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基波分量的压缩

特性:

KLIPPEL R&D系统

输出幅度和输入幅度的关系

 DIS, SIM, MTON

热功率压缩

 DIS, SIM, LSI3, PWT, MTON

非线性幅度压缩

 DIS, SIM, MTON

基频分量在高幅值下的SPL响应与基于TS参数的线性模型所预测的响应不同。这种幅度差异可以用以dB表示的压缩系数来表达。该压缩是由换能器的非线性和电阻Re的增大 (对应于由损耗电功率所致的音圈温升)引起。标准中建议进行短时和长时测量,以区分这两种机制并定义最大的声学输出。改善换能器的线性度通常需要妥善处理热功率。


模组

备注

3D失真模组 (DIS)

DIS模块通过使用单音和双音信号执行稳态失真测量,得到以dB表示的基波分量及其压缩的幅值。DIS会逐步增加激励的幅度,如果音圈温度或失真超过用户定义的极限,会保护被测换能器。可以根据国际标准使用预激励时间进行短时或长时测量.

仿真 (SIM)

SIM考虑非线性和热参数来预测大信号性能。它揭示了引起基波压缩和限制最大声输出的音圈温度和最大位移.

大信号识别 (LSI3)
功率测试 (PWT)
多音测量 (MTON)

 

上图显示了音圈位移的幅度 (基波分量)与端电压的关系。低电压 (U <2Vrms)时,如线性参数建模所预测的一样,输入和输出幅度之间几乎存在线性关系。在较高的振幅时,电机和悬挂系统中的非线性会导致输出振幅的软限制,从而限制了最大输出,但是同时也保护了音圈架打底到下极板。

 

 


上图显示了DIS模块中使用长度为1s的单音激励进行的短期测量。电压以3V的步幅增加,测得的声学基波分量除以了输入幅度。因此,只要系统线性运行,所有曲线都是相同的。低频时,扬声器非线性降低了声音输出,但在共振频率处,由于力因数非线性Bl(x)引起了电阻尼的降低,扬声器多产生了1 dB的输出.较高频率时,位移很小,基频部分不受扬声器非线性的影响。

上图显示了同一个扬声器的短时测量,但是由双音激励代替了单音激励。第一个音调f­1=20 Hz代表了低音信号。第二个音调f­2的频率在整个音频频带内变化。较高电压时,第一个音调会产生高位移,扬声器的非线性会在低频和高频处将高频音调f­2的输出降低4 –10 dB。只有在共振频率处,力因数非线性Bl(x)会降低电阻尼,声学输出将增加3 dB。



KLIPPEL产品模板

模板名称

应用

DIS Compression Out(in)

四个频率点处测量输出幅度与输入幅度的关系

DIS 3D Harmonics AN 9

根据应用笔记AN9测量关于频率和电压的谐波失真

DIS 3D Intermodulation AN8

根据应用笔记AN8测量关于频率和电压的互调失真

DIS Harmonics vs. Voltage

随幅值变化的谐波失真测量

DIS X Fundamental, DC

位移的基频和直流分量

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.

Diagnost. MIDRANGE Sp1

使用标准电流传感器1对谐振频率在30 Hz < fs < 200 Hz之间的中频驱动单元进行全面的测试

Diagnost. SUBWOOFER (Sp1)

使用标准电流传感器1对谐振频率在10 Hz < fs < 70 Hz之间的超低音喇叭进行全面的测试

Diagnostics MICROSPEAKER Sp2

使用灵敏电流传感器2对谐振频率在100 Hz < fs < 2 kHz之间的微型扬声器进行全面的测试

Diagnostics TWEETER (Sp2)

使用灵敏电流传感器2对谐振频率在100 Hz < fs < 2 kHz之间的高音扬声器进行全面的测试

Diagnostics VENTED BOX SP1

使用标准电流传感器1对开口箱系统进行全面的测试

Diagnostics WOOFER (Sp1)

使用标准电流传感器1对谐振频率在30 Hz < fs < 200 Hz之间的超低音扬声器进行全面的测试

Diagnostics WOOFER Sp1,2

使用电流传感器1和2对谐振频率在30 Hz < fs < 200 Hz之间的超低音扬声器进行全面的测试

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 Tweeter Nonlin. Para Sp2

使用灵敏电流传感器2测量fs > 400 Hz的高音扬声器

LSI Headphone Nonlin. P. Sp2

使用灵敏电流传感器2测量耳机 (fs < 300 Hz)的非线性参数

LSI Woofer Nonl. P. Sp1

使用标准电流传感器1测量低音扬声器 (fs < 300 Hz)的非线性参数

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

LSI Woofer+Box Nonl. P Sp1

使用标准电流传感器SP1测量在自由空气、密闭或开口箱中工作的低音扬声器 (fs < 300 Hz)的非线性参数

LSI Microspeaker Nonl. P. Sp2

使用灵敏电流传感器2测量微型扬声器 (fs > 300 Hz)的非线性参数

TRF Equiv. Input Harm. (SPL)

通过测得的失真的反滤波处理计算出等效谐波输入失真

SIM Equiv. Input Harmonics

从LSI导入大信号参数仿真等效输入谐波失真;仿真结果与TRF Equiv. Input Harm. (SPL)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

SIM X Fundamental, DC

从LSI导入大信号参数,仿真最大位移、直流位移、压缩;仿真结果与DIS X Fundamental, DC 相当.

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使用任意外部信号来监测温度、功率和阻抗的加速寿命测试

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 IEC Short term Voltage

根据IEC 60268-5中段落17.2,无参数测量的功率测试来确定短时最大电压,针对一个DUT监测温度、功率和电阻

PWT Powtest (fast Temp.)

使用馈入到IN1中的外部连续信号 (噪声)进行功率测试以快速监测温度、功率和电阻

PWT Powtest EXT. GENER.

使用馈入到IN1中的外部连续信号 (噪声)进行功率测试以监测温度、功率和电阻

PWT Powtest LIMITS

针对一个DUT进行无参数测量的功率测试以找到最大输入电压、功率和温度的限制值

PWT Powtest MUSIC

使用任意外部信号进行无参数测量的功率测试以监测温度、功率、电压和电阻

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)

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

W. Klippel, Tutorial “Loudspeaker Nonlinearities - Causes, Parameters, Symptoms,” J. of Audio Eng. Soc. 54, No. 10, pp. 907-939 (2006 Oct.).

W. Klippel, “Assessment of Voice-Coil Peak Displacement Xmax,” J. of Audio Eng. Soc. 51, Heft 5, pp. 307 - 323 (2003 May).

W. Klippel, “Nonlinear Large-Signal Behavior of Electrodynamic Loudspeakers at Low Frequencies,” J. of Audio Eng. Soc., Volume 40, pp. 483-496 (1992).

W. Klippel, “Prediction of Speaker Performance at High Amplitudes,” presented at 111th Convention of the Audio Eng. Soc., 2001 September 21–24, New York, NY, USA.

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.