扬声器装置及其运行方法和用于噪声补偿的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于运行具有至少一个扬声器(2)的扬声器装置(1)的方法，其中，由检测装置(15、16)检测扬声器(2)的膜(3)的至少一个膜实际状态参数。在此规定，由至少一个检测到的膜实际状态参数(xist、aist)确定膜的膜实际状态，包括膜实际状态参数膜实际位置(xist)、膜实际速度(vist)和膜实际加速度(aist)，并且直接考虑用于确定驱控信号(U(t))，所述驱控信号被提供到扬声器(2)的与膜(3)作用连接的音圈(7)上。本发明还涉及扬声器装置(1)以及用于噪声补偿的装置。
【专利说明】扬声器装置及其运行方法和用于噪声补偿的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行具有至少一个扬声器的扬声器装置的方法，其中，由检测装置检测扬声器的膜的至少一个膜实际状态参数。本发明还涉及一种扬声器装置以及一种用于噪声补偿的装置。
【背景技术】
[0002]由现有技术已知了前述类型的方法。尤其是充分已知了使用具有音圈和膜的电动力学的扬声器作为声源。这种扬声器用作立体声设备的组成部分，例如应用在家用领域中，直至应用于汽车领域内昂贵的汽车音响设备。其重要特性是把与时间有关的驱控信号(所述驱控信号被施加在扬声器上或其连接件上)转换为与时间有关的声级曲线走向，即，尤其是压力-、密度-和快速曲线走向(Schnelleverlauf),该声级曲线走向被输出至扬声器的环境中。驱控信号通常施加在扬声器的音圈上，该音圈与膜作用连接且根据驱控信号使所述膜移位。驱控信号的转换通常如此进行，使得驱控信号和产生的声级之间的相位差不是常数，而是作为频率的函数存在。这样的后果是，当驱控信号被转换为声曲线时，驱控信号或者其形状(只要其不涉及纯粹的正弦曲线)不完全保持不变。因此，其通常不能使扬声器的膜实时地遵循预定的位置_、速度-和/或加速度曲线。而是，仅正确地再现频率空间/频率范围内的频率，而不是相位或相位差。因为人的听力不能区分相位，所以扬声器的这种特性对于许多应用是足够的。
[0003]为了实现更精确地把驱控信号转换为声音，已知的是，在“动态反馈”原理的框架内，检测扬声器的膜的膜实际状态参数。接着，该膜实际状态参数被考虑用于驱控扬声器。然而，即使在这种做法中，驱控信号和产生的声音之间的相位差通常在此也与频率有关。
【发明内容】
[0004]本发明的任务在于，提出一种方法，其没有前述缺点，而是实现了对扬声器极其精确的驱控，其中，即使在频率不同时，优选在整个借助于扬声器能转换的频谱上，驱控信号和产生的声音之间的相位差也保持不变。
[0005]根据本发明，这借助于具有权利要求1所述特征的方法实现。在此设计为，由至少一个检测到的膜实际状态参数确定膜的膜实际状态参数，包括膜实际状态参数一膜实际位置、膜实际速度和膜实际加速度，并且直接考虑用于确定驱控信号，所述驱控信号被施加在扬声器的与膜作用连接的音圈上。为了实现前述优点，由至少一个检测到的膜实际状态参数确定所有三个所述的膜实际状态参数，即，膜实际位置、膜实际速度和膜实际加速度。膜实际位置、膜实际速度和膜实际加速度在此组合在膜实际状态中。该膜实际状态接着作为输入参数被用于确定驱控信号。这意味着，不仅仅使用唯一的膜实际状态参数或者单个膜实际状态参数来确定驱控信号。而是，应该使用全部膜实际状态，其由三个所述的膜实际状态参数组成。通过这种方式实现了驱控信号的极其精确的转换。
[0006]为此目的，例如为扬声器装置提供输入信号，该输入信号除了膜实际状态外还用作用于确定驱控信号的输入参数。驱控信号因此作为输出参数存在。膜实际状态或其膜实际状态参数和驱控信号之间的关系例如是线性的。然而也可以设计非线性的关系。此外，膜实际状态也可以具有至少一个实际压力，例如在扬声器的膜之后或之前的声音实际压力，尤其距膜的静止位置的确定的距离处的实际压力。优选既确定膜之前的实际压力也确定膜之后的实际压力。在此可以通过借助于测量装置的测量或可选地通过在计算模型中的计算进行确定。在此，计算模型例如可以具有膜实际状态参数中的至少一个作为输入参数以及具有实际压力作为输出参数。
[0007]本发明的改进方案设计为，使用膜实际位置、膜实际速度或膜实际加速度作为至少一个检测到的膜实际状态参数。借助于检测装置检测膜实际状态的膜实际状态参数中的至少一个。例如，仅检测或测量膜实际状态参数中的一个。然而，优选借助于检测装置检测至少两个，尤其恰好两个膜实际状态参数。这两个膜实际状态参数尤其是膜实际位置和膜实际加速度。
[0008]本发明的改进方案设计为，使用距离传感器，尤其是光学的距离传感器，优选激光距离传感器作为检测装置来检测膜实际位置。距离传感器如此位置固定地布置，使得其能以足够的精度检测其距膜的距离。随后由借助于距离传感器检测到的距离可以确定膜的偏转以及进而确定膜实际位置。优选使用光学的距离传感器作为距离传感器，因为借助于该光学距离传感器能无接触地检测距离。光学距离传感器具有光源和光传感器，其中，光源对准膜且光传感器如此布置，使得该光传感器检测到光源的、由膜反射的光。光学的距离传感器例如借助于测量由光源发射的光的渡越时间、借助于确定相位位置和/或借助于三角测量法确定距离。当光学的距离传感器作为激光距离传感器存在时(激光三角测量法)，借助于三角测量法确定距离是尤其优选的。根据其名称，激光距离传感器具有用作光源的激光发射器。
[0009]本发明的改进方案设计为，为了检测膜加速度，使用布置在膜上的加速度传感器，尤其是压电式的传感器或MEMS(微电子机械系统)传感器。通过这种方式可以直接地确定膜实际加速度，即不仅间接地由其它膜实际状态参数中的至少一个确定膜实际加速度。为了执行对膜实际加速度的测量，加速度传感器应该如此直接地布置在膜上，使得该加速度传感器能和膜一起根据驱控信号运动。原则上，可以使用任意一种加速度传感器。然而尤其优选压电式的传感器或MEMS传感器(MEMS:微电子机械系统)。当然，也可以在膜上布置多个加速度传感器。额外地可以把至少另一个加速度传感器设置在扬声器的筐形件(Korb)上或相对于筐形件位置固定地保持的元件上。因此，该加速度传感器用于检测筐形件的加速度且可以被考虑用于修正借助于前述加速度传感器确定的膜实际加速度。尤其当扬声器存在于加速的参考系统中时，例如像布置在机动车中时，这种情况是有意义的。借助于至少另一个加速度传感器可确定扬声器的总体加速度。膜实际加速度例如在此通过从首先测量的膜实际加速度减去总体加速度确定。
[0010]本发明的改进方案设计为，由至少一个检测到的膜实际状态参数确定未检测的膜实际状态参数。像上文所述，不必确定，亦即测量膜实际状态的所有膜实际状态参数。而是可以仅检测膜实际状态参数的若干个并由此计算出未检测的膜实际状态参数。例如，为此解相应的微分方程系统。然而原则上适用的是，检测的膜实际状态参数越多，则膜实际状态的精度越高。尤其优选检测膜实际状态参数中的两个，即膜实际位置和膜实际加速度以及随后尤其由这两个参数确定膜实际速度。这可以借助于相对较小的计算耗费实现。同时通过这种方式确定的膜实际状态的精度高。
[0011]本发明的改进方案设计为，为了确定驱控信号，除了膜实际状态外还考虑作为膜理论位置、膜理论速度或膜理论加速度存在的膜理论状态，该膜理论状态由扬声器装置的输入信号确定。因此，首先例如由声源等为扬声器装置提供输入信号。该声源例如可以是立体声装置或车保真音响装置(Car-Fidelity-Anlage)。现在，由该输入信号确定膜理论状态。在此，使用膜理论位置、膜理论速度或膜理论加速度作为膜理论状态，即仅是该膜理论状态参数中的若干个。该膜理论状态在此与膜实际状态或对应于膜理论状态参数的膜实际状态参数比较。由该比较得到被施加在扬声器的音圈上的驱控信号。优选该膜理论加速度用作膜理论状态。在这种情况下，例如膜理论加速度和膜实际加速度之间的差值、以及额外地膜实际位置、膜实际速度和膜实际加速度作为输入参数代入一种关系式，由该关系式得到驱控信号作为输出参数。
[0012]本发明的改进方案设计为，使用驱控电压作为驱控信号，该驱控电压由关系式
【权利要求】
1.一种用于运行具有至少一个扬声器(2)的扬声器装置(I)的方法，其中，由检测装置(15,16)检测扬声器(2)的膜(3)的至少一个膜实际状态参数，其特征在于，由至少一个检测到的膜实际状态参数(xist、aist)确定膜的膜实际状态，该膜实际状态包括膜实际状态参数一膜实际位置(Xist)、膜实际速度(Vist)和膜实际加速度(aist)，并且将该膜实际状态直接考虑用于确定驱控信号(U(t))，所述驱控信号被施加到扬声器(2)的、与所述膜(3)作用连接的音圈(7)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用膜实际位置(Xist)、膜实际速度(Vist)和/或膜实际加速度(aist)作为至少一个检测到的膜实际状态参数。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用距离传感器(15)，尤其是光学的距离传感器，优选激光距离传感器作为检测装置(15)检测膜实际位置(Xist)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用布置在膜(3)上的加速度传感器，尤其是压电式的传感器或MEMS传感器作为检测装置(16)检测膜实际加速度(aist)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由至少一个检测到的膜实际状态参数(xist、aist)确定未检测的膜实际状态参数(Vist)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定驱控信号(U(t))，除了膜实际状态外还考虑作为膜理论位置(Xstjll)、膜理论速度(Vstjll)或膜理论加速度(asoll)存在的膜理论状态，该膜理论状态由扬声器装置(I)的输入信号确定。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用驱控电压作为驱控信号(U(t))，该驱控电压由关系式
确定，其中适用的是:
8.—种扬声器装置(I)，尤其用于执行根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，所述扬声器装置具有至少一个扬声器(2)，其中，设置有用于检测所述扬声器(2)的膜(3)的至少一个膜实际状态参数的检测装置(15、16)，其特征在于，所述扬声器装置(I)设计用于，由至少一个检测到的膜实际状态参数(xist、aist)确定膜(3)的膜实际状态，该膜实际状态包括膜实际状态参数一膜实际位置(Xist)、膜实际速度(Vist)和膜实际加速度(aist)，并且该膜实际状态被直接考虑用于确定施加在扬声器(2)的、与膜(3)作用连接的音圈(7)上的驱控信号(U(t))。
9.一种用于噪声补偿的装置，该装置具有声音检测装置、控制器和扬声器装置(1)，其中，所述声音检测装置检测声源的声信号以及控制器由声信号确定防噪声信号，该防噪声信号作为输入信号被输入到扬声器装置(I)，其特征在于，所述扬声器装置(I)根据权利要求8设计或设计用于执行根据权利要求1至7中一项或多项所述的方法。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述声源是内燃机。
【文档编号】H04R29/00GK104205873SQ201380015915
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月9日 优先权日:2012年3月23日
【发明者】M·莫瑟尔, R·科尔施 申请人:奥迪股份公司