CN109495820A - 扬声器振膜的振幅调节方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种扬声器振膜的振幅调节方法及系统，首先通过扬声器的相关参数分别确定出扬声器的电动力学模型以及机械动力学模型，根据电动力学模型以及机械动力学模型，即可确定出扬声器的S域/Z域传递函数表达式，通过扬声器的S域/Z域传递函数表达式对扬声器振膜的振幅进行预测，通过调节扬声器的增益，使预测得到的扬声器振膜的振幅不超过扬声器振膜的振幅物理极限值。通过对扬声器振膜的振幅进行预测，提前调节扬声器的增益，防止扬声器振膜振幅超过物理极限值，保证了扬声器在不被损伤的条件下获得了尽可能大的音量。而且不需要对扬声器作额外的处理，不需要实时测量电流，具有成本低，对扬声器的电池损耗更低优势。

Description

扬声器振膜的振幅调节方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及扬声器技术领域，更具体地，涉及扬声器振膜的振幅调节方法及系统。

背景技术

目前，由于扬声器特殊的物理结构，每一个扬声器振膜的振幅都存在一个物理极限，当扬声器振膜振幅长期超过物理极限时，将会对扬声器造成不可逆转的机械损伤。由于人们对扬声器的音量大小有着一定需求，就不可避免的会加大输入信号的音量，因此在保证扬声器不被损坏的条件下又能获得尽可能大的音量是一个亟待解决的问题。

现有技术中存在一种增益控制方法及装置，首先设定N(N≥2)个不同级别的阈值，当输出信号超过设定阈值级别越高，则相应以越快的速率降低输出增益，从而实现对扬声器的保护。但是，这种方法并不能提前预防输出信号对扬声器的冲击，只能在超过设定阈值情况下按照不同速率进行调整，实际已经对扬声器造成了损伤，当这种损伤不断累积，最终会损坏扬声器，并且所设定的阈值并无可靠的理论依据，只能按照经验值进行设定，当所设定阈值比较保守时，比如整体阈值比较小，均在物理极限以下时，虽然可以提供更加安全的保护，但无法达到可以获得的最大音量，降低了扬声器的利用率。

现有技术中存在一种扬声器及扬声器振幅的调整方法，在扬声器中加入电容器，将电容器的第一极板设置在扬声器的振膜表面，将电容器的第二极板设置在第一极板的正上方或正下方，将电容器、电源与电流检测模块串联形成回路，极板间距d也就是振膜偏离平衡位置的振动位移x，实时测量电容器电流I，利用电容器电流I与电荷Q、电荷Q与电容C、以及电容C与极板间距d之间的关系，得到电容器电流I与振动位移x之间的关系，根据振动位移x控制输入信号的增益，从而达到对扬声器振膜进行保护的目的。这种方法可以对扬声器振膜的振幅进行实时监控，进而及时做出输出增益的调整，但是并不能防止扬声器振膜的振幅超过物理极限，只能在振幅超过物理极限时及时做出调整，缺乏相应的预测保护机制。当一个短时间内输入信号及输出增益都很大时，振膜的振幅在短时间内可能会极大的超过物理极限，同样会对扬声器造成不可逆转的机械损伤。此外，这种方法需要在扬声器的振膜表面放置电容极板，这样会增大扬声器的成本，并且还需要与电源及电流检测装置串联形成回路，不仅会增加项目成本，还会增大在比如手机应用上的电池损耗。

因此，现急需提供一种能够解决上述技术问题的扬声器振膜的振幅调节方法及系统。

发明内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种扬声器振膜的振幅调节方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种扬声器振膜的振幅调节方法，包括：

基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的S域传递函数表达式，并确定所述扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的S域传递函数表达式用于表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间的连续关系；

基于所述扬声器的S域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行预测，若判断获知预测得到的所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使预测得到的所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。

第二方面，本发明实施例提供了一种扬声器振膜的振幅调节方法，包括：

基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的Z域传递函数表达式，并确定所述扬声器的Z域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的Z域传递函数表达式表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间确定的离散关系；

基于所述扬声器的Z域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行预测，若判断获知预测得到的所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使预测得到的所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。

第三方面，本发明实施例提供了一种扬声器振膜的振幅调节系统，包括：

第一模型确定模块，用于基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

第一传递函数表达式确定模块，用于基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的S域传递函数表达式，并确定所述扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的S域传递函数表达式用于表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间的连续关系；

第一调节模块，用于基于所述扬声器的S域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行预测，若判断获知预测得到的所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使预测得到的所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。

第四方面，本发明实施例提供了一种扬声器振膜的振幅调节系统，包括：

第二模型确定模块，用于基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

第二传递函数表达式确定模块，用于基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的Z域传递函数表达式，并确定所述扬声器的Z域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的Z域传递函数表达式表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间确定的离散关系；

第二调节模块，用于基于所述扬声器的Z域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行预测，若判断获知预测得到的所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使预测得到的所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。

本发明实施例提供的一种扬声器振膜的振幅调节方法及系统，首先通过扬声器的相关参数分别确定出扬声器的电动力学模型以及机械动力学模型，根据电动力学模型以及机械动力学模型，即可确定出扬声器的S域/Z域传递函数表达式，通过扬声器的S域/Z域传递函数表达式对扬声器振膜的振幅进行预测，通过调节扬声器的增益，使预测得到的扬声器振膜的振幅不超过扬声器振膜的振幅物理极限值。本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，通过对扬声器振膜的振幅进行预测，提前调节扬声器的增益，防止扬声器振膜振幅超过物理极限值，保证了扬声器在不被损伤的条件下获得了尽可能大的音量。抗冲击能力强，能提供更加全面，更加安全的保护。而且不需要对扬声器作额外的处理，不需要实时测量电流，具有成本低，对扬声器的电池损耗更低优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种扬声器振膜的振幅调节方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种扬声器振膜的振幅调节方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种扬声器振膜的振幅调节系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种扬声器振膜的振幅调节系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明一实施例提供了一种扬声器振膜的振幅调节方法，包括：

S11，基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

S12，基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的S域传递函数表达式，并确定所述扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的S域传递函数表达式用于表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间的连续关系；

S13，基于所述扬声器的S域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行预测，若判断获知预测得到的所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使预测得到的所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。

具体地，本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，首先需要确定扬声器的电动力学模型以及扬声器的机械动力学模型，电动力学模型可通过基尔霍夫电压定律确定，机械动力学模型可以通过扬声器受力平衡原理确定。然后根据电动力学模型、机械动力学模型以及之间的联系，确定出扬声器的S域传递函数表达式，并确定扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值。其中，扬声器的S域传递函数表达式用于表示扬声器振膜的振幅与扬声器线圈两端的电压之间的连续关系。最后，根据扬声器的S域传递函数表达式，选取一输入信号输入至扬声器，得到扬声器线圈两端的电压值，代入至扬声器的S域传递函数表达式，即可预测出扬声器振膜的振幅。判断预测得到的扬声器振膜的振幅与扬声器振膜的振幅物理极限值之间的大小关系，若判断获知预测得到的扬声器振膜的振幅超过扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节扬声器的增益，改变扬声器线圈两端的电压值，进而改变扬声器振膜的振幅，使扬声器振膜的振幅不超过扬声器振膜的振幅物理极限值。

需要说明的是，本发明实施例中的扬声器振膜的振幅即为扬声器振膜的位移，二者均是扬声器正常工作时扬声器振膜偏离平衡位置的距离。

本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，首先通过扬声器的相关参数分别确定出扬声器的电动力学模型以及机械动力学模型，根据电动力学模型以及机械动力学模型，即可确定出扬声器的S域传递函数表达式，通过扬声器的S域传递函数表达式对扬声器振膜的振幅进行预测，通过调节扬声器的增益，使预测得到的扬声器振膜的振幅不超过扬声器振膜的振幅物理极限值。本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，通过对扬声器振膜的振幅进行预测，提前调节扬声器的增益，防止扬声器振膜振幅超过物理极限值，保证了扬声器在不被损伤的条件下获得了尽可能大的音量。抗冲击能力强，能提供更加全面，更加安全的保护。而且不需要对扬声器作额外的处理，不需要实时测量电流，具有成本低，对扬声器的电池损耗更低优势。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，所述基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的S域传递函数表达式，具体包括：

基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间的时域关系；

基于所述时域关系以及拉普拉斯变换，确定所述扬声器的S域传递函数表达式。

具体地，本发明实施例中，由于电动力学模型以及机械动力学模型均是时域上的，如果要确定频域上扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间的关系，则需要先根据电动力学模型以及机械动力学模型，确定扬声器振膜的振幅与扬声器线圈两端的电压之间的时域关系，然后将时域关系进行拉普拉斯变换，确定出扬声器的S域传递函数表达式。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，所述确定所述扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值，具体包括：

随机选取多个频点，并在每一个频点处对所述扬声器施加正弦激励信号；

分别获取每一个频点处所述扬声器振膜的振幅取值以及所述扬声器线圈两端的电压取值，确定所述扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值。

具体地，本发明实施例中提供了一种确定扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值的方法，根据扬声器的S域传递函数表达式中的常数个数，确定选取的频点个数。对于每一个频点来说，在每一个频点处对扬声器施加正弦激励信号，即向扬声器施加一输入信号，然后确定出每一个频点处的扬声器振膜的振幅取值以及扬声器线圈两端的电压取值，分别对得到的扬声器振膜的振幅取值以及扬声器线圈两端的电压取值进行傅里叶变换，变换得到对应频率下的扬声器振膜的振幅取值以及扬声器线圈两端的电压取值。最后将所有变换得到的扬声器振膜的振幅取值以及扬声器线圈两端的电压取值分别代入至S域传递函数表达式中，得到多个等式，将所有等式联立成方程组，求解方程组即可得到S域传递函数表达式中的常数取值。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法中，得到的扬声器的S域传递函数表达式具体为：

其中，x_d(s)为所述扬声器振膜的振幅，v_c(s)为所述扬声器线圈两端的电压，a、b、c为常数，s为S域复变量。

需要说明的是，公式(1)即为扬声器振膜的振幅与扬声器线圈两端的电压之间的连续关系，也就是扬声器的S域传递函数表达式。公式(1)中的常数a、b以及c可通过上述提供的确定扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值的方法确定。由于a、b、c均为常数，在频率一定时，即s一定时，x_d(s)和v_c(s)均可以测量得到，因此只需要三个方程即可求出a、b、c的取值。可以先向扬声器施加一正弦激励信号作为输入信号，正弦激励信号的频率为f，在正弦激励信号中选取一频率f₀以及预设频率间隔Δf，确定f₀-Δf、f₀、f₀+Δf这三个频点处扬声器振膜的振幅以及扬声器线圈两端的电压，分别对得到的扬声器振膜的振幅以及扬声器线圈两端的电压进行快速傅里叶变换(即FFT变换)，变换得到对应频率下的扬声器振膜的振幅最大取值x_d(s₁)、x_d(s₂)、x_d(s₃)以及扬声器线圈两端的电压最大取值v_c(s₁)、v_c(s₂)、v_c(s₃)，其中s₁、s₂、s₃分别与f₀-Δf、f₀、f₀+Δf一一对应对应。将x_d(s₁)与v_c(s₁)、x_d(s₂)与v_c(s₂)以及x_d(s₃)与v_c(s₃)分别代入公式(1)，得到三个方程，联立成方程组，以a、b、c作为未知量求解方程组，即可得到a、b、c的取值。

本发明实施例中，公式(1)为扬声器的S域传递函数表达式，即扬声器的静态物理模型，满足二阶低通滤波器的形式，可以在模拟IC内部，使用电路的方式增加一个二阶低通滤波器来模拟扬声器模型，实现对扬声器振膜振幅的预测，从而实现对扬声器振膜的保护。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，所述基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，具体包括：

基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，通过如下公式确定所述扬声器的电动力学模型：

其中，v_c(t)为所述扬声器线圈两端的电压，i_c(t)为流过所述扬声器线圈的电流，R_eb为所述扬声器的阻抗，φ₀为平衡状态下所述扬声器的电压转换系数，x_d(t)为所述扬声器振膜的振幅，为所述扬声器振膜的速率，t为时间变量。

上述公式(2)即为确定出的扬声器的电动力学模型。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，所述基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型，具体包括：

基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，通过如下公式确定所述扬声器的机械动力学模型：

其中，m_d为所述扬声器振膜的质量，c_d为所述扬声器振膜的机械阻力系数，k_d为所述扬声器振膜的刚度，x_d(t)为所述扬声器振膜的振幅，为所述扬声器振膜的速率，为所述扬声器振膜的加速率，f_c(t)为所述扬声器线圈受到的作用力，t为时间变量。

上述公式(3)即为确定出的扬声器的机械动力学模型。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，所述基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的S域传递函数表达式，具体包括：

基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，通过平衡状态下如下公式确定所述扬声器的S域传递函数表达式：

f_c(t)＝φ₀i_c(t) (4)

其中，φ₀为平衡状态下所述扬声器的电压转换系数，i_c(t)为流过所述扬声器线圈的电流，f_c(t)为所述扬声器线圈受到的作用力。

具体地，本发明实施例中平衡状态是指x_d(t)＝0的状态。本发明实施例中通过公式(2)、(3)、(4)可以得到扬声器振膜的振幅与扬声器线圈两端的电压之间的时域关系式，通过拉普拉斯变换将时域关系式变换为公式(5)：

将公式(5)进行变形，得到公式(6)：

令则有公式(7)：

令a＝Qω_n，则有公式(1)。

如图2所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种扬声器振膜的振幅调节方法，包括：

S21，基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

S22，基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的Z域传递函数表达式，并确定所述扬声器的Z域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的Z域传递函数表达式表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间确定的离散关系；

S23，基于所述扬声器的Z域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行调节，若判断获知所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。

具体地，本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，与上述方法类实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法的区别仅在于通过电动力学模型以及机械动力学模型，确定出扬声器的Z域传递函数表达式，也就是扬声器振膜的振幅与扬声器线圈两端的电压之间确定的离散关系，然后根据扬声器的Z域传递函数表达式，对扬声器振膜的振幅进行调节，调节过程与上述方法类实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法中的调节过程也是完全一致的，本发明实施例中对于一致的部分不作具体限定。

需要说明的是，本发明实施例中可以先确定出扬声器的S域传递函数表达式，然后通过S域和Z域的转换关系，得到Z域传递函数表达式。例如，S域传递函数表达式可通过公式(1)表示，则将公式(1)通过脉冲响应不变法处理，得到公式(8)，即为Z域传递函数表达式。

其中，x_d(z)为所述扬声器振膜的振幅，v_c(z)为所述扬声器线圈两端的电压，a₁、a₂、b₁为常数，z为Z域复变量。

本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，可以应用于数字应用中，根据扬声器输入的数字信号，对扬声器振膜的振幅进行预测，从而保证在获取最大音量的条件下，使扬声器振膜不被损坏。

本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，首先通过扬声器的相关参数分别确定出扬声器的电动力学模型以及机械动力学模型，根据电动力学模型以及机械动力学模型，即可确定出扬声器的Z域传递函数表达式，通过扬声器的Z域传递函数表达式对扬声器振膜的振幅进行预测，通过调节扬声器的增益，使预测得到的扬声器振膜的振幅不超过扬声器振膜的振幅物理极限值。本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节方法，通过对扬声器振膜的振幅进行预测，提前调节扬声器的增益，防止扬声器振膜振幅超过物理极限值，保证了扬声器在不被损伤的条件下获得了尽可能大的音量。抗冲击能力强，能提供更加全面，更加安全的保护。而且不需要对扬声器作额外的处理，不需要实时测量电流，具有成本低，对扬声器的电池损耗更低优势。

如图3所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种扬声器振膜的振幅调节系统，包括：第一模型确定模块31、第一传递函数表达式确定模块32以及第一调节模块33。其中，

第一模型确定模块31用于基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

第一传递函数表达式确定模块32用于基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的S域传递函数表达式，并确定所述扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的S域传递函数表达式用于表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间的连续关系；

第一调节模块33用于基于所述扬声器的S域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行调节，若判断获知所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。

具体地，本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节系统中各模块的作用和处理方法与图1所示的方法类实施例中各步骤的操作流程是一一对应的，达到的技术效果也是一致的，本发明实施例中对此不再赘述。

如图4所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种扬声器振膜的振幅调节系统，包括：第二模型确定模块41、第二传递函数表达式确定模块42以及第二调节模块43。其中，

第二模型确定模块41用于基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

第二传递函数表达式确定模块42用于基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的Z域传递函数表达式，并确定所述扬声器的Z域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的Z域传递函数表达式表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间确定的离散关系；

第二调节模块43用于基于所述扬声器的Z域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行调节，若判断获知所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。

具体地，本发明实施例中提供的扬声器振膜的振幅调节系统中各模块的作用和处理方法与图2所示的方法类实施例中各步骤的操作流程是一一对应的，达到的技术效果也是一致的，本发明实施例中对此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种扬声器振膜的振幅调节方法，其特征在于，包括：

基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的S域传递函数表达式，并确定所述扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的S域传递函数表达式用于表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间的连续关系；

基于所述扬声器的S域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行预测，若判断获知预测得到的所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使预测得到的所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。

2.根据权利要求1所述的扬声器振膜的振幅调节方法，其特征在于，所述基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的S域传递函数表达式，具体包括：

基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间的时域关系；

基于所述时域关系以及拉普拉斯变换，确定所述扬声器的S域传递函数表达式。

3.根据权利要求2所述的扬声器振膜的振幅调节方法，其特征在于，所述确定所述扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值，具体包括：

随机选取多个频点，并在每一个频点处对所述扬声器施加正弦激励信号；

分别获取每一个频点处所述扬声器振膜的振幅取值以及所述扬声器线圈两端的电压取值，确定所述扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值。

4.根据权利要求1所述的扬声器振膜的振幅调节方法，其特征在于，所述扬声器的S域传递函数表达式具体为：

其中，x_d(s)为所述扬声器振膜的振幅，v_c(s)为所述扬声器线圈两端的电压，a、b、c为常数，s为S域复变量。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的扬声器振膜的振幅调节方法，其特征在于，所述基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，具体包括：

基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，通过如下公式确定所述扬声器的电动力学模型：

其中，v_c(t)为所述扬声器线圈两端的电压，i_c(t)为流过所述扬声器线圈的电流，R_eb为所述扬声器的阻抗，φ₀为平衡状态下所述扬声器的电压转换系数，x_d(t)为所述扬声器振膜的振幅，为所述扬声器振膜的速率，t为时间变量。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的扬声器振膜的振幅调节方法，其特征在于，所述基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型，具体包括：

基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，通过如下公式确定所述扬声器的机械动力学模型：

其中，m_d为所述扬声器振膜的质量，c_d为所述扬声器振膜的机械阻力系数，k_d为所述扬声器振膜的刚度，x_d(t)为所述扬声器振膜的振幅，为所述扬声器振膜的速率，为所述扬声器振膜的加速率，f_c(t)为所述扬声器线圈受到的作用力，t为时间变量。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的扬声器振膜的振幅调节方法，其特征在于，所述基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的S域传递函数表达式，具体包括：

基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，通过平衡状态下如下公式确定所述扬声器的S域传递函数表达式：

f_c(t)＝φ₀i_c(t)

其中，φ₀为平衡状态下所述扬声器的电压转换系数，i_c(t)为流过所述扬声器线圈的电流，f_c(t)为所述扬声器线圈受到的作用力。

8.一种扬声器振膜的振幅调节方法，其特征在于，包括：

基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的Z域传递函数表达式，并确定所述扬声器的Z域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的Z域传递函数表达式表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间确定的离散关系；

基于所述扬声器的Z域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行预测，若判断获知预测得到的所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使预测得到的所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。

9.一种扬声器振膜的振幅调节系统，其特征在于，包括：

第一模型确定模块，用于基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

第一传递函数表达式确定模块，用于基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的S域传递函数表达式，并确定所述扬声器的S域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的S域传递函数表达式用于表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间的连续关系；

第一调节模块，用于基于所述扬声器的S域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行预测，若判断获知预测得到的所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使预测得到的所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。

10.一种扬声器振膜的振幅调节系统，其特征在于，包括：

第二模型确定模块，用于基于扬声器线圈两端的电压、流过所述扬声器线圈的电流以及扬声器振膜的速率，确定扬声器的电动力学模型，并基于所述速率、所述扬声器振膜的振幅、所述扬声器振膜的加速度以及所述扬声器线圈受到的作用力，确定所述扬声器的机械动力学模型；

第二传递函数表达式确定模块，用于基于所述电动力学模型以及所述机械动力学模型，确定所述扬声器的Z域传递函数表达式，并确定所述扬声器的Z域传递函数表达式中的常数取值；所述扬声器的Z域传递函数表达式表示所述扬声器振膜的振幅与所述扬声器线圈两端的电压之间确定的离散关系；

第二调节模块，用于基于所述扬声器的Z域传递函数表达式，对所述扬声器振膜的振幅进行预测，若判断获知预测得到的所述扬声器振膜的振幅超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值，则调节所述扬声器的增益，使预测得到的所述扬声器振膜的振幅不超过所述扬声器振膜的振幅物理极限值。