热模型下扬声器音圈温度的卡尔曼滤波预测

周静雷,董春君

(西安工程大学 电子信息学院,陕西 西安 710048)

0 引 言

热损坏与机械损坏扬声器单元的主要毁损方式有热损坏与机械损坏等2种。输入到扬声器的电能90%～95%被转化为热能,因此影响扬声器使用寿命的最主要原因是扬声器单元的热损坏。扬声器的热损坏常由音圈内部开始。作为扬声器最重要的零部件之一,音圈是将电能转换成振动的电动原件[1-2],音圈过热是扬声器损坏和故障的主要原因之一。

在音圈温度达到最大温度的前一时刻进行及时有效地控制(停止运行或调低功率等),是延长扬声器使用寿命的可行方法之一。卡尔曼滤波多数用于目标跟踪、运动轨迹预测、变形监测以及算法延迟补偿,大都分布在金融、交通、能源、无人机、自动驾驶等领域[3-6]，将卡尔曼滤波用于预测扬声器音圈温度的情况极少,文献[7]提出了一种预测低频信号驱动下动圈式扬声器稳态温度场的数值分析方法,并通过自行设计的扬声器温度测量系统测量扬声器音圈及磁路外表面特殊点的稳态温度值；文献[8]运用卡尔曼滤波预测扬声器磁铁温度,将其作为热保护控制方案中的状态观测环节；文献[9]提出了基于传热模型的导线电阻温度系数的测量方法,这是扬声器热效应领域、温度测量技术中的一个重要参数。

本文基于卡尔曼滤波原理，实时预测扬声器下一时刻的音圈温度,利用卡尔曼滤波算法的参数估计功能,对音圈温度进行实时处理和超前预测,有助于在第一时间控制输入信号的功率,及时避免由音圈温度过高引起的扬声器热损坏,达到保护扬声器的目的。……