CN116634330A - 一种扬声器振膜位移的控制方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及音频处理技术领域，公开了一种扬声器振膜位移的控制方法和控制系统。本申请中的扬声器振膜位移的控制方法，获取扬声器的初始温度和初始阻抗，基于温度变化确定变化后的温度所对应的阻抗；根据变化后的温度所对应的阻抗以及扬声器的输入信号，确定该输入信号对应的扬声器振膜位移，以作为扬声器振膜的预测位移，基于该预测位移对输入信号进行调整，避免扬声器振膜达到物理极限状态，确保扬声器的正常使用。

Description

一种扬声器振膜位移的控制方法和控制系统

技术领域

本申请涉及音频处理技术领域，特别涉及一种扬声器振膜位移的控制方法和控制系统。

背景技术

终端设备通常设有内置扬声器，内置扬声器是指终端设备具有内置的喇叭，用户不仅可以通过耳机插孔还可以通过内置扬声器来收听终端设备发出的声音。为了提升用户对手机、电脑等终端设备播放的音频的体验，终端设备根据音频音量对扬声器施加电信号，扬声器通过将电信号转换为声音信号，进而使得用户可以通过扬声器来收听终端设备发出的声音。

然而，电信号低频部分容易发生共振，进而导致扬声器的振膜产生位移。如果不对扬声器施加位移保护措施，瞬时的扬声器振膜位移或持久的扬声器振膜位移可能会达到扬声器振膜的物理极限状态，甚至导致整个扬声器损坏。

发明内容

本申请的目的在于提供一种扬声器振膜位移的控制方法和控制系统。

本申请的第一方面提供了一种扬声器振膜位移的控制方法，包括：检测扬声器的第一温度，基于第一温度确定扬声器的第一阻抗；获取输入扬声器的第一电压，基于第一阻抗和第一电压确定扬声器的振膜的第一位移；判断第一位移与预设的位移阈值的关系，基于判断结果调整输入扬声器的第一电压。

即在本申请实施例中，这里的第一温度指的是实时温度；这里的扬声器的第一阻抗指的是扬声器的实时阻抗；这里的输入扬声器的第一电压指的是扬声器的输入信号；这里的第一位移指的是预测位移。

在上述第一方面的一种可能的实现中，检测扬声器的第一温度，基于第一温度确定扬声器的第一阻抗，包括：确定扬声器从第二温度变化至第一温度的第一变化关系；基于第一变化关系确定扬声器从第二阻抗变化至第一阻抗的第二变化关系。

即在本申请实施例中，这里的第二温度指的是初始温度；这里的第二阻抗指的是初始温度温度对应的阻抗；这里的第一变化关系指的是温度由初始温度T₀变化为实时温度T；这里的第二变化关系指的是阻抗由初始温度对应的阻抗Z(T₀)变化为实时温度对应的实时阻抗Z(T)。

在上述第一方面的一种可能的实现中，基于第一变化关系确定扬声器从第二阻抗变化至第一阻抗的第二变化关系，包括：第二变化关系通过以下第一公式确定：

Z(T)＝(T-T₀)*Z(T₀)*α_coil+Z(T₀),

在第一公式中，T表示扬声器的第一温度，T₀表示扬声器的第二温度，Z(T)表示扬声器在第一温度时的第一阻抗，Z(T₀)表示扬声器在第二温度时的第二阻抗，α_coil表示扬声器的线圈材料的温升系数。

即在本申请实施例中，这里的第一公式指的是公式(3)。

在上述第一方面的一种可能的实现中，基于第一阻抗和第一电压确定扬声器的振膜的第一位移，包括：对第一电压进行滤波处理得到第二电压；基于第一阻抗和第二电压确定扬声器的振膜的第一位移。

即在本申请实施例中，这里的第二电压指的是滤波后的扬声器的输入信号。

在上述第一方面的一种可能的实现中，对第一电压进行滤波处理得到第二电压，包括：确定扬声器的共振频率，基于共振频率获取滤波器的截止频率；基于截止频率和第一阻抗确定滤波器的滤波系数；基于滤波系数对第一电压进行滤波处理得到第二电压。

即在本申请实施例中，这里的共振频率指的是实时共振频率f0；这里的滤波器的截止频率指的是滤波器的截止频率Fc。

在上述第一方面的一种可能的实现中，第一位移通过以下第二公式确定：

在第二公式中，s表示s域信号，x(s)表示扬声器的振膜在s域的第一位移，B表示扬声器的音圈的磁感应系数，l表示扬声器的音圈的线圈长度，V(s)表示扬声器在s域的第二电压，Z_e(s)表示扬声器在s域的第一阻抗，Z_m(s)表示扬声器在s域的机械阻抗。

即在本申请实施例中，这里的第二公式指的是公式(7)。

在上述第一方面的一种可能的实现中，判断结果包括以下结果的至少一种：第一位移大于位移阈值的结果；第一位移小于或等于位移阈值的结果。

在上述第一方面的一种可能的实现中，还包括：对应于第一位移大于位移阈值的结果，确定第一增益；基于第一增益调整第一电压。

即在本申请实施例中，这里的第一增益指的是扬声器输入信号的增益。

本申请的第二方面提供了一种扬声器振膜位移的控制系统，系统包括：温度确定模块，用于确定扬声器从第二温度变化至第一温度的第一变化关系；阻抗确定模块，用于根据第一变化关系确定扬声器从第二阻抗变化至第一阻抗的第二变化关系，并基于第二变化关系和第一温度确定扬声器的第一阻抗；位移确定模块，用于获取输入扬声器的第一电压，并基于第一阻抗和第一电压确定扬声器的振膜的第一位移；增益控制模块，用于判断第一位移与预设的位移阈值的关系，基于判断结果调整输入扬声器的第一电压。

在上述第二方面的一种可能的实现中，系统还包括：共振频率检测模块，用于确定扬声器的共振频率；位移确定模块基于共振频率获取滤波器的截止频率，基于截止频率和第一阻抗确定滤波器的滤波系数，基于滤波系数对第一电压进行滤波处理得到第二电压，并基于第一阻抗和第二电压确定扬声器的振膜的第一位移。

在上述第二方面的一种可能的实现中，系统还包括：反馈模块，用于获取流经扬声器的实时电流和实时电压；共振频率检测模块基于实时电流和实时电压确定扬声器的共振频率。

即在本申请实施例中，这里的流经扬声器的实时电流和实时电压指的是扬声器的反馈电流信号I和扬声器的反馈电压信号V(扬声器两端电压信号)。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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根据本申请的实施例示出了一种扬声器振膜位移的控制系统的结构示意图；

图2根据本申请的实施例示出了一种三阶扬声器热模型的等效热路图示意图；

图3根据本申请的实施例示出了一种位移确定模块的结构示意图；

图4根据本申请的实施例示出了一种扬声器振膜位移的控制方法的实施流程示意图。

具体实施方式

本申请的说明性实施例包括但不限于一种扬声器振膜位移的控制方法和控制系统。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例结合。

在介绍本申请实施例涉及的技术方案之前，先对部分本申请实施例中的包含的术语进行解释。

(1)输入信号，是指扬声器的输入信号，也可以称为扬声器的输入电压信号。例如，扬声器的输入信号可以包含M个数字信号，对应n个电压值，其中，M为大于或等于1的正整数。示例性地，输入信号Vin＝[Vin(1)，Vin(2)，…，Vin(n)，…，Vin(M)]。

(2)扬声器振膜位移，是指扬声器工作过程中，扬声器振膜的移动距离。

(3)位移预测模型，是指用于预测扬声器振膜位移的数学模型。位移预测模型用于模拟扬声器的工作特性，将扬声器的输入信号输入位移预测模型，输出为扬声器振膜的预测位移。

(4)位移阈值，是指为了保护扬声器的振膜，预设的扬声器振膜位移的上限值。扬声器的位移阈值可以根据扬声器的类型、性能或者其他影响因素进行设置。

扬声器的振膜位移对扬声器的音质会产生影响，如果不对扬声器施加位移保护措施，瞬时的扬声器振膜位移或持久的扬声器振膜位移可能会达到扬声器振膜的物理极限状态，甚至导致整个扬声器损坏。因此，需要对扬声器振膜位移进行控制，以达到保护扬声器的目的。

在一些实施例中，可以采用静态位移模型和扬声器物理模型对扬声器输入信号对应的的扬声器振膜位移进行预测，得到预测位移，当预测位移超过位移阈值时，对输入电信号进行衰减来达到控制扬声器振膜位移的目的。

例如，采用静态位移模型的控制方法中，静态位移模型中的物理参数是固定的，例如扬声器的阻抗、共振频率等。在不同的场景下，例如低压环境、或者扬声器被堵塞的环境、又或者温度变化的环境，扬声器的部分物理参数也会产生变化，但由于静态位移模型中的物理参数是固定的，所以得到的扬声器振膜位移的误差较大，因此，采用静态位移模型的控制方法无法适用于不同的场景；并且，由于，不同的扬声器的物理参数可能不同，静态位移模型中固定的物理参数对不同的扬声器的兼容性也较差。

或例如，采用扬声器物理模型的控制方法中，通过采集扬声器实时的物理参数实现扬声器物理模型中物理参数的实时更新，可以较好地适用于不同的场景以及不同的扬声器；但是，扬声器物理模型中预测位移的计算需要的物理参数较多，计算量较大；并且，由于硬件的延迟，会导致采集到的扬声器的反馈电流和反馈电压存在一定程度的延时，进而得到的阻抗也存在延时，应用在预测位移的计算时，计算误差较大。

为了解决上述问题，本申请实施例提出一种扬声器振膜位移的控制方法，该方法中，获取扬声器的初始温度(第二温度)和初始阻抗(第二阻抗)，基于温度变化确定变化后的实时温度(第一温度)所对应的实时阻抗(第一阻抗)；根据变化后的实时温度所对应的实时阻抗以及扬声器的输入信号(第一电压)，确定该输入信号对应的扬声器振膜位移，以作为扬声器振膜的预测位移(第一位移)，基于该预测位移确定扬声器输入信号的增益(第一增益)，对输入信号进行调整，使得预测位移小于或等于位移阈值，避免扬声器振膜达到物理极限状态，确保扬声器的正常使用。同时，上述方法可以根据温度实时变化直接确定扬声器的实时阻抗，延时较小，使得预测位移与扬声器振膜的实际位移误差较小，进而提高对输入信号进行调整的准确度，避免扬声器振膜达到物理极限状态，可以较好地发挥扬声器的特性，提高用户的使用体验。

本申请实施例提供的一种扬声器振膜位移的控制方法和控制系统，可以应用于具有音频外放功能的电子设备，例如手机、平板电脑、笔记本电脑、智能音箱、电视等安装有扬声器的电子设备上，电子设备的示例性实施例包括但不限于搭载 或者其它操作系统的电子设备。本申请实施例对电子设备的具体类型不做任何限制。示例性地，在外放音乐和电影(包括单声道、双声道以及四声道播放)、免提通话(包括运营商通话、网络通话等)、手机铃声(包括外放模式、插耳机模式)以及游戏外放等场景中，均可以采用本申请实施例提供的技术方案。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽的描述。

图1根据本申请的实施例示出了一种扬声器振膜位移的控制系统的结构示意图。

如图1所示，该控制系统包括：温度确定模块101、阻抗确定模块102、共振频率检测模块103、位移确定模块104、增益控制模块105、运算模块106、反馈模块107、功放模块108和扬声器109。

温度确定模块101，用于接收扬声器的输入信号，确定扬声器的音圈温度的传递函数，并输出扬声器的温度(初始温度和实时温度)。

示例性地，图2根据本申请的实施例示出了一种三阶扬声器热模型的等效热路图示意图。

如图2所示，电源DC是三阶扬声器热模型等效热路图中的电源。功率P对应的电信号，首先通过扬声器音圈的热容C1和热阻R1，使得扬声器音圈温度(Tvc)上升；然后通过扬声器音圈磁铁间隙的热容C2和热阻R2，使得扬声器音圈磁铁间隙温度(Tg)上升；再通过扬声器磁铁的热容C3和热阻R3，使得扬声器测量温度(Tm)上升；最后排放热量到扬声器外部环境，使得环境温度(Ta)上升。

进一步地，因为扬声器磁铁以及扬声器音圈磁铁间隙并不会因为温度过高而损坏，所以在本申请的实施例示出的扬声器振膜位移的控制系统中的温度确定模块中可以忽略扬声器磁铁以及扬声器音圈磁铁间隙的影响，图2所示的三阶扬声器热模型的频域(s域)传递函数可以通过公式(1)确定。

在公式(1)中，a1、a2、a3、b1、b2、b3由R1、R2、R3、C1、C2、C3表示，R1、R2、R3分别表示扬声器音圈的热阻、扬声器音圈磁铁间隙的热阻、扬声器磁铁的热阻，C1、C2、C3分别表示扬声器音圈的热容、扬声器音圈磁铁间隙的热容、扬声器磁铁的热容；P表示扬声器的输入(功率)；Tvc表示输出(音圈温度)。

可以理解，该传递函数G(s)描述了三阶扬声器热模型的等效热路图中扬声器音圈的温度与功率的关系。

进一步地，可以使用最小误差迭代等方法对该传递函数G(s)进行拟合得到一个k阶传递函数。示例性地，该k阶传递函数可以参考公式(2)。

在公式(2)中，对应于公式1中的G(s)，k的取值为3，i表示a和b的下标，即对应为a1、a2、a3、b1、b2、b3中的1、2、3。

阻抗确定模块102，用于接收温度确定模块101输出的扬声器的温度，并根据扬声器的温度计算扬声器的实时阻抗(扬声器音圈的实时阻抗)，并输出扬声器的实时阻抗，扬声器的实时阻抗的计算公式可以参考公式(3)。温度由初始温度T₀变化为实时温度T(第一变化关系)，阻抗由初始温度对应的阻抗Z(T₀)变化为实时温度对应的实时阻抗Z(T)(第二变化关系)。

Z(T)＝(T-T₀)*Z(T₀)*α_coil+Z(T₀) (3)o

在公式(3)中，T表示实时温度(第一温度)，T₀表示初始温度(第二温度)，Z(T)表示温度为T时对应的阻抗值(第一阻抗)，Z(T₀)表示温度为T0时对应的阻抗值(第二阻抗)；α_coil表示扬声器线圈材料的温升系数。

需要说明的是，初始温度T₀和初始温度T₀对应的阻抗值Z(T₀)可以通过扬声器的电流信号和扬声器两端电压信号确定。

共振频率检测模块103，用于接收反馈模块106输出的电压值和电流值，确定实时共振频率f0，并将实时共振频率f0输出。

位移确定模块104，用于接收扬声器的输入信号、阻抗确定模块102输出的实时阻抗、共振频率检测模块103输出的实时共振频率f0，确定预测位移(第一位移)并输出预测位移。示例性地，参考图3，图3根据本申请的实施例示出了一种位移确定模块的结构示意图。如图3所示，位移确定模块包括：平滑模块1041、增益调整模块1042和滤波模块1043。其中，平滑模块1041用于将实时共振频率f0进行平滑处理，得到的频率作为滤波模块1043中的滤波器的截止频率Fc；增益调整模块1042用于根据扬声器的实时阻抗和预设的可调增益Gain，得到调整后的可调增益Gain；滤波模块1043用于根据截止频率Fc、调整后的可调增益Gain和预设的可调品质因数Q得到滤波系数，对扬声器的输入信号(第一电压)进行滤波，得到滤波后的扬声器的输入信号(第二电压)，再对滤波后的扬声器的输入信号进行计算，得到预测位移。可以理解，滤波模块1043中的滤波器可以是通用滤波器。

在一些实施例中，扬声器的两端电压具有以下关系：其中，V表示产生的感应电压，i表示流过扬声器的电流，Ze表示扬声器的阻抗，Bl表示磁感应系数与扬声器音圈的线圈长度的乘积，v表示磁感应切割速度，Le表示有效音圈电感；t表示时间，di表示电流的微分，dt表示时间的微分。

对于本申请实施例中的扬声器(电子设备中体积较小的扬声器)的振膜位移，有效音圈电感Le的影响处于高频区域，基本不会影响振膜移位。因此，可以忽略有效音圈电感Le的影响，得到公式(4)。

V＝i·Z_e+Bl·v (4)o

在公式(4)中，V表示输入电压信号(扬声器的输入信号)；i表示流过扬声器的电流；Ze表示扬声器的阻抗；Bl表示磁感应系数与扬声器音圈的线圈长度的乘积；v表示磁感应切割速度。

同时，由于扬声器振膜受到的电磁力为F＝Bli，扬声器振膜的机械阻抗为Zm＝F/v；进一步可以得到Bl＝F/i，v＝F/Zm；将Bl＝F/i，v＝F/Zm代入公式4，可以得到公式(5)。

在公式(5)中，V表示输入电压信号(扬声器的输入信号)；i表示流过扬声器的电流；Ze表示扬声器的阻抗；F表示扬声器振膜受到的电磁力；Zm表示扬声器的机械阻抗。

再将F＝Bli代入公式5，得到进一步转换为s域，得到：又因为F＝Bli，且F＝vZm，可以得到Bli＝vZm；其中速度v为位移x的导数，转换为s域后对应为s*x(s)。也就是，Bli(s)＝s·x(s)·Zm(s)，即进一步得到/>化简后得到位移关系式，示例性地，位移关系式可以参考公式(6)。

在公式(6)中，H表示单位电压产生对应的位移；x表示扬声器振膜位移；V表示输入电压信号(扬声器的输入信号)；Bl表示磁感应系数与扬声器音圈的线圈长度的乘积；Ze表示扬声器的阻抗；Zm表示扬声器的机械阻抗。

由于磁感应系数与扬声器音圈的线圈长度的乘积Bl是固定的值，可以用一个可调系数c代替上述公式6中的Bl，得到不难看出，单位电压产生对应的位移H与扬声器的阻抗Ze成反比。

可以理解，通过拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系，可以得到s＝jw，其中，w为角频率。单位电压产生对应的位移H与扬声器的阻抗Ze共用同一个角频率w，因此，扬声器的阻抗Ze的频率信息与单位电压产生对应的位移H强相关。

因此，位移确定模块104可以基于输入电压信号(扬声器的输入信号)和扬声器的阻抗确定预测位移。

在一些实施例中，位移确定模块104通过可调增益Gain、截止频率Fc和预设的品质因数Q对滤波器系数进行实时更新，扬声器的输入信号输入位移确定模块104后，位移确定模块104输出预测位移。

可以理解，当扬声器整体温度上升时，扬声器的阻抗在不同频率会均匀上升，因此，可以使用扬声器的阻抗Ze的变化值(Ze(t))相对于扬声器的阻抗Ze的初始值(Ze(0))的比例来直接调整对应的可调增益Gain的值。

可以理解，基于上述公式(6)，可以得到扬声器振膜位移的表达式，扬声器振膜位移的表达式可以参考公式(7)

在公式(7)中，x表示扬声器振膜位移；V表示输入电压信号(扬声器的输入信号)；Bl表示磁感应系数与扬声器音圈的线圈长度的乘积；Ze表示扬声器的阻抗；Zm表示扬声器的机械阻抗。

增益控制模块105，用于接收位移确定模块104输出的预测位移，并确定扬声器输入信号的增益(第一增益)。

运算模块106，用于接收扬声器的输入信号和增益控制模块105输出的扬声器输入信号的增益，确定扬声器振膜位移控制系统(以下简称控制系统)的输出信号并输出控制系统的输出信号。

反馈模块107，用于接收扬声器的反馈电流信号I和扬声器的反馈电压信号V(扬声器两端电压信号)，并输出反馈电流信号和反馈电压信号。

功放模块108，用于接收控制系统的输出信号，将输出信号放大，并将放大后的输出信号输出。

为了更好地理解本申请实施例的技术方案，下面结合图1所示的扬声器振膜位移的控制系统，对本申请实施例提供的一种扬声器振膜位移的控制方法进行详细介绍。

示例性地，参考图4，图4根据本申请的实施例示出了一种扬声器振膜位移的控制方法的实施流程示意图。

如图4所示，该流程包括但不限于以下步骤：

S401：获取扬声器的反馈电流信号I和反馈电压信号V。

在一些实施例中，反馈模块107获取与扬声器串联的标准电阻(图1中未示出)两端的电压，经过处理(标准电阻两端的电压除以标准电阻的阻抗)得到反馈电流信号I；获取扬声器两端的电压信号作为反馈电压信号V。

S402：确定扬声器的温度传递函数。

在一些实施例中，温度确定模块101确定扬声器的温度传递函数如上述公式2所示。温度传递函数的具体确定过程可以参考上述温度确定模块101的介绍中的相关部分，此处不再赘述。

S403：根据温度计算实时阻抗。

在一些实施例中，阻抗确定模块102根据上述公式3和实时温度确定实时阻抗。

S404：确定实时共振频率。

在一些实施例中，共振频率检测模块根据扬声器的反馈电流信号I和反馈电压信号V确定扬声器的实时共振频率f0。

S405：确定预测位移。

首先，位移确定模块104对实时共振频率做平滑处理，将处理后的频率作为截止频率Fc。可以理解，突然变化的过大共振频率f0可能会导致预测位移产生突变，从而导致扬声器输入信号的增益的突变，进一步导致扬声器播放音频的过程中产生爆破音(pop音)；通过对共振频率f0进行平滑处理后可以有效规避这个问题。

其次，位移确定模块104还通过实时阻抗调整可调增益Gain。在一些实施例中，当扬声器整体温度上升时，扬声器的阻抗在不同频率会均匀上升，因此，可以使用扬声器的阻抗Ze的变化值(Ze(t))相对于扬声器的阻抗Ze的初始值(Ze(0))的比例来直接调整对应的可调增益Gain的值。

最后，位移确定模块104还通过截止频率Fc、可调增益Gain和预设可调品质因数Q确定滤波器系数，对扬声器的输入信号进行滤波，根据位移关系式得到预测位移并输出预测位移。

S406：确定扬声器输入信号的增益。

在一些实施例中，增益控制模块105将预测位移与位移阈值进行比较，生成扬声器输入信号的增益，使得预测位移小于或等于位移阈值。示例性地，若预测位移大于位移阈值，则需要对扬声器输入信号衰减，即扬声器输入信号与扬声器输入信号的增益在运算模块106中进行运算得到的结果相较于扬声器输入信号要小一些，从而使得预测位移小于或等于位移阈值。

S407：确定控制系统的输出信号。

在一些实施例中，运算模块106根据扬声器输入信号与扬声器输入信号的增益进行算术运算得到控制系统的输出信号。

S408：控制系统的输出信号经过功放模块输入扬声器。

在一些实施例中，控制系统的输出信号输入功放模块108，经过放大后，输入扬声器。

可以理解，在另一些实施例中，根据实际需求，上述图4所示的各步骤可以组合、删除或者替换为其他利于实现本申请目的的步骤等，例如可以将上述步骤S407与步骤S408组合为一个步骤，本申请在此不做限制。

综上所述，本申请实施例提出的一种扬声器振膜位移的控制方法，该方法中，获取扬声器的初始温度和初始阻抗，基于温度变化确定变化后的温度所对应的阻抗；根据变化后的温度所对应的阻抗以及扬声器的输入信号，确定该输入信号对应的扬声器振膜位移，以作为扬声器振膜的预测位移，基于该预测位移确定扬声器输入信号的增益，对输入信号进行调整，使得预测位移小于或等于位移阈值，避免扬声器振膜达到物理极限状态，确保扬声器的正常使用。同时，上述方法可以根据温度实时变化直接确定扬声器的实时阻抗，延时较小，使得预测位移与扬声器振膜的实际位移误差较小，进而提高对输入信号进行调整的准确度，避免扬声器振膜达到物理极限状态，可以较好地发挥扬声器的特性，提高用户的使用体验。

本申请公开的机制的各实施例可以被实现在硬件、软件、固件或这些实现方法的组合中。本申请的实施例可实现为在可编程系统上执行的计算机程序或程序代码，该可编程系统包括至少一个处理器、存储系统(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备以及至少一个输出设备。

可将程序代码应用于输入指令，以执行本申请描述的各功能并生成输出信息。可以按已知方式将输出信息应用于一个或多个输出设备。为了本申请的目的，处理系统包括具有诸如例如数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、微控制器、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)或微处理器之类的处理器的任何系统。

程序代码可以用高级程序化语言或面向对象的编程语言来实现，以便与处理系统通信。在需要时，也可用汇编语言或机器语言来实现程序代码。事实上，本申请中描述的机制不限于任何特定编程语言的范围。在任一情形下，该语言可以是编译语言或解释语言。

在一些情况下，所公开的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。所公开的实施例还可以被实现为由一个或多个暂时或非暂时性机器可读(例如，计算机可读)存储介质承载或存储在其上的指令，其可以由一个或多个处理器读取和执行。例如，指令可以通过网络或通过其他计算机可读介质分发。因此，机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输信息的任何机制，包括但不限于，软盘、光盘、光碟、只读存储器(CD-ROMs)、磁光盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read onlymemory，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmableread-only memory，EEPROM)、磁卡或光卡、闪存、或用于利用因特网以电、光、声或其他形式的传播信号来传输信息(例如，载波、红外信号数字信号等)的有形的机器可读存储器。因此，机器可读介质包括适合于以机器(例如计算机)可读的形式存储或传输电子指令或信息的任何类型的机器可读介质。

在附图中，可以以特定布置和/或顺序示出一些结构或方法特征。然而，应该理解，可能不需要这样的特定布置和/或排序。而是，在一些实施例中，这些特征可以以不同于说明性附图中所示的方式和/或顺序来布置。另外，在特定图中包括结构或方法特征并不意味着暗示在所有实施例中都需要这样的特征，并且在一些实施例中，可以不包括这些特征或者可以与其他特征组合。

需要说明的是，本申请各设备实施例中提到的各单元/模块都是逻辑单元/模块，在物理上，一个逻辑单元/模块可以是一个物理单元/模块，也可以是一个物理单元/模块的一部分，还可以以多个物理单元/模块的组合实现，这些逻辑单元/模块本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元/模块所实现的功能的组合才是解决本申请所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本申请的创新部分，本申请上述各设备实施例并没有将与解决本申请所提出的技术问题关系不太密切的单元/模块引入，这并不表明上述设备实施例并不存在其它的单元/模块。

需要说明的是，在本专利的示例和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本申请的某些优选实施例，已经对本申请进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (11)

1.一种扬声器振膜位移的控制方法，其特征在于，包括：

检测所述扬声器的第一温度，基于所述第一温度确定所述扬声器的第一阻抗；

获取输入所述扬声器的第一电压，基于所述第一阻抗和所述第一电压确定所述扬声器的振膜的第一位移；

判断所述第一位移与预设的位移阈值的关系，基于所述判断结果调整输入所述扬声器的第一电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测所述扬声器的第一温度，基于所述第一温度确定所述扬声器的第一阻抗，包括：

确定所述扬声器从第二温度变化至所述第一温度的第一变化关系；

基于所述第一变化关系确定所述扬声器从第二阻抗变化至所述第一阻抗的第二变化关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一变化关系确定所述扬声器从第二阻抗变化至所述第一阻抗的第二变化关系，包括：

所述第二变化关系通过以下第一公式确定：

Z(T)＝(T-T₀)*Z(T₀)*α_coil+Z(T₀)，

在所述第一公式中，T表示所述扬声器的第一温度，T₀表示所述扬声器的第二温度，Z(T)表示所述扬声器在所述第一温度时的第一阻抗，Z(T₀)表示所述扬声器在所述第二温度时的第二阻抗，α_coil表示所述扬声器的线圈材料的温升系数。

4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一阻抗和所述第一电压确定所述扬声器的振膜的第一位移，包括：

对所述第一电压进行滤波处理得到第二电压；

基于所述第一阻抗和所述第二电压确定所述扬声器的振膜的第一位移。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述第一电压进行滤波处理得到第二电压，包括：

确定所述扬声器的共振频率，基于所述共振频率获取滤波器的截止频率；

基于所述截止频率和所述第一阻抗确定所述滤波器的滤波系数；

基于所述滤波系数对所述第一电压进行所述滤波处理得到所述第二电压。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一位移通过以下第二公式确定：

在所述第二公式中，s表示s域信号，x(s)表示所述扬声器的振膜在s域的第一位移，B表示所述扬声器的音圈的磁感应系数，l表示所述扬声器的音圈的线圈长度，V(s)表示所述扬声器在s域的第二电压，Z_e(s)表示所述扬声器在s域的第一阻抗，Z_m(s)表示所述扬声器在s域的机械阻抗。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断结果包括以下结果的至少一种：

所述第一位移大于所述位移阈值的结果；

所述第一位移小于或等于所述位移阈值的结果。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

对应于所述第一位移大于所述位移阈值的结果，确定第一增益；

基于所述第一增益调整所述第一电压。

9.一种扬声器振膜位移的控制系统，其特征在于，所述系统包括：

温度确定模块，用于确定所述扬声器从第二温度变化至第一温度的第一变化关系；

阻抗确定模块，用于根据所述第一变化关系确定所述扬声器从第二阻抗变化至第一阻抗的第二变化关系，并基于所述第二变化关系和所述第一温度确定所述扬声器的第一阻抗；

位移确定模块，用于获取输入所述扬声器的第一电压，并基于所述第一阻抗和所述第一电压确定所述扬声器的振膜的第一位移；

增益控制模块，用于判断所述第一位移与预设的位移阈值的关系，基于所述判断结果调整输入所述扬声器的第一电压。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

共振频率检测模块，用于确定所述扬声器的共振频率；

所述位移确定模块基于所述共振频率获取滤波器的截止频率，基于所述截止频率和所述第一阻抗确定所述滤波器的滤波系数，基于所述滤波系数对所述第一电压进行所述滤波处理得到所述第二电压，并基于所述第一阻抗和所述第二电压确定所述扬声器的振膜的第一位移。

11.根据权利要求10所述的系统，所述系统还包括：

反馈模块，用于获取流经所述扬声器的实时电流和实时电压；

所述共振频率检测模块基于所述实时电流和实时电压确定所述扬声器的共振频率。