一种集成背腔压力感知的扩音系统及音频播放器的制作方法

文档序号:14943084发布日期:2018-07-13 21:34

本发明涉及音频技术领域,尤其涉及一种扩音系统。



背景技术:

扬声器是将电信号转换为声音信号的电声换能器件,是扩音系统的主要部件,目前使用的扬声器绝大部分是电动式扬声器,当音圈通以交变电流时,会受到磁场对音圈的作用力,这个力可使音圈上下移动进而驱动振膜振动发声。扬声器的声学性能不仅与扬声器的结构、材料、工艺相关,也与扬声器的控制相关,然而,目前针对扬声器的控制并无实时有效的措施,影响了扩音系统的表现。



技术实现要素:

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种集成背腔压力感知的扩音系统,具体方案如下:

一种集成背腔压力感知的扩音系统,其中,包括:

扬声器主体,所述扬声器主体包括振膜、与所述振膜连接的音圈、背腔,所述音圈连接一驱动单元,所述背腔内设置至少一麦克风,所述麦克风感知所述背腔的内部压强;

一计算单元,依据所述内部压强估算所述振膜的位移;

一处理单元,判定所述振膜的位移与一参考位移进行比较,判定超过设定阈值时,产生一预补偿信号给所述驱动单元。

本发明的集成背腔压力感知的扩音系统,所述内部压强与所述振膜的位移具有以下关系:

p(s)=X(s)*S/Ca,其中,

p(s)为所述背腔的内部压强的拉普拉斯变换;

X(s)为所述振膜的等效位移的拉普拉斯变换;

s为拉普拉斯自变量;

S为振膜等效面积;

Ca为背腔的力顺。

本发明的集成背腔压力感知的扩音系统,所述扬声器主体的等效电路包括初级回路,所述初级回路包括线圈产生的力Fcoil,回路中存在的线圈和振膜速度v,扬声器质量Mms的等效电感,扬声器力阻Rms的等效电阻,扬声器力顺Cms的等效电容;

转换器初级等效力F′=pS,F′为转换器初级等效的力,p为背腔的内部压强,S为振膜等效面积。

本发明的集成背腔压力感知的扩音系统,所述扬声器主体的等效电路还包括次级回路,所述次级回路中包括背腔力顺Ca的等效电容,次级体速度U=vS,U为次级体速度,v为音圈和振膜速度,S为振膜等效面积,所述初级回路与次级回路之间的比例为S:1。

本发明的集成背腔压力感知的扩音系统,所述扬声器主体包括导磁柱,所述导磁柱的柱状部分外侧设置磁铁及位于磁铁上方的导磁板,所述音圈设置于所述导磁板与所述柱状部分的间隙。

本发明的集成背腔压力感知的扩音系统,所述导磁板上设置定心支片,所述定心支片为波浪状的环形折板。

本发明的集成背腔压力感知的扩音系统,所述扬声器主体包括支架,所述振膜设置于所述支架的顶端。

本发明的集成背腔压力感知的扩音系统,所述振膜为圆锥形的振膜,所述振膜的顶部设有外翻的边,所述外翻的边与所述支架通过紧固装置连接。

本发明的集成背腔压力感知的扩音系统,所述计算单元与所述处理单元集成于同一芯片。

本发明还提供一种音频播放器,包括上述的集成背腔压力感知的扩音系统。

有益效果:本发明通过在背腔中设置麦克风,由麦克风感知背腔的内部压强,通过内部压强估算振膜偏移量,依据振膜偏移量准确判断扬声器失真情况进行预补偿,能够减少失真,保护扬声器,确保扩音系统的表现。

附图说明

图1为本发明的原理框图;

图2为本发明的机械模型示意图;

图3为本发明的等效电路示意图;

图4为本发明的背腔声压和振膜位移成正比关系图。

具体实施方式

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,所描述的实施例仅仅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的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。

需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。

参照图1,一种集成背腔压力感知的扩音系统,包括:

扬声器主体10,扬声器主体10包括振膜、与振膜连接的音圈、背腔,音圈连接一驱动单元14,背腔内设置至少一麦克风11,麦克风11感知背腔的内部压强;

一计算单元12,依据内部压强估算振膜的位移;

一处理单元13,判定振膜的位移与一参考位移进行比较,判定超过设定阈值时,产生一预补偿信号给驱动单元。

本发明通过在背腔中设置麦克风,感知所述背腔的内部压强,通过内部压强估算振膜偏移量,依据振膜偏移量准确判断扬声器失真情况进行预补偿,能够减少失真,保护扬声器,确保扩音系统的表现。

本发明的集成背腔压力感知的扩音系统,参照图2,扬声器主体10可以包括支架101,振膜102设置于支架101的顶端。扬声器主体包括倒T型导磁柱103,倒T型导磁柱103的柱状部分外侧设置磁铁104及位于磁铁104上方的导磁板105。音圈106设置于导磁板105与柱状部分的间隙。导磁板105上设置定心支片107,定心支片107为波浪状的折板。

本发明的集成背腔压力感知的扩音系统,扬声器主体10包括防尘罩108,防尘罩108位于音圈106的上方。本发明的振膜102为圆锥形的振膜,振膜102的顶部设有外翻的边,外翻的边与支架101通过紧固装置连接。

上述的扬声器主体中振膜102、音圈106和用以保证音圈106在磁隙中处于正确位置的定心支片107构成振动系统,倒T型导磁柱103、磁铁104、导磁板105构成磁路系统,支架101,防尘罩108等属于辅助件。

本发明的扬声器主体不限于上述结构。

结合图3所示的等效电路分析:上述的扬声器主体的等效电路包括初级回路,所述初级回路包括线圈产生的力Fcoil,回路中存在的线圈和振膜速度v,扬声器机械参数如质量Mms的等效电感,扬声器力阻Rms的等效电阻,扬声器力顺Cms的等效电容;转换器初级等效力F′=pS,F′为转换器初级等效的力,p为背腔的内部压强,S为振膜等效面积。扬声器主体的等效电路还包括次级回路,所述次级回路中包括背腔力顺Ca的等效电容,次级体速度U=vS,U为次级体速度,v为音圈和振膜速度,S为振膜等效面积,所述初级回路与次级回路之间的比例为S:1。

假设转换器传递无损耗时,有:

F′*v=p*U,其中,F′为转换器初级等效的力;v为音圈和振膜速度;

p为背腔压强;U为次级体速度;

次级的压强即背腔压强p(s)=U(s)*(1/sCa)=v(s)*S/sCa,其中,

p(s)为背腔压强的拉普拉斯变换;

U(s)为次级体速度的拉普拉斯变换;

s为拉普拉斯自变量;

Ca为背腔的力顺;

v(s)为音圈和振膜速度的拉普拉斯变换;

S为振膜等效面积;

由v(s)=s*X(s),X(s)为振膜的等效位移;

上式可化为p(s)=X(s)*S/Ca,即当振膜等效面积和背腔结构固定时,背腔声压和振膜位移成正比,并具有上述关系。参照图4,实验数据进一步证明上述关系。

本发明通过设置于密封背腔内的麦克风感测背腔压强,依据该背腔压强基于上述关系估算振膜位移,基于集成背腔压力感知及简化问题,本发明技术方案实现简单,且能有效改善扩音系统声学表现,上述的参考位移、设定阈值可以根据实际情况进行选择及设置,并存储于一存储器中。

本发明的麦克风可以设置多于一个,设置于所述背腔中,以保证测试的精准度并精确进行预补偿。本发明的麦克风于背腔中的位置以及麦克风之间的距离可以根据实际需要及测试结果进行调整。

上述的麦克风采用数字麦克风,优选采用微机电系统麦克风。

上述的预补偿信号可以为一增量信号或减量信号,以改变驱动音圈的电流大小。上述的预补偿信号还可以为增益调节信号以改变驱动单元的增益。本领域技术人员可以依据调整的目的基于现有技术进行选择。上述的处理单元13、计算单元12可以集成于同一芯片,如集成多种功能的数字信号处理芯片中。

本发明还提供一种音频播放器,包括上述的集成背腔压力感知的扩音系统。该音频播放器可以是智能音箱,智能互动式机器人或其他智能家电的音频播放部分。

以上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。

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