CN114630257B - 扬声器电热转换效率测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扬声器电热转换效率测试方法，该方法包括以下步骤：调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值后，将扬声器设于恒温箱内，并在扬声器播放测试音频的过程中，测量扬声器的输入电功耗，并检测扬声器在特征点位置的第一特征温度；若检测到第一特征温度达到稳态，则将达到稳态后的第一特征温度作为第二温度值；根据第一温度值和第二温度值，确定扬声器的输出热功耗；根据输入电功耗和输出热功耗，计算得到扬声器的电热转换效率。本发明能提高扬声器电热转换效率的评估准确性，以更好地指导扬声器单体或含有扬声器的电子产品进行热设计。
Description
技术领域
本发明涉及扬声器技术领域，尤其涉及扬声器电热转换效率测试方法。
背景技术
扬声器是一种电声换能器件，将电信号转换成音频信号，广泛应用于消费电子领域。目前使用比较广泛的电动式扬声器在工作时，线圈内通入音频电流并产生交变的磁场，该交变磁场的大小和方向随着音频电流的变化而变化。扬声器内部具有永久磁铁，永久磁铁的磁场与线圈产生的磁场相互作用，带动线圈产生轴向振动，线圈与振膜相连，带动振膜振动并引起周围空气振动发出声音。
扬声器在工作时，输入的电能一部分转换为线圈、振膜及空气振动的动能和声能，另一部分则转换为线圈发热的热能。然而，在消费类电子产品中，扬声器本身的产热会直接影响到周围电子元器件的温度，进而影响到整机系统的温度分布。因此，在含有扬声器的消费类电子产品热设计中，需要准确评估出扬声器在工作时的热转换效率，提前识别其对系统级热设计的影响，并采取相应的散热措施。
目前，针对扬声器在电热转换效率方面尚未有明确的计算或测试方法，在产品前期概念设计阶段，需要准确评估扬声器的热功耗来进行产品的散热仿真和热设计，如果直接根据经验进行电热转换率的评估将会产生较大的误差和设计风险，影响整机热设计的合理性。因此，急需一种可以定量评估扬声器电热转换效率的方法，来指导扬声器单体及含有扬声器的电子产品整机热设计。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种扬声器电热转换效率测试方法，旨在提高扬声器电热转换效率的评估准确性，以更好地指导扬声器单体或含有扬声器的电子产品进行热设计。
为实现上述目的，本发明提供一种扬声器电热转换效率测试方法，该扬声器电热转换效率测试方法包括：
调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值后，将扬声器设于所述恒温箱内，并在所述扬声器播放测试音频的过程中，测量所述扬声器的输入电功耗，并检测所述扬声器在特征点位置的第一特征温度；
若检测到所述第一特征温度达到稳态，则将达到稳态后的所述第一特征温度作为第二温度值；
根据所述第一温度值和所述第二温度值，确定所述扬声器的输出热功耗；
根据所述输入电功耗和所述输出热功耗，计算得到所述扬声器的电热转换效率。
可选地，所述根据所述第一温度值和所述第二温度值，确定所述扬声器的输出热功耗的步骤包括：
在热仿真软件中构建所述扬声器对应的热仿真三维模型，其中，所述热仿真三维模型的环境温度参数为所述第一温度值，以及所述热仿真三维模型的模型导热系数为所述扬声器的实际导热系数；
调试所述热仿真三维模型的模型热功耗参数，直至热仿真三维模型在模型点位置对应输出的模型温度参数与所述第二温度值相匹配，其中，所述热仿真三维模型的模型点位置与所述扬声器的特征点位置对应一致；
当所述模型温度参数与所述第二温度值相匹配时，将当前的模型热功耗参数，作为输出热功耗。
可选地，所述根据所述第一温度值和所述第二温度值，确定所述扬声器的输出热功耗的步骤包括：
将所述扬声器与直流电源进行电连接，并在调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值后，将扬声器设于所述恒温箱内；
对所述直流电源的直流电压和/或直流电流进行调节，直至所述扬声器的所述第一特征温度达到稳态后的温度值为第二温度值，将所述直流电源输入至所述扬声器的直流电功耗，作为所述扬声器的输出热功耗。
可选地，所述特征点位置为两个，两个特征点位置分别设于所述扬声器的防尘帽顶部中心，以及T铁底部中心或U铁底部中心。
可选地，所述测量所述扬声器的输入电功耗的步骤包括：
采用示波器测量所述扬声器的输入电压和输入电流；
根据所述输入电压和所述输入电流，计算得到所述扬声器的输入电功耗。
可选地，所述采用示波器测量所述扬声器的输入电压和输入电流的步骤包括：
采用示波器测量所述扬声器预设时长的瞬时输入电压和瞬时输入电流；
所述根据所述输入电压和所述输入电流，计算得到所述扬声器的输入电功耗的步骤包括：
计算所述预设时长内各时刻的所述瞬时输入电压和所述瞬时输入电流的乘积，得到所述预设时长内各时刻的瞬时输入电功耗；
将各时刻的所述瞬时输入电功耗的平均值，作为所述扬声器的输入电功耗。
可选地，所述测试音频包括多个不同频率的音频。
可选地，所述扬声器电热转换效率测试方法还包括：
将所述扬声器与直流电源进行电连接，并在调节恒温箱的箱内温度稳定在第三温度值后，将扬声器设于所述恒温箱内；
对所述直流电源的直流电压和/或直流电流进行调节，直至所述直流电源输入至所述扬声器的直流电功耗等于所述输出热功耗，检测所述扬声器在所述特征点位置的第二特征温度；
若检测到所述第二特征温度达到稳态，则将达到稳态后的所述第二特征温度作为第四温度值；
计算第一温度值和第二温度值的差值，得到第一温度变化值，并计算第三温度值和第四温度值的差值，得到第二温度变化值；
根据所述第一温度变化值和所述第二温度变化值，对计算得到的所述电热转换效率的准确度进行评估。
可选地，所述根据所述第一温度变化值和所述第二温度变化值，对计算得到的所述电热转换效率的准确度进行评估的步骤包括：
计算所述第一温度变化值和所述第二温度变化值的差值，得到误差值；
计算所述误差值与所述第一温度变化值的比值的绝对值，得到误差率，并根据所述误差率，对计算得到的所述电热转换效率的准确度进行评估。
可选地，所述根据所述输入电功耗和所述输出热功耗，计算得到所述扬声器的电热转换效率的步骤包括：
计算所述输出热功耗与所述输入电功耗的比值，并将所述比值与矫正系数的乘积，作为所述扬声器的电热转换效率。
本发明通过在调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值后，将扬声器设于恒温箱内，并在扬声器播放测试音频的过程中，测量扬声器的输入电功耗，然后检测扬声器在特征点位置的第一特征温度，若检测到第一特征温度达到稳态，则将达到稳态后的第一特征温度作为第二温度值，并根据第一温度值和第二温度值，确定扬声器的输出热功耗，最后根据输入电功耗和输出热功耗，计算得到扬声器的电热转换效率，从而能够提出一种可以定量评估扬声器电热转换效率的方法，相比于技术人员直接根据经验对扬声器的电热转换率进行评估，本发明提高了扬声器电热转换效率的评估准确性，进而更好地指导扬声器单体或含有扬声器的电子产品进行热设计，减少因电热转换效率预估不准确带来的过盈设计或错误导向。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明扬声器电热转换效率测试方法第一实施例的流程示意图；
图2是本发明实施例中扬声器的一角度的结构示意图；
图3是本发明实施例中扬声器的另一角度的结构示意图；
图4是本发明实施例中热仿真三维模型的一角度的结构示意图；
图5是本发明实施例中热仿真三维模型的另一角度的结构示意图；
图6为本发明扬声器电热转换效率测试方法第二实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。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的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
目前，针对扬声器在电热转换效率方面尚未有明确的计算或测试方法，在产品前期概念设计阶段，需要准确评估扬声器的热功耗来进行产品的散热仿真和热设计，如果直接根据经验进行电热转换率的评估将会产生较大的误差和设计风险，影响整机热设计的合理性。因此，急需一种可以定量评估扬声器电热转换效率的方法，来指导扬声器单体及含有扬声器的电子产品整机热设计，进而提升对扬声器单品，以及含有扬声器的电子产品(例如音箱类产品)热设计的准确度，减少因热功耗预估不准确带来的过盈设计或错误导向。
基于此，请参照图1，本发明提供第一实施例的扬声器电热转换效率测试方法，所述扬声器电热转换效率测试方法包括：
步骤S10，调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值后，将扬声器设于所述恒温箱内，并在所述扬声器播放测试音频的过程中，测量所述扬声器的输入电功耗，并检测所述扬声器在特征点位置的第一特征温度；
在一实施例中，恒温箱可为无风温箱。其中，第一温度值，本领域技术人员可根据实际需要进行设置，本实施例不作具体的限定。在一实施例中，第一温度值为25摄氏度，在另一实施例中，第一温度值为30摄氏度。
可以理解的是，该测试音频是指本次测试扬声器电热转换效率所使用的音频，该输入电功耗也可以称为输入功率或者输入电功率。
请参照图2和图3，在一实施例中，扬声器100的特征点位置设于扬声器100的盆架5上。在另一实施例中，扬声器100的特征点位置设于扬声器100的T铁侧壁(未图示)或U铁侧壁4上。在又一实施例中，扬声器100的特征点位置设于防尘帽顶部中心2。需要说明的是，该特征点位置可同时设置多个，例如在一实施例中，扬声器100的两个特征点位置分别设于防尘帽顶部中心2，以及扬声器100的U铁侧壁4。该特征点位置，本实施例不作具体的限定，以更好的检测出扬声器100在播放测试音频的过程中的温升情况为准。
在本实施例中，需要将扬声器与存储有测试音频的音源进行电连接，以使扬声器在恒温箱内播放测试音频。本领域技术人员可知的是，设于恒温箱内的扬声器在播放测试音频的过程中，可通过功率分析仪或电能表等测量仪器，对扬声器的输入电功耗进行测量。
步骤S20，若检测到所述第一特征温度达到稳态，则将达到稳态后的所述第一特征温度作为第二温度值；
可以理解的是，第一特征温度达到稳态是指第一特征温度的值不再发生变化或者第一特征温度在预设波动范围内波动。
步骤S30，根据所述第一温度值和所述第二温度值，确定所述扬声器的输出热功耗；
其中，在一种可能的实施方式中，步骤S30，根据所述第一温度值和所述第二温度值，确定所述扬声器的输出热功耗的步骤包括：
步骤A10，在热仿真软件中构建所述扬声器对应的热仿真三维模型，其中，所述热仿真三维模型的环境温度参数为所述第一温度值，以及所述热仿真三维模型的模型导热系数为所述扬声器的实际导热系数；
可以理解的是，该热仿真软件的种类可包括FloTHERM、ICEPAK和FloEFD等，该热仿真软件的具体种类，本实施例不作具体的限定。
在一实施例中，可通过工程师根据图2和图3中扬声器100实际的形状和尺寸，在该热仿真软件中画出与该扬声器对应的热仿真三维模型，完成扬声器对应热仿真三维模型的构建。其中，该热仿真三维模型在热仿真软件中虚拟的形状和尺寸，几乎与该扬声器实际的形状和尺寸一致。在另一实施例中，可通过直接将扬声器对应的热仿真三维模型导入该热仿真软件中，完成扬声器对应热仿真三维模型的构建。其中，为了助于理解，与图2和图3中扬声器100对应的热仿真三维模型，可参照图4和图5。
本领域技术人员可知的是，在热仿真软件中构建完热仿真三维模型后，往往需要对该热仿真三维模型配置对应的参数属性，例如热仿真三维模型的材料、模型导热系数、模型热功耗参数和环境温度参数等。本实施例需要对该热仿真三维模型的参数属性：环境温度参数设置为第一温度值、模型导热系数设置为与扬声器的实际导热系数相同。
步骤A20，调试所述热仿真三维模型的模型热功耗参数，直至热仿真三维模型在模型点位置对应输出的模型温度参数与所述第二温度值相匹配，其中，所述热仿真三维模型的模型点位置与所述扬声器的特征点位置对应一致；
在本实施例中，可通过不断改变热仿真三维模型的参数属性：模型热功耗参数的设置值，来调节在模型点位置对应输出的模型温度参数，直至热仿真三维模型在模型点位置对应输出的模型温度参数与该第二温度值相匹配，完成对模型热功耗参数的调试。其中，该模型温度参数与第二温度值相匹配，是指该模型温度参数的值与第二温度值相等，或者该模型温度参数的值距离第二温度值在可接受容差范围内。
需要说明的是，为了助于理解“热仿真三维模型的模型点位置与扬声器的特征点位置对应一致”，列举一实施例，在该实施例中，扬声器100的特征点位置为两个，且两个特征点位置分别设于扬声器100的防尘帽顶部中心2，以及U铁底部中心1，可参照图2至图3。此时，热仿真三维模型的模型点位置也应该为两个，且两个模型点位置也应该设于热仿真三维模型对应的防尘帽顶部中心，以及U铁底部中心，可参照图4至图5。
步骤A30，当所述模型温度参数与所述第二温度值相匹配时，将当前的模型热功耗参数，作为输出热功耗。
当该模型温度参数与第二温度值相匹配时，则说明已完成对模型热功耗参数的调试，此时可将当前的模型热功耗参数，作为本次扬声器电热转换效率测试中扬声器的输出热功耗。
本实施例通过将在热仿真软件中构建所述扬声器对应的热仿真三维模型，其中，所述热仿真三维模型的环境温度参数为所述第一温度值，以及所述热仿真三维模型的模型导热系数为所述扬声器的实际导热系数，并调试所述热仿真三维模型的模型热功耗参数，直至热仿真三维模型在模型点位置对应输出的模型温度参数与所述第二温度值相匹配，将当前的模型热功耗参数，作为输出热功耗，从而准确地预估得到本次扬声器电热转换效率测试中扬声器的输出热功耗。
在另一种可能的实施方式中，步骤S30，根据所述第一温度值和所述第二温度值，确定所述扬声器的输出热功耗的步骤包括：
步骤B10，将所述扬声器与直流电源进行电连接，并在调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值后，将扬声器设于所述恒温箱内；
步骤B20，对所述直流电源的直流电压和/或直流电流进行调节，直至所述扬声器的所述第一特征温度达到稳态后的温度值为第二温度值，将所述直流电源输入至所述扬声器的直流电功耗，作为所述扬声器的输出热功耗。
在一实施例中，可通过功率分析仪或电能表等测量仪器，对直流电源输入至扬声器的直流电功耗进行测量。在另一实施例中，可通过示波器测量直流电源输入至扬声器的直流电压和直流电流，然后计算该直流电压和该直流电流的乘积，得到直流电源输入至扬声器的直流电功耗。
通过分析扬声器的工作原理可知，扬声器振动发声是因为线圈通入的交变电流产生了交变磁场，线圈产生的交变磁场与永磁体磁场相互作用产生振动。因此，当扬声器通入的电流为直流时，线圈将不会产生交变磁场，只要通入的直流电流方向不变，线圈位置就保持固定，扬声器将变成纯发热器件，所有输入的电能全部转换为线圈的发热。
因此，本实施例通过将所述扬声器与直流电源进行电连接，并在调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值后，将扬声器设于所述恒温箱内，从而保持与上述测试条件的一致性，保持实验的单一变量，即仅将扬声器与存储有测试音频的音源进行电连接，转变为扬声器与直流电源进行电连接，并通过对直流电源的直流电压和/或直流电流进行调节，直至扬声器的第一特征温度达到稳态后的温度值为第二温度值，将直流电源输入至扬声器的直流电功耗，作为扬声器的输出热功耗，从而准确地测试得到扬声器的输出热功耗。
步骤S40，根据所述输入电功耗和所述输出热功耗，计算得到所述扬声器的电热转换效率。
在一种可能的实施方式中，步骤S40，根据所述输入电功耗和所述输出热功耗，计算得到所述扬声器的电热转换效率的步骤包括：
步骤C10，将所述输出热功耗与所述输入电功耗的比值，作为所述扬声器的电热转换效率。
在另一种可能的实施方式中，步骤S40，根据所述输入电功耗和所述输出热功耗，计算得到所述扬声器的电热转换效率的步骤包括：
步骤D10，计算所述输出热功耗与所述输入电功耗的比值，并将所述比值与矫正系数的乘积，作为所述扬声器的电热转换效率。
在本实施例中，由于功率分析仪或电能表等测量仪器与扬声器进行电连接的电路也同样会存在功率的损耗，因此通过功率分析仪或电能表等测量仪器测试得到的输入电功耗的值会偏小。所以本实施例通过设置矫正系数，从而对输入电功耗的测量误差进行矫正，进而提高计算扬声器的电热转换效率的准确性。需要说明的是，该矫正系数可根据实际情况进行设置，本实施例不作具体的限定，以更好地矫正输入电功耗的测量误差为准。在一实施例中，该矫正系数等于1.02，在另一实施例中，该矫正系数等于1.03。
本实施例通过在调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值后，将扬声器设于恒温箱内，并在扬声器播放测试音频的过程中，测量扬声器的输入电功耗，然后检测扬声器在特征点位置的第一特征温度，若检测到第一特征温度达到稳态，则将达到稳态后的第一特征温度作为第二温度值，并根据第一温度值和第二温度值，确定扬声器的输出热功耗，最后根据输入电功耗和输出热功耗，计算得到扬声器的电热转换效率，从而能够提出一种可以定量评估扬声器电热转换效率的方法，相比于技术人员直接根据经验对扬声器的电热转换率进行评估，本实施例提高了扬声器电热转换效率的评估准确性，以更好地指导扬声器单体或含有扬声器的电子产品进行热设计，减少因电热转换效率预估不准确带来的过盈设计或错误导向。
请参照图2和3，在一种可能的实施方式中，所述特征点位置为两个，两个特征点位置分别设于扬声器100的防尘帽顶部中心2，以及T铁底部中心(未图示)或U铁底部中心1。
在本实施例中，采用热电偶触头分别粘贴到U铁底部中心1和防尘帽顶部中心2这两个特征点位置上，热电偶触头用来检测U铁底部中心1和防尘帽顶部中心2这两个特征点位置的第一特征温度，其中，两根热电偶线缆3在抵接U铁底部中心1和防尘帽顶部中心2的一端即为热电偶触头。
本领域技术人员可知的是，扬声器线圈是热功耗输出的源头，也就是说，扬声器线圈是热源。而防尘帽顶部中心2，以及T铁底部中心或U铁底部中心1均距离扬声器线圈相对较近，能更好的检测出扬声器100在播放测试音频的过程中的温升情况。因此本实施例通过将特征点位置设置为两个，且两个特征点位置分别设于扬声器的防尘帽顶部中心2，以及T铁底部中心或U铁底部中心1，从而在尽量减少特征点数量，降低电热转换效率测试的复杂度的情况下，更准确检测出扬声器100在播放测试音频的过程中的温升情况，进而提升扬声器电热转换效率测试的可靠性和准确性。
在一种可能的实施方式中，所述测量所述扬声器的输入电功耗的步骤包括：
步骤F10，采用示波器测量所述扬声器的输入电压和输入电流；
步骤F20，根据所述输入电压和所述输入电流，计算得到所述扬声器的输入电功耗。
本领域技术人员可知的是，输入电功耗等于输入电压和输入电流的乘积。因此，可通过计算输入电压和输入电流的积，得到扬声器的输入电功耗。
容易理解的是，利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。因此，本实施例通过采用示波器测量扬声器的输入电压和输入电流，并根据该输入电压和输入电流，计算得到扬声器的输入电功耗，从而方便快捷地测量出扬声器的输入电功耗。
进一步的，步骤F10，采用示波器测量所述扬声器的输入电压和输入电流的步骤包括：
步骤G10，采用示波器测量所述扬声器预设时长的瞬时输入电压和瞬时输入电流；
步骤F20，根据所述输入电压和所述输入电流，计算得到所述扬声器的输入电功耗的步骤包括：
步骤G20，计算所述预设时长内各时刻的所述瞬时输入电压和所述瞬时输入电流的乘积，得到所述预设时长内各时刻的瞬时输入电功耗；
步骤G30，将各时刻的所述瞬时输入电功耗的平均值，作为所述扬声器的输入电功耗。
在本实施例中，值得一提的是，由于示波器测量出的输入电压和输入电流可能存在相位差。因此本实施例通过采用先计算瞬时输入电压乘以瞬时输入电流得到瞬时输入电功耗，再对瞬时输入电功耗取一定时间段的平均值的方法，从而避免某时刻的输入电压和输入电流存在相位差，或者某时刻的输入电压和输入电流存在异常波动，而导致所计算得到的输入电功耗不准确的情况发生，进而更准确地测量出扬声器的输入电功耗。
在一种可能的实施方式中，所述测试音频包括多个不同频率的音频。
在本实施例中，需要说明的是，扬声器在播放不同频率的音频时热转换效率是不同的。本领域技术人员可知的是，相比于播放低频率的音频，扬声器在播放高频率的音频时，往往热转换效率会更高。因此本实施例通过在本次测试中，将测试音频设置为多个不同频率的音频，从而便于测试出扬声器播放不同频率的音频时对应的电热转换效率。
为了便于充分理解本申请，本申请下面列举实施例一和实施例二。需要说明的是，在下述实施例一和实施例二中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受实施例一和实施例二的限制：
实施例一:
(1)将扬声器置于无风温箱中悬空放置，调整无风温箱的温度使其保持在第一温度值，并将第一温度值记为扬声器工作时的环境温度Ta；
(2)将扬声器接入需要测试的音源并循环播放。采用示波器测量扬声器在播放该音源时两端子的输入电压和输入电流，并计算扬声器的输入电功耗的平均值。优选地，由于示波器测量出的扬声器输入电压和输入电流可能存在相位差，这里采用先计算瞬时输入电压和瞬时输入电流的乘积，得到瞬时输入电功耗，再对瞬时输入电功耗取一定时间段的平均值，得到扬声器的输入电功耗，这里将该输入电功耗的平均值记为P0。同时采用温度记录仪记录扬声器表面某些特征点位置的温度值(特征点的数量可适度调节)，这里采用热电偶分别粘贴到U铁底部中心和防尘帽顶部中心这两个特征点位置上，持续记录这两个特征点位置在播放音源过程中的温升情况，直到温升达到平衡，记达到稳定后特征点的温度分别为T1和T2；
(3)采用热仿真软件导入扬声器对应的热仿真三维模型，热仿真三维模型摆放方式也同样为悬空放置，以及环境温度参数设置为Ta，根据扬声器的实际材料进行导热系数等设定，并将输出热功耗施加到扬声器线圈上，记热仿真软件中热仿真三维模型的输出热功耗为P1，将模型特征点位置的温度记为Tc1和Tc2。通过改变输出热功耗P1的值，直到Tc1与对应的T1，以及Tc2与对应的T2的误差均在一定容差范围内，该容差范围的设定可以根据想要达到的测试精度进行调整。
(4)计算出扬声器在播放该音源时的电热转换效率为：η＝P1/P0。
实施例二：
本实施例的步骤(1)和(2)与上述实施例一相同，在此不再赘述。实施例一中的步骤(3)和(4)更改为：
(3)将扬声器接入直流电源，不断调节输入的电压来控制扬声器表面温升，直到扬声器表面温升达到稳定时，将U铁底部中心和防尘帽顶部中心这两个特征点温度记为TR1和TR2，直到TR1与对应的T1，以及TR2与对应的T2的误差均在一定容差范围内，记下此时的输入功耗为P2；
(4)计算出扬声器在播放该音源时的电热转换效率为：η＝P2/P0。
请参照图6，本发明提出第二实施例的扬声器电热转换效率测试方法，基于上述第一实施例，所述扬声器电热转换效率测试方法还包括：所述扬声器电热转换效率测试方法还包括：
步骤S50，将所述扬声器与直流电源进行电连接，并在调节恒温箱的箱内温度稳定在第三温度值后，将扬声器设于所述恒温箱内；
其中，该第三温度值可与第一温度值相同，也可与第一温度值不相同。
步骤S60，对所述直流电源的直流电压和/或直流电流进行调节，直至所述直流电源输入至所述扬声器的直流电功耗等于所述输出热功耗，检测所述扬声器在所述特征点位置的第二特征温度；
步骤S70，若检测到所述第二特征温度达到稳态，则将达到稳态后的所述第二特征温度作为第四温度值；
步骤S80，计算第一温度值和第二温度值的差值，得到第一温度变化值，并计算第三温度值和第四温度值的差值，得到第二温度变化值；
步骤S90，根据所述第一温度变化值和所述第二温度变化值，对计算得到的所述电热转换效率的准确度进行评估。
为了保证所计算得到的扬声器热转换效率的准确性，需要对计算结果进行回归验证，形成闭环。通过分析扬声器的工作原理可知，扬声器振动发声是因为线圈通入的交变电流产生了交变磁场，线圈产生的交变磁场与永磁体磁场相互作用产生振动。因此，当扬声器通入的电流为直流时，线圈将不会产生交变磁场，只要通入的直流电流方向不变，线圈位置就保持固定，扬声器将变成纯发热器件，所有输入的电能全部转换为线圈的发热。因此本实施例通过所述扬声器与直流电源进行电连接，并在调节恒温箱的箱内温度稳定在第三温度值后，将扬声器设于恒温箱内，并对直流电源的直流电压和/或直流电流进行调节，直至该直流电源输入至扬声器的直流电功耗等于输出热功耗，检测扬声器在特征点位置的第二特征温度，若检测到第二特征温度达到稳态，则将达到稳态后的第二特征温度作为第四温度值，然后计算第一温度值和第二温度值的差值，得到第一温度变化值，并计算第三温度值和第四温度值的差值，得到第二温度变化值，再根据第一温度变化值和第二温度变化值，对计算得到的电热转换效率的准确度进行评估，从而提出一种回归分析验证方法，对本次扬声器电热转换效率测试得到的测试结果进行准确度评估，若评估不合格，则说明测试过程中可能存在操作错误，从而提醒工作人员对扬声器电热转换效率测试的测试条件和测试过程进行排查，以便工作人员及时修正，重新进行扬声器电热转换效率测试，因此本实施例提高了测试结果的可靠性和准确性，进而更好地指导扬声器单体或含有扬声器的电子产品进行热设计，为扬声器单体及含有扬声器的电子产品整机热设计提供参考。
具体地，在一实施例中，所述步骤S900，根据所述第一温度变化值和所述第二温度变化值，对计算得到的所述电热转换效率的准确度进行评估的步骤包括：
步骤H10，根据第一温度变化值和第二温度变化值的比值，对计算得到的所述电热转换效率的准确度进行评估。
在本实施例中，容易理解的是，该第一温度变化值和第二温度变化值的比值越接近1，则电热转换效率的准确度越高。相反，该第一温度变化值和第二温度变化值的比值越远离1，则电热转换效率的准确度越低。本实施例可通过设置以1为区间中点的区间范围，例如区间【0.95，1.05】，当第一温度变化值和第二温度变化值的比值不属于该区间【0.95，1.05】中时，说明本次测试计算得到的电热转换效率的准确度较低，评估不合格，从而提醒工作人员排查本次扬声器电热转换效率测试的测试条件是否设置正确(例如热仿真三维模型的环境温度参数是否设置为第一温度值，热仿真三维模型的模型导热系数是否设置为扬声器的实际导热系数，或者调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值，以及扬声器的第一特征温度达到稳态后的温度值是否为第二温度值)、或者计算过程是否正确，防止在测试过程中人为因素操作出错，导致测试得到的电热转换效率不准确的情况发生。
本实施例通过根据第一温度变化值和第二温度变化值的比值，对计算得到的电热转换效率的准确度进行评估，从而避免扬声器电热转换效率测试过程中的人为因素操作出错，导致测试得到的电热转换效率不准确的情况发生，若评估不合格，则说明测试过程中可能存在人为操作错误，从而提醒工作人员对扬声器电热转换效率测试的测试条件和测试过程进行检查，找到对应的操作错误出处，以便工作人员及时修正，重新进行扬声器电热转换效率测试，尽量确保扬声器电热转换效率测试结果的准确性，进而提高了扬声器电热转换效率测试的鲁棒性。
在另一实施例中，所述步骤S900，根据所述第一温度变化值和所述第二温度变化值，对计算得到的所述电热转换效率的准确度进行评估的步骤包括：
步骤I10，计算所述第一温度变化值和所述第二温度变化值的差值，得到误差值；
步骤I20，计算所述误差值与所述第一温度变化值的比值的绝对值，得到误差率，并根据所述误差率，对计算得到的所述电热转换效率的准确度进行评估。
在本实施例中，容易理解的是，该误差率越小，则电热转换效率的准确度越高。相反，该误差率越大，则电热转换效率的准确度越低。本实施例可通过设置预设值，例如0.05，当误差率大于0.05时，说明本次测试计算得到的电热转换效率的准确度较低，评估不合格，从而提醒工作人员排查本次扬声器电热转换效率测试的测试条件是否设置正确(例如热仿真三维模型的环境温度参数是否设置为第一温度值，热仿真三维模型的模型导热系数是否设置为扬声器的实际导热系数，或者调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值，以及扬声器的第一特征温度达到稳态后的温度值是否为第二温度值)、或者计算过程是否正确，防止在测试过程中人为因素操作出错，导致测试得到的电热转换效率不准确的情况发生。
本实施例通过计算第一温度变化值和第二温度变化值的差值，得到误差值，然后计算误差值与第一温度变化值的比值的绝对值，得到误差率，并根据误差率，对计算得到的电热转换效率的准确度进行评估，从而避免扬声器电热转换效率测试过程中的人为因素操作出错，导致测试得到的电热转换效率不准确的情况发生，若评估不合格，则说明测试过程中可能存在人为操作错误，从而提醒工作人员对扬声器电热转换效率测试的测试条件和测试过程进行检查，找到对应的操作错误出处，以便工作人员及时修正，重新进行扬声器电热转换效率测试，尽量确保扬声器电热转换效率测试结果的准确性，进而提高了扬声器电热转换效率测试的鲁棒性。
为了进一步理解本申请，本申请下面列举具体实施例一。需要说明的是，在下述具体实施例一中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受具体实施例一的限制：
具体实施例一：
对某型号扬声器分别进行了100HZ，400HZ和1000HZ的定频音源测试，计算在扬声器在各定频音源下的电热转换效率。
(1)将扬声器悬空放置于无风温箱中，环境温度设置为30℃；
(2)循环播放上述定频音源，测试并记录达到稳定后，输入电功耗的平均值及各特征点的温度值，如下表：
| 音源 | T1(℃( | T2(℃( | P0(W) |
| 100HZ | 32.8 | 32.3 | 1.32 |
| 400HZ | 66.2 | 50.7 | 9.32 |
| 1000HZ | 93.4 | 65.6 | 8.69 |
(3)通过热仿真软件仿真进行扬声器各特征点的温度对标，其输出热功耗和对应的计算温升，计算结果整理如下：
| 音源 | Tc1(℃( | Tc2(℃( | P1(W) |
| 100HZ | 33.6 | 31.6 | 0.21 |
| 400HZ | 67.0 | 48.1 | 3.20 |
| 1000HZ | 94.1 | 59.9 | 6.00 |
(4)电热转换效率计算：
η100HZ＝0.21/1.32*100％＝15.9％；
η400HZ＝3.20/9.32*100％＝34.3％；
η1000HZ＝6.00/8.69*100％＝69.0％；
(5)采用直流电源接入扬声器，调节电压值，使得直流电源输入至扬声器的直流电功耗等于仿真得到的输出热功耗P1，记录扬声器的温度达到稳态时各特征点的温度：
| 音源 | TR1(℃( | TR2(℃( | P1(W) |
| 100HZ | 33.2 | 32.2 | 0.21 |
| 400HZ | 68.2 | 50.5 | 3.20 |
| 1000HZ | 97.0 | 65.9 | 6.00 |
回归测试得到每组定频音源的特征点的温度误差为：
100HZ：δ1＝|3.2-2.8|/2.8＝0.143，δ2＝|2.2-2.3|/2.2＝0.045
400HZ：δ1＝|38.2-36.2|/36.2＝0.055，δ2＝|20.5-20.7|/20.7＝0.010
1000HZ：δ1＝|67.0-63.4|/63.4＝0.057，δ2＝|35.9-35.6|/35.6＝0.008
进一步得到计算电热转换效率的准确度为：
ε100HZ＝1-(δ1+δ2(/2＝0.906＝90.6％
ε400HZ＝1-(δ1+δ2(/2＝0.968＝96.8％
ε1000HZ＝1-(δ1+δ2(/2＝0.968＝96.8％
本具体实施例能够通过该测试方法计算出扬声器在播放不同音源时的电热转换效率，并能达到一定的计算精确度，为扬声器单体及含有扬声器的电子产品整机热设计提供参考。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种扬声器电热转换效率测试方法，其特征在于，所述扬声器电热转换效率测试方法包括：
调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值后，将扬声器设于所述恒温箱内，并在所述扬声器播放测试音频的过程中，测量所述扬声器的输入电功耗，并采用热电偶触头检测所述扬声器在特征点位置的第一特征温度，其中，所述特征点位置为两个，两个特征点位置分别设于所述扬声器的防尘帽顶部中心，以及T铁底部中心或U铁底部中心；
若检测到所述第一特征温度达到稳态，则将达到稳态后的所述第一特征温度作为第二温度值；
根据所述第一温度值和所述第二温度值，确定所述扬声器的输出热功耗；
根据所述输入电功耗和所述输出热功耗，计算得到所述扬声器的电热转换效率；
所述扬声器电热转换效率测试方法还包括：
将所述扬声器与直流电源进行电连接，并在调节恒温箱的箱内温度稳定在第三温度值后，将扬声器设于所述恒温箱内；
对所述直流电源的直流电压和/或直流电流进行调节，直至所述直流电源输入至所述扬声器的直流电功耗等于所述输出热功耗，检测所述扬声器在所述特征点位置的第二特征温度；
若检测到所述第二特征温度达到稳态，则将达到稳态后的所述第二特征温度作为第四温度值；
计算第一温度值和第二温度值的差值，得到第一温度变化值，并计算第三温度值和第四温度值的差值，得到第二温度变化值；
根据所述第一温度变化值和所述第二温度变化值，对计算得到的所述电热转换效率的准确度进行评估。
2.如权利要求1所述的扬声器电热转换效率测试方法，其特征在于，所述根据所述第一温度值和所述第二温度值，确定所述扬声器的输出热功耗的步骤包括：
在热仿真软件中构建所述扬声器对应的热仿真三维模型，其中，所述热仿真三维模型的环境温度参数为所述第一温度值，以及所述热仿真三维模型的模型导热系数为所述扬声器的实际导热系数；
调试所述热仿真三维模型的模型热功耗参数，直至热仿真三维模型在模型点位置对应输出的模型温度参数与所述第二温度值相匹配，其中，所述热仿真三维模型的模型点位置与所述扬声器的特征点位置对应一致；
当所述模型温度参数与所述第二温度值相匹配时，将当前的模型热功耗参数，作为输出热功耗。
3.如权利要求1所述的扬声器电热转换效率测试方法，其特征在于，所述根据所述第一温度值和所述第二温度值，确定所述扬声器的输出热功耗的步骤包括：
将所述扬声器与直流电源进行电连接，并在调节恒温箱的箱内温度稳定在第一温度值后，将扬声器设于所述恒温箱内；
对所述直流电源的直流电压和/或直流电流进行调节，直至所述扬声器的所述第一特征温度达到稳态后的温度值为第二温度值，将所述直流电源输入至所述扬声器的直流电功耗，作为所述扬声器的输出热功耗。
4.如权利要求1所述的扬声器电热转换效率测试方法，其特征在于，所述测量所述扬声器的输入电功耗的步骤包括：
采用示波器测量所述扬声器的输入电压和输入电流；
根据所述输入电压和所述输入电流，计算得到所述扬声器的输入电功耗。
5.如权利要求4所述的扬声器电热转换效率测试方法，其特征在于，所述采用示波器测量所述扬声器的输入电压和输入电流的步骤包括：
采用示波器测量所述扬声器预设时长的瞬时输入电压和瞬时输入电流；
所述根据所述输入电压和所述输入电流，计算得到所述扬声器的输入电功耗的步骤包括：
计算所述预设时长内各时刻的所述瞬时输入电压和所述瞬时输入电流的乘积，得到所述预设时长内各时刻的瞬时输入电功耗；
将各时刻的所述瞬时输入电功耗的平均值，作为所述扬声器的输入电功耗。
6.如权利要求1所述的扬声器电热转换效率测试方法，其特征在于，所述测试音频包括多个不同频率的音频。
7.如权利要求1所述的扬声器电热转换效率测试方法，其特征在于，所述根据所述第一温度变化值和所述第二温度变化值，对计算得到的所述电热转换效率的准确度进行评估的步骤包括：
计算所述第一温度变化值和所述第二温度变化值的差值，得到误差值；
计算所述误差值与所述第一温度变化值的比值的绝对值，得到误差率，并根据所述误差率，对计算得到的所述电热转换效率的准确度进行评估。
8.如权利要求1所述的扬声器电热转换效率测试方法，其特征在于，所述根据所述输入电功耗和所述输出热功耗，计算得到所述扬声器的电热转换效率的步骤包括：
计算所述输出热功耗与所述输入电功耗的比值，并将所述比值与矫正系数的乘积，作为所述扬声器的电热转换效率。
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