数字阻抗或导纳模型307的参数输出(未示出)是先前讨论的四个自适应模型参数:RDC(音圈的DC电阻)；B*1(力因子)以及al和a2o在内部计算块401、403和405内部描绘了这四个自适应模型参数。
[0097]自适应阻抗模型307包括电动扬声器的下列模型参数:
[0098]Ve [η]:音圈电压或驱动电压的估计；
[0099]Rdc:音圈的DC电阻；
[0100]B1:扬声器的力因子(B.I乘积)；
[0101]Mms:总机械移动质量(包括声音加载)；
[0102]Kms:总机械刚度；
[0103]Rms:总机械阻尼；
[0104]自适应IIR滤波器401是二阶滤波器，并且为了方便，优选地由在z域中其机械导纳传递函数Ym(Z)表示，如由下面的导纳方程所示。自适应数字阻抗模型307的整体操作为，参数跟踪算法试图基于音圈电流Im[n]的测量值和扬声器的预选阻抗模型来预测音圈电压\ [η]。技术人员应明白，本自适应数字阻抗模型307适用于安装密封外壳的电动扬声器。误差信号VEKK[n]从测量的实际音圈电压信号Vm[n]与由模型产生的音圈电压信号的估计值VJn]之间的差获得。技术人员应理解，各种自适应滤波方法诸如LMS可以被用来适应所挑选的扬声器阻抗模型中的自由模型参数以最小化误差信号VEKK[n]。自由模型参数优选地连续地被传输至DSP，并且当误差信号变得充分地小时，例如，遵守预定的误差准则时，适应的模型参数被假定为正确的。通过保持图4的块401中所描绘的四个参数B1、Mb、Kms和Rms中的一个不变，能够通过识别Im[n]与Vm[n]之间的关系来确定其余三个参数。在数学上，这四个参数中的哪一个是不变的并不重要，但是总移动质量Mms通常是好的选择，因为就制造扩展和随时间和温度的变化而言，总移动质量Mms常常是这些参数中最稳定的。
[0105]图5包括实验测量的由曲线511指示的力因子(B*l)对比振膜位移的平均非线性行为的图形501。镜像曲线513简单地为帮助曲线，其由测量系统计算和显示以允许对所描绘的非线性关系的对称度的视觉评估。这同样适用于图6的镜像曲线613。平均曲线501已经通过测量与图1上所描述的电动扬声器I相同的构造和模型的5个代表性扬声器样本的单独的力因子对比振膜位移特性并且求平均值而获得。五个代表性扬声器样本选自不同的生产批次或小组以在制造过程中包括扬声器参数的变化。5个代表性扬声器样本中的每一个的单独的力因子对比振膜位移特性已经由激光位移传感器测量，该激光位移传感器为所利用的用于扬声器特征化的KLIPPEL R&D系统的部件。这些单独的力因子对比振膜位移特性的结果被输出到由发明人研发的例如基于MATLAB的专用软件分析程序。软件分析程序计算5个代表性扬声器样本的平均测量力因子并且提供图形501上所描述的结果的图形显示。Y轴描绘以相对较小尺度的尺寸测定的平均力因子，并且X轴描绘在向外和向内方向上的以mm计的振膜偏移或位移X。对于振膜位移的+/-0.45mm的范围，力因子(B*l)已经相应地被测定。如由平均力因子对比振膜位移曲线511所示，横跨所描绘的位移范围，存在测定的平均力因子的显著变化，大约40%。平均力因子对比振膜位移曲线511的多项式曲线拟合已经被计算并且结果显示在盒503中。从阶次零至阶次4计算的对应的多项式系数已经分别被显示为810、811、812、813和犯4。BlO表示扬声器振膜的零位移的标准化力因子，并且该值自适应地确定，如下文所讨论的。力因子对比振膜位移曲线511显示环绕零位移(X = O)的显著不对称，这种不对称因讨论中的扬声器的磁和机械结构细节引起。
[0106]图6示出图形601，描绘实验测定的由曲线611指示的总机械柔度(Cms)对比振膜位移的平均非线性行为。扬声器的总机械柔度(Cms)是较早讨论的扬声器参数总机械刚度Kms的倒数量。平均曲线601已经通过两步骤程序获得，所述程序包括通过用于扬声器特征化的KLIPPEL R&D系统最初测量上文讨论的5个代表性扬声器样本中的每一个的单独的总机械柔度对比振膜位移特性。在下一个步骤中，将这些单独的总机械柔度对比振膜位移特性输出至上述专用的软件分析程序，并且计算如图形601上所描绘的平均总机械柔度对比振膜位移。图形601的Y轴描绘测定的平均总机械柔度，以mm/N表示，并且X轴描绘在向外和向内方向上的振膜偏移或位移X，以mm表示。对于振膜位移的+/-0.45mm的范围，总机械柔度已经相应地被测定。如由曲线611所示，横跨所描绘的位移范围，存在测定的总机械柔度的显著变化，大约20%。可以以与先前描述的方式类似的方式来计算平均总机械柔度对比振膜位移曲线611的多项式曲线拟合。
[0107]图7的图形701示出以非标准化表示的多个代表性电动扬声器的力因子(B*l)对比振膜位移的多个分别测定的曲线。Y轴描绘以相对较小尺度的尺寸测定的平均力因子，并且X轴描绘在向外和向内方向上的以mm计的振膜偏移或位移X。在该示例中，代表性电动扬声器的数量为约20，但是可以使用更少或更多的扬声器，如上文示例所指示，使用仅5个代表性电动扬声器以推导力因子的期望的平均非线性行为。单独的力因子对振膜位移曲线或特性通过由先前讨论的用于扬声器特征化的激光位移传感器来测定。用于试验的代表性电动扬声器中的每一个的力因子与振膜位移之间的非线性关系或函数从图形701上所描绘的曲线的曲率显而易见。横跨+/-0.20mm的振膜位移范围，力因子(B*l)已经相应地被测定并且被记录。为了推导或确定力因子与振膜位移之间的期望平均非线性函数，执行下列步骤:对于代表性扬声器中的每一个，如由图形701的所描绘的力因子曲线以图表表示的多个力因子值对比振膜位移值被记录在适当的计算设备中。之后，在振膜位移(即，在该实施方案中选定的扬声器变量)的任意参考值处(诸如，如图形703上所描绘的零振膜位移)，通过竖直地(即，沿着力因子轴线向下或向下)补偿或拖曳力因子曲线来标准化代表性扬声器中的每一个的测定的力因子曲线。根据需要，向上或向下拖曳测定的力因子曲线中的每一个，直至在零振膜位移处的值达到任意参考值为止，因而所有的移位力因子曲线707在如图形703的附图标记705所指示的零振膜位移处与相同的任意力因子值相交。在后续的步骤中，如由图形703的力因子曲线所表示和描绘的，标准化力因子值的平均值被计算并且可以由图8的图形801上所描绘的单个平均力因子曲线803以图表表示。在本实施方案中，标准化力因子值的平均值通过针对每个振膜位移值对所有代表性扬声器的标准化力因子值求和再除以代表性扬声器的数量来计算，即，实质上计算力因子的算术平均值。技术人员仍然将明白，可以应用其它计算方法来计算标准化力因子值的平均值。在一个替代实施方案中，在各振膜位移值处，标准化力因子值的中值可以被用来表示平均值。
[0108]如上结合图5所讨论的，多项式函数最终可以被应用于如由图形801上的曲线803表示的平均标准化力因子值，以表示代表性扬声器集的力因子与振膜位移之间的平均非线性关系。对应的多项式系数可以通过如上所述的适当的多项式曲线拟合来确定。因此，由上文所讨论的线性自适应数字扬声器模型输出的BI乘积的自适应值被应用于非线性状态空间模型的确定的多项式函数以实现对BI乘积的对应的非线性补偿值的计算。BI乘积的该非线性补偿值在非线性状态空间模型中被利用以提高被输入到图2的音频电平限制电路或函数204的计算的振膜位移X的精确度。
[0109]结合对平均非线性函数的确定完成的标准化过程是估计振膜偏移的本方法的优点，因为它利用了如结合图2所描述的电动扬声器的线性自适应数字模型210的自适应性质。线性自适应数字模型210计算随时间在零振膜位移处力因子或任意其它选定的扬声器参数的值的精确估计，使得即使先前讨论的该扬声器参数的值随时间缓慢不同的变化，后面的值也保持精确。因此，能够利用非线性函数以通过插入如由线性自适应数字模型提供的BI乘积的当前值作为图5的多项式函数503的恒定部分BI = O来确定BI乘积的非线性补偿值。通过使用已经确定的多项式系数和振膜位移X的先前值，能够在非线性状态空间模型中直接计算BI乘积的期望的非线性补偿值的绝对值。
【主权项】
1.一种估计电动扬声器的振膜偏移的方法，所述方法包括如下步骤: 接收音频输入信号并且基于所述接收的音频输入信号产生音频输出信号， 将所述音频输出信号通过输出放大器施加到所述电动扬声器的音圈以产生声音， 确定所述音圈上的音圈电压， 响应于所述音圈电压，检测音圈电流， 将所述检测到的音圈电流和所述确定的音圈电压施加至包括多个自适应扬声器参数的线性自适应数字扬声器模型， 基于所述线性自适应数字扬声器模型，计算所述多个相应的自适应扬声器参数的多个参数值， 施加所述多个参数值至所述电动扬声器的非线性状态空间模型， 在所述非线性状态空间模型中，将表示扬声器参数与预定的扬声器变量之间的非线性关系的预定的非线性函数施加至所述多个接收的参数值中的至少一个以计算至少一个自适应扬声器参数的至少一个非线性补偿参数值， 将所述音频输入信号施加至所述电动扬声器的所述非线性状态空间模型， 基于所述音频输入信号和所述电动扬声器的所述非线性状态空间模型确定所述振膜的瞬时偏移。
2.根据权利要求1所述的估计振膜偏移的方法，其中，所述预定的非线性函数表示通过多个代表性的电动扬声器上的非线性关系测量确定的、所述至少一个扬声器参数与所述预定的扬声器变量之间的平均非线性关系。
3.根据权利要求1或2所述的估计电动扬声器的振膜偏移的方法，其中，所述线性自适应数字扬声器模型包括下列中的一个: 二阶或更高价自适应IIR滤波器，其包括多个可适应的模型参数，所述多个自适应扬声器参数的所述多个参数值从所述多个可适应的模型参数推导；和 自适应FIR滤波器，所述多个自适应扬声器参数的所述多个参数值从所述自适应FIR滤波器推导。
4.根据权利要求1所述的估计电动扬声器的振膜偏移的方法，其中