扬声器系统的气压伺服测试(二)

assx · 发表于 2005-6-1 17:19

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扬声器系统的气压伺服测试(二) 
 
　　四、测试系统的组成 
 
　　DUMAX参数测量系统由下述部件构成：可180度旋转的试验腔，容积0.21立方米；激光位置传感器，电压输出；腔内压力传感器，电压输出；置于试验腔内的传声器与前置放大器；已知质量的非磁性附加质量；电压控制的气压源；带有遥感装置的电流源放大器；完成特殊功能的专用电子线路；装有微软视窗平台的个人计算机；数据采集与控制卡；测量软件；分析软件；预测软件。 
 该系统有意分为两部分，一部分适于一般目的的人工实验，被称为“驱动单元实验室”，另一部分由软件控制，适于重复执行标准测试。其接口是一个输入输出箱，上面有同轴电缆接插件，还有与计算机的数据采集板相连接的并行口。 
 测试腔是一个空心扁圆柱，空气容积颇大，到反射面的距离则颇短。这使得对于相当高的频率，仍能假定简单的空气负荷。一个尺寸减半的子腔体，使得这种假定可向上延伸一个倍频程，从而可测试高谐频的扬声器。 
 
　　障板有多种开口尺寸，最大开口可安装18英寸的扬声器。测试腔可旋转180度，以抵消运动部件的重力对测试的影响。一开始就发现，测试腔和安装板的偏斜会对测试结果带来误差，于是采用了刚性极好的金属板来安装扬声器，并使这安装板与测试腔之间机械隔离，测试中，在扬声器单元后方安装一个传感器来监测磁钢的位置，并在前方安装一个传感器来监测振膜的位置，由这两个传感器的读数相减，就可以消除腔体变形等因素造成的误差。实践表明，其测试精度可达到10微米。 
 专用电子线路和功率放大器安装在工作站内。所有的传感器输入信号，在经过调节、校准后，均放大到10伏的电压段，以便与数据采集板的输入相匹配。流经驱动单元的功放电流和电压以类似的方式进行检测和调节。模拟输入信号在10伏以内，数字控制信号则在0到5伏。前面板上的发光管用于提供近似的安装尺寸并指示各种超出范围的情况。设计者期望，通过数据采集板和外接仪器，总是可以获得精确的量度。 
 
　　诸如在谐振频率测试中所需的自振方法等特殊功能，则都包含在电子线路包中。所有的基本测试功能都不依赖于计算机。 
 数据采集和控制软件是在微软视窗的虚拟仪器环境下编写的。用户在软件中选择一种测试，在相应的对话框中设定参数，并采集数据。显示屏上有虚拟控制、模拟仪表、波形显示以及包括文字与数字的结果。测试会在软件控制下自动地重复进行，测试结果自动输入到分析程序中。 
 
　　分析程序是以电子表格形式编写的，可以用动态数据交换的方式输入数据，也可以人工输入数据。该程序把输入数据转换为机电模型参数和西尔—斯莫参数，并绘制出力因子和支撑刚性作为位置函数的图像。它还会对非线性数据做出多项式曲线拟合，得出非线性多项式系数，用于失真预测。所生成的单元测试报告可作为资料库记录储存，也可供打印输出。 
 视窗版预测程序名为SPEAK，是Earl R. Geddes先生编写的。图形用户界面以Visual Basic编写，数值运算则由经编译的Fortran90程序进行，显然是通过动态链接库访问的。该程序尽可能有效地利用机电参数来进行预测。它还包括了一个以非线性系数作为输入的失真预测功能。 
 可以在预测程序中，以“如果……则会……”的设计，作为产品开发基本循环的起点。可将所产生的包括线性要求在内的单元参数用于样品试制。实践证明，该预测系统与事后的实测数据相比较，有很好的吻合性。

assx · 发表于 2005-6-1 17:20

五、测试系统资源与工作模式 
 符号与缩写： 
 
g：重力加速度，可取9.8 m / s2 
 
p：测试腔内气压，单位为N / m2 
 
x：振膜自静止位置开始的位移，离开磁钢方向为正。 
 
　　以下是本文叙述中会用到的测试系统工作模式和有关资源： 
 
　　气压控制位移模式：控制振膜相对于指定轴向位置的位移，由测试腔内的气压控制。 
 气压调压模式：可将腔内压力自动调整到任意规定值。 
 
　　电控位移模式：控制振膜相对于指定轴向位置的位移，通过调节音圈中的电流来控制。 
 旋转模式：测试腔可作180度旋转，使得重力可以作用到纸盆上。 
 fs 振荡模式：fs振荡模式与位移输出的不同之处在于它使振膜获得了速度。这个信号通过一个电压控制的放大器正反馈到与单元音圈相连接的电流源功放，从而产生与单元谐振频率相一致的振荡。振荡的幅度由压控放大器控制，使得位移幅度恒定。谐振频率由一个频率计数器来测定。 
 电流源：其电流输出与负载无关的功率放大器 
 测试信号：一个由电流源放大器施加到音圈上的中等幅度正弦波信号，其声学输出由测试腔内的传声器来拾取。 
 腔内扬声器：测试腔内一个高谐频的小型密闭音箱，用来在腔内产生平坦的压力响应，以供被测单元或外接传声器使用。 
 
　　六、参数测试举例 
 在测试以前通常须先进行老化。扬声器在储存和运输过程中会造成弹性支撑偏离其正常位置的情况。将扬声器按其使用位置方向（通常是水平位置）进行老化后，可使振系恢复到正常位置。推荐的方法是在气压控制下使某个方向的位移达到最大值，然后进行反向位移，循环往复，每个循环都把位移减小一些，直到位移等于零。整个过程可以在不到一分钟的时间内完成，操作程序如下： 
 
1 选择压控位移模式； 
2 使位移x = 0 mm (此时压力p = 0)； 
3 使位移x = l mm, 记下压力p的值P(+l mm)； 
4 增加位移x ，直到每毫米的压力变化量是P(+l mm)的四倍； 
5 在相反方向重复这一过程； 
6 正负交替，每次位移量减小1 mm，直到x = 0； 
7 在新的静止位置，对x = 0进行重新校正。 
 
　　1. 测静止位置的力因子Bl(0) 
 
　　使被测单元垂直向上，把已知质量M轻轻放到振膜上，与此同时增大电流，使得振膜不偏离原来的静止位置，记下支撑这个质量所需要的恒稳电流，由下述公式计算Bl值： 
 （在不知道当地g值的情况下，可取g = 9.8 m/s2） 
 
　　操作程序如下： 
 
1 将测试腔绕轴转动，使之垂直向上； 
2 选择电控位移模式； 
3 使位移x = 0 mm，记下放大器电流I(0)； 
4 缓慢增加质量，并使伺服系统保持x = 0，记下电流值Imass； 
5 计算Bl = F / (Imass-I(0))。 
 
　　2. 测有位移时的力因子Bl(x) 
 
　　测有位移时的力因子，首选的方法是在质量控制频段内由电流源对音圈施加一个中等幅度的测试信号，并在位移范围内观察相应的声学输出。在这种条件下，声学输出是与Bl值成正比的。之所以使用电流源，是为了避免音圈电感变化的影响。由此所得的Bl值可通过前一步骤中x = 0时的结果来验证。这种方法相对来说不受支撑蠕变、粘滞、触变及非线性刚性的影响。不过在支撑的极端情况下，必须很小心。 
 
　　假如谐振频率上移，以致逼近测试信号的频率（一般为350 Hz）, 则声输出的增量就不再代表Bl的增加了。还有，在极端压力情况下，振膜有可能变形，从而改变声输出，使之不再与Bl成比例。

蒙在股里 · 发表于 2014-6-21 20:52

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