揚(yáng)聲器部件勁度系數(shù)測量系統(tǒng)及計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電聲技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及揚(yáng)聲器部件勁度系數(shù)測量系統(tǒng)及計(jì)算方法。 采用本系統(tǒng)可測量揚(yáng)聲器部件（包括紙盆和定心支片）的勁度系數(shù)隨位移的變化曲線，可 廣泛應(yīng)用于揚(yáng)聲器部件的質(zhì)量檢驗(yàn)（控制）及揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)和研發(fā)。
【背景技術(shù)】
[0002] 揚(yáng)聲器部件如定心支片和紙盆折環(huán)是揚(yáng)聲器的基本構(gòu)件，一般是由含浸的織物、 橡膠或是注塑成形的特殊形狀的塑膠材質(zhì)做成，它們的功能主要是確保音圈在磁隙中的正 確位置和提供振動系統(tǒng)作往復(fù)運(yùn)動時的彈力。這個彈力的物理量為勁度系數(shù)K(常用單位 N/mm)。該參數(shù)是揚(yáng)聲器品質(zhì)的重要物理參量，它決定了揚(yáng)聲器的諧振頻率fO和低頻響應(yīng) 的下限，也在很大程度上決定了揚(yáng)聲器的效率以及失真的大小。但是由于測量困難，揚(yáng)聲器 制造商通常無法提供定心支片和紙盆折環(huán)勁度系數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
[0003] 電子工業(yè)協(xié)會（EIA)RS-438標(biāo)準(zhǔn)建議，用一固定的負(fù)載（50g或100g)作為重力 施加在被測部件上，通過測量在該負(fù)載作用下的被測部件的變位來間接測量它的勁度系 數(shù)。音頻工程協(xié)會（AES) 19-1992標(biāo)準(zhǔn)則提出，先測量被測部件的共振頻率，再通過計(jì)算公 式：
，計(jì)算得到勁度系數(shù)
前一種方法以一個固定的力來測量 變位，是基于被測部件的彈力和形變呈線性關(guān)系的假設(shè)，而實(shí)際情況并非是線性關(guān)系；后一 種方法則是通過測量共振頻率來間接測量勁度系數(shù)，中間牽涉的因素較多，其準(zhǔn)確度會受 至帳大影響。
[0004] 發(fā)明專利"一種揚(yáng)聲器定心支片和紙盆折環(huán)順性測試儀及順性系數(shù)計(jì)算 法"（ZL201310007557. 3)針對上述問題提出了一套解決方案，它通過激光位移傳感器和力 傳感器同時采集被測部件的力和位移信息，進(jìn)而計(jì)算出被測部件的順性。然而，由于該發(fā) 明專利采用人工手動的方式對被測部件施加推力或拉力、并且難以避免由于夾具安裝所帶 來的測試誤差，因此，測量結(jié)果的穩(wěn)定性有時難以保障。另外，由于它采用激光位移傳感器 讀取被測部件的位移信號，所用激光位移傳感器的量程范圍可能會限制被測部件的位移范 圍，因此，使得該系統(tǒng)的對被測部件以及測量條件都會有一定的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對上述問題與限制，本發(fā)明提出了一種揚(yáng)聲器部件勁度系數(shù)測量系統(tǒng)及 計(jì)算方法，它能夠準(zhǔn)確、快速、方便地測量和計(jì)算揚(yáng)聲器紙盆和定心支片的勁度系數(shù)隨位移 的變化。
[0006] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：
[0007] -種揚(yáng)聲器部件勁度系數(shù)測量系統(tǒng)，包括測量支架、夾具和數(shù)據(jù)采集分析處理器， 在測量支架上設(shè)有直線導(dǎo)軌，在直線導(dǎo)軌上設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)上連接有力傳感器，對 著力傳感器設(shè)有夾具，被測部件由夾具固定，夾具與力傳感器連接；力傳感器、步進(jìn)電機(jī)均 與數(shù)據(jù)采集分析處理器連接；
[0008] 所述的數(shù)據(jù)采集分析處理器功能為：
[0009] 1)控制步進(jìn)電機(jī)工作，使得步進(jìn)電機(jī)在直線導(dǎo)軌上沿水平方向上前后移動，從而 使步進(jìn)電機(jī)帶動力傳感器移動并帶動被測部件在水平方向上前后移動；
[0010] 2)采集力傳感器的輸出信號，并對所采集的信號進(jìn)行處理、分析和保存，并在其顯 示器上顯示所獲得的揚(yáng)聲器部件勁度系數(shù)隨位移的變化曲線；
[0011] 3)根據(jù)力傳感器的采集數(shù)據(jù)自動調(diào)整測量開始前被測部件的初始位置，直至力傳 感器的采集數(shù)據(jù)為0 (即被測部件當(dāng)前不在水平方向上受力），進(jìn)而避免由于安裝過程所導(dǎo) 致的測量誤差；
[0012] 4)控制步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)并根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)計(jì)算出被測揚(yáng)聲器部件 當(dāng)前所處的相對位移，無需任何位移傳感器去讀取被測部件的位移信息。其具體公式如下： X = vXn + N。其中，X表示電機(jī)當(dāng)前所處的相對位移、v表示絲桿的螺距、η表示脈沖個數(shù)、 Ν表示步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需要的脈沖個數(shù)。這種獲取被測部件位移的方式，相比于采用激光 位移傳感器或直線位移傳感器的方式，即大幅度降低了硬件成本，并且也降低了安裝的復(fù) 雜度；
[0013] 5)對所采集的力傳感器信號首先需進(jìn)行低通濾波處理，濾除由步進(jìn)電機(jī)所帶來的 高頻噪聲干擾。
[0014] 所述的揚(yáng)聲器部件勁度系數(shù)測量系統(tǒng)的勁度系數(shù)計(jì)算方法：
[0015] 首先，根據(jù)由步進(jìn)電機(jī)工作狀態(tài)計(jì)算出的位移信號和由力傳感器所采集并經(jīng)過低 通濾波后的力信號，將力F表示成關(guān)于位移X的五階多項(xiàng)式，其中Α1、Α2、A3、Α4和Α5是擬 合函數(shù)的系數(shù)：
[0017] 根據(jù)勁度系數(shù)的定義，并選取指定位移X = X，得到勁度系數(shù)Κ在指定位移X處的 勁度系數(shù)值Κ (X)，其計(jì)算公式如下：
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：可以方便快捷地測量得到定心支片和紙盆折環(huán)的勁度系數(shù)隨位 移的變化；相比于采用激光位移傳感器或直線位移傳感器的方式，既降低了硬件成本，而且 安裝和測量簡單而方便；使用自動校準(zhǔn)功可避免由于不同安裝過程所導(dǎo)致的測量誤差，提 高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0020] 圖1本發(fā)明測量系統(tǒng)方框圖。
[0021] 圖2本發(fā)明測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3本發(fā)明被測部件與力傳感器的連接示意圖。
[0023] 圖4本發(fā)明測量結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0025] 如圖所示一種揚(yáng)聲器部件勁度系數(shù)測量系統(tǒng)，包括測量支架2、夾具和數(shù)據(jù)采集分 析處理器5,在測量支架2上設(shè)有直線導(dǎo)軌6,在直線導(dǎo)軌6上設(shè)有步進(jìn)電機(jī)4,步進(jìn)電機(jī)4 上連接有力傳感器3,對著力傳感器3設(shè)有夾具，被測部件1由夾具固定，夾具與力傳感器 3連接，力傳感器3與步進(jìn)電機(jī)4連接；力傳感器3、步進(jìn)電機(jī)4均與數(shù)據(jù)采集分析處理器5 連接。
[0026] 所述的數(shù)據(jù)采集分析處理器5功能為：
[0027] 1)控制步進(jìn)電機(jī)4工作，使得步進(jìn)電機(jī)4在直線導(dǎo)軌6上沿水平方向上前后移動， 從而使步進(jìn)電機(jī)4帶動力傳感器3移動并帶動被測部件1在水平方向上前后移動；
[0028] 2)采集力傳感器3的輸出信號，并對所采集的信號進(jìn)行處理、分析和保存，并在其 顯示器上顯示所獲得的揚(yáng)聲器部件勁度系數(shù)隨位移的變化曲線；
[0029] 3)根據(jù)力傳感器3的采集數(shù)據(jù)自動調(diào)整測量開始前被測部件1的初始位置，直至 力傳感器3的采集數(shù)據(jù)為0(