Home / 专业知识 / 测量 / 功率处理和散热 / 热学分析与热传递

热学分析与热传递

特性:

KLIPPEL R&D系统

音圈温升ΔTv 

SIM, PWT, DIS, LAA, SIM-AUR

磁体温升ΔTm 

SIM, SIM-AUR

Bypass factor 

SIM, SIM-AUR

传递到音圈的功率Pcoil

SIM, SIM-AUR

由对流冷却传递的功率Pcon

SIM, SIM-AUR

由涡流传递的功率Peg

SIM, SIM-AUR

扬声器的功率流和热传递可以通过以下所示的等效热电路进行建模。换能器可以处理的最大电功率取决于以下因素:

  1. 一段时间内音圈、音圈架和胶水能承受的最大温度Tv

  2. 决定流向环境热流的低热阻Rtv、Rtc(v)、Rtm

  3. 决定加热过程时间常数的高热容Ctv和Ctm

  4. 由极尖的涡流绕过音圈产生的高功率Peg

  5. 决定电阻Rtc(v)中强制空气对流冷却的高音圈速度v。

Rtc(v)表示的空气对流冷却和附加电源Peg表示的直接热传递增加了旁路系数,该系数描述绕过音圈临界电阻Rtv的输入功率的比例。具有最佳热性能的换能器的旁路系数可达到20…50%。

音圈温升:左图显示了扬声器系统中低音扬声器的热传递,极片上有和没有通风孔的情况。防尘帽下方的空气将通过开放式通风口进行通风,并且线圈的对流冷却较低,因此旁路系数较低(右图中的粉红色曲线)。密封通风口后(如左截面图所示),空气被压过气隙,空气颗粒的高速度使旁路系数增加到50%。

KLIPPEL R&D系统 (开发)

模组

备注

功率测试 (PWT)

PWT使用内部发生器或者外部声源提供的激励信号来测量音圈温度、位移和输入功率。

3D失真测量 (DIS)

DIS提供特殊的测量(130Hz的导频音),可以以足够的精度评估音圈温度,来保护被测换能器。DIS模组使用和SIM模组一样的双音激励,可以通过测量来验证预测的行为。

仿真(SIM)

SIM模组通过使用LSI和PWT识别的线性、非线性和热参数,并导入到SIM中,来预测换能器的大信号行为,计算音圈和磁体温度以及热学模型中的功率流。旁路系数揭示了强制对流冷却和直接传热的效果。

仿真-可听化 (SIM-AUR)

SIM-AUR使用线性、非线性和热参数预测换能器的大信号行为,这些参数可以从PWT或SIM中导入。 使用动态模型计算音圈、极板和磁铁的温度,以及它们在热模型中的相应功率流。可以针对任何状态信号检查内部状态的行为,以深入了解强制对流冷却和传热效果。

实时音频分析仪 (LAA)

LAA测量音圈温度、位移和输入功率,使用内部发生器产生的激励,或使用专用的用户定义波形文件进行测量。

KLIPPEL产品模板

模板名称

应用

Thermal Parameters (woofer)

根据识别的低音扬声器热参数对热传递行为进行分析

Thermal Parameters AN 18

根据应用笔记AN18,使用PWT模块测量热参数

Thermal Parameters AN 19

根据应用笔记AN19,使用PWT模块测量热参数

LSI Woofer Nonl.+Therm. Sp1

使用标准电流传感器SP1测量低音扬声器 (fs < 300 Hz)的非线性和热参数

DIS Compression Out(in)

四个频率点处测量输出幅度与输入幅度的关系

SIM Compression Out(In)

从LSI导入大信号参数在四个频率处仿真随输入幅度变化的输出幅度;仿真结果与DIS Compression Out(In)相当.

SIM Therm. Analysis (1 tone)

基于LSI导入的热参数,使用单音激励信号仿真热传递行为

SIM Therm. Analysis (2 tone)

基于LSI导入的热参数,使用双音激励信号仿真热传递行为

PWT 8 Woofers Param. ID Noise

使用内部测试信号 (无循环、无步进)对低音扬声器进行参数识别

PWT EIA accelerated life test

根据EIA 426 B A. 4使用任意外部信号进行加速寿命测试,监测温度、功率和电阻

PWT IEC Long term Voltage

根据IEC 60268-5中段落17.3,无参数测量的功率测试来确定长时最大电压,针对一个设备监测电压、电阻、温度和功率

PWT Powtest SWEEP

使用低波峰系数的扫频信号进行功率测试以监测音圈的热时间常数

PWT Powtest TIME Const.

使用循环 (ON/OFF时段)的内部测试信号进行功率测试来测量音圈的时间常数



标准

音频工程学会
AES2 Recommended practice Specification of Loudspeaker Components Used in Professional Audio and Sound Reinforcement (AES2推荐的用于专业音频和声音增强的扬声器组件的实用规范)

消费电子协会
CEA-426-B Loudspeakers, Optimum Amplifier Power (CEA-426-B 扬声器,最佳放大器功率)

欧洲电信标准化协会
EIA 426B Loudspeaker Power Rating Test CD provided by ALMA International (EIA 426B 由ALMA国际提供的扬声器功率相关测试CD)

国际电工委员会
IEC 60268-5 Sound System Equipment, Part 5: Loudspeakers (IEC 60268-5声音系统设备,第5部分: 扬声器)




论文和预印本

Y. Shen, “Accelerated Power Test Analysis Based on Loudspeaker Life Distribution,” presented at the 124th Convention of Audio Eng. Soc., May 2008, Preprint 7345.

W. Klippel, “Nonlinear Modeling of the Heat Transfer in Loudspeakers,” J. of Audio Eng. Soc. 52, Volume 1, 2004 January.

C. Zuccatti, “Thermal Parameters and Power Ratings of Loudspeakers,” J. of Audio Eng. Soc., Volume 38, No. 1, 2, 1990 January/February.

K. M. Pedersen, “Thermal Overload Protection of High Frequency Loudspeakers,” Report of Final Year Dissertation at Salford University.

Henricksen, “Heat Transfer Mechanisms in Loudspeakers: Analysis, Measurement and Design,” J. of Audio Eng. Soc., Volume 35, No. 10, 1987 October.