專利名稱:電致發(fā)聲裝置的自適應(yīng)高效發(fā)聲方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車輛喇叭，尤其無觸點(diǎn)的電子喇叭的電子模塊如何適應(yīng)組裝后的喇叭機(jī)械特性及隨著時(shí)間的推移自身狀態(tài)和環(huán)境的變化仍能高效發(fā)聲，符合性能、壽命指標(biāo)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的觸點(diǎn)式汽車?yán)龋饕驗(yàn)槠溆|點(diǎn)的壽命比較短，很多都用電子穩(wěn)頻的方式控制觸點(diǎn)的通斷，穩(wěn)頻的方法很多，如基于RC振蕩、晶體、陶瓷及用集成電路、單片機(jī)等，無論其采用那種方法，雖然解決了觸點(diǎn)壽命的問題，但仍有以下幾個(gè)問題難以解決1、生產(chǎn)制造過程復(fù)雜。
需要逐個(gè)喇叭匹配頻率參數(shù)，即找到聲級(jí)最高的頻率點(diǎn)，再焊接相應(yīng)參數(shù)的器件或在單片機(jī)等可編程器件中寫入相應(yīng)的參數(shù)。因?yàn)槔缺旧頇C(jī)械制造工藝的關(guān)系，喇叭整體自振頻率分布在一定的范圍內(nèi)，使電路的穩(wěn)頻頻率與機(jī)械自振頻率不同，從而影響其發(fā)聲的聲級(jí)。
2、因?yàn)榄h(huán)境溫度的影響及其他短時(shí)或長期的機(jī)械作用影響，使自振頻率發(fā)生了偏移，從而導(dǎo)致頻率不匹配，聲級(jí)變化，目前無法解決。
3、電子電路本身決定控制頻率的器件的參數(shù)受到溫度等影響，從而導(dǎo)致頻率不匹配，聲級(jí)變化，目前靠提高器件穩(wěn)定性來解決，成本高。
4、因?yàn)殚L期違背自然特性使用，使膜片壽命降低。
5、以上的問題其實(shí)也同樣存在于另一個(gè)控制參數(shù)通電率上。但這個(gè)參數(shù)目前一直被認(rèn)為應(yīng)該是一個(gè)定值，這是一個(gè)認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。
這些問題目前尚無解決的辦法。也未見有解決這些問題的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是為了解決上述這些問題。
要達(dá)到最優(yōu)效果就要達(dá)到最佳通斷電頻率和最佳通電率。這兩者只實(shí)現(xiàn)其中之一也是有利的。
本發(fā)明對(duì)于測定自振頻率采取了在正式鳴叫前對(duì)線圈加電斷電，使膜片振動(dòng)，測定其余振頻率的方法，及在其鳴叫后，調(diào)整頻率逐步調(diào)整到最佳工作頻率；對(duì)通電率的調(diào)整則是在控制中檢測振幅或波形特征，逐步調(diào)整到最佳。由此獲得最佳控制參數(shù)，并結(jié)合控制方法達(dá)到最優(yōu)控制。硬件的典型電路框圖如圖3、4、5，及其組合。
以上兩個(gè)方面的測控都涉及傳感問題，它們可以共用1個(gè)傳感源，或分別用2個(gè)不同的傳感源。
先看一下喇叭結(jié)構(gòu)示意圖，圖1是一般的采用電子模塊控制的喇叭的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明用到的傳感部分的結(jié)構(gòu)示意。圖中人為定義了膜片動(dòng)鐵心組合的運(yùn)動(dòng)方向即6上升方向和7下降方向，它包括一般電子喇叭的內(nèi)部構(gòu)成，2動(dòng)鐵心與5動(dòng)鐵心臺(tái)階與1膜片鉚接在一起，1膜片外圍被固定在12外殼上，3線圈及其骨架與4靜鐵心固定在12外殼底部。
一、傳感的裝置和方法。
1、霍爾式如圖2所示，在靠近1膜片中央，發(fā)聲時(shí)振幅較大處，或5動(dòng)鐵心臺(tái)階下方，其最大振動(dòng)幅度恰好不能碰到的地方，放置8霍爾元件(可以是現(xiàn)成的包含放大電路的線性霍爾集成電路，或稱為模擬霍爾位置傳感器)感應(yīng)垂直磁力線，在霍爾元件的正下方放置一個(gè)垂直磁力線的發(fā)射體9，如永磁鐵或線圈(線圈則需要測量時(shí)供給穩(wěn)定的電源)，用支架固定霍爾元件和磁力線發(fā)射體，并引線到殼內(nèi)的控制模塊電路板上。這樣在喇叭發(fā)聲振動(dòng)時(shí)就可以測得隨膜片離霍爾元件距離大小變化的電信號(hào)。為防止3線圈磁力線對(duì)測量的影響，可以在3線圈上加裝一個(gè)封蓋，封蓋應(yīng)該盡量與喇叭外殼銜接防止磁力線外泄。如果影響3線圈散熱，可以在蓋上適當(dāng)開散熱孔。
其后的電路，如進(jìn)行放大后再進(jìn)行信號(hào)處理。
2、感應(yīng)線圈式如圖2所示，10感應(yīng)線圈的放置位置應(yīng)該在緊貼3線圈的骨架，上下位置可以視安置的方便，如在3線圈的頂端，感應(yīng)信號(hào)較大的放置位置是在2動(dòng)鐵心的下端面發(fā)聲振動(dòng)時(shí)上下運(yùn)動(dòng)的范圍。可以感應(yīng)余振引起的電動(dòng)勢變化，及3線圈的磁場變化(也即反映3線圈電流變化)。其后可以加放大及信號(hào)處理?？梢愿鶕?jù)余振電動(dòng)勢的變化周期獲得自振周期(采用測峰值點(diǎn)時(shí)間間隔比較合適)，也可以根據(jù)其波形的變化(如經(jīng)微分電路或積分電路等處理后)推斷振動(dòng)的特征情況如底部停滯。
3、直接線圈取樣式直接從3線圈的兩端或單端加另一相關(guān)點(diǎn)取樣其余振時(shí)的電動(dòng)勢變化(采用測信號(hào)峰值點(diǎn)時(shí)間間隔計(jì)算余振周期比較合適)，應(yīng)免除其斷電瞬間線圈間高壓的影響，如在線圈兩端加瞬態(tài)抑制二極管，及避免線圈端上電容直接泄盡其余振時(shí)的感應(yīng)電勢。
4、直接電源電壓取樣式從喇叭電源的入端取樣電源電壓的變化.它一般反映了喇叭電流的變化，當(dāng)然，在其電源引入端或取樣端要加瞬態(tài)抑制二極管，引入后宜去除其直流分量，視信號(hào)大小可選擇放大，根據(jù)波形的變化(如經(jīng)微分電路，或積分電路后)再行判定其對(duì)應(yīng)膜片振動(dòng)底端的特征點(diǎn)，應(yīng)針對(duì)電源電壓可能出現(xiàn)的變化范圍設(shè)置防護(hù)措施，如加瞬態(tài)抑制二極管。
5、電流取樣式在線圈回路或總電流回路等相關(guān)性比較大的回路中串連一個(gè)電阻，取樣其電流的變化，經(jīng)過放大電路，將信號(hào)放大，根據(jù)波形的變化(如經(jīng)微分電路，或積分電路后)再行判定其對(duì)應(yīng)膜片振動(dòng)底端的特征點(diǎn)。
6、光電式a)在膜片下(也可以是振動(dòng)體的其他部位，如鐵芯上的某個(gè)面)，放置一個(gè)發(fā)光源和一個(gè)光敏器件，我利用反射光的在光敏器件上的入射面積量變化來計(jì)算膜片的運(yùn)動(dòng)狀況，而不是反射面距離遠(yuǎn)近對(duì)反射光強(qiáng)弱的影響。
例如，如圖12，4動(dòng)鐵心斜面最上位時(shí)7光敏器件的受光面積量最大，5動(dòng)鐵心斜面最下位時(shí)受光面積最小。并且其振幅增大時(shí)其受光面積量的差值增大。6發(fā)光源例如可以是激光二極管，也可以用發(fā)光二極管制作為有一定的定向性，在反射面運(yùn)動(dòng)時(shí)光敏器件可以表現(xiàn)出同步變化即可。這個(gè)反光面也可以是膜片，膜片反射面本身的運(yùn)動(dòng)即是斜向的。
還可以利用鐵心的臺(tái)階作為反射面，總之，在喇叭發(fā)聲振動(dòng)時(shí)使反射光的照射范圍在一定的范圍變動(dòng)，這種變動(dòng)引起一個(gè)和若干個(gè)光敏器件的受光量發(fā)生可以被量化的輸出電信號(hào)，從而可以推知膜片振動(dòng)的狀況。反光部位越靠近膜片中心，反光范圍變化越大。
例如，如圖13，是利用膜片反射，假定反射光區(qū)域的隨鳴叫時(shí)膜片振動(dòng)變化的運(yùn)動(dòng)區(qū)域大于一個(gè)現(xiàn)成的感光元件的面積，則除了光學(xué)辦法例如聚光等將大面積變化縮小到小面積變化之外，還可以用多個(gè)光敏元件，例如用首尾2個(gè)光敏器件(圖中8、9從膜片最大振幅到最小振幅運(yùn)動(dòng)范圍的首尾邊緣能被感測到變化的情況下)，如圖14、圖15；或例如用首、尾、中3個(gè)光敏元件，多用則多一些中間位置感知。這種假定在動(dòng)鐵心斜面反射時(shí)也可能存在。
又例如，如圖2，在膜片下方，安置1個(gè)具有基本定向發(fā)射光線的光學(xué)裝置的11發(fā)光裝置如發(fā)光二極管光源，發(fā)光方向斜向膜片，1個(gè)接收光線的14光敏器件進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，如光敏晶體管之光敏二極管或光敏三極管或光敏電阻等，其受光方向斜向膜片，假如使在膜片振動(dòng)到最上端(也可設(shè)為下端，則下面的狀態(tài)相反)時(shí)恰好能最大接收發(fā)光二極管發(fā)出的光線，膜片的光線反射點(diǎn)在膜片振動(dòng)時(shí)傾斜使反射光線偏轉(zhuǎn)，使膜片下降時(shí)光敏器件的受光量逐漸減少，上升時(shí)則逐漸增大，這就可以達(dá)到工作狀態(tài)。發(fā)射-反射-接收近似在一條膜片的直徑線上，如圖2的11和14示意，它們可以互換位置，反射光線掃過的路徑與該直徑線同向。發(fā)射-反射-接收也可以不在一條直徑線上，而近似在一條膜片的弦上，則反射光線掃過的路徑與弦垂直，光敏器件略偏向一側(cè)，以使膜片運(yùn)動(dòng)到最上端時(shí)光敏器件受光最大。即使相互的位置不是處于最理想的靈敏度最大的狀態(tài)，即使在無關(guān)緊要的方向有一些漏光，光敏器件的受光量大小變化仍能反映膜片的振動(dòng)變化。根據(jù)初始狀態(tài)和膜片預(yù)知方向的運(yùn)動(dòng)更可在惡劣情況下輔助確定相位。能夠輕易測定其振動(dòng)周期和膜片由上到下或由下到上過程受光量的強(qiáng)到弱或弱到強(qiáng)的變化，膜片相位變化及在底端的停滯情況等。如果僅測定膜片振動(dòng)周期，最大受光位置還可以設(shè)定在膜片靜止位置。光敏器件出來的電信號(hào)經(jīng)變換后可以視大小放大，其后續(xù)處理與線性霍爾集成電路信號(hào)引出后的處理相似。當(dāng)然，也可以用一個(gè)以上的光敏器件排布在反射光掃過的路徑上來分別檢測膜片振動(dòng)的上下各點(diǎn)。還可以在需要的反射點(diǎn)安置比周圍反射性更強(qiáng)的材料，這樣對(duì)發(fā)射光的定向性要求可以降低。
以上以受光的相對(duì)變化為判斷依據(jù)，所以隨著時(shí)間推移，發(fā)光變?nèi)趸蚍瓷渥內(nèi)鯇?duì)我們的判斷影響不大。但防止反射面孳生一定方向的凸起附著物影響光線的總體反射路線，則是要注意的。
b)除上述“a)”的方法外，我們也可以設(shè)計(jì)為發(fā)光源不同部位發(fā)射的光線分布為強(qiáng)到弱漸變的(只要發(fā)光源其中有一段如此，夠用即可)，因?yàn)榉瓷涿娴倪\(yùn)動(dòng)變化，反射面反射發(fā)光源不同部位發(fā)出的光線到光敏元件的。照射到光敏元件的反射光也會(huì)呈現(xiàn)強(qiáng)-弱的變化(來自發(fā)光源的不同部位的光線)，以此信號(hào)可以標(biāo)示反射面的運(yùn)動(dòng)情況。
例如，如圖16在通過膜片圓心的直線上，放置發(fā)射源6發(fā)光源和8光敏元件。
發(fā)光源的轉(zhuǎn)換出強(qiáng)弱變化光線的光學(xué)部分，我稱之為“調(diào)光透鏡”?！罢{(diào)光透鏡”的制作，例如可以用透光均勻性符合光敏元件面積要求的有機(jī)玻璃、塑料及各種光衰減系數(shù)適當(dāng)?shù)姆弦蟮牟牧希雌桨逋腹鈺r(shí)該光敏元件在各處的感光信號(hào)是基本一樣的，不會(huì)影響對(duì)由反射面運(yùn)動(dòng)引起的光強(qiáng)度變化的誤判和測量精度，將此材料制成由厚到薄變化的形狀，則光線從厚處透出比較弱，從薄處透出比較強(qiáng)。其形狀則可以為各種梯形、半球形等等，例如，圖17是一塊棱鏡形狀的“調(diào)光透鏡”，入射光是一束等光強(qiáng)的平行光，上面透出的光線是呈強(qiáng)弱變化的。入射的光線不一定是平行光，只要射出光線其中有可資利用的漸變強(qiáng)度的光帶，而別的部分不影響測試即可。作為光學(xué)元件的“調(diào)光透鏡”，光在內(nèi)部的路徑也可以有多樣化的設(shè)計(jì)，利用增大光程差異來增強(qiáng)射出光的強(qiáng)弱差別。增強(qiáng)射出光的強(qiáng)弱差別在圖17中還可以增加“調(diào)光透鏡”厚度來達(dá)到，或采用光衰減系數(shù)更高的材料來達(dá)到。
所測膜片反射面的振幅，光源和光敏元件的距離，光線角度，決定了需要強(qiáng)弱變化光的長度(發(fā)射面上的)。
二、信號(hào)處理和鑒出。
除一般的放大、濾波等電路以外，本發(fā)明還有以下特點(diǎn)。
微分電路鑒出峰值點(diǎn)的方法在峰值點(diǎn)微分值會(huì)經(jīng)歷+0-(表示從正值到零到負(fù)值，下同。)或-0+的變化，2次從0點(diǎn)到0點(diǎn)同樣序列(如+0-到+0-，或-0+到-0+)的變化間隔時(shí)間即一個(gè)變化周期，2次不同序列從0到0(如+0-到-0+)的變化即半周。以此可以測出余振的頻率，但當(dāng)余振波在一條斜線上時(shí)，需要作些矯正工作，如先低頻濾波將基線變成直線或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值和計(jì)算作出校正。
鑒出振動(dòng)的底部平線的方法鑒出振動(dòng)的底部平線時(shí)，平線的微分為0，如濾波未盡時(shí)可能出現(xiàn)小的波折，用軟件或電路都可以消除波折。該方法可以用于霍爾式振動(dòng)測量、光電式振動(dòng)測量的平底法。對(duì)于電流信號(hào)、感應(yīng)線圈電動(dòng)勢等傳感信號(hào)，可以參照同步測量的霍爾式或光電式的平底波形，以特定斜率和時(shí)間長度為依據(jù)，即也可以信號(hào)經(jīng)過微分后入A/D，來判定其變化率，或用純電路進(jìn)行信號(hào)微分后的上下限電壓比較以確定變化率，或用純軟件來判別A/D值斜率變化等，用圖3、圖4、圖5都可以實(shí)現(xiàn)，需結(jié)合其變化規(guī)律判斷。通過調(diào)節(jié)使該特定變化率波形的時(shí)間長度縮短，上述對(duì)信號(hào)微分后特征的判定，在某些信號(hào)情況下可能通過積分電路處理會(huì)更容易找到平底的相關(guān)特征。
微分電路的簡易替代方法微分電路部分除可以采用運(yùn)放構(gòu)成之外，還可以僅用電阻電容在比較器的輸入端構(gòu)成，其方法為傳感器放大出來的信號(hào)連接到電壓比較器的輸入端1，在輸入端1和輸入端2之間連接1個(gè)電阻，輸入端2連接到穩(wěn)定電平(如地或電源正)。對(duì)于已經(jīng)配置電壓比較器的單片機(jī)來說，這個(gè)方法是簡捷廉價(jià)的。
如果同時(shí)配置A/D，如圖5，微分電路+比較器電路也可以輔助軟件找出峰值點(diǎn)，再由軟件采樣其峰值大小即幅值，用于邊工作邊調(diào)整的方法。
以上電路和方法可以用于霍爾式和光電式，也可以用于余振測試的線圈或副線圈電動(dòng)勢測量；及平底法。
三、測控方法。
1、余振測試的方法。
在喇叭接通電源的開始，先給線圈通斷電，激勵(lì)動(dòng)鐵心和膜片振動(dòng)，通過采樣其感應(yīng)電動(dòng)勢變化或振動(dòng)體位移變化，來測定喇叭自振(即余振)頻率和其他數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)的處理可以結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)糾正，及多個(gè)數(shù)據(jù)互參，取平均等。此法可以在短時(shí)測定，既可單獨(dú)使用于自適應(yīng)，也可以與下面的邊工作邊調(diào)整的方法及平底法結(jié)合使用。流程圖舉例如圖7其周期測定可以用同相峰值之間的間隔時(shí)間，也可以視情況用其他同相特征點(diǎn)之間的間隔時(shí)間。傳感器可以用霍爾式、光電式、感應(yīng)線圈式、線圈直接取樣式等跟隨余振周期變化的信號(hào)。圖3、圖4、圖5都是可以采用的。。
2、邊工作邊調(diào)整的方法對(duì)于能傳感喇叭發(fā)聲振動(dòng)振幅變化的裝置，如霍爾式或光電式傳感振幅變化，還可以邊工作邊調(diào)整、邊鳴叫邊根據(jù)振幅的變化找到最佳狀態(tài)，即在合理的頻率和通電率區(qū)域(太大區(qū)域使過程時(shí)間太長而不實(shí)用)內(nèi)使振幅最大的點(diǎn)，即便是只找其中之一也是有助改善的喇叭性能的，如果2個(gè)都找的話，以先找到最佳頻率為好。本方法還可以和前面所述的利用余振測試自振頻率等參數(shù)結(jié)合起來運(yùn)用，即在余振測試的基礎(chǔ)上確定一個(gè)最大可能值，再用作本項(xiàng)邊工作邊調(diào)整方法。其硬件電路可以如圖5所示，當(dāng)然也可以給電路加上峰值檢測、濾波等，以方便程序處理，如用圖3電路可以在檢出峰值時(shí)A/D采樣最大、最小值，算幅值；也可以用圖4電路，在微分電路輸出0時(shí)用A/D采樣峰值，算出幅值。如果不加，則在程序中應(yīng)該進(jìn)行這樣的處理，如峰值點(diǎn)檢出。軟件的濾波和信號(hào)峰值鑒出在運(yùn)用中很普遍，這里不作介紹，我們僅描述本方法的特別之處，即在比較短的時(shí)間內(nèi)以比較簡便的方法實(shí)現(xiàn)。本方法的描述中以+表示振幅增加，-表示振幅減小，0表示振幅不變或變化微小相似不變。下面為具體方法一種尋找最佳頻率點(diǎn)的方法以某一通電率(可以是預(yù)估的，或平底法得到的)，變化頻率，找到喇叭振幅最大點(diǎn)。從某一頻率開始(如余振測試得到的值，預(yù)估值，或區(qū)域中點(diǎn)等)，以適當(dāng)?shù)拈g隔向兩端展開2點(diǎn)，看3點(diǎn)的趨勢，如果符合+-(即第二點(diǎn)比第一點(diǎn)振幅增加，第三點(diǎn)比第二點(diǎn)振幅減少。下面表示方式相同。)，則統(tǒng)一以先左后右(或先右后左)在間隔中點(diǎn)再測一點(diǎn)，移動(dòng)直至在所需的精度上出現(xiàn)+-或+0或0-，可以就此確定最佳頻率點(diǎn)；如果為++，則向大的方向平移1點(diǎn)，如果出現(xiàn)--，則向小的方向平移1點(diǎn)。
一種尋找最佳通電率點(diǎn)的方法以某一頻率(可以是已測定的，或預(yù)估的，或余振測試得到的)，變化通電率，找到喇叭振幅最大點(diǎn)。從某一通電率開始(如平底法得到的值，預(yù)估值，或區(qū)域中點(diǎn)、兩端等)，展開2點(diǎn)，看3點(diǎn)的趨勢，如果符合+0，則統(tǒng)一以先左后右或先右后左在間隔中點(diǎn)再測一點(diǎn)，移動(dòng)直至在所需的精度上出現(xiàn)+0，以中點(diǎn)的為是；如果為++，則向大的方向平移1點(diǎn)，如果出現(xiàn)其他，則向小的方向平移1點(diǎn)。
實(shí)踐中如果有效果滯后現(xiàn)象，則應(yīng)糾正，如多幾個(gè)工作周期后測。
頻率優(yōu)化舉例流程如圖10，如果限定范圍則可以加入范圍限制，到邊界時(shí)不再變化，以邊界為是。
通電率的優(yōu)化舉例流程如圖11。實(shí)際中通電率應(yīng)該換算成指令條數(shù)或定時(shí)器時(shí)間設(shè)定值來運(yùn)算。
圖中的除2操作可以用移位實(shí)現(xiàn)，程序簡單快捷。對(duì)于一些不可能出現(xiàn)的組合情況要排除。
在一定的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上，也可以初始就根據(jù)3點(diǎn)振幅的差異，估算最佳值的可能落點(diǎn)和誤差范圍，直奔該落點(diǎn)和范圍，再按本法操作，可省去很多中間的搜尋過程。
3、平底法通電率調(diào)整利用通電率過大時(shí)，在線圈吸合動(dòng)鐵心(與膜片的組合，下同)向下運(yùn)動(dòng)至底部時(shí)，因吸合時(shí)間過長，動(dòng)鐵心會(huì)保持在底部一段時(shí)間(此段即稱平底)，據(jù)此，可以判斷通電率過大。這種方法需要在調(diào)整通電率過程中找到開始出現(xiàn)平底的點(diǎn)(通電率由小到大變化經(jīng)過該點(diǎn))，或平底剛消失的點(diǎn)(通電率由大到小變化經(jīng)過該點(diǎn))。這在霍爾式或光電式位置傳感的振動(dòng)波形是很直觀的。其大致流程舉例如圖8所示。信號(hào)處理和鑒出可以采用鑒出振動(dòng)的底部平線的方法。
還可以由測得的平底寬度估算其最佳通電率，這種估算是以對(duì)該類喇叭特性的計(jì)算和試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，也可以結(jié)合當(dāng)時(shí)實(shí)測調(diào)整的效果。估算的結(jié)果可以用于邊工作邊調(diào)整方法的取值依據(jù)，初始的通電率及范圍。在本方法中，可以縮減查找時(shí)間，如在從大到小的尋找過程中，根據(jù)平底寬度直接定位到最佳通電率，或定位到略高一點(diǎn)的地方，再逐漸逼近最佳值。在流程圖中沒有表述估算法。
如果是用電流傳感或感應(yīng)線圈傳感，則將圖3的46電壓比較電路變?yōu)樯舷孪奘降?；或如圖4所示，檢測其變化率的變化；或如圖5所示純用軟件算其斜率及其變化；即認(rèn)為在平底處對(duì)應(yīng)電流或感應(yīng)線圈的電動(dòng)勢有微分后的特定值范圍及變化特征，這樣，根據(jù)事先測得的與霍爾式(或光電式)位置傳感的振動(dòng)波形底部平線對(duì)應(yīng)的電流傳感信號(hào)經(jīng)過微分電路或感應(yīng)線圈傳感信號(hào)特定斜率值，作為判斷此類傳感信號(hào)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于前述“平底”波形的依據(jù)。其流程與圖8類似，但其中的判斷框“信號(hào)微分由負(fù)到0，并保持0超過10us？”應(yīng)改變。
頻率調(diào)整如果通電率事先通過該批次產(chǎn)品抽查等方法可以基本確定，則在定通電率的情況下，也可以通過平底法來確定頻率。對(duì)于平底評(píng)判來說，頻率由大到小的變化，相似于通電率由小到大的變化；頻率由小到大的變化，相似于通電率由大到小的變化，4、控制法本控制方法控制所用的時(shí)間沒有絕對(duì)的時(shí)間尺度，而是以喇叭通電開始階段測試參數(shù)得到的時(shí)間為參照，按既定規(guī)則運(yùn)算出每個(gè)控制周期的通電時(shí)間和斷電時(shí)間值，以此數(shù)值控制驅(qū)動(dòng)單元從而控制線圈的通斷電以驅(qū)動(dòng)動(dòng)鐵心和膜片按要求振動(dòng)；或者是按目標(biāo)指標(biāo)，逐漸調(diào)整而至，如平底或振幅，也無須精確的時(shí)間尺度為基礎(chǔ)。
因?yàn)榧礈y即控，所以本方法對(duì)電路本身的頻率基準(zhǔn)要求低，對(duì)振蕩源的溫度系數(shù)、精度要求低，可以降低成本，提高控制精度。如電子模塊測得的頻率應(yīng)為500Hz，通電率70％，此是以當(dāng)時(shí)模塊中的基準(zhǔn)振蕩器為依據(jù)，控制時(shí)也以此為依據(jù)，所以發(fā)聲的頻率和測得的頻率是一致的，在1/500＝2ms的周期內(nèi)1.4ms(70％)通電0.6ms(30％)斷電。假設(shè)電子模塊中的振蕩器與外部的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘相差10％，即測得的500Hz實(shí)際為550Hz，則其控制的頻率也變成為550Hz，其通斷電時(shí)間也相應(yīng)加長，但通電率不變。所以，這種誤差對(duì)控制精度不構(gòu)成影響。
對(duì)于一聲鳴叫中前后環(huán)境的變化，如線圈發(fā)熱或環(huán)境驟變，使測試時(shí)的電子模塊時(shí)鐘(振蕩器頻率)與測試后控制時(shí)的時(shí)鐘(振蕩器頻率)有誤差，則將直接影響控制精度，控制時(shí)可以選擇作如下的調(diào)整對(duì)于具備實(shí)施平底法條件的，控制中還可以用平底法監(jiān)測底部寬度，并不斷調(diào)整控制參數(shù)如通電率來達(dá)到最佳狀態(tài)。
控制直至電源斷電為止。
圖9為用循環(huán)計(jì)數(shù)法實(shí)現(xiàn)的流程舉例。
5、略微提高頻率從而增大聲級(jí)的方法故意將頻率變略大一點(diǎn)，雖偏離最佳調(diào)整位置，但綜合作用可能可以提高聲級(jí)，需要根據(jù)具體喇叭的情況來定，頻率調(diào)過高了會(huì)使?fàn)顟B(tài)變壞，效率變低，綜合作用反而使聲級(jí)下降
圖1是一般的采用電子模塊控制的喇叭的結(jié)構(gòu)圖。圖中人為定義了膜片動(dòng)鐵心組合的運(yùn)動(dòng)方向即上升和下降方向。
圖2是本發(fā)明用到的傳感部分的結(jié)構(gòu)示意。
圖3是用檢測底部停頓來調(diào)整通電率的硬件實(shí)現(xiàn)框圖舉例，和用于不同傳感源(霍爾式、光電式、直接線圈取樣式、感應(yīng)線圈式等)的余振測試方法的自振頻率檢測。與電壓比較器的特定閥值電壓配合，還可檢出從某方向達(dá)到一定微分值或范圍的信號(hào)，可用于平底法。其微分電路部分除可以采用運(yùn)放構(gòu)成之外，還可以僅用電阻電容在比較器的輸入端構(gòu)成，其方法為傳感器放大出來的信號(hào)連接到電壓比較器的輸入端1，在輸入端1和輸入端2之間連接1個(gè)電阻，輸入端2連接到穩(wěn)定電平(如地或電源正)。本發(fā)明其他用到微分電路的部分也可以用這個(gè)方法代換。對(duì)于已經(jīng)配置電壓比較器的單片機(jī)來說，這個(gè)方法是簡捷廉價(jià)的。
圖4是用檢測信號(hào)變化率，可以識(shí)別對(duì)應(yīng)于“平底”的電流、感應(yīng)線圈傳感的信號(hào)特征，用于平底法。還可用于識(shí)別峰值，計(jì)算信號(hào)周期，用于余振測試法，可以省略捕捉峰值的程序。
圖5是在A/D轉(zhuǎn)換后用軟件檢測最大振幅從而實(shí)現(xiàn)邊工作邊調(diào)整的方法，也可用于不同傳感源的余振測試法自振頻率檢測，及平底法的各式測試。
圖6單周期自適應(yīng)的硬件電路框圖。
上述硬件框圖圖3至圖5及圖6中各個(gè)單元的作用如下。
取樣傳感放大單元將各式傳感所得的信號(hào)，視其大小需要放大的予以放大。
比較器單元由取樣單元1取得的信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)比較，輸出邏輯電平，如和零電位比較，大于零電位時(shí)輸出高電平，小于零電位時(shí)輸出低電平。
微處理器、振蕩基準(zhǔn)源單元因?yàn)槊看硒Q叫都是先測后控制，所以本身的基準(zhǔn)源精度差點(diǎn)問題不大，可以用單片機(jī)內(nèi)部自帶的振蕩源。判斷比較器單元輸出電平的變化，或A/D值的變化，計(jì)算最佳頻率和或最佳通電率，并以此頻率和或通電率的電平變化輸出給驅(qū)動(dòng)單元。
驅(qū)動(dòng)單元將輸入的電平變化，控制功率管的通斷，從而控制喇叭線圈的通斷電。
喇叭線圈單元如圖1的3，其通斷電吸合和放開動(dòng)鐵心，帶動(dòng)膜片發(fā)出聲音。
微分電路單元將信號(hào)作微分后輸出。如通常以運(yùn)放電路為主實(shí)現(xiàn)的。
文中在一個(gè)例子或?qū)崿F(xiàn)中涉及2個(gè)硬件電路框圖的，主要是變化其輸入部分，如增加不同的輸入部分，微處理器和執(zhí)行部分仍是一套。
圖7是余振測試法的實(shí)現(xiàn)流程舉例。
圖8是平底法通電率調(diào)整的實(shí)現(xiàn)流程舉例，平底法頻率調(diào)整流程類似，但頻率的大小方向與通電率相反。
圖9控制法的實(shí)現(xiàn)流程舉例。
圖10邊工作邊調(diào)整的方法之尋找最佳頻率的實(shí)現(xiàn)流程舉例。
圖11邊工作邊調(diào)整的方法之尋找最佳通電率的實(shí)現(xiàn)流程舉例。
圖12是在2動(dòng)鐵心上做出3動(dòng)鐵心斜面，斜面反射光線，反射光被7光敏器件接收，從光敏器件上的光照面積、軌跡變化引起的電量變化測知1膜片的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
圖13是膜片反射的光線被9光敏器件接收，從光敏器件上的光照面積、軌跡變化引起的電量變化測知膜片的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
圖14膜片以最小振幅振動(dòng)時(shí)反射光軌跡，3中間包裹的為振動(dòng)時(shí)反射光掃過的面積。兩邊為標(biāo)示光敏器件1、2的受光區(qū)域。
圖15膜片以最大振幅振動(dòng)時(shí)反射光軌跡，3中間包裹的為振動(dòng)時(shí)反射光掃過的面積。兩邊為標(biāo)示光敏器件1、2的受光區(qū)域。
圖16是6發(fā)光源為能發(fā)出隨位置漸變光線強(qiáng)度的，8光敏器件隨獲得不同發(fā)光部位發(fā)出的光線的反射光的不同而變化輸出信號(hào)。實(shí)線漸漸變虛表示光線強(qiáng)度漸漸變?nèi)酰?膜片運(yùn)動(dòng)最下位時(shí)的反射光線以稍淡的顏色表示。當(dāng)膜片在最下位置時(shí)最強(qiáng)光線7入射到光敏器件，當(dāng)膜片到最上位置時(shí)最弱光線入射到光敏器件。實(shí)際使用未必要這么精確，變化范圍從次強(qiáng)光到次弱光即可，膜片從最下運(yùn)動(dòng)到最上，光敏元件的入射光線始終由強(qiáng)變?nèi)跫纯?。?dāng)然也可以反之。
圖17是我稱之為調(diào)光透鏡的示例，1入射平行光線經(jīng)過2調(diào)光透鏡變?yōu)橛勺蟮接抑饾u變強(qiáng)的1射出光線。實(shí)線最強(qiáng)，虛線越短表示越弱。
具體實(shí)施方式包括傳感-電路-方法。
例1以霍爾式傳感膜片振動(dòng)(如圖2的8霍爾元件集成電路、9磁力線發(fā)射體)，其信號(hào)的后續(xù)處理如圖3所示，我們先以余振測試的方法求得自振頻率；再以圖5電路，在比較小的范圍如5Hz范圍，精度1Hz；通電率65％至75％的范圍，精度1％，以邊工作邊調(diào)整的方法最終確定頻率和通電率。
其整個(gè)過程喇叭通電-微處理器及各個(gè)單元初始化-測試-調(diào)整-控制-喇叭斷電結(jié)束。
例2以感應(yīng)線圈傳感，如圖2的10感應(yīng)線圈，其信號(hào)的處理如圖4(也可以選擇圖5)，先以余振測試的方法求得自振頻率，再以通電率調(diào)整的平底法調(diào)整通電率。
例3直接線圈取樣式如圖4電路以余振測試的方法求得自振頻率，再以直接電源電壓取樣式如圖4以通電率調(diào)整的平底法來調(diào)整通電率。
例4以光電式傳感膜片振動(dòng)(如圖2的11和14)，其信號(hào)的后續(xù)處理如圖5所示，我們先以余振測試的方法求得自振頻率；再以通電率65％至75％的范圍，精度1％，以邊工作邊調(diào)整的方法確定通電率。
例5直接線圈取樣式如圖4電路以余振測試的方法求得自振頻率，通電率徑取事先該類該批次喇叭的平均值。事先求證時(shí)可以例1或例4等電子模塊測試，或外置專用設(shè)備將喇叭線圈引出測試其最佳的頻率和通電率。
例6以直接電源電壓取樣式如圖4電路，以平底法來調(diào)整頻率，通電率的處理如上例。
例7以光電式或霍爾式傳感，后面接微分或積分電路，及電壓比較器，在傳感信號(hào)(也即膜片振動(dòng))的特定的相位點(diǎn)分別給線圈通電和斷電，加電相位點(diǎn)和斷電相位點(diǎn)有特定的微分值或積分值，與電壓比較器的閥值相應(yīng)，從某一方向到達(dá)閥值時(shí)，電壓比較器輸出翻轉(zhuǎn)，加上組合邏輯電路，控制驅(qū)動(dòng)電路，即可完整構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。而無須微處理器、振蕩基準(zhǔn)源及其他的可編程器件。組成如圖6示意。唯加電點(diǎn)和斷電點(diǎn)的選擇，直接影響喇叭性能，需要對(duì)具體喇叭與前述的最優(yōu)控制作對(duì)比試驗(yàn)和計(jì)算來最終決定其相位和特征提取。
雖然在例舉的硬件電路框圖中包含有微處理器，在實(shí)際應(yīng)用中也可以是其他的可編程時(shí)序器件，在時(shí)序要求比較簡單的應(yīng)用中也完全可以用數(shù)字、模擬混合的組合電路來實(shí)現(xiàn)。
傳感部分的內(nèi)容適合于任意反饋控制形式的實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明包含所有這些處于權(quán)利要求
范圍內(nèi)的選擇、修改、變化。
權(quán)利要求
1.一種電致發(fā)聲裝置的自適應(yīng)發(fā)聲方法和裝置，其特征在于，每次上電后在正常鳴叫前有一個(gè)測試?yán)葏?shù)的過程或調(diào)整喇叭控制參數(shù)的鳴叫過程，此過程決定了該次鳴叫的部分或所有控制參數(shù)，以此控制喇叭鳴叫，其組成包括傳感、信號(hào)處理、判斷和控制驅(qū)動(dòng)。
2.一種電致發(fā)聲裝置的自適應(yīng)發(fā)聲方法和裝置，其特征在于，每次上電后鳴叫時(shí)在其膜片振動(dòng)的特定相位來分別控制線圈的通電和斷電，以此控制喇叭鳴叫，其組成包括傳感、信號(hào)處理、組合邏輯和驅(qū)動(dòng)。
3.一種電致發(fā)聲裝置的自適應(yīng)發(fā)聲方法和裝置，其特征在于，在鳴叫過程中調(diào)整控制參數(shù)，以達(dá)到高效指標(biāo)，其組成包括傳感、信號(hào)處理、組合邏輯和驅(qū)動(dòng)。
專利摘要
本發(fā)明涉及電致發(fā)聲裝置的自適應(yīng)高效發(fā)聲的各個(gè)方面，包括傳感、信號(hào)處理、控制，及測試和控制方法。解決包括便捷生產(chǎn)、使用性能的穩(wěn)定性、使用壽命等問題。
文檔編號(hào)G10K9/00GK1996462SQ200610023101
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年1月3日
發(fā)明者阮剛 申請(qǐng)人:阮剛導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan