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

LSI3, SIM, PWT, DIS, LAA

磁体温升δTm

LSI3, SIM

旁路系数

SIM

传递到音圈的功率Pcoil

SIM

由对流冷却传递的功率Pcon

SIM

由涡流传递的功率Peg

SIM

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%。


KLIPPEL R&D系统(开发)

模组

备注

大信号识别 (LSI3)

LSI3使用内部发生器产生的激励信号来测量音圈温度、位移和输入功率。测试期间,将控制输入功率以使音圈温度在允许的范围内。

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。

实时音频分析仪 (LAA)
上图显示了扬声器系统中低音扬声器在极板中有无排气孔的热传递。防尘盖下方的空气将通过敞开的排气孔进行通风排气,此时较低的音圈对流冷却使得旁路系数(右图中得粉色曲线)也低。
上图显示了扬声器系统中低音扬声器在极板中有无排气孔的热传递。防尘盖下方的空气将通过敞开的排气孔进行通风排气,此时较低的音圈对流冷却使得旁路系数(右图中得粉色曲线)也低。封闭排气孔(显示在左侧面图中)之后,空气被压通过气隙,空气颗粒的高速度将增加旁路系数至50%。


KLIPPEL产品模板


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.