扬声器部件劲度系数测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电声技术应用领域，涉及扬声器部件劲度系数测量系统。采用本 系统可测量扬声器部件（包括纸盆和定心支片）的劲度系数随位移的变化曲线，可广泛应 用于扬声器部件的质量检验（控制）及扬声器设计和研发。
【背景技术】
[0002] 扬声器部件如定心支片和纸盆折环是扬声器的基本构件，一般是由含浸的织物、 橡胶或是注塑成形的特殊形状的塑胶材质做成，它们的功能主要是确保音圈在磁隙中的正 确位置和提供振动系统作往复运动时的弹力。这个弹力的物理量为劲度系数K(常用单位 N/mm)。该参数是扬声器品质的重要物理参量，它决定了扬声器的谐振频率fO和低频响应 的下限，也在很大程度上决定了扬声器的效率以及失真的大小。但是由于测量困难，扬声器 制造商通常无法提供定心支片和纸盆折环劲度系数的准确数据。
[0003] 电子工业协会（EIA)RS-438标准建议，用一固定的负载（50g或100g)作为重力 施加在被测部件上，通过测量在该负载作用下的被测部件的变位来间接测量它的劲度系 数。音频工程协会（AES) 19-1992标准则提出，先测量被测部件的共振频率，再通过计算公 式：
1计算得到劲度系数
前一种方法以一个固定的力来测量 变位，是基于被测部件的弹力和形变呈线性关系的假设，而实际情况并非是线性关系；后一 种方法则是通过测量共振频率来间接测量劲度系数，中间牵涉的因素较多，其准确度会受 至帳大影响。
[0004] 实用新型专利"一种扬声器定心支片和纸盆折环顺性测试仪及顺性系数计算 法"（ZL201310007557. 3)针对上述问题提出了一套解决方案，它通过激光位移传感器和力 传感器同时采集被测部件的力和位移信息，进而计算出被测部件的顺性。然而，由于该实用 新型专利采用人工手动的方式对被测部件施加推力或拉力、并且难以避免由于夹具安装所 带来的测试误差，因此，测量结果的稳定性有时难以保障。另外，由于它采用激光位移传感 器读取被测部件的位移信号，所用激光位移传感器的量程范围可能会限制被测部件的位移 范围，因此，使得该系统的对被测部件以及测量条件都会有一定的限制。
【发明内容】
[0005] 本实用新型针对上述问题与限制，本实用新型提出了一种扬声器部件劲度系数测 量系统，它能够准确、快速、方便地测量扬声器纸盆和定心支片的劲度系数随位移的变化。
[0006] 本实用新型解决技术问题所采用的技术方案为：
[0007] -种扬声器部件劲度系数测量系统，包括测量支架、夹具和数据采集分析处理器， 在测量支架上设有直线导轨，在直线导轨上设有步进电机，步进电机上连接有力传感器，对 着力传感器设有夹具，被测部件由夹具固定，夹具与力传感器连接；力传感器、步进电机均 与数据采集分析处理器连接。
[0008] 本实用新型的优点是：可以方便快捷地测量得到定心支片和纸盆折环的劲度系数 随位移的变化；相比于采用激光位移传感器或直线位移传感器的方式，既降低了硬件成本， 而且安装和测量简单而方便；使用自动校准功可避免由于不同安装过程所导致的测量误 差，提高测量结果的准确性和稳定性。
【附图说明】
[0009] 图1本实用新型测量系统方框图。
[0010] 图2本实用新型测量系统结构示意图。
[0011] 图3本实用新型被测部件与力传感器的连接示意图。
[0012] 图4本实用新型测量结果图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
[0014] 如图所示一种扬声器部件劲度系数测量系统，包括测量支架2、夹具和数据采集分 析处理器5,在测量支架2上设有直线导轨6,在直线导轨6上设有步进电机4,步进电机4 上连接有力传感器3,对着力传感器3设有夹具，被测部件1由夹具固定，夹具与力传感器 3连接，力传感器3与步进电机4连接；力传感器3、步进电机4均与数据采集分析处理器5 连接。
[0015] 所述的数据采集分析处理器5功能为：
[0016] 1)控制步进电机4工作，使得步进电机4在直线导轨6上沿水平方向上前后移动， 从而使步进电机4带动力传感器3移动并带动被测部件1在水平方向上前后移动；
[0017] 2)采集力传感器3的输出信号，并对所采集的信号进行处理、分析和保存，并在其 显示器上显示所获得的扬声器部件劲度系数随位移的变化曲线；
[0018] 3)根据力传感器3的采集数据自动调整测量开始前被测部件1的初始位置，直至 力传感器3的采集数据为0(即被测部件1当前不在水平方向上受力），进而避免由于安装 过程所导致的测量误差；
[0019] 4)控制步进电机4的工作状态并根据步进电机4的工作状态计算出被测扬声器部 件1当前所处的相对位移，无需任何位移传感器去读取被测部件的位移信息。其具体公式 如下：x = vXn + N。其中，X表示电机当前所处的相对位移、v表示丝杆的螺距、η表示脉冲 个数、Ν表示步进电机4旋转一周需要的脉冲个数。这种获取被测部件1位移的方式，相比 于采用激光位移传感器或直线位移传感器的方式，即大幅度降低了硬件成本，并且也降低 了安装的复杂度；
[0020] 5)对所采集的力传感器信号首先需进行低通滤波处理，滤除由步进电机4所带来 的高频噪声干扰。
[0021] 所述的步进电机4固定于直线导轨6后端，所述的步进电机转轴连接有丝杆9,丝 杆9上设有丝杆滑块8,丝杆滑块9上安装有力传感器3。
[0022] 所述的夹具包括固定盘12和中心夹具11，固定盘12设于测量支架2上，中心夹具 11上设有垂直通过其中心的连接杆7,被测部件1的外圈边缘由固定盘9夹住，被测部件1 的内圈边缘则由中心夹具11夹住。连接杆7与力传感器3相连，被测部件1和中心夹具11 竖直固定于测量支架2上，以避免被测部件和中心夹具11自身的重力对测量结果的影响。 连接杆7与丝杆9平行。
[0023] 所述的扬声器部件劲度系数测量系统的劲度系数计算方法：
[0024] 首先，根据由步进电机4工作状态计算出的位移信号和由力传感器3所采集并经 过低通滤波后的力信号，将力F表示成关于位移X的五阶多项式，其中Al、A2、A3、A4和A5 是拟合函数的系数：
[0026] 根据劲度系数的定义，并选取指定位移X = X，得到劲度系数K在指定位移X处的 劲度系数值K (X)，其计算公式如下：
[0028] 本实施例中，为便于用户调整步进电机4及直线导轨6的高度，在测量支架2后端 提供了可上下调整高度的手摇丝杆模组10。力传感器3用于采集被测部件1的受力信息。 步进电机4用于精确控制被测部件1在水平方向上的向前（或向后）移动。力传感器3与 步进电机4之间采用硬连接并一同置于直线导轨6之上。直线导轨6用于固定步进电机3。
[0029] 固定盘12可根据不同的被测扬声器部件尺寸进行更换，从而满足不同尺寸的被 测部件测量需求。
[0030] 在测量过程中，由数据采集分析处理器5向步进电机4发出周期性的脉冲信号并 控制步进电机4工作（包括移动距离、速度及方向）。本实施例中，步进电机4的移动速度 设置为1毫米/秒，移动距离10毫米，到达l〇mm后反向运动，来回往复2次。
[0031] 本实施例中，所采用的低通滤波器为巴特沃斯滤波器，低通截止频率30赫兹。
[0032] 最后，应该说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型所 描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型做了详细的说明，但 是，本领域的技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不 脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利范围当 中。
【主权项】
1. 一种扬声器部件劲度系数测量系统，包括测量支架、夹具和数据采集分析处理器，其 特征在于在测量支架上设有直线导轨，在直线导轨上设有步进电机，步进电机上连接有力 传感器，对着力传感器设有夹具，被测部件由夹具固定，夹具与力传感器连接；力传感器、步 进电机均与数据采集分析处理器连接。2. 根据权利要求1所述的扬声器部件劲度系数测量系统，其特征在于所述的步进电机 固定于直线导轨后端，所述的步进电机转轴连接有丝杆，丝杆上设有丝杆滑块，丝杆滑块上 安装有力传感器。3. 根据权利要求1所述的扬声器部件劲度系数测量系统，其特征在于所述的夹具包括 固定盘和中心夹具，固定盘设于测量支架上，中心夹具上设有垂直通过其中心的连接杆，被 测部件的外圈边缘由固定盘夹住，被测部件的内圈边缘则由中心夹具夹住，连接杆与力传 感器相连，被测部件和中心夹具竖直固定于测量支架上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种扬声器部件劲度系数的测量系统，包括测量支架、夹具和数据采集分析处理器，在测量支架上设有直线导轨，在直线导轨上设有步进电机，步进电机连接有力传感器，对着力传感器设有夹具，被测部件由夹具固定，夹具与力传感器连接；力传感器、步进电机均与数据采集分析处理器连接。本实用新型测量过程方便、快捷，测量结果精确、稳定。
【IPC分类】H04R29/00
【公开号】CN205071309
【申请号】CN201520804593
【发明人】温周斌, 李宏斌, 王宇, 陆晓, 徐楚林, 金晶
【申请人】浙江中科电声研发中心, 嘉善恩益迪电声技术服务有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月15日