一种扩音器实时状态变量预测系统可以包括：扩音器，所述扩音器具有音圈和磁体；以及非线性偏移模型，所述非线性偏移模型被配置成估计所述扩音器的非线性偏移。所述系统还可以包括：热模型，所述热模型被配置成基于所述扩音器的至少一个热特性来利用热参数和频率；以及增益调整热限制器，所述增益调整热限制器被配置成对传入音频信号应用增益减小以保护所述扩音器免于热过载。
【技术实现步骤摘要】
稳健非线性扩音器建模的受约束非线性参数估计
本文公开了用于具有限制和线性补偿的扩音器实时状态变量预测的系统。
技术介绍
已经开发了各种方法和系统来用数字信号处理(DSP)保护扩音器。已经开发了各种模型来表征扩音器的非线性。这些非线性的主要来源是力因数Bl(x)、刚度Kms(x)和电感Lg(x)。现有扬声器限制器可能会限制峰值或RMS电压，但缺少适当的信息，包括完整的热和偏移模型。这些扬声器限制器在限制时可能过于谨慎，并且由此防止扩音器以其能够实现的最大输出执行。
技术实现思路
一种扩音器参数预测系统可以包括：扩音器，所述扩音器具有音圈和磁体；以及非线性偏移模型，所述非线性偏移模型被配置成估计所述扩音器的非线性偏移。所述系统还可以包括：偏移限制器，所述偏移限制器被配置成从所述非线性模型接收预测位移信号，以防止在所有驱动级别的过度偏移；以及热模型。所述热模型可以被配置成基于所述扩音器的至少一个热特性来利用频率相关参数和频率无关参数，并且接收已接合所述偏移限制器之后的音频信号，以确定所述扩音器的实时温度和阻抗。所述系统还可以包括增益调整热限制器，所述增益调整热限制器被配置成基于所述扩音器的所述实时温度来对传入音频信号应用增益减小，以保护所述扩音器免受热过载。一种扩音器实时状态变量预测系统可以包括：扩音器，所述扩音器具有音圈和磁体；以及非线性偏移模型，所述非线性偏移模型被配置成估计所述扩音器的非线性偏移。所述系统还可以包括：热模型，所述热模型被配置成利用频率取决于所述扩音器的至少一个热特性的热参数；以及增益调整热限制器，所述增益调整热限制器被配置成对传入音频信号应用增益减小以保护所述扩音器免于热过载。附图说明在所附权利要求中具体指出了本公开的实施方案。然而，通过参考以下结合附图的详细描述，各种实施方案的其它特征将变得更加明显并且将被最好地理解，其中：图1说明了示例扬声器系统；图2说明了用于扩音器状态变量/参数预测的示例系统；图3A说明了用于非耦合双向系统中的扩音器状态变量/参数预测的示例系统；图3B说明了用于包括总增益限制器的耦合双向系统中的扩音器状态变量/参数预测的示例系统；图4说明了示例热表征系统；图5说明了温度测量电路；图6说明了示出实际测量温度与模型温度的示例图表；图7说明了示出喇叭或HF驱动器的阻抗随音圈温度而变的示例图表；图8说明了示出当包括偏离时随音圈温度而变的阻抗的示例图表；图9说明了示出随闭盒式低音扬声器的音圈温度而变的阻抗的示例图表；图10说明了温度的示例频率相关热时间常数模型；图11A至11C说明了对于通过Klippel方法测量的典型扩音器的针对非线性参数的一部分估计的多项式的示例图形表示；图12A至12C说明了扩展超出测试范围的多项式的示例图形表示；图13说明了两个高斯内核和现实Bl(x)函数的示例图形表示；图14说明了用于确定Bl(x)、Kms(x)和Le(x)函数的过程402的示例流程图；图15说明了示出示例扬声器马达的各种FEA模拟的示例曲线图；图16说明了特定扬声器马达的FEA模拟中的一者的示例曲线图；图17说明了拟合到目标Bl(x)的示例Bl(x)曲线的曲线图；图18说明了基于由静力生成的渐近线的目标Kms(x)的示例曲线图；图19说明了基于渐近线点测量的电感值Le的目标Kms(x)的示例曲线图；图20说明了目标Le(x)的示例曲线图；以及图21A至C说明了示出SOA非线性曲线和建模曲线的示例曲线图。具体实施方式根据需要，本文公开了本专利技术的详细实施方案；然而，应理解，所公开的实施方案仅仅是本专利技术的示例，本专利技术可以按各种替代形式实施。诸图不一定是按比例绘制；某些特征可能被夸大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本专利技术的代表性基础。电磁扩音器可以使用磁体在气隙中产生磁通量。音圈可以放置在气隙中。音圈可以具有圆柱形缠绕的导体。音频放大器电连接到音圈以提供对应于到音圈的特定电流的电信号。由磁体产生的电信号和磁场使音圈振荡，进而驱动隔膜产生声音。然而，扩音器的性能有限制。通常，随着向扬声器施加更多功率，音圈将升温并且最终失效。这是由于生成热的导体的电阻。由于音圈的直流电阻(DCR)构成了驱动器阻抗的主要部分，因此大部分输入功率转换为热而非声音。因此，随着线圈温度增大，线圈的DCR将增大。驱动器的功率处置能力受到其耐受热的能力的限制。此外，扩音器的电阻和阻抗随着音圈温度的增大而增大。这可能导致功率压缩，即由于音圈和DCR的温度升高而导致的预期输出的频率相关损失。随着DCR增大，系统的线性和非线性行为也会发生变化。随着更多的低频应用于驱动器，辨识出更大的音盆偏移。在输出发生极端失真之前，扩音器具有有限的偏移能力。为了补偿这些变化，可能需要进行调整。为了应用适当的调整，可能需要实时或接近实时地准确预测音圈温度和音盆偏移的非线性行为。此类预测可以允许音盆达到安全的最大偏移，并且适当地控制过度偏移而不会产生撤消失真。为了实现音圈温度的准确模型和音盆偏移的非线性行为，所述系统包括热建模系统和非线性建模系统。所述模型可以准确地实时预测音盆偏移和音圈温度的各种状态变量，以便进行特性应用限制和功率压缩补偿。热操作系统可以允许呈参数均衡形式的线性补偿，以基于对音圈温度的了解来补偿功率压缩。这确保了频率响应在满足热偏移限制之前不会改变。此时，限制器将参与将驱动器保持在安全操作区域(SOA)中。非线性建模系统可以准确地模拟扩音器的动态行为，其功能已针对对应于安全操作区域的范围以及在安全操作区域外的特性进行曲线拟合。所述模型产生较受约束并且稳定的功能，以在所有级别驱动扩音器。图1说明了包括音频源12的示例扬声器系统10，所述音频源被配置成将音频信号发射到放大器14和扩音器18。一个或多个控制器(下文中称“控制器16”)可以与放大器14通信。控制器16通常可以耦合到存储器，用于操作指令以执行本文所述的方程和方法。通常，控制器16被编程为执行如本文所述的各种方法。控制器16可以包括本文描述的模型。控制器16可以基于扩音器的温度和非线性来修改音频信号。扩音器18可以包括一个或多个驱动器，包括喇叭驱动器(或高频(HF)驱动器)和/或低音扬声器，以再现音频信号。本文包括和描述的驱动器是示例性的而不是限制性的。可以包括具有各种频率范围的其它驱动器。扩音器18可以包括音盆和音圈。扩音器18可以包括磁体、背板、顶板、极靴125和音圈。音圈可以包括例如缠绕在线圈架(coilformer)上的绝缘铜线130(即，音圈或线圈)的导线。音圈可以以磁隙为中心。音圈可以被配置成从放大器14接收信号。此信号可以在音圈内产生电流。磁隙中的磁场可以与载流音圈相互作用，由此生成力。所得力可能导致音圈前后移动，并且因此使音盆从其静止位置移位。扬声器音盆150的运动使空气在音盆前方移动，产生声波，从而在声学上再现电信号。扩音器18包括从线圈径向向外延伸以产生圆锥形或圆顶状形状的扬声器音盆(或隔膜)。靠近音圈的音盆的中心可以由星行轮(spider)固定就位。星行轮和围绕物一起通常仅允许扬声器音盆的轴向移动。在操作期间，并且当电流被驱动通过线圈时，线圈可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种扩音器参数预测系统，包括：扩音器，所述扩音器具有力换能器和隔膜；非线性偏移模型，所述非线性偏移模型被配置成估计所述扩音器的非线性偏移；偏移限制器，所述偏移限制器被配置成从所述偏移模型接收位移计算，以防止在所有驱动级别的过度偏移；热模型，所述热模型被配置成：基于所述扩音器的至少一个热特性来利用频率相关参数；接收来自所述偏移限制器的所述计算，以确定所述扩音器的实时温度和阻抗；以及增益调整热限制器，所述增益调整热限制器被配置成基于所述扩音器的所述实时温度来对传入音频信号应用增益减小，以保护所述扩音器免受热过载和偏移过载。
【技术特征摘要】
2017.12.21 US 15/850,9611.一种扩音器参数预测系统，包括：扩音器，所述扩音器具有力换能器和隔膜；非线性偏移模型，所述非线性偏移模型被配置成估计所述扩音器的非线性偏移；偏移限制器，所述偏移限制器被配置成从所述偏移模型接收位移计算，以防止在所有驱动级别的过度偏移；热模型，所述热模型被配置成：基于所述扩音器的至少一个热特性来利用频率相关参数；接收来自所述偏移限制器的所述计算，以确定所述扩音器的实时温度和阻抗；以及增益调整热限制器，所述增益调整热限制器被配置成基于所述扩音器的所述实时温度来对传入音频信号应用增益减小，以保护所述扩音器免受热过载和偏移过载。2.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括均衡块，所述均衡块被配置成将均衡参数应用于从所述增益热限制器接收的所述音频信号。3.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括参数均衡块，所述参数均衡块被配置成基于从所述热驱动器接收的温度来应用二阶滤波器功能。4.如权利要求1所述的系统，其中所述增益热模型包括具有高频增益限制器的高频信道和具有低频增益限制器的低频信道。5.如权利要求4所述的系统，其中所述热模型包括：高频驱动器，所述高频驱动器包括在所述高频信道中并且被配置成向所述高频增益限制器提供高频参数；以及低频驱动器，所述低频驱动器包括在所述低频信道中并且被配置成向所述低频增益限制器提供低频参数。6.如权利要求1所述的系统，其中所述偏移模型被配置成通过以下操作确定所述位移计算：确定所述扩音器的安全操作区域(SOA)非线性曲线；基于所述SOA非线性曲线来生成目标函数；以及使函数曲线拟合到所述目标函数以生成所述位移计算。7.如权利要求6所述的系统，其中所述位移计算包括至少一个非线性函数。8.如权利要求1所述的系统，其中所述增益热限制器在音圈加热的加热期间...
【专利技术属性】
技术研发人员：DJ巴顿，RH兰伯特，
申请(专利权)人：哈曼国际工业有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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