CN115884056A - 一种动圈式扬声器温升预测方法及系统 - Google Patents

一种动圈式扬声器温升预测方法及系统 Download PDF

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CN115884056A
CN115884056A CN202211606837.1A CN202211606837A CN115884056A CN 115884056 A CN115884056 A CN 115884056A CN 202211606837 A CN202211606837 A CN 202211606837A CN 115884056 A CN115884056 A CN 115884056A
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temperature rise
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袁伟佳
刘晓蕾
周莹
刘保良
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Shanghai Fourier Semiconductor Co ltd
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Abstract

本发明实施例提供了一种动圈式扬声器温升预测方法及系统，针对目标扬声器，引入扬声器的阻抗因素，结合傅里叶变换后的频域信号IN(i)预测出各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure DDA0003997961720000011
有效反映了预测温升与输入信号频率之间的关系。在第一预测温升
Figure DDA0003997961720000012
的基础上，构建级联滤波器组函数Hs(s)，对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，结合频域信号IN(i)预测出各频率等压单频输入信号的第二预测温升
Figure DDA0003997961720000013
降低了低频段由于振膜位移幅度较大引入的强迫对流以及高频段存在涡流效应对音圈温升的影响，大大提高了动圈式扬声器音圈温升预测的准确性。

Description

一种动圈式扬声器温升预测方法及系统
技术领域
本发明实施例涉及音圈温控技术领域，具体涉及一种动圈式扬声器温升预测方法及系统。
背景技术
对于传统Smart PA(智能功率放大器)可以通过IV反馈计算得到喇叭的温度，但这也只是后反馈，温度控制时效性不高。如果能提前预测出喇叭的温度就能及时对喇叭进行温度保护，这对于Smart PA(智能功率放大器)和PA(功率放大器)都是非常有用的。
利用动圈式扬声器的热模型类比电路的类比电路方程，整理即得扬声器的热模型滤波器，将热模型类比电路的实时功率P输入热模型滤波器，便得到音圈对应的实时温升输出。
对于不同频率的等幅输入信号，若均以扬声器额定阻值进行功率计算，由于电压幅度与阻值均相同，计算所得功率全频段均一致，则由以上热模型滤波器输出的音圈温升均相等，即不同频率的恒压信号的预测温升全频段相同，此与实际温升不符。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种动圈式扬声器温升预测方法及系统，以解决传统动圈式扬声器的热模型滤波器对于不同频率的等幅输入信号，均以扬声器额定阻值进行功率计算得到的预测温升全频段相同，与实际温升不符的技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，本申请实施例提供了一种动圈式扬声器温升预测方法，所述方法应用于热模型类比电路，所述方法包括：
针对目标扬声器，向热模型类比电路输入不同预设频率的等压单频信号；
检测各预设频率等压单频信号的实际温升数据，生成实际温升Tm(i)与对应单频信号频率之间的第一关系曲线；
基于动圈扬声器的阻抗曲线滤波器模型，得到各频率等压单频信号的阻抗值Rf(i)；
接收不同频率的等压单频输入信号，通过傅里叶变换进行时频转换，得到频域信号IN(i)；
利用所述阻抗值Rf(i)和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000021
利用相同频点处的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000022
和实际温升Tm(i)，结合环境温度Ta得到滤波器增益系数g；
利用分析频点截止频率f和输入信号采样率fs得到预畸变正切值K；
基于所述滤波器增益系数g和所述预畸变正切值K，构建级联滤波器组函数Hs(s)；
利用所述级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，得到各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted；以及
利用所述修正阻抗值Rf(i)adjusted和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第二预测温升
Figure BDA0003997961700000023
进一步地，所述热模型类比电路包括：音圈热阻Rtv、音圈热容Ctv、磁系热阻Rtm、磁系热容Ctm，所述音圈热阻Rtv和所述音圈热容Ctv并联，所述磁系热阻Rtm和所述磁系热容Ctm并联，所述磁系热阻Rtm和所述磁系热容Ctm的功率输入端连接至所述音圈热阻Rtv的功率输出端，所述音圈热容Ctv、所述磁系热阻Rtm、所述磁系热容Ctm的功率输出端相连接，所述磁系热阻Rtm的功率输出端接地。
进一步地，所述阻抗值Rf(i)的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000024
Figure BDA0003997961700000031
s＝j·ω＝j·2πf
其中，i为分析频点索引，Rf(i)为第i个频点处的阻抗值，s为复频域变量，Z(s)为阻抗曲线的复频域表示，fs为输入信号采样率，f为分析频点的模拟频率值，j为虚数单位，N为傅里叶变换长度，Re为直流阻，Rms为机械阻抗，Mms为振动质量，Cms为机械力顺，Bl为磁力转换因子。
进一步地，利用所述阻抗值Rf(i)和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000032
包括：
利用所述阻抗值Rf(i)和所述频域信号IN(i)计算第一实时功率P1(i)，所述第一实时功率P1(i)的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000033
其中，N为傅里叶变换长度，i为分析频点索引，IN(0)为输入信号的直流成分信号，IN(i)为第i个频点处输入时域信号时频转换后的频域信号，Rf(0)为直流阻值；
基于所述第一实时功率P1(i)计算所述第一预测温升
Figure BDA0003997961700000034
所述第一预测温升
Figure BDA0003997961700000035
的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000036
其中，Rtv为音圈热阻，Ctv为音圈热容，Rtm为磁系热阻，Ctm为磁系热容，s为复频域变量。
进一步地，所述滤波器增益系数g的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000037
其中，Ta为环境温度。
进一步地，所述预畸变正切值K的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000041
其中，f为分析频点截止频率，fs为输入信号采样率。
进一步地，基于所述滤波器增益系数g和所述预畸变正切值K，构建级联滤波器组函数Hs(s)，包括：
基于所述滤波器增益系数g和所述预畸变正切值K，分别计算第一滤波器系数a0、第二滤波器系数a1、第三滤波器系数a3、第四滤波器系数b1、第五滤波器系数b2，所述第一滤波器系数a0、所述第二滤波器系数a1、所述第三滤波器系数a3、所述第四滤波器系数b1、所述第五滤波器系数b2分别为：
Figure BDA0003997961700000042
Figure BDA0003997961700000043
Figure BDA0003997961700000044
Figure BDA0003997961700000045
Figure BDA0003997961700000046
其中，Q为滤波器品质因子；
利用所述第一滤波器系数a0、所述第二滤波器系数a1、所述第三滤波器系数a3、所述第四滤波器系数b1、所述第五滤波器系数b2，得到级联滤波器组函数Hs(s)，所述级联滤波器组函数Hs(s)的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000047
Figure BDA0003997961700000048
/>
其中，s为复频域变量，i为滤波器组中滤波器索引值Hs(s)为滤波器系统函数。
进一步地，利用所述级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，得到各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted，包括：
利用所述级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，得到各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted，所述各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted的修正公式为：
Figure BDA0003997961700000051
Zadjusted(s)＝Z(s)·Hs(s)
其中，i为分析频点索引，s为复频域变量，Zadjusted(s)为修正后的阻抗曲线复频域表示，Z(s)为修正前的阻抗曲线复频域表示，fs为输入信号采样率，j为虚数单位，N为傅里叶变换长度。
进一步地，利用所述修正阻抗值Rf(i)adjusted和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第二预测温升
Figure BDA0003997961700000052
包括：
利用所述修正阻抗值Rf(i)adjusted和所述频域信号IN(i)计算第二实时功率P2(i)，所述第二实时功率P2(i)的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000053
其中，N为傅里叶变换长度，i为分析频点索引，IN(0)为输入信号的直流成分信号，IN(i)为第i个频点处输入时域信号时频转换后的频域信号，Rf(0)adjusted为修正后的直流阻值；
基于所述第二实时功率P′(i)计算所述第二预测温升
Figure BDA0003997961700000054
所述第二预测温升
Figure BDA0003997961700000055
的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000056
其中，Rtv为音圈热阻，Ctv为音圈热容，Rtm为磁系热阻，Ctm为磁系热容，s为复频域变量。
根据本发明实施例的第二方面，本申请实施例提供了一种动圈式扬声器温升预测系统，所述系统应用于热模型类比电路，所述系统包括：
实际温升检测模块，用于针对目标扬声器，向热模型类比电路输入不同预设频率的等压单频信号；检测各预设频率等压单频信号的实际温升数据，生成实际温升Tm(i)与对应单频信号频率之间的第一关系曲线；
阻抗计算模块，用于基于动圈扬声器的阻抗曲线滤波器模型，得到各频率等压单频信号的阻抗值Rf(i)；
接收模块，用于接收不同频率的等压单频输入信号，通过傅里叶变换进行时频转换，得到频域信号IN(i)；
第一温升预测模块，用于利用所述阻抗值Rf(i)和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000061
级联滤波器组函数构建模块，用于利用相同频点处的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000062
和实际温升Tm(i)，结合环境温度Ta得到滤波器增益系数g；利用分析频点模拟频率f和输入信号采样率fs得到预畸变正切值K；基于所述滤波器增益系数g和所述预畸变正切值K，构建级联滤波器组函数Hs(s)；
阻抗修正模块，用于利用所述级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，得到各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted；以及
第二温升预测模块，用于利用所述修正阻抗值Rf(i)adjusted和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第二预测温升
Figure BDA0003997961700000063
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种动圈式扬声器温升预测设备，所述设备包括：处理器和存储器；
所述存储器用于存储一个或多个程序指令；
所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如上任一项所述的一种动圈式扬声器温升预测方法的步骤。
根据本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的一种动圈式扬声器温升预测方法的步骤。
与现有技术相比，本申请实施例提供的一种动圈式扬声器温升预测方法及系统，针对目标扬声器，引入扬声器的阻抗因素，利用阻抗值Rf(i)结合傅里叶变换后的频域信号IN(i)预测出各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000071
有效反映了预测温升与输入信号频率之间的关系。在第一预测温升/>
Figure BDA0003997961700000072
的基础上，构建级联滤波器组函数Hs(s)，利用级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，利用修正阻抗值Rf(i)adjusted和频域信号IN(i)预测出各频率等压单频输入信号的第二预测温升/>
Figure BDA0003997961700000073
降低了低频段由于振膜位移幅度较大引入的强迫对流以及高频段存在涡流效应对音圈温升的影响，大大提高了动圈式扬声器音圈温升预测的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的一种动圈式扬声器温升预测系统的逻辑结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种动圈式扬声器温升预测方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的动圈式扬声器基本热模型类比电路的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的恒阻下各频率等压单频信号的预测温升和实际温升的曲线图；
图5为本发明实施例提供的各频率等压单频信号的第一预测温升和实际温升的曲线图；
图6为本发明实施例提供的各频率等压单频信号的第二预测温升和实际温升的曲线图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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做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。
本申请的目的在于：本发明实施例提供一种动圈式扬声器温升预测方法及系统，基于动圈式扬声器的热模型滤波器，引入阻抗因素，同时通过构建级联滤波器组函数，对音圈温升进行全频段预测，解决预测温升与实际温升不符的技术问题。
为了解决上述技术问题，如图1所示，本申请实施例提供了一种动圈式扬声器温升预测系统，所述系统应用于热模型类比电路，其具体包括：实际温升检测模块1、阻抗计算模块2、接收模块3、第一温升预测模块4、级联滤波器组函数构建模块5、阻抗修正模块6、第二温升预测模块7。
进一步地，实际温升检测模块1用于针对目标扬声器，向热模型类比电路输入不同预设频率的等压单频信号；检测各预设频率等压单频信号的实际温升数据，生成实际温升Tm(i)与对应单频信号频率之间的第一关系曲线。
阻抗计算模块2用于基于动圈扬声器的阻抗曲线滤波器模型，得到各频率等压单频信号的阻抗值Rf(i)。
接收模块3用于接收不同频率的等压单频输入信号，通过傅里叶变换进行时频转换，得到频域信号IN(i)；第一温升预测模块4利用阻抗值Rf(i)和频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000081
级联滤波器组函数构建模块5用于利用相同频点处的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000082
和实际温升Tm(i)，结合环境温度Ta得到滤波器增益系数g；利用分析频点模拟频率f和输入信号采样率fs得到预畸变正切值K；基于滤波器增益系数g和预畸变正切值K，构建级联滤波器组函数Hs(s)。
阻抗修正模块6用于利用级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，得到各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted。
第二温升预测模块7用于利用修正阻抗值Rf(i)adjusted和频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第二预测温升
Figure BDA0003997961700000091
与现有技术相比，本申请实施例提供的一种动圈式扬声器温升预测系统，针对目标扬声器，引入扬声器的阻抗因素，利用阻抗值Rf(i)结合傅里叶变换后的频域信号IN(i)预测出各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000092
有效反映了预测温升与输入信号频率之间的关系。在第一预测温升/>
Figure BDA0003997961700000093
的基础上，构建级联滤波器组函数Hs(s)，利用级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，利用修正阻抗值Rf(i)adjusted和频域信号IN(i)预测出各频率等压单频输入信号的第二预测温升/>
Figure BDA0003997961700000094
降低了低频段由于振膜位移幅度较大引入的强迫对流以及高频段存在涡流效应对音圈温升的影响，大大提高了动圈式扬声器音圈温升预测的准确性。
与上述公开的一种动圈式扬声器温升预测系统相对应，本发明实施例还公开了一种动圈式扬声器温升预测方法。以下结合上述描述的一一种动圈式扬声器温升预测系统详细介绍本发明实施例中公开的一种动圈式扬声器温升预测方法。
如图2所示，以下对本申请实施例提供的一种动圈式扬声器温升预测方法具体步骤进行详细描述。
本申请实施例提供的一种动圈式扬声器温升预测方法应用于热模型类比电路。参考图3，热模型类比电路具体包括：音圈热阻Rtv、音圈热容Ctv、磁系热阻Rtm、磁系热容Ctm，音圈热阻Rtv和音圈热容Ctv并联，磁系热阻Rtm和磁系热容Ctm并联，磁系热阻Rtm和磁系热容Ctm的功率输入端连接至音圈热阻Rtv的功率输出端，音圈热容Ctv、磁系热阻Rtm、磁系热容Ctm的功率输出端相连接，磁系热阻Rtm的功率输出端接地。
按照功率与电流、温差与电压、热容与电容、热阻与电阻的类比关系，可得图3的类比电路方程为：
Figure BDA0003997961700000101
其中，Rtv为音圈热阻，Ctv为音圈热容，Rtm为磁系热阻，Ctm为磁系热容，s为复频域变量。
整理即得扬声器的热模型滤波器，该热模型滤波器的模型公式如下：
Figure BDA0003997961700000102
此热模型滤波器的输入为实时功率P，输出为音圈对应的实时温升Tvc。
在本发明实施例中，针对目标扬声器，向热模型类比电路输入不同预设频率的等压单频信号。
由实际温升检测模块1检测各预设频率等压单频信号的实际温升数据，生成实际温升Tm(i)与对应单频信号频率之间的第一关系曲线。
具体地，上述步骤具体包括：抓取各预设频率等压单频信号的实际温升数据与对应功率数据；由实际温升数据中提取各频率的稳态温度，据此可得等压单频信号的实际温度传函曲线，即实际温升Tm(i)与对应单频信号频率之间的第一关系曲线。
对于不同频率的等幅输入信号，若均以扬声器额定阻值进行功率计算，由于电压幅度与阻值均相同，计算所得功率全频段均一致，则由以上热模型滤波器输出的音圈温升均相等，即不同频率的恒压信号的预测温升全频段相同，此与实际温升不符，恒阻下各频率等压单频信号的预测温升和实际温升的曲线图如图4所示。
为了反映温升与频率的对应关系，引入了扬声器的阻抗曲线因素。由阻抗计算模块2基于动圈扬声器的阻抗曲线滤波器模型，得到各频率等压单频信号的阻抗值Rf(i)。
具体地，动圈扬声器的阻抗曲线滤波器模型公式为：
Figure BDA0003997961700000111
s＝j·ω＝j·2πf
其中，s为复频域变量，Z(s)为阻抗曲线的复频域表示，f为分析频点的模拟频率值，j为虚数单位，ω为分析频点的模拟角频率，Re为直流阻，Rms为机械阻抗，Mms为振动质量，Cms为机械力顺，Bl为磁力转换因子。
进一步地，阻抗值Rf(i)的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000112
其中，i为分析频点索引，Rf(i)为第i个频点处的阻抗值，fs为输入信号采样率，j为虚数单位，N为傅里叶变换长度。
由接收模块3接收不同频率的等压单频输入信号，通过傅里叶变换进行时频转换，得到频域信号IN(i)。
由第一温升预测模块4利用阻抗值Rf(i)和频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000113
具体地，上述步骤具体包括：利用阻抗值Rf(i)和频域信号IN(i)计算第一实时功率P1(i)，第一实时功率P1(i)的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000114
其中，N为傅里叶变换长度，i为分析频点索引，IN(0)为输入信号的直流成分信号，IN(i)为第i个频点处输入时域信号时频转换后的频域信号，Rf(0)为直流阻值；
基于第一实时功率P1(i)计算第一预测温升
Figure BDA0003997961700000115
第一预测温升/>
Figure BDA0003997961700000116
的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000117
其中，Rtv为音圈热阻，Ctv为音圈热容，Rtm为磁系热阻，Ctm为磁系热容，s为复频域变量。
按照上面公式计算实时功率后馈入热模型滤波器中得到此情况下的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000121
不再全频段固定，而是呈现与阻抗负相关的关系，各频率等压单频信号的第一预测温升和实际温升的曲线图的比较如图5所示。/>
图5中第一预测温升和实际温升的曲线图仍存在较大差异，究其原因，主要是低频段由于振膜位移幅度较大引入强迫对流，高频段存在涡流效应，此不同现象均影响了音圈的温升过程。对此，通过级联滤波器组的方式进行模拟建模。
由级联滤波器组函数构建模块5利用相同频点处的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000122
和实际温升Tm(i)，结合环境温度Ta得到滤波器增益系数g。
具体地，滤波器增益系数g的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000123
其中，Ta为环境温度。
由级联滤波器组函数构建模块5利用分析频点模拟频率f和输入信号采样率fs得到预畸变正切值K。
具体地，预畸变正切值K的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000124
其中，f为分析频点模拟频率，fs为输入信号采样率。
由级联滤波器组函数构建模块5基于滤波器增益系数g和预畸变正切值K，构建级联滤波器组函数Hs(s)。
具体地，上述步骤具体包括：基于滤波器增益系数g和预畸变正切值K，分别计算第一滤波器系数a0、第二滤波器系数a1、第三滤波器系数a3、第四滤波器系数b1、第五滤波器系数b2，第一滤波器系数a0、第二滤波器系数a1、第三滤波器系数a3、第四滤波器系数b1、第五滤波器系数b2分别为：
Figure BDA0003997961700000125
Figure BDA0003997961700000126
Figure BDA0003997961700000131
Figure BDA0003997961700000132
Figure BDA0003997961700000133
其中，Q为滤波器品质因子；
利用第一滤波器系数a0、第二滤波器系数a1、第三滤波器系数a3、第四滤波器系数b1、第五滤波器系数b2，得到级联滤波器组函数Hs(s)，级联滤波器组函数Hs(s)的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000134
Figure BDA0003997961700000135
其中，s为复频域变量，i为滤波器组中滤波器索引值Hs(s)为滤波器系统函数。
由阻抗修正模块6利用级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，得到各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted。
具体地，上述步骤具体包括：利用级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，得到各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted，各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted的修正公式为：
Figure BDA0003997961700000136
Zadjusted(s)＝Z(s)·Hs(s)
其中，i为分析频点索引，s为复频域变量，Zadjusted(s)为修正后的阻抗曲线复频域表示，Z(s)为修正前的阻抗曲线复频域表示，fs为输入信号采样率，j为虚数单位，N为傅里叶变换长度。
由第二温升预测模块7利用修正阻抗值Rf(i)adjusted和频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第二预测温升
Figure BDA0003997961700000137
具体地，上述步骤具体包括：利用修正阻抗值Rf(i)adjusted和频域信号IN(i)计算第二实时功率P2(i)，第二实时功率P2(i)的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000141
其中，N为傅里叶变换长度，i为分析频点索引，IN(0)为输入信号的直流成分信号，IN(i)为第i个频点处输入时域信号时频转换后的频域信号，Rf(0)adjusted为修正后的直流阻值；
基于第二实时功率P′(i)计算第二预测温升
Figure BDA0003997961700000142
第二预测温升/>
Figure BDA0003997961700000143
的计算公式为：
Figure BDA0003997961700000144
其中，Rtv为音圈热阻，Ctv为音圈热容，Rtm为磁系热阻，Ctm为磁系热容，s为复频域变量。
此时各频率等压单频信号的第二预测温升和实际温升的曲线图比较如图6所示。图6中第二预测温升和实际温升之间的最大相对误差控制在5％左右。
与现有技术相比，本申请实施例提供的一种动圈式扬声器温升预测方法，针对目标扬声器，引入扬声器的阻抗因素，利用阻抗值Rf(i)结合傅里叶变换后的频域信号IN(i)预测出各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure BDA0003997961700000145
有效反映了预测温升与输入信号频率之间的关系。在第一预测温升/>
Figure BDA0003997961700000146
的基础上，构建级联滤波器组函数Hs(s)，利用级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，利用修正阻抗值Rf(i)adjusted和频域信号IN(i)预测出各频率等压单频输入信号的第二预测温升/>
Figure BDA0003997961700000147
降低了低频段由于振膜位移幅度较大引入的强迫对流以及高频段存在涡流效应对音圈温升的影响，大大提高了动圈式扬声器音圈温升预测的准确性。
另外，本发明实施例还提供了一种动圈式扬声器温度预测设备，所述设备包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如上任一项所述的一种动圈式扬声器温升预测方法的步骤。
另外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述一种动圈式扬声器温升预测方法的步骤。
在本发明实施例中，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific ntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
存储介质可以是存储器，例如可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。
其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，简称PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，简称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，简称EEPROM)或闪存。
易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，简称SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，简称DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，简称DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(EnhancedSDRAM，简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，简称SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，简称DRRAM)。
本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种动圈式扬声器温升预测方法，其特征在于，所述方法应用于热模型类比电路，所述方法包括：
针对目标扬声器，向热模型类比电路输入不同预设频率的等压单频信号；
检测各预设频率等压单频信号的实际温升数据，生成实际温升Tm(i)与对应单频信号频率之间的第一关系曲线；
基于动圈扬声器的阻抗曲线滤波器模型，得到各频率等压单频信号的阻抗值Rf(i)；
接收不同频率的等压单频输入信号，通过傅里叶变换进行时频转换，得到频域信号IN(i)；
利用所述阻抗值Rf(i)和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure FDA0003997961690000011
利用相同频点处的第一预测温升
Figure FDA0003997961690000012
和实际温升Tm(i)，结合环境温度Ta得到滤波器增益系数g；
利用分析频点模拟频率f和输入信号采样率fs得到预畸变正切值K；
基于所述滤波器增益系数g和所述预畸变正切值K，构建级联滤波器组函数Hs(s)；
利用所述级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，得到各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted；以及
利用所述修正阻抗值Rf(i)adjusted和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第二预测温升
Figure FDA0003997961690000013
2.如权利要求1所述的一种动圈式扬声器温升预测方法，其特征在于，所述热模型类比电路包括：音圈热阻Rtv、音圈热容Ctv、磁系热阻Rtm、磁系热容Ctm，所述音圈热阻Rtv和所述音圈热容Ctv并联，所述磁系热阻Rtm和所述磁系热容Ctm并联，所述磁系热阻Rtm和所述磁系热容Ctm的功率输入端连接至所述音圈热阻Rtv的功率输出端，所述音圈热容Ctv、所述磁系热阻Rtm、所述磁系热容Ctm的功率输出端相连接，所述磁系热阻Rtm的功率输出端接地。
3.如权利要求2所述的一种动圈式扬声器温升预测方法，其特征在于，所述阻抗值Rf(i)的计算公式为：
Figure FDA0003997961690000021
Figure FDA0003997961690000022
S＝j·ω＝j·2πf
其中，i为分析频点索引，Rf(i)为第i个频点处的阻抗值，s为复频域变量，Z(s)表示扬声器阻抗曲线的复频域，fs为输入信号采样率，f为分析频点模拟频率值，j为虚数单位，N为傅里叶变换长度，Re为直流阻，Rms为机械阻抗，Mms为振动质量，Cms为机械力顺，Bl为磁力转换因子。
4.如权利要求3所述的一种动圈式扬声器温升预测方法，其特征在于，利用所述阻抗值Rf(i)和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure FDA0003997961690000023
包括：
利用所述阻抗值Rf(i)和所述频域信号IN(i)计算第一实时功率P1(i)，所述第一实时功率P1(i)的计算公式为：
Figure FDA0003997961690000024
其中，N为傅里叶变换长度，i为分析频点索引，IN(0)为输入信号的直流成分信号，IN(i)为第i个频点处输入时域信号时频转换后的频域信号，Rf(0)为直流阻值；
基于所述第一实时功率P1(i)计算所述第一预测温升
Figure FDA0003997961690000025
所述第一预测温升/>
Figure FDA0003997961690000026
的计算公式为：
Figure FDA0003997961690000027
其中，Rtv为音圈热阻，Ctv为音圈热容，Rtm为磁系热阻，Ctm为磁系热容，s为复频域变量。
5.如权利要求4所述的一种动圈式扬声器温升预测方法，其特征在于，所述滤波器增益系数g的计算公式为：
Figure FDA0003997961690000031
其中，Ta为环境温度。
6.如权利要求5所述的一种动圈式扬声器温升预测方法，其特征在于，所述预畸变正切值K的计算公式为：
Figure FDA0003997961690000032
其中，f为分析频点模拟频率，fs为输入信号采样率。
7.如权利要求6所述的一种动圈式扬声器温升预测方法，其特征在于，基于所述滤波器增益系数g和所述预畸变正切值K，构建级联滤波器组函数Hs(s)，包括：
基于所述滤波器增益系数g和所述预畸变正切值K，分别计算第一滤波器系数a0、第二滤波器系数a1、第三滤波器系数a3、第四滤波器系数b1、第五滤波器系数b2，所述第一滤波器系数a0、所述第二滤波器系数a1、所述第三滤波器系数a3、所述第四滤波器系数b1、所述第五滤波器系数b2分别为：
Figure FDA0003997961690000033
Figure FDA0003997961690000034
/>
Figure FDA0003997961690000035
Figure FDA0003997961690000036
Figure FDA0003997961690000037
其中，Q为滤波器品质因子；
利用所述第一滤波器系数a0、所述第二滤波器系数a1、所述第三滤波器系数a3、所述第四滤波器系数b1、所述第五滤波器系数b2，得到级联滤波器组函数Hs(s)，所述级联滤波器组函数Hs(s)的计算公式为：
Figure FDA0003997961690000041
Figure FDA0003997961690000042
其中，s为复频域变量，i为滤波器组中滤波器索引值，Hs(s)为滤波器系统函数。
8.如权利要求7所述的一种动圈式扬声器温升预测方法，其特征在于，利用所述级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，得到各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted，包括：
利用所述级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，得到各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted，所述各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted的修正公式为：
Figure FDA0003997961690000043
Zadjusted(s)＝Z(s)·Hs(s)
其中，i为分析频点索引，s为复频域变量，Zadjusted(s)为修正后阻抗曲线的复频域表示，Z(s)为修正前阻抗曲线的复频域表示，fs为输入信号采样率，j为虚数单位，N为傅里叶变换长度。
9.如权利要求8所述的一种动圈式扬声器温升预测方法，其特征在于，利用所述修正阻抗值Rf(i)adjusted和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第二预测温升
Figure FDA0003997961690000044
包括：
利用所述修正阻抗值Rf(i)adjusted和所述频域信号IN(i)计算第二实时功率P2(i)，所述第二实时功率P2(i)的计算公式为：
Figure FDA0003997961690000045
其中，N为傅里叶变换长度，i为分析频点索引，IN(0)为输入信号的直流成分信号，IN(i)为第i个频点处输入时域信号时频转换后的频域信号，Rf(0)adjusted为修正后的直流阻值；
基于所述第二实时功率P′(i)计算所述第二预测温升
Figure FDA0003997961690000051
所述第二预测温升/>
Figure FDA0003997961690000052
的计算公式为：
Figure FDA0003997961690000053
其中，Rtv为音圈热阻，Ctv为音圈热容，Rtm为磁系热阻，Ctm为磁系热容，s为复频域变量。
10.一种动圈式扬声器温升预测系统，其特征在于，所述系统应用于热模型类比电路，所述系统包括：
实际温升检测模块，用于针对目标扬声器，向热模型类比电路输入不同预设频率的等压单频信号；检测各预设频率等压单频信号的实际温升数据，生成实际温升Tm(i)与对应单频信号频率之间的第一关系曲线；
阻抗计算模块，用于基于动圈扬声器的阻抗曲线滤波器模型，得到各频率等压单频信号的阻抗值Rf(i)；
接收模块，用于接收不同频率的等压单频输入信号，通过傅里叶变换进行时频转换，得到频域信号IN(i)；
第一温升预测模块，用于利用所述阻抗值Rf(i)和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第一预测温升
Figure FDA0003997961690000054
级联滤波器组函数构建模块，用于利用相同频点处的第一预测温升
Figure FDA0003997961690000055
和实际温升Tm(i)，结合环境温度Ta得到滤波器增益系数g；利用分析频点截止频率f和输入信号采样率fs得到预畸变正切值K；基于所述滤波器增益系数g和所述预畸变正切值K，构建级联滤波器组函数Hs(s)；
阻抗修正模块，用于利用所述级联滤波器组函数Hs(s)对各频率的阻抗值Rf(i)进行修正，得到各频率的修正阻抗值Rf(i)adjusted；以及
第二温升预测模块，用于利用所述修正阻抗值Rf(i)adjusted和所述频域信号IN(i)经预测得到各频率等压单频输入信号的第二预测温升
Figure FDA0003997961690000056
/>
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