获得所要检测的扬声器分区输出的回路电压信号及回路电流信号；计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差；以及依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区线路是否故障。

可选地，在产生检测信号之后和将所述检测信号输入所要检测的扬声器分区中之前还包括：确定所要检测的扬声器分区，所要检测的扬声器分区当前未播放音频信号。

可选地，在产生检测信号之后和将所述检测信号输入所要检测的扬声器分区中之前还包括：放大所述检测信号的有效值，并通过低通滤波平滑所述检测信号的正弦波形；减小经平滑的所述检测信号的有效值。

可选地，计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差包括：以大于所述预定频率的采样频率分别连续采集所述回路电压信号和所述回路电流信号以获得电压采样序列和电流采样序列；依据所述电压采样序列和电流采样序列，利用离散傅里叶变换计算所述回路电压信号和所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差。

可选地，依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区线路是否故障包括：判断所述相位差是否小于第一预定阈值，若所述相位差小于所述第一预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路正常，第一预定阈值小于0；判断所述相位差为是否大于第二预定阈值，若所述相位差大于所述第二预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路开路故障，所述第二预定阈值大于0；判断所述相位差为是否大于等于所述第一预定阈值且小于等于所述第二预定阈值，若所述相位差大于等于所述第一预定阈值且小于等于所述第二预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路短路故障。

可选地，获得所要检测的扬声器分区输出的回路电流信号之后还包括：计算所述回路电流信号在频域上所述预定频率的幅值；判断所述幅值是否小于第三预定阈值，若所述幅值小于所述第三预定阈值时，则确定所要检测的扬声器分区线路开路故障。

根据本发明的又一方面，还提供一种扬声器分区的检测装置，一个或多个扬声器分区与一个功放电路连接，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置有与所述一个或多个扩音器并联的电容，所述检测装置包括：检测模块，配置成：产生检测信号，所述检测信号为预定频率的正弦波电压信号；将所述检测信号输入所要检测的扬声器分区中；从采集模块获得所要检测的扬声器分区连接的功放电路或所要检测的扬声器分区输出的回路电压信号；从采集模块获得所要检测的扬声器分区输出的回路电流信号；计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差；依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区线路是否故障；采集模块，配置成：采集所要检测的扬声器分区连接的功放电路或所要检测的扬声器分区输出的回路电压信号；采集所要检测的扬声器分区输出的回路电流信号。

可选地，还包括：第一级运放电路，配置成放大所述检测模块输出的检测信号的有效值，并通过低通滤波平滑所述检测信号的正弦波形；第二级运放电路，配置成减小经第一级运放电路调节的所述检测信号的有效值。

可选地，所述第二级运放电路还配置成：与音频信号源连接，在所要检测的扬声器分区工作时将音频信号叠加到所述检测信号上。

可选地，还包括：电流信号差分放大电路，配置成对所要检测的扬声器分区输出的电流信号进行差分放大运算以获得回路电流信号；电压信号差分放大电路，配置成对所要检测的扬声器分区连接的功放电路或所要检测的扬声器分区输出的电压信号进行差分放大运算以获得回路电压信号。

可选地，还包括：选择模块，配置成确定所要检测的扬声器分区，若所述选择模块确定的所要检测的扬声器分区正播放音频信号，则所述检测模块将所述检测信号通过所述功放电路输入到所要检测的扬声器分区，且所述采集模块配置成采集所要检测的扬声器分区连接的功放电路输出的回路电压信号；若所述选择模块确定的所要检测的扬声器分区当前未播放音频信号，则所述检测模块将所述检测信号输入到所要检测的扬声器分区，且所述采集模块配置成采集所要检测的扬声器分区输出的回路电压信号。

可选地，还包括：编码模块，配置成：对所述检测模块产生的检测信号进行数模转换；和/或对所述采集模块采集的回路电压信号及回路电流信号进行模数转换并输入到所述检测装置。

根据本发明的又一方面，还提供一种扬声器分区的故障隔离方法，一个或多个扬声器分区与一个功放电路连接，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置有与所述一个或多个扩音器并联的电容，所述故障隔离方法包括：按如上所述的实时检测方法对所要检测的扬声器分区进行实时检测；若判断所要检测的扬声器分区为短路故障，至少使所要检测的扬声器分区与功放电路断开以作为隔离分区；按如上所述的非实时检测方法对所述隔离分区进行非实时检测；若在非实时检测中所述隔离分区正常，则重新接入所述隔离分区。

可选地，若判断所要检测的扬声器分区为短路故障，至少使所要检测的扬声器分区与功放电路断开以作为隔离分区还包括：对所要检测的扬声器分区连接的功放电路进行故障检测，若该功放电路故障，则使该功放电路连接的所有扬声器分区作为隔离分区。

可选地，若在非实时检测中所述隔离分区正常，则重新接入所述隔离分区之后还包括：对隔离分区连接的功放电路再次进行故障检测，若该功放电路故障，则再次对所述隔离分区进行非实时检测。

根据本发明的又一方面，还提供一种扬声器分区的故障隔离系统，一个或多个扬声器分区与一个功放电路连接，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置有与所述一个或多个扩音器并联的电容，所述隔离系统包括：如上所述的检测装置，配置成对所要检测的扬声器分区进行实时检测和/或非实时检测；开关模块，连接至各所述扬声器分区，配置成当在实时监测中判断所要检测的扬声器分区为短路故障，使所要检测的扬声器分区与功放电路断开以作为待进行非实时检测的隔离分区。

可选地，还包括：功放检测模块，配置成对所要检测的扬声器分区对应的功放电路进行故障检测；所述开关模块还配置成当所述功放电路故障，则使所要检测的扬声器分区对应的功放电路连接的所有扬声器分区作为隔离分区。

根据本发明的又一方面，还提供一种广播系统，包括：一个或多个功放电路，每个功放电路连接一个或多个扬声器分区，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置一电容与所述一个或多个扩音器并联；如上所述的功放电路的故障隔离系统。

本发明通过在扬声器分区并联一电容，使扬声器分区的线路具有电容特性，然后提供预定频率的正弦波检测信号，对自扬声器分区和功放电路采集的回路电压信号和回路电流信号进行计算，获取在频域上该预定频率的电压和电流的相位差，依据该相位差即可判断扬声器分区的状态。由此，可实现扬声器分区的实时检测和非实时监测，无需对设备进行校准，且计算相位差来进行检测能够有效避免检测信号受到外部信号干扰而造成检测的误差。此外，本发明还提供了结合实时检测和非实时检测的隔离方法来进行短路故障的隔离，确保同一功放电路的其他扬声器分区能够正常工作。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1示出了根据本发明实施例的扬声器分区的检测装置的示意图。

图2示出了根据本发明实施例的扬声器分区的实时检测方法及装置的原理图。

图3示出了根据本发明实施例的扬声器分区的实时检测装置的示意图。

图4示出了根据本发明实施例的第一级运放电路的电路图。

图5示出了根据本发明实施例的第二级运放电路的电路图。

图6示出了根据本发明实施例的信号放大电路的电路图。

图7示出了根据本发明实施例的扬声器分区的实时检测方法的流程图。

图8至图14示出了根据本发明实施例的扬声器分区的实时检测方法的不同情况下回路电压信号及回路电流信号的采样波形图。

图15示出了根据本发明实施例的扬声器分区的非实时检测方法及装置的原理图。

图16示出了根据本发明实施例的扬声器分区的非实时检测装置的示意图。

图17示出了根据本发明实施例的信号调节模块的电路图。

图18示出了根据本发明实施例的电流信号差分放大电路的电路图。

图19示出了根据本发明实施例的电压信号差分放大电路的电路图。

图20示出了根据本发明实施例的扬声器分区的非实时检测方法的流程图。

图21至图27示出了根据本发明实施例的扬声器分区的非实时检测方法的不同情况下回路电压信号及回路电流信号的采样波形图。

图28示出了根据本发明实施例的扬声器分区的故障隔离方法的流程图。

图29示出了根据本发明实施例的广播系统的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

为了解决现有技术的缺陷，本发明提供一种扬声器分区的实时和非实时检测方法、装置及广播系统，以实现可靠的扬声器分区检测。

首先参见图1，图1示出了根据本发明实施例的扬声器分区的检测装置的示意图。图1仅示意性地示出一个扬声器分区107和功放电路103连接，扬声器分区107的数量和功放电路103的数量并非以此为限。各扬声器分区107并联有一个或多个扩音器，且每个扬声器分区107设置有与一个或多个扩音器并联的电容(各扬声器分区107中扬声器及电容的连接可参见图2及图14)。

本发明提供的检测装置包括检测模块101及采集模块120。检测模块101配置成产生检测信号，该检测信号为预定频率的正弦波电压信号，并将所述检测信号输入所要检测的扬声器分区107中。检测模块101还配置成从采集模块120获得所要检测的扬声器分区107连接的功放电路103或所要检测的扬声器分区107输出的回路电压信号，并从采集模块120获得所要检测的扬声器分区107输出的回路电流信号。检测模块101还配置成计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差，并依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区107线路是否故障。采集模块120配置成采集所要检测的扬声器分区107连接的功放电路103或所要检测的扬声器分区107输出的回路电压信号，及采集所要检测的扬声器分区107输出的回路电流信号。下文所阐述的实时检测和非实时检测可共用如图1所示的检测装置。

下面参见图2，图2示出了根据本发明实施例的扬声器分区的实时检测方法及装置的原理图。图1示出一个功放电路103，该功放电路103通过继电器或其他开关模块与两个扬声器分区107连接。每个扬声器分区107并联有一个或多个扬声器106。

每个扬声器分区107还设置有一电容110，电容110与该扬声器分区107中的一个或多个扬声器106并联以使各个扬声器分区107的线路具有电容特性。可选地，电容110设置在每个扬声器分区107的末端。根据不同特性的线路可知，若线路中仅包括电容，则该线路的电压和电流的相位差为-90度；若线路中只有电感(扬声器具有电感元件)，则该线路的电压和电流的相位差为90度；若线路中只有电阻，则该线路的电压和电流的相位差为0度。由此可见，当各个扬声器分区107并联电容110并使扬声器分区107的线路具有电容特性，则当一检测信号经过扬声器分区107，其回路电压信号和回路电流信号的相位差为负数(即具有电容特性)时，可大致判断该扬声器分区107正常；当一预定频率的正弦波检测信号经过扬声器分区107，其回路电压信号和回路电流信号的相位差为正数时，可大致判断该扬声器分区107为开路；当一检测信号经过扬声器分区107，其回路电压信号和回路电流信号的相位差接近0时，可大致判断该扬声器分区107短路。在一个优选地实施例中，若当前分区接入的扬声器的总瓦数大于250W，则选取94nf的电容进行并联；若当前分区接入的扬声器的总瓦数小于等于250W，在选取47nf的电容进行并联。

图2仅仅是示意性地示出本发明的多个模块和设备，各个设备的数量并非以此为限。例如，可以有多个功放电路103；每个功放电路103可以连接一个扬声器分区107，或者连接两个以上的扬声器分区107；每个扬声器分区107可以仅设置一个扬声器106或者设置两个以上的扬声器106；每个扬声器分区107所并联的电容数量可以是多个，在此不予赘述。

具体而言，图2中用于实时检测方法的检测装置包括检测模块101、调节模块111、选择模块(例如多路选择器108及开关元件109)、采集模块(包括电流采集模块104及电压采集模块105)。多路选择器108及开关元件109可确定并控制所要检测的扬声器分区107通路。在实时检测中，所要检测的扬声器分区107正播放音频信号。电流采集模块104配置成采集所要检测的扬声器分区107输出的回路电流信号。电压采集模块105配置成采集所述功放电路103输出的回路电压信号。

检测模块101配置成产生检测信号，所述检测信号为预定频率的正弦波电压信号，所述预定频率大于人耳可听声的频率。具体而言，人耳可听声的频率为20Hz至20000Hz，则该检测信号的预定频率可为21000Hz至25000Hz之间任一频率。优选地，本实施例可采用预定频率为22000Hz的检测信号。检测模块101还配置成计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差，依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区107线路是否故障。

信号调节模块111配置成将所述检测信号和所述音频信号叠加为叠加信号并输入至功放电路103，所述叠加信号经由所述功放电路103输入至所要检测的扬声器分区107中。本实施例中，检测信号和音频信号同时在扬声器106播放，由于检测信号的频率大于人耳可听声的频率，因此，即时检测信号和音频信号同时播放，检测信号也不会使音频信号的播放产生影响。

结合上述模块及装置描述本发明提供的实时检测方法。

首先，由检测模块101产生检测信号，所述检测信号为预定频率的正弦波电压信号，所述预定频率大于人耳可听声的频率。例如检测信号的频率可设为22000Hz。然后，由一选择模块确定所要检测的扬声器分区107。例如，由多路选择器108及开关元件109使所要检测的扬声器分区107的输入端口及输入端口分别与功放电路103和电流采集模块104形成通路。在实时检测中，所要检测的扬声器分区107正播放音频信号。之后，由信号调节模块111将所述检测信号和所述音频信号叠加为叠加信号并输入至功放电路103，功放电路103将所述叠加信号输入所要检测的扬声器分区107中。由电压采集模块105采集功放电路103输出的回路电压信号并发送至检测模块101。由电流采集模块104采集所要检测的扬声器分区107输出的回路电流信号并发送至检测模块101。检测模块101计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差，依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区107线路是否故障。

下面参见图3，图3示出了根据本发明实施例的用于扬声器分区的实时检测的检测装置的示意图。

图3为本发明提供的一具体实施例的用于实时检测的检测装置216。扬声器分区的电路与图2相同。检测装置216包括检测模块201、信号调节模块202、选择模块、电压采集模块210、电流采集模块211及编码模块215。

检测模块201在本实施例中为一嵌入式Cortex-M4内核的控制芯片。本发明并非以此为限，检测模块201也可以通过其他硬件或硬软件结合来实现。检测模块201也可由多个功能模块集成来实现。

检测模块201配置成产生检测信号。具体而言，自检测模块201的数模转换端口提供22000Hz的正弦波电压信号作为检测信号。检测模块201还配置成计算回路电压信号和回路电流信号在频域上22000Hz的相位差，并根据相位差判断所检测的扬声器分区209的线路是否故障。在本实施例中，检测模块201可采用离散傅里叶变换来计算回路电压信号和回路电流信号在频域上预定频率相位差。

信号调节模块202配置成调节检测模块201提供的所述检测信号，并将检测信号和来自音频信号源206的音频信号叠加为叠加信号并输入至功放电路207。信号调节模块202可以包括幅度调节模块203、第一级运放电路204及第二级运放电路205。幅度调节模块203配置成逐步增大检测模块201提供的检测信号的有效值，并输入至第一级运放电路204。例如，幅度调节模块203可逐步增大检测信号的有效值至250mV。幅度调节模块203可选地为一音量调节芯片，并可通过I2C接口与检测模块201相通信。幅度调节模块103逐步增加检测模块201提供的检测信号的有效值，以防止检测信号有效值突变而在系统中产生的噪音。

第一级运放电路204配置成放大经幅度调节模块203调节的检测信号的有效值，并通过低通滤波平滑检测信号的正弦波形。可选地，第一级运放电路204采用阻容电路对检测信号进行平滑滤波。为了实现更好的滤波效果，固在第一级运放电路204中首先对检测信号的有效值进行放大。图4示出了第一级运放电路204的一种实现方式，如图4所示，第一级运放电路204包括电容C21至C24、电阻R21至R26及运算放大器A21。经幅度调节模块203调节的检测信号自IN21端输入到第一级运放电路204，经由第一级运放电路204放大滤波后自OUT21端输出。图4仅仅是示意性地，实现信号放大及滤波的其他电路也在本发明的保护范围之内。

第二级运放电路205配置减小经第一级运放电路204调节的所述检测信号的有效值以使检测信号的有效值适应功放电路207的输入端口。第二级运放电路205还配置成将检测信号和音频信号叠加并输入至功放电路207。检测信号和音频信号的叠加信号在第二级运放电路205中也减小了有效值以适应功放电路207的输入端口。图5示出了第二级运放电路205的一种实现方式，如图5所示，第二级运放电路205包括电容C31至C37、电阻R31至R38及运算放大器A31、A32。自第一级运放电路204的OUT21端输出的检测信号从IN31端输入到第二级运放电路205，音频信号自IN32端输入到第二级运放电路205。检测信号和音频信号在第二级运放电路205叠加，并在第二级运放电路205减小有效值后自OUT31端和OUT32端输出叠加信号(或仅检测信号)的差分信号。图5仅仅是示意性地，实现信号叠加及减小的其他电路也在本发明的保护范围之内。

选择模块可包括开关模块208及多路选择器213。通过开关模块208、多路选择器212及多路选择器213可使所要检测的扬声器分区209与各检测部件连通。当系统具有多个功放电路或者当各功放电路配备备用功放电路时，通过多路选择器212可使所要检测的功放电路与各检测部件连通。

电压采集模块210可选地包括压降与差分电路，配置成减小自功放电路207输出端口输出的电压信号的有效值，并形成电压信号的差分信号作为回路电压信号。电压采集模块210将回路电压信号发送至一编码模块215。通过压降与差分电路中生成电压信号的差分信号，以在后续采样分析中减少电路干扰。电流采集模块211可选地，为一霍尔元件。通过该霍尔元件211可采集自扬声器分区209输出的回路电流信号。可选地，电流采集模块211采集的回路电流信号还经过一信号放大电路214进行信号放大，再输入编码模块215。图6示出了信号放大电路214的一个的一种实现方式，如图6所示，信号放大电路214包括电容C41至C43、电阻R41至R43及运算放大器A41。经霍尔元件211采集的回路电流信号自IN41端输入到信号放大电路214，经由信号放大电路214放大后自OUT41端输出。图6仅仅是示意性地，实现信号放大的其他电路也在本发明的保护范围之内。

在本实施例中，各个功放电路207的输出端口都连接一电压采集模块210，然后通过多路选择器212选择使哪一路功放电路207与编码模块215连通；各个扬声器分区209的输出端口都连接一电流采集模块211，然后通过多路选择器213选择使哪一路扬声器分区209与编码模块215连通。在一些变化例中，多个功放电路207共用一电压采集模块210，即功放电路207的输出信号首先通过多路选择器212，然后通过电压采集模块210形成回路电压信号输出到编码模块215。在又一些变化例中，多个扬声器分区209共用一电流采集模块211，即扬声器分区209的输出信号首先通过多路选择器213，然后通过电流采集模块211形成回路电流信号输出到编码模块215。

回路电压信号和回路电流信号分别通过编码模块215的两个模数转换端口输入编码模块215。编码模块215以大于所述预定频率的采样频率分别连续采集所述回路电压信号和所述回路电流信号以获得电压采样序列和电流采样序列，并对电压采样序列和电流采样序列进行模数转换，并将经由模数转换的电压采样序列和电流采样序列发送至检测模块201，以供检测模块201计算回路电压信号和回路电流信号在频域上定频率的相位差。编码模块215的采样频率大于检测信号的预定频率，在一些实施例中，编码模块215的采样频率可以为96000Hz。采样频率选择需不小于检测信号频率的2倍，在这里也可以选择44000Hz，88000Hz作为采样频率。电压采样序列和电流采样序列中的采样点数量都为2048。在不考虑软件的计算量情况下采样点数量越多越好，这里采样点数量也可以为1024，4096等。采集模块215可选地为一Codec芯片。

下面参见图7，图7示出了根据本发明实施例的扬声器分区的实时检测方法的流程图。在图7所示的实施例中，各功放电路还可配置有一备用功放电路，当对功放电路对应的扬声器分区进行实时检测时，还需判断当前进行功放电路的检测还是备用功放电路的检测。

具体而言，图7共示出14个步骤。

首先是步骤S301，产生22000Hz的正弦波电压检测信号。产生的检测信号经由一幅度调节芯片逐步增加有效值至250mV，经由运放电路进行平滑滤波，然后检测信号与音频信号叠加为叠加信号。

步骤S302，判断当前扬声器分区是否播放。由于本实施例为实时检测，因此，仅检测当前正在播放的扬声器分区。若当前扬声器分区并未播放，则转至步骤S314，将检测目标转到下一扬声器分区。若当前扬声器分区播放，则继续执行步骤S303。

步骤S303，判断是否检测备用功放电路。若检测备用功放电路则执行步骤S304，将继电器切换到备用功放电路的输入端口，以使叠加信号可以输入备用功放电路的输入端口。若不检测备用功放电路，即检测当前功放电路，则执行步骤S305，将继电器切换到当前功放电路的输入端口，以使叠加信号可以输入当前功放电路的输入端口。叠加信号经由功放电路输入到所检测的扬声器分区并流经扬声器分区中各扬声器和电容。

然后，执行步骤S306，将多路选择器切换到所检测的扬声器分区的输出端口，以采集扬声器分区输出的回路电流信号。

步骤S307，将多路选择器切换到当前所检测的功放电路的输出端口，以采集功放电路输出的回路电压信号。步骤S306和步骤S307的执行顺序并非由此限定，在一些实施例中，也可先执行步骤S307再执行步骤S306。

步骤S308，利用离散傅里叶变换计算回路电压信号和回路电流信号在频域上22000Hz相位差和电流幅值。

具体而言，步骤S308还包括以以大于所述预定频率的相同采样频率分别连续采集所述回路电压信号和所述回路电流信号以获得电压采样序列和电流采样序列，并对获得电压采样序列和电流采样序列进行模数转换。回路电压信号及所述回路电流信号的连续采样点都为N个，N为大于0的整数。依据该N个采样点，利用离散傅里叶变换分别计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上预定频率相位差。

进一步地，可如下方式进行计算：

首先，计算所述预定频率在所述采样序列的离散傅里叶变换中所对应的横坐标k：

其中，Fs为所述采样频率，Fn为所述预定频率。在一具体实施例中，N为2048，Fs为采样频率(在本实施例中为96000Hz)，Fn为预定频率(在本实施例中为22000Hz)，则k取整数为470(可四舍五入取整、向上取整或者向下取整)。以k的值按((k-1)*Fs/N)倒推重新计算Fn值，约为21.98kHz，接近22kHz，可满足频段要求。

按如下公式计算在所述采样序列的离散傅里叶变换中所述横坐标k所对应的复数：

其中，N为所述采样序列中采样点的数量，n为所述采样序列的采样点序号，n＝0,1,…,N-1，x(n)为采样点n的采样值，j2π为复数的表现形式，相当于复数i，e为自然常数，对应地，在本实施例中，横坐标k所对应的复数为其中，x(n)为电流采样序列的采样点n的采样值时，计算所得的X(k)为电流采样序列的离散傅里叶变换中所述横坐标k所对应的复数；x(n)为电压采样序列的采样点n的采样值时，计算所得的X(k)为电压采样序列的离散傅里叶变换中所述横坐标k所对应的复数

分别将电流采样序列及电压采样序列的X(k)转换为复数a+bj的形式，并根据arctanb/a计算电压相位θ_V与电流相位θ_I，所述相位差θ＝θ_V-θ_I。由于具体实现中，利用软件调用快速傅里叶变换函数库计算出电压复数值和电流复数值后，用反三角函数计算的相位范围为-180度至180度，而由于硬件设计的原因，当所检测的线路短路时，计算所得的相位差为25度，因此，通过将所有计算所得的相位差减去25度即可获得最终用于判断线路是否故障的相位差。

进一步地，电流幅值也可按上述公式计算。具体而言，计算电流采样序列的X(k)，然后，计算X(k)的模An。具体而言，对X(k)用复数a+bj表示，则其模为最后，计算所述回路电流信号在频域上所述预定频率的电流幅值为

步骤S309，判断电流幅值是否接近0或者计算所得的相位差是否大于第二预定阈值，第二预定阈值大于0。

若判断电流幅值接近0或者计算所得的相位差大于第二预定阈值，则说明扬声器分区产生开路现象并使得并联在末端的电容开路，因此执行步骤S310，判断所检测的扬声器分区为开路故障。

若判断电流幅值不接近0并且计算所得的相位差不大于第二预定阈值，则继续步骤S311判断计算所得的相位差是否大于等于第一预定阈值且小于等于第二预定阈值。可选地，第一预定阈值小于0，且第一预定阈值和第二预定阈值都为接近0的常数

若判断计算所得的相位差大于等于第一预定阈值且小于等于第二预定阈值，则说明相位差接近0度，其表示扬声器分区的电阻特性很小，电阻基本为0，因此执行步骤S312，判断所检测的扬声器分区为短路故障。

若判断计算所得的相位差小于第一预定阈值，则执行步骤S313，判断所检测的扬声器分区正常。

上述步骤S310、S311及S312之后皆可执行步骤S315，将检测目标转至下一扬声器分区。且上述步骤S309、S311的判断顺序并非以此为限。

下面结合图8至图14说明上述步骤S309至步骤S313的电流和电压相位差数值对于扬声器回路故障的判断。图8至图14示出当前分区接入的扬声器的总瓦数为560W，所并联的电容为94nf的回路电流信号和回路电压信号采样的波形图(检测信号频率为22000Hz)，纵坐标为经由编码模块编码的数值(CV，Codec Value)，横坐标为按时间顺序排列的采样点序号。

第一实施例：

通过图8示出的回路电流信号和图9示出的回路电压信号的波形，经由快速傅里叶变换计算22000Hz频点的相位差为-50度。由此，可判断当前实时监测扬声器分区线路状态正常。

第二实施例：

通过图10示出的回路电流信号和图11示出的回路电压信号的波形，经由快速傅里叶变换计算22000Hz频点的相位差为0度。由此，可判断当前实时监测扬声器分区线路短路故障。

第三实施例：

图12示出回路电压信号的波形，在本实施例中由于回路电流信号很小，无法绘制图表。同时，由于回路电流信号很小，因此，可判断当前实时监测扬声器分区线路为完全开路的状态。

第四实施例：

通过图13示出的回路电流信号和图14示出的回路电压信号的波形，经由快速傅里叶变换计算22000Hz频点的相位差为48度。由此，可判断当前实时监测扬声器分区线路末端并联的电容为开路，当前实时监测扬声器分区线路为开路故障。

下面参见图15，图15示出了根据本发明实施例的扬声器分区的非实时检测方法及装置的原理图。与图2类似，图15示出一个功放电路403，该功放电路403通过继电器或其他开关模块与两个扬声器分区407连接。每个扬声器分区407并联有一个或多个扬声器406。每个扬声器分区407还设置有一电容410，电容410与该扬声器分区407中的一个或多个扬声器406并联以使各个扬声器分区107的线路具有电容特性。可选地，电容410设置在每个扬声器分区407的末端。图14仅仅是示意性地示出本发明的多个模块和设备，各个设备的数量并非以此为限。

具体而言，图15中非实时检测方法及装置包括检测模块401、选择模块(例如多路选择器408)、采集模块(即电压及电流采集模块404)、信号调节模块(例如运放电路405)。多路选择器408可确定并控制所要检测的扬声器分区407通路。在非实时检测中，所要检测的扬声器分区407不播放音频信号，也就是说，所要检测的扬声器分区407不与功放电路403形成通路，不播放自音频信号源402发送的音频信号。

电压及电流采集模块404配置成采集所要检测的扬声器分区407输出的回路电流信号及回路电压信号。

检测模块401配置成产生检测信号，所述检测信号为预定频率的正弦波电压信号，所述预定频率大于人耳可听声的频率。该检测信号用于输入至扬声器分区407。该检测信号为预定频率的正弦波电压信号。预定频率为大于人耳可听声的频率。具体而言，人耳可听声的频率为20Hz至20000Hz，则该检测信号的预定频率可为21000Hz至25000Hz之间任一频率。优选地，本实施例可采用预定频率为22000Hz的检测信号。检测模块401还配置成计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上预定频率的相位差，并依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区407线路是否故障。

运放电路405配置成调节检测信号，并将检测信号输入至所要检测的扬声器分区407中。

结合上述模块及装置描述本发明提供的非实时检测方法。

首先，由检测模块401产生检测信号，所述检测信号为预定频率的正弦波电压信号，所述预定频率大于人耳可听声的频率。例如检测信号的频率可设为22000Hz。然后，由一选择模块确定所要检测的扬声器分区407。例如，由多路选择器408使所要检测的扬声器分区407的输入端口及输出端口分别与运放电路405和电压及电流采集模块404形成通路。同时，开关元件409使所要检测的扬声器分区407与功放电路403断开连接。之后，由运放电路405调节检测信号并产生电压检测信号，将电压检测信号输入至所要检测的扬声器分区407中。电压检测信号流经扬声器分区407中的扬声器406及电容410。由电压和电流采集模块404采集扬声器分区407输出的回路电压信号和回路电流信号并发送至检测模块401。检测模块401计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上预定频率的相位差，并依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区407线路是否故障。

下面参见图16，图16示出了根据本发明实施例的用于扬声器分区的非实时检测的检测装置的示意图。

图16为本发明提供的一具体实施例的用于非实时检测的检测装置516。扬声器分区的电路与图15相同。检测装置516包括检测模块501、信号调节模块502、选择模块、电压及电流采集模块511及编码模块515。

检测模块501在本实施例中为一嵌入式Cortex-M4内核的控制芯片。本发明并非以此为限，检测模块501也可以通过其他硬件或硬软件结合来实现。检测模块501也可由多个功能模块集成来实现。

检测模块501配置成生成22000Hz的正弦波电压信号作为检测信号。检测模块501还配置成计算回路电压信号和回路电流信号在频域上22000Hz相位差，并根据相位差判断所检测的扬声器分区509的线路是否故障。在本实施例中，检测模块501可采用离散傅里叶变换来计算回路电压信号和回路电流信号在频域上预定频率的相位差。

编码模块515配置成通过I2S接口与检测模块501相通信，并对检测模块501输出或输入至检测模块501的信号进行数模和模数转换。具体而言，编码模块515对检测模块501产生的检测信号进行数模转换，并从编码模块515的数模转换端口输出到信号调节模块502。编码模块515还对输入到其模数转换端口的回路电压信号和回路电流信号进行采样和模数转换，并通过I2S接口发送到检测模块501。进一步地，编码模块515以大于所述预定频率的采样频率分别连续采集所述回路电压信号和所述回路电流信号以获得电压采样序列和电流采样序列，并对电压采样序列和电流采样序列，并将经由模数转换的电压采样序列和电流采样序列发送至检测模块501，以供检测模块501计算回路电压信号和回路电流信号在频域上预定频率的相位差。编码模块515的采样频率大于检测信号的预定频率，在一些实施例中，编码模块515的采样频率可以为96000Hz。采样频率选择需不小于检测信号频率的2倍，在这里也可以选择44000Hz，88000Hz作为采样频率。电压采样序列和电流采样序列中的采样点数量都为2048。在不考虑软件的计算量情况下采样点数量越多越好，这里采样点数量也可以为1024，4096等。采集模块515可选地为一Codec芯片。采用统一编码模块515进行数模和模数转换能够确保信号采集的统一性，保证采集处理信号的精确度。

检测信号自编码模块515的数模转换端口输出到信号调节模块502。信号调节模块502包括第一级运放电路504及第二级运放电路505。第一级运放电路504配置成放大检测信号的有效值，并通过低通滤波平滑检测信号的正弦波形。可选地，第一级运放电路504采用阻容电路对检测信号进行平滑滤波。为了实现更好的滤波效果，固在第一级运放电路504中首先对检测信号的有效值进行放大。第二级运放电路505配置减小经第一级运放电路504调节的所述检测信号的有效值以使检测信号的有效值适应扬声器分区509的输入端口。图17示出了信号调节模块502的一种实现方式，信号调节模块502包括电容C51至C57、电阻R50至R59、运算放大器A51至A53。检测信号自IN51端输入，经由运算放大器A51及相关电路放大并滤波，再经由运算放大器A52、运算放大器A53减小有效值并形成检测信号的差分信号，差分信号自OUT51端及OUT52端输出。

选择模块可包括开关模块508及可选地多路选择器或其他开关模块(未示出)，通过开关模块508可使所要检测的扬声器分区509与各检测部件连通。

电压与电流采集模块511采集扬声器分区509输出的电压信号和电流信号，并连接至电压信号差分放大电路513和电流信号差分放大电路514。自扬声器分区509输出的电压信号和电流信号分别经过电压信号差分放大电路513和电流信号差分放大电路514的差分放大运算生成回路电压信号和回路电流信号。回路电压信号和回路电流信号都为差分信号，在后续分析中可以进一步减少其他信号的干扰。图18和图19分别示出了电流信号差分放大电路514和电压信号差分放大电路513的一种实现方式。电流信号差分放大电路514如图18所示，包括电容C61、C62、电阻R61至R63、运算放大器A61、A62。扬声器分区输出的电流信号自IN61和IN62端输入，经由电流信号差分放大电路514进行差分放大运算，并自OUT61端输出。电压信号差分放大电路513如图19所示，包括电容C71、C72、电阻R71至R73、运算放大器A71、A72。扬声器分区输出的电压信号自IN71和IN72端输入，经由电压信号差分放大电路513进行差分放大运算，并自OUT71端输出。

下面参见图20，图20示出了根据本发明实施例的扬声器分区的非实时检测方法的流程图。

具体而言，图20共示出11个步骤。

首先是步骤S601，产生22000Hz的正弦波电压检测信号。

步骤S602，判断当前扬声器分区是否播放。由于本实施例为非实时检测，因此，仅检测当前不在播放的扬声器分区。若当前扬声器分区正播放，则转至步骤S611，将检测目标转到下一扬声器分区。若当前扬声器分区不在播放，则继续执行步骤S603。

步骤S603，将多路选择器切换到所检测的扬声器分区的输入端口和输出端口。

步骤S604，采集扬声器分区输出的回路电压信号及回路电流信号。

步骤S605，利用离散傅里叶变换计算回路电压信号和回路电流信号在频域上22000Hz的相位差和电流幅值。

计算方式与上述图4中的步骤S308相同，在此不予赘述。

与实时检测不同的是，在非实时检测中，由于硬件设计的原因，当所检测的线路短路时，计算所得的相位差为180度，因此，通过将所有计算所得的相位差减去180度即可获得最终用于判断线路是否故障的相位差。

步骤S606，判断电流幅值是否接近0或者计算所得的相位差是否大于第二预定阈值，第二预定阈值大于0。

若判断电流幅值接近0或者计算所得的相位差大于第二预定阈值，则说明扬声器分区产生开路现象并使得并联在末端的电容开路，因此执行步骤S607，判断所检测的扬声器分区为开路故障。

若判断电流幅值不接近0并且计算所得的相位差不大于第二预定阈值，则继续步骤S608判断计算所得的相位差是否大于等于第一预定阈值且小于等于第二预定阈值。可选地，第一预定阈值小于0，且第一预定阈值和第二预定阈值都为接近0的常数

若判断计算所得的相位差大于等于第一预定阈值且小于等于第一预定阈值，则说明相位差接近0度，其表示扬声器分区的电阻特性很小，电阻基本为0，因此执行步骤S609，判断所检测的扬声器分区为短路故障。

若判断计算所得的相位差小于第一预定阈值，则执行步骤S610，判断所检测的扬声器分区正常。

上述步骤S607、S609及S610之后皆可执行步骤S611，将检测目标转至下一扬声器分区。断开当前分区与各检测元件的连接。上述判断步骤的顺序并非以此为限。

下面结合图21至图27说明上述步骤S606至步骤S610的电流和电压相位差数值对于扬声器回路故障的判断。图21至图27示出当前分区接入的扬声器的总瓦数为560W，所并联的电容为94nf的回路电流信号和回路电压信号采样的波形图(检测信号频率为22000Hz)，纵坐标为经由编码模块编码的数值(CV，Codec Value)，横坐标为按时间顺序排列的采样点序号。

第五实施例：

通过图21示出的回路电流信号和图22示出的回路电压信号的波形，经由快速傅里叶变换计算22000Hz频点的相位差为-31度。由此，可判断当前非实时监测扬声器分区线路状态正常。

第六实施例：

通过图23示出的回路电流信号和图24示出的回路电压信号的波形，经由快速傅里叶变换计算22000Hz频点的相位差为0度。由此，可判断当前非实时监测扬声器分区线路短路故障。

第七实施例：

图25示出回路电压信号的波形，在本实施例中由于回路电流信号很小，无法绘制图表。同时，由于回路电流信号很小，因此，可判断当前非实时监测扬声器分区线路为完全开路的状态。

第八实施例：

通过图26示出的回路电流信号和图27示出的回路电压信号的波形，经由快速傅里叶变换计算22000Hz频点的相位差为34度。由此，可判断当前非实时监测扬声器分区线路末端并联的电容为开路，当前非实时监测扬声器分区线路为开路故障。

上述第一实施例至第八实施例的附图中E+08表示10⁸，以此类推。

为了解决现有技术中短路故障的问题，本发明还提供了扬声器分区的故障隔离方法、故障隔离系统及包括该故障隔离系统的广播系统。

首先参见图28，图28示出了根据本发明实施例的扬声器分区的故障隔离方法的流程图。本实施例中，各扬声器分区的结构与图2和图15所示类似。

图28共示出了8个步骤：

首先执行步骤S701，对所要检测的扬声器分区进行如图2至图7任一实施例所描述的实时检测，且该扬声器分区检测为短路故障。

然后执行步骤S702，对所要检测的扬声器分区对应的功放电路进行故障检测，且该功放电路检测为故障。

具体而言，功放电路的故障检测也可通过上述检测信号来实现，例如将上述检测信号输入功放电路，采集功放电路的回路电压信号，计算该功放电路的回路电压信号在频域上预定频率的电压幅值，将该电压幅值与一预定阈值进行比较，当电压幅值小于预定阈值时，则判断功放电路故障。此处仅仅是示意性地说明一种功放电路的检测方法，其他各种功放电路的检测方法皆可在本案中使用。

之后执行步骤S703，断开该功放电路与其对应的所有扬声器分区的连接，以形成隔离分区。一个断开连接的扬声器分区形成一个隔离分区。

上述步骤S702及S703的操作用于防止由于被检测为短路故障的扬声器分区在播放时使得功放电路故障，进而导致其他扬声器分区也产生短路或其他故障。

步骤S704，对隔离分区一一进行如图15至图20任一实施例中的非实时检测。在一些具体实现中，非实时检测由于完全不会被音频信号影响，因此，非实时检测更为精准。

步骤S705，当隔离分区的非实时检测中，有无短路故障(或正常状态)扬声器分区，则将该扬声器分区重新接入系统中。

步骤S706，再次对功放电路进行检测，并判断功放电路是否恢复。具体而言，在步骤S702检测出功放电路故障时，可通知相关人员进行对功放电路进行维修。

若功放电路仍然故障，则继续执行步骤S703，断开该功放电路对应的所有扬声器分区形成隔离分区，继续对隔离分区进行非实时检测。若功放电路恢复，则执行步骤S708，完成故障隔离，功放电路及扬声器分区皆恢复。

在上述实施例的一个变化例中，若步骤S702检测出功放电路正常，则仅需使被检测为短路故障的扬声器分区断开，形成隔离分区，以进行维修和非实时检测。

下面参见图29，图29示出了根据本发明实施例的广播系统的示意图。

广播系统800包括故障隔离系统及功放电路及扬声器分区。功放电路与扬声器分区的连接与图2和图15类似。

故障隔离系统包括检测装置801、功放检测模块804及开关模块。检测装置801可以如图1所示，配置成对所要检测的扬声器分区807进行实时检测和非实时检测。开关模块可以包括多路选择器808及开关元件809，连接至各扬声器分区807，配置成当在实时监测中判断所要检测的扬声器分区807为短路故障，至少使所要检测的扬声器分区807与功放电路断开以作为隔离分区；当在非实时监测中判断所要检测的隔离分区为正常，则重新接入所述隔离分区。功放检测模块804配置成对所要检测的扬声器分区807对应的功放电路803进行故障检测。当功放电路803故障，则使所要检测的扬声器分区807对应的功放电路803连接的所有扬声器分区807作为隔离分区。

进一步地，由于上述检测装置801及功放检测模块804都可采用离散傅里叶变换来进行相位和幅值计算，因此，在一些优选的实施例中，检测装置801及功放检测模块804中的至少两个装置可共用检测模块和/或编码模块，以减少电路开销和成本。在又一些实施例中，故障隔离系统可以包括用于实时检测的检测装置和用于非实时检测的检测装置，利用两个装置分别进行实时检测和非实时检测可以增加检测的精确性。在又一些变化例中，尽管故障隔离系统包括用于实时检测的检测装置和用于非实时检测的检测装置，但这两个检测装置可以共用部分模块。

本发明所述的电流信号和电压信号的有效值为其瞬时值在一个周期内的方均根值。本发明中所述的有效值为约为信号幅值的0.707倍。图1至图29仅仅是示意性地示出本发明的各个实施例，本领技术人员可以实现更多的变化例。例如，广播系统中功放电路的数量、功放电路负责的分区数量、各分区设置的扬声器的数量、模块的集成与拆分、模块的硬件或软件的实现等。在不违背本发明构思的前提下，这些变化方式都在本发明的保护范围之内。

本发明通过在扬声器分区并联一电容，使扬声器分区的线路具有电容特性，然后提供预定频率的正弦波检测信号，对自扬声器分区采集的回路电压信号和回路电流信号进行计算，获取该预定频率的电压和电流的相位差，依据该相位差即可判断扬声器分区的状态。由此，可实现扬声器分区的实时检测和非实时监测，无需对设备进行校准，且通过相位差的计算方法，能够有效避免检测信号受到外部信号干扰而造成检测的误差。此外，本发明还提供了结合实时检测和非实时检测的隔离方法来进行短路故障的隔离，确保同一功放电路的其他扬声器分区能够正常工作。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (24)

1.一种扬声器分区的实时检测方法，其特征在于，一个或多个扬声器分区与一个功放电路连接，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置有与所述一个或多个扩音器并联的电容，所述实时检测方法包括：

产生检测信号，其中，所述检测信号为预定频率的正弦波电压信号；

将所述检测信号和音频信号叠加为叠加信号并输入至功放电路；

所述功放电路将所述叠加信号输入所要检测的扬声器分区中；

获得所述功放电路输出的回路电压信号；

获得所要检测的扬声器分区输出的回路电流信号；

计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差；以及

依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区线路是否故障。

2.如权利要求1所述的实时检测方法，其特征在于，在产生检测信号之后和将所述检测信号和音频信号叠加为叠加信号并输入至功放电路之前还包括：

确定所要检测的扬声器分区，所要检测的扬声器分区正播放所述音频信号。

3.如权利要求1所述的实时检测方法，其特征在于，在产生检测信号之后和将所述检测信号和音频信号叠加为叠加信号并输入至功放电路之前还包括：

放大所述检测信号的有效值，并通过低通滤波平滑所述检测信号的正弦波形；

减小经平滑的所述检测信号的有效值以使所述检测信号适应所述功放电路。

4.如权利要求1所述的实时检测方法，其特征在于，计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差包括：

以大于所述预定频率的采样频率分别连续采集所述回路电压信号和所述回路电流信号以获得电压采样序列和电流采样序列；

依据所述电压采样序列和电流采样序列，利用离散傅里叶变换计算所述回路电压信号和所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差。

5.如权利要求1至4任一项所述的实时检测方法，其特征在于，依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区线路是否故障包括：

判断所述相位差是否小于第一预定阈值，若所述相位差小于所述第一预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路正常，第一预定阈值小于0；

判断所述相位差为是否大于第二预定阈值，若所述相位差大于所述第二预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路开路故障，所述第二预定阈值大于0；

判断所述相位差为是否大于等于所述第一预定阈值且小于等于所述第二预定阈值，若所述相位差大于等于所述第一预定阈值且小于等于所述第二预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路短路故障。

6.如权利要求1至4任一项所述的实时检测方法，其特征在于，获得所要检测的扬声器分区输出的回路电流信号之后还包括：

计算所述回路电流信号在频域上所述预定频率的幅值；

判断所述幅值是否小于第三预定阈值，若所述幅值小于所述第三预定阈值时，则确定所要检测的扬声器分区线路开路故障。

7.一种扬声器分区的非实时检测方法，其特征在于，一个或多个扬声器分区与一个功放电路连接，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置有与所述一个或多个扩音器并联的电容，所述实时检测方法包括：

产生检测信号，其中，所述检测信号为预定频率的正弦波电压信号；

将所述检测信号输入所要检测的扬声器分区中；

获得所要检测的扬声器分区输出的回路电压信号及回路电流信号；

计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差；以及

依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区线路是否故障。

8.如权利要求7所述的非实时检测方法，其特征在于，在产生检测信号之后和将所述检测信号输入所要检测的扬声器分区中之前还包括：

确定所要检测的扬声器分区，所要检测的扬声器分区当前未播放音频信号。

9.如权利要求7所述的非实时检测方法，其特征在于，在产生检测信号之后和将所述检测信号输入所要检测的扬声器分区中之前还包括：

放大所述检测信号的有效值，并通过低通滤波平滑所述检测信号的正弦波形；

减小经平滑的所述检测信号的有效值。

10.如权利要求7所述的非实时检测方法，其特征在于，计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差包括：

以大于所述预定频率的采样频率分别连续采集所述回路电压信号和所述回路电流信号以获得电压采样序列和电流采样序列；

依据所述电压采样序列和电流采样序列，利用离散傅里叶变换计算所述回路电压信号和所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差。

11.如权利要求7至10任一项所述的非实时检测方法，其特征在于，依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区线路是否故障包括：

判断所述相位差是否小于第一预定阈值，若所述相位差小于所述第一预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路正常，第一预定阈值小于0；

判断所述相位差为是否大于第二预定阈值，若所述相位差大于所述第二预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路开路故障，所述第二预定阈值大于0；

判断所述相位差为是否大于等于所述第一预定阈值且小于等于所述第二预定阈值，若所述相位差大于等于所述第一预定阈值且小于等于所述第二预定阈值，则确定所要检测的扬声器分区线路短路故障。

12.如权利要求7至10任一项所述的非实时检测方法，其特征在于，获得所要检测的扬声器分区输出的回路电流信号之后还包括：

计算所述回路电流信号在频域上所述预定频率的幅值；

判断所述幅值是否小于第三预定阈值，若所述幅值小于所述第三预定阈值时，则确定所要检测的扬声器分区线路开路故障。

13.一种扬声器分区的检测装置，其特征在于，一个或多个扬声器分区与一个功放电路连接，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置有与所述一个或多个扩音器并联的电容，所述检测装置包括：

检测模块，配置成：

产生检测信号，所述检测信号为预定频率的正弦波电压信号；

将所述检测信号输入所要检测的扬声器分区中；

从采集模块获得所要检测的扬声器分区连接的功放电路或所要检测的扬声器分区输出的回路电压信号；

从采集模块获得所要检测的扬声器分区输出的回路电流信号；

计算所述回路电压信号及所述回路电流信号在频域上所述预定频率的相位差；

依据所述相位差判断所要检测的扬声器分区线路是否故障；

采集模块，配置成：

采集所要检测的扬声器分区连接的功放电路或所要检测的扬声器分区输出的回路电压信号；

采集所要检测的扬声器分区输出的回路电流信号。

14.如权利要求13所述的检测装置，其特征在于，还包括：

第一级运放电路，配置成放大所述检测模块输出的检测信号的有效值，并通过低通滤波平滑所述检测信号的正弦波形；

第二级运放电路，配置成减小经第一级运放电路调节的所述检测信号的有效值。

15.如权利要求14所述的检测装置，其特征在于，所述第二级运放电路还配置成：与音频信号源连接，在所要检测的扬声器分区工作时将音频信号叠加到所述检测信号上。

16.如权利要求13所述的检测装置，其特征在于，还包括：

电流信号差分放大电路，配置成对所要检测的扬声器分区输出的电流信号进行差分放大运算以获得回路电流信号；

电压信号差分放大电路，配置成对所要检测的扬声器分区连接的功放电路或所要检测的扬声器分区输出的电压信号进行差分放大运算以获得回路电压信号。

17.如权利要求13所述的检测装置，其特征在于，还包括：

选择模块，配置成确定所要检测的扬声器分区，

若所述选择模块确定的所要检测的扬声器分区正播放音频信号，则所述检测模块将所述检测信号通过所述功放电路输入到所要检测的扬声器分区，且所述采集模块配置成采集所要检测的扬声器分区连接的功放电路输出的回路电压信号；

若所述选择模块确定的所要检测的扬声器分区当前未播放音频信号，则所述检测模块将所述检测信号输入到所要检测的扬声器分区，且所述采集模块配置成采集所要检测的扬声器分区输出的回路电压信号。

18.如权利要求13至17任一项所述的检测装置，其特征在于，还包括：

编码模块，配置成：

对所述检测模块产生的检测信号进行数模转换；和/或

对所述采集模块采集的回路电压信号及回路电流信号进行模数转换并输入到所述检测装置。

19.一种扬声器分区的故障隔离方法，其特征在于，一个或多个扬声器分区与一个功放电路连接，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置有与所述一个或多个扩音器并联的电容，所述故障隔离方法包括：

按如权利要求1至6任一项所述的实时检测方法对所要检测的扬声器分区进行实时检测；

若判断所要检测的扬声器分区为短路故障，至少使所要检测的扬声器分区与功放电路断开以作为隔离分区；

按如权利要求7至12任一项所述的非实时检测方法对所述隔离分区进行非实时检测；

若在非实时检测中所述隔离分区正常，则重新接入所述隔离分区。

20.如权利要求19所述的故障隔离方法，其特征在于，若判断所要检测的扬声器分区为短路故障，至少使所要检测的扬声器分区与功放电路断开以作为隔离分区还包括：

对所要检测的扬声器分区连接的功放电路进行故障检测，若该功放电路故障，则使该功放电路连接的所有扬声器分区作为隔离分区。

21.如权利要求20所述的故障隔离方法，其特征在于，若在非实时检测中所述隔离分区正常，则重新接入所述隔离分区之后还包括：

对隔离分区连接的功放电路再次进行故障检测，若该功放电路故障，则再次对所述隔离分区进行非实时检测。

22.一种扬声器分区的故障隔离系统，其特征在于，一个或多个扬声器分区与一个功放电路连接，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置有与所述一个或多个扩音器并联的电容，所述隔离系统包括：

如权利要求13至18任一项所述的检测装置，配置成对所要检测的扬声器分区进行实时检测和/或非实时检测；

开关模块，连接至各所述扬声器分区，配置成当在实时监测中判断所要检测的扬声器分区为短路故障，使所要检测的扬声器分区与功放电路断开以作为待进行非实时检测的隔离分区。

23.如权利要求22所述的故障隔离系统，其特征在于，还包括：

功放检测模块，配置成对所要检测的扬声器分区对应的功放电路进行故障检测；

所述开关模块还配置成当所述功放电路故障，则使该功放电路连接的所有扬声器分区作为隔离分区。

24.一种广播系统，其特征在于，包括：

一个或多个功放电路，每个功放电路连接一个或多个扬声器分区，各所述扬声器分区并联有一个或多个扩音器，且每个所述扬声器分区设置一电容与所述一个或多个扩音器并联；

如权利要求22或23所述的功放电路的故障隔离系统。