扬声器产品三参数集成测量系统的研究

摘要

谐振频率、正负极性及绝缘阻抗是扬声器的三个重要性能参数。目前，生产中对三个参数的测量存在低效率、高成本、需要三次装卡、完成三次单独测量的问题，并且有较多人为干预，测量误差大。针对这些生产中遇到的问题，企业急需一套能够快速高效完成三个参数测量、尽量避免人为因素带来不必要干扰且成本低的参数集成测量系统，本文将对此进行研究。
　　依据恒流法由扫频信号激励扬声器，并获取扬声器端子间电压曲线。电压曲线上最大电压点对应的频率点即为谐振频率;由方波信号激励扬声器，可利用在高电平处振膜起振方向不同则压迫空气产生的声压也不同的原理判别极性;由分压法，采集盆架与端子间电压，取均值并与阈值比较便可判断绝缘阻抗是否满足标准。同时软件编程依次调用各参数测量模块，便可通过一键实现参数的集成测量。基于此原理，本文设计开发出一套扬声器谐振频率、正负极性和绝缘阻抗三参数集成测量系统。由计算机通过USB通信串口依次触发基于单片机的线性正弦扫频信号、方波信号以及直流信号系统激励扬声器，同时由采集卡分别依次采集音圈正负极端子间的电压信号、扬声器声压信号及负端子与盆架间电压信号并得到相应信号波形。将上述测量获取的信号送入计算机进行分析，得出结果。通过实验结果证明:该集成测量系统的设计方案是可行的。
　　本文完成的主要研究工作包括:
　　1.研究了电动式扬声器的结构、工作原理及谐振频率、正负极性、绝缘阻抗三个参数的定义与传统测量方法;
　　2.分析了三个参数的测量及集成测量系统工作原理;
　　3.根据集成系统工作原理，对系统的硬件进行了设计;
　　4.根据三参数测量和集成测量的原理，对系统的软件进行了算法研究及编程;
　　5.实现了集成测量系统软硬件模块的集成。
　　实验结果表明，本文设计的基于单片机的扬声器产品三参数集成测量系统可快速测量谐振频率、正负极性及绝缘阻抗，满足企业需求。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究背景与选题意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 选题意义

1．2．1 国内扬声器三参数测量方法研究现状

1．2．2 国外扬声器三参数测量方法研究现状

1．3 本文的主要研究内容

1．4 论文组织安排

2 扬声器三参数集成测量原理及系统总体结构设计

2．1 电动式扬声器的结构

2．2 电动式扬声器工作原理

2．3 扬声器主要性能参数

2．4 扬声器三参数测量原理

2．4．1 谐振频率测量原理

2．4．2 正负极性检测原理

2．4．3 绝缘阻抗检测原理

2．5 扬声器产品三参数集成测量系统的设计方法

2．6 扬声器三参数集成测量系统的总体结构设计

2．7 本章小结

3 扬声器三参数集成测量系统的硬件设计

3．1 基于单片机的信号源系统的设计

3．1．1 单片机工作原理

3．1．2 直接数字频率合成(DDS)方法概述

3．1．3 线性正弦扫频信号源的设计

3．1．4 方波信号的设计

3．1．5 直流信号源设计

3．2 滤波器的设计

3．3 功率放大器

3．4 数据采集卡的选择

3．5 传声器的选择

3．6 消声箱的设计

3．7 本章小结

4 扬声器三参数集成测量系统的软件设计

4．1 三参数集成测量系统工作流程图

4．2 串口通信模块

4．3 信号产生模块

4．4 数据采集模块

4．5 数据处理算法模块

4．5．1 谐振频率测量

4．5．2 正负极性检测

4．5．3 绝缘阻抗检测

4．6 测量结果显示模块

4．7 集成测量系统具体工作流程

4．8 本章小结

5 系统实验与实验结果分析

5．1 信号源信号采集实验

5．1．1 线性正弦扫频信号采集

5．1．2 方波信号采集

5．1．3 直流信号采集

5．2 三参数测量方法验证性实验

5．2．1 基于电压法的谐振频率测量方法验证实验

5．2．2 基于声压法的正负极性检测方法验证实验

5．2．3 基于分压法的绝缘阻抗检测方法验证实验

5．3 集成测量系统三参数测量实验及误差分析

5．3．1 集成测量系统三参数测量实验

5．3．2 谐振频率测量结果及数据分析

5．3．3 正负极性检测结果及数据分析

5．3．4 绝缘阻抗检测结果及数据分析

5．4 本章小结

6 结论及展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢