揚聲器裝置及其運行方法和用于噪聲補償?shù)难b置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于運行具有至少一個揚聲器(2)的揚聲器裝置(1)的方法，其中，由檢測裝置(15、16)檢測揚聲器(2)的膜(3)的至少一個膜實際狀態(tài)參數(shù)。在此規(guī)定，由至少一個檢測到的膜實際狀態(tài)參數(shù)(xist、aist)確定膜的膜實際狀態(tài)，包括膜實際狀態(tài)參數(shù)膜實際位置(xist)、膜實際速度(vist)和膜實際加速度(aist)，并且直接考慮用于確定驅(qū)控信號(U(t))，所述驅(qū)控信號被提供到揚聲器(2)的與膜(3)作用連接的音圈(7)上。本發(fā)明還涉及揚聲器裝置(1)以及用于噪聲補償?shù)难b置。
【專利說明】揚聲器裝置及其運行方法和用于噪聲補償?shù)难b置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運行具有至少一個揚聲器的揚聲器裝置的方法，其中，由檢測裝置檢測揚聲器的膜的至少一個膜實際狀態(tài)參數(shù)。本發(fā)明還涉及一種揚聲器裝置以及一種用于噪聲補償?shù)难b置。

【背景技術(shù)】
[0002]由現(xiàn)有技術(shù)已知了前述類型的方法。尤其是充分已知了使用具有音圈和膜的電動力學(xué)的揚聲器作為聲源。這種揚聲器用作立體聲設(shè)備的組成部分，例如應(yīng)用在家用領(lǐng)域中，直至應(yīng)用于汽車領(lǐng)域內(nèi)昂貴的汽車音響設(shè)備。其重要特性是把與時間有關(guān)的驅(qū)控信號(所述驅(qū)控信號被施加在揚聲器上或其連接件上)轉(zhuǎn)換為與時間有關(guān)的聲級曲線走向，即，尤其是壓力-、密度-和快速曲線走向(Schnelleverlauf),該聲級曲線走向被輸出至揚聲器的環(huán)境中。驅(qū)控信號通常施加在揚聲器的音圈上，該音圈與膜作用連接且根據(jù)驅(qū)控信號使所述膜移位。驅(qū)控信號的轉(zhuǎn)換通常如此進行，使得驅(qū)控信號和產(chǎn)生的聲級之間的相位差不是常數(shù)，而是作為頻率的函數(shù)存在。這樣的后果是，當(dāng)驅(qū)控信號被轉(zhuǎn)換為聲曲線時，驅(qū)控信號或者其形狀(只要其不涉及純粹的正弦曲線)不完全保持不變。因此，其通常不能使揚聲器的膜實時地遵循預(yù)定的位置_、速度-和/或加速度曲線。而是，僅正確地再現(xiàn)頻率空間/頻率范圍內(nèi)的頻率，而不是相位或相位差。因為人的聽力不能區(qū)分相位，所以揚聲器的這種特性對于許多應(yīng)用是足夠的。
[0003]為了實現(xiàn)更精確地把驅(qū)控信號轉(zhuǎn)換為聲音，已知的是，在“動態(tài)反饋”原理的框架內(nèi)，檢測揚聲器的膜的膜實際狀態(tài)參數(shù)。接著，該膜實際狀態(tài)參數(shù)被考慮用于驅(qū)控揚聲器。然而，即使在這種做法中，驅(qū)控信號和產(chǎn)生的聲音之間的相位差通常在此也與頻率有關(guān)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種方法，其沒有前述缺點，而是實現(xiàn)了對揚聲器極其精確的驅(qū)控，其中，即使在頻率不同時，優(yōu)選在整個借助于揚聲器能轉(zhuǎn)換的頻譜上，驅(qū)控信號和產(chǎn)生的聲音之間的相位差也保持不變。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，這借助于具有權(quán)利要求1所述特征的方法實現(xiàn)。在此設(shè)計為，由至少一個檢測到的膜實際狀態(tài)參數(shù)確定膜的膜實際狀態(tài)參數(shù)，包括膜實際狀態(tài)參數(shù)一膜實際位置、膜實際速度和膜實際加速度，并且直接考慮用于確定驅(qū)控信號，所述驅(qū)控信號被施加在揚聲器的與膜作用連接的音圈上。為了實現(xiàn)前述優(yōu)點，由至少一個檢測到的膜實際狀態(tài)參數(shù)確定所有三個所述的膜實際狀態(tài)參數(shù)，即，膜實際位置、膜實際速度和膜實際加速度。膜實際位置、膜實際速度和膜實際加速度在此組合在膜實際狀態(tài)中。該膜實際狀態(tài)接著作為輸入?yún)?shù)被用于確定驅(qū)控信號。這意味著，不僅僅使用唯一的膜實際狀態(tài)參數(shù)或者單個膜實際狀態(tài)參數(shù)來確定驅(qū)控信號。而是，應(yīng)該使用全部膜實際狀態(tài)，其由三個所述的膜實際狀態(tài)參數(shù)組成。通過這種方式實現(xiàn)了驅(qū)控信號的極其精確的轉(zhuǎn)換。
[0006]為此目的，例如為揚聲器裝置提供輸入信號，該輸入信號除了膜實際狀態(tài)外還用作用于確定驅(qū)控信號的輸入?yún)?shù)。驅(qū)控信號因此作為輸出參數(shù)存在。膜實際狀態(tài)或其膜實際狀態(tài)參數(shù)和驅(qū)控信號之間的關(guān)系例如是線性的。然而也可以設(shè)計非線性的關(guān)系。此外，膜實際狀態(tài)也可以具有至少一個實際壓力，例如在揚聲器的膜之后或之前的聲音實際壓力，尤其距膜的靜止位置的確定的距離處的實際壓力。優(yōu)選既確定膜之前的實際壓力也確定膜之后的實際壓力。在此可以通過借助于測量裝置的測量或可選地通過在計算模型中的計算進行確定。在此，計算模型例如可以具有膜實際狀態(tài)參數(shù)中的至少一個作為輸入?yún)?shù)以及具有實際壓力作為輸出參數(shù)。
[0007]本發(fā)明的改進方案設(shè)計為，使用膜實際位置、膜實際速度或膜實際加速度作為至少一個檢測到的膜實際狀態(tài)參數(shù)。借助于檢測裝置檢測膜實際狀態(tài)的膜實際狀態(tài)參數(shù)中的至少一個。例如，僅檢測或測量膜實際狀態(tài)參數(shù)中的一個。然而，優(yōu)選借助于檢測裝置檢測至少兩個，尤其恰好兩個膜實際狀態(tài)參數(shù)。這兩個膜實際狀態(tài)參數(shù)尤其是膜實際位置和膜實際加速度。
[0008]本發(fā)明的改進方案設(shè)計為，使用距離傳感器，尤其是光學(xué)的距離傳感器，優(yōu)選激光距離傳感器作為檢測裝置來檢測膜實際位置。距離傳感器如此位置固定地布置，使得其能以足夠的精度檢測其距膜的距離。隨后由借助于距離傳感器檢測到的距離可以確定膜的偏轉(zhuǎn)以及進而確定膜實際位置。優(yōu)選使用光學(xué)的距離傳感器作為距離傳感器，因為借助于該光學(xué)距離傳感器能無接觸地檢測距離。光學(xué)距離傳感器具有光源和光傳感器，其中，光源對準(zhǔn)膜且光傳感器如此布置，使得該光傳感器檢測到光源的、由膜反射的光。光學(xué)的距離傳感器例如借助于測量由光源發(fā)射的光的渡越時間、借助于確定相位位置和/或借助于三角測量法確定距離。當(dāng)光學(xué)的距離傳感器作為激光距離傳感器存在時(激光三角測量法)，借助于三角測量法確定距離是尤其優(yōu)選的。根據(jù)其名稱，激光距離傳感器具有用作光源的激光發(fā)射器。
[0009]本發(fā)明的改進方案設(shè)計為，為了檢測膜加速度，使用布置在膜上的加速度傳感器，尤其是壓電式的傳感器或MEMS(微電子機械系統(tǒng))傳感器。通過這種方式可以直接地確定膜實際加速度，即不僅間接地由其它膜實際狀態(tài)參數(shù)中的至少一個確定膜實際加速度。為了執(zhí)行對膜實際加速度的測量，加速度傳感器應(yīng)該如此直接地布置在膜上，使得該加速度傳感器能和膜一起根據(jù)驅(qū)控信號運動。原則上，可以使用任意一種加速度傳感器。然而尤其優(yōu)選壓電式的傳感器或MEMS傳感器(MEMS:微電子機械系統(tǒng))。當(dāng)然，也可以在膜上布置多個加速度傳感器。額外地可以把至少另一個加速度傳感器設(shè)置在揚聲器的筐形件(Korb)上或相對于筐形件位置固定地保持的元件上。因此，該加速度傳感器用于檢測筐形件的加速度且可以被考慮用于修正借助于前述加速度傳感器確定的膜實際加速度。尤其當(dāng)揚聲器存在于加速的參考系統(tǒng)中時，例如像布置在機動車中時，這種情況是有意義的。借助于至少另一個加速度傳感器可確定揚聲器的總體加速度。膜實際加速度例如在此通過從首先測量的膜實際加速度減去總體加速度確定。
[0010]本發(fā)明的改進方案設(shè)計為，由至少一個檢測到的膜實際狀態(tài)參數(shù)確定未檢測的膜實際狀態(tài)參數(shù)。像上文所述，不必確定，亦即測量膜實際狀態(tài)的所有膜實際狀態(tài)參數(shù)。而是可以僅檢測膜實際狀態(tài)參數(shù)的若干個并由此計算出未檢測的膜實際狀態(tài)參數(shù)。例如，為此解相應(yīng)的微分方程系統(tǒng)。然而原則上適用的是，檢測的膜實際狀態(tài)參數(shù)越多，則膜實際狀態(tài)的精度越高。尤其優(yōu)選檢測膜實際狀態(tài)參數(shù)中的兩個，即膜實際位置和膜實際加速度以及隨后尤其由這兩個參數(shù)確定膜實際速度。這可以借助于相對較小的計算耗費實現(xiàn)。同時通過這種方式確定的膜實際狀態(tài)的精度高。
[0011]本發(fā)明的改進方案設(shè)計為，為了確定驅(qū)控信號，除了膜實際狀態(tài)外還考慮作為膜理論位置、膜理論速度或膜理論加速度存在的膜理論狀態(tài)，該膜理論狀態(tài)由揚聲器裝置的輸入信號確定。因此，首先例如由聲源等為揚聲器裝置提供輸入信號。該聲源例如可以是立體聲裝置或車保真音響裝置(Car-Fidelity-Anlage)。現(xiàn)在，由該輸入信號確定膜理論狀態(tài)。在此，使用膜理論位置、膜理論速度或膜理論加速度作為膜理論狀態(tài)，即僅是該膜理論狀態(tài)參數(shù)中的若干個。該膜理論狀態(tài)在此與膜實際狀態(tài)或?qū)?yīng)于膜理論狀態(tài)參數(shù)的膜實際狀態(tài)參數(shù)比較。由該比較得到被施加在揚聲器的音圈上的驅(qū)控信號。優(yōu)選該膜理論加速度用作膜理論狀態(tài)。在這種情況下，例如膜理論加速度和膜實際加速度之間的差值、以及額外地膜實際位置、膜實際速度和膜實際加速度作為輸入?yún)?shù)代入一種關(guān)系式，由該關(guān)系式得到驅(qū)控信號作為輸出參數(shù)。
[0012]本發(fā)明的改進方案設(shè)計為，使用驅(qū)控電壓作為驅(qū)控信號，該驅(qū)控電壓由關(guān)系式

【權(quán)利要求】
1.一種用于運行具有至少一個揚聲器(2)的揚聲器裝置(I)的方法，其中，由檢測裝置(15,16)檢測揚聲器(2)的膜(3)的至少一個膜實際狀態(tài)參數(shù)，其特征在于，由至少一個檢測到的膜實際狀態(tài)參數(shù)(xist、aist)確定膜的膜實際狀態(tài)，該膜實際狀態(tài)包括膜實際狀態(tài)參數(shù)一膜實際位置(Xist)、膜實際速度(Vist)和膜實際加速度(aist)，并且將該膜實際狀態(tài)直接考慮用于確定驅(qū)控信號(U(t))，所述驅(qū)控信號被施加到揚聲器(2)的、與所述膜(3)作用連接的音圈(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用膜實際位置(Xist)、膜實際速度(Vist)和/或膜實際加速度(aist)作為至少一個檢測到的膜實際狀態(tài)參數(shù)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使用距離傳感器(15)，尤其是光學(xué)的距離傳感器，優(yōu)選激光距離傳感器作為檢測裝置(15)檢測膜實際位置(Xist)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使用布置在膜(3)上的加速度傳感器，尤其是壓電式的傳感器或MEMS傳感器作為檢測裝置(16)檢測膜實際加速度(aist)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，由至少一個檢測到的膜實際狀態(tài)參數(shù)(xist、aist)確定未檢測的膜實際狀態(tài)參數(shù)(Vist)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，為了確定驅(qū)控信號(U(t))，除了膜實際狀態(tài)外還考慮作為膜理論位置(Xstjll)、膜理論速度(Vstjll)或膜理論加速度(asoll)存在的膜理論狀態(tài)，該膜理論狀態(tài)由揚聲器裝置(I)的輸入信號確定。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使用驅(qū)控電壓作為驅(qū)控信號(U(t))，該驅(qū)控電壓由關(guān)系式
確定，其中適用的是:
8.—種揚聲器裝置(I)，尤其用于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的方法，所述揚聲器裝置具有至少一個揚聲器(2)，其中，設(shè)置有用于檢測所述揚聲器(2)的膜(3)的至少一個膜實際狀態(tài)參數(shù)的檢測裝置(15、16)，其特征在于，所述揚聲器裝置(I)設(shè)計用于，由至少一個檢測到的膜實際狀態(tài)參數(shù)(xist、aist)確定膜(3)的膜實際狀態(tài)，該膜實際狀態(tài)包括膜實際狀態(tài)參數(shù)一膜實際位置(Xist)、膜實際速度(Vist)和膜實際加速度(aist)，并且該膜實際狀態(tài)被直接考慮用于確定施加在揚聲器(2)的、與膜(3)作用連接的音圈(7)上的驅(qū)控信號(U(t))。
9.一種用于噪聲補償?shù)难b置，該裝置具有聲音檢測裝置、控制器和揚聲器裝置(1)，其中，所述聲音檢測裝置檢測聲源的聲信號以及控制器由聲信號確定防噪聲信號，該防噪聲信號作為輸入信號被輸入到揚聲器裝置(I)，其特征在于，所述揚聲器裝置(I)根據(jù)權(quán)利要求8設(shè)計或設(shè)計用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至7中一項或多項所述的方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述聲源是內(nèi)燃機。
【文檔編號】H04R29/00GK104205873SQ201380015915
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月23日
【發(fā)明者】M·莫瑟爾, R·科爾施 申請人:奧迪股份公司