本發明專利技術及一種基于超聲波干涉的揚聲器BL值的測量裝置及其測量方法，主要由信號發生器、雙通道示波器及位置調節器組成；其中，基座的一端設置有一對定位桿，揚聲器的外緣與定位桿相切，基座上設置有滑道，下滑塊設置在滑道上，下螺桿穿過下滑塊，下滑塊通過豎直方向的測微螺桿與水平方向的懸臂的一端相連，下滑塊上還設置有滑桿，滑桿垂直固連在下滑塊上，固定夾具固連在懸臂的下表面，懸臂上還設置有上螺桿，上螺桿安裝有可調角度夾具；該裝置可以在滿足測量精度和靈敏度的前提下有效降低成本，對于尺寸不同的揚聲器可以通過采用不同口徑的超聲波換能器和充分利用調節器所提供的四個運動自由度來適應待測量的揚聲器。
【技術實現步驟摘要】
基于超聲波干涉的揚聲器BL值的測量裝置及其測量方法
本專利技術屬于電聲領域，具體涉及一種基于超聲波干涉的揚聲器BL值的測量裝置及其測量方法。
技術介紹
揚聲器的BL值是揚聲器的重要性能參數，指的是間隙磁感應強度B與有效音圈長度L的乘積。其物理意義是：反應單元的驅動強度(T.m)。測量BL值的基本方法是，在揚聲器紙盆上施加負載(重物)，其質量可以用電子天平精確測量。施加重物后，揚聲器紙盆將發生一定的位移，此時向揚聲器通入直流電，緩慢增加電壓，揚聲器內的線圈受到的電磁力因此增加，推動紙盆恢復至原狀態。根據力的平衡原理，此時電磁力等于負載，于是BL值由公式：mg/i計算。其中i為輸入揚聲器電流大小(A)，mg為重物重力(N)。由此可見，測量揚聲器該參數的一個重要的前提是能夠在揚聲器紙盆恢復至原狀態時給出提示。具體的就是應用技術手段標定揚聲器紙盆的一定位移狀態，如空載時的狀態、施加負載后的狀態等。在更加深入的研究中，還需要確定揚聲器紙盆的位移與BL值的對應關系。因此還需要對紙盆一定位移狀態的具體位移值進行測量。目前，對于測量揚聲器BL值時用于標定揚聲器紙盆位置的方法多為接觸式指示法或者較為昂貴的精光精密測距儀。接觸指示器也即利用簡單電路的通斷作為指示標志，這就要求一個電路回路在某位置處截斷，一方與揚聲器紙盆貼合(如采用金屬箔)，另一方固定在空間某位置(如采用金屬桿)。標記紙盆位置時，使金屬桿恰好與金屬箔相接觸，此時電路接通，電路上的指示標記(如小燈泡)發光。由于恰好接觸的狀態很難調節，接觸點必定存在相互作用力，就會造成紙盆和金屬桿的微小變形。這種微小形變會有兩方面的不良影響，一方面，一旦紙盆離開被標定位置，在彈性作用下觸點處變形將得以恢復，則金屬桿所標記的紙盆位置較真實位置存在偏差，由于揚聲器紙盆振動幅度為毫米量級，這樣的偏差往往相對過大。另一方面，利用這種方法無法測量紙盆離開被標記位置的位移，就無法確定紙盆的BL值與紙盆位移的關系，而只能在確定的狀態下測量該狀態的BL值。總而言之，即采用接觸式指示的方法并不能十分精確的標記揚聲器紙盆位置，也無法給出BL值與位移間的定量關系。激光測距儀是一種精密的測量工具，在固定精光測距儀后，可以通過精確測量紙盆在發生位移前后較自身的距離，求出紙盆發生的位移，紙盆的位移狀態可以通過測量紙盆與測距儀間的精確距離直接標記。精光測距儀價格較高，實際的揚聲器參數測量中，應用激光測距儀不適應經濟性原則。此外，激光測距儀涉及的是光學法，與本專利技術的聲學聲學方法有所區別。而采用超聲波的方法，盡管超聲波的波長要遠遠大于激光波長，但是較之紙盆振動的毫米級別幅度而言，只需采用較高的超聲波的頻率便可有效降低超聲波波長，以提高干涉狀態對于位移變化的敏感度，從而使測量精度以達到工程測量的精度要求，獲得足夠多的數據。因此本專利技術的優點在于較接觸式方法可高精度標記紙盆在空間中的位置，并較精光測距方法有效降低成本。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于超聲波干涉的揚聲器紙盆BL值的測量裝置，以消除目前所采用技術的以上缺點。該裝置可以在滿足測量精度和靈敏度的前提下有效降低成本，對于尺寸不同的揚聲器可以通過采用不同口徑的超聲波換能器和充分利用調節器所提供的四個運動自由度來適應待測量的揚聲器，這就決定了本專利技術應用時的靈活性。本專利技術為了解決以上問題采用的技術方案如下：一種基于超聲波干涉的揚聲器紙盆位移測量裝置，主要由信號發生器12、雙通道示波器13及位置調節器組成；其中，位置調節器主要由超聲波換能器1、定位桿2、下滑塊3、基座4、下螺桿5、測微螺桿7、上螺桿10及懸臂8組成，基座4的一端設置有一對定位桿2，揚聲器14的外緣與定位桿2相切(保證信號傳播平面)，基座4上設置有滑道，下滑塊3設置在滑道上，下螺桿5穿過下滑塊3，用于推動下滑塊3在滑道中自由移動，下滑塊3通過豎直方向的測微螺桿7與水平方向的懸臂8的一端相連，通過測微螺桿7可以調節懸臂8的上下運動，下滑塊3上還設置有滑桿6，滑桿6垂直固連在下滑塊3上，懸臂8上有與滑桿6對應的通孔，滑桿6穿過該通孔，使懸臂8不會發生水平方向旋轉，只能豎直方向的平動。固定夾具9固連在懸臂8的下表面，夾持口豎直向下，懸臂長450mm，固定夾具9固定在距離懸臂帶有通孔的一端150mm處，用于夾持超聲波換能器；懸臂8上還設置有上螺桿10，上螺桿10安裝有可調角度夾具11，用來夾持超聲波換能器；信號發生器12通過導線與雙通道示波器13和一個超聲波換能器連接，另一個超聲波換能器與雙通道示波器連接。進一步地，所述的定位桿2為圓柱桿。進一步地，所述的可調角度夾具11具有旋轉關節，用于調節超聲波換能器1的角度；進一步地，通過調節上螺桿10使兩個超聲波換能器間的水平距離在0到300mm范圍內變化。進一步地，測微螺桿7的精度為0.01mm，測量范圍為0-200mm。一種基于超聲波干涉的揚聲器紙盆位移測量裝置的測量方法，具體步驟如下：(1)、首先測量揚聲器的空載狀態，進行紙盆初始位置的標記：打開信號發生器和雙通道示波器，調節信號發生器的信號頻率至超聲波換能器的諧振頻率，示波器上顯示正弦波輸出信號，調節超聲波換能器的位置和相對位置，直至輸出信號出現極大值，即超聲波換能器間的聲波形成駐波，并且接收換能器表面處于波腹位置，輸出信號此狀態即對應紙盆的初始位置；(2)、測量揚聲器空載狀態下的BL值，即為0位移狀態下的BL值：用電子天平稱量一定質量的重物，將重物放置在揚聲器紙盆中央，紙盆受負載作用發生向下的位移，向揚聲器中通入直流電，提高電壓，使得紙盆恢復至初始位置，當紙盆恢復至初始位置時，輸出信號再次出現輸出信號極大值，即換能器間聲波為駐波狀態，并且接收換能器表面處于波腹位置，利用公式：BL＝mg/i即可計算出零位移即空載下的BL值,其中mg為重物重力(N)，i為直流電流(A)；(3)、測量揚聲器負載狀態下的BL值，并測量負載引起的位移：重復標記空載狀態的過程，向紙盆施加一定質量的重物，紙盆發生一定的位移，雙通道示波器的輸出信號發生變化，調節測微螺桿7使得懸臂整體向下移動，當超聲波換能器和紙盆間的相對位置恢復至空載狀態時，即輸出信號恢復至極大值，換能器間聲波為駐波狀態，并且接收換能器表面處于波腹位置，利用測微螺桿7對應刻度值變化讀出測微螺桿7下降的位移，即為紙盆在負載作用下的位移，重復步驟(2)，即在有負載的基礎上，施加額外的一定質量的重物mg，通入一定大小的電流i使揚聲器紙盆恢復至原位置，代入公式BL＝mg/i，即可測出紙盆一定位移下，揚聲器的BL值。與現有技術相比，本專利技術的優點如下：本專利技術提供的裝置操作簡單，易于實現，且所得數據點個數多，數據值可靠。由于該裝置采用反射式接受，即將超聲波換能器接入本裝置的夾具后，對于傾角30°的紙盆，其可以將敏感位移縮短至原來的2/3，即約0.03mm，考慮到測微螺桿7的精度可達0.01mm這樣的精度對于3mm位移范圍的揚聲器可以產生約100個數據點，足以清晰描述位移BL值的特征。附圖說明圖1是本專利技術的基于超聲波干涉的揚聲器紙盆位移測量裝置的結構示意圖；圖2是本專利技術的位置調節器的側視圖；圖3是本專利技術的位置調節器的仰視圖；圖4是本專利技術的調節接收換能器角度和位置的原理示意圖本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于超聲波干涉的揚聲器BL值的測量裝置，其特征在于，主要由信號發生器(12)、雙通道示波器(13)及位置調節器組成；其中，位置調節器主要由超聲波換能器(1)、定位桿(2)、下滑塊(3)、基座(4)、下螺桿(5)、測微螺桿(7)、上螺桿(10)及懸臂(8)組成，基座(4)的一端設置有一對定位桿(2)，揚聲器(14)的外緣與定位桿(2)相切，基座(4)上設置有滑道，下滑塊(3)設置在滑道上，下螺桿(5)穿過下滑塊(3)，用于推動下滑塊(3)在滑道中自由移動，下滑塊(3)通過豎直方向的測微螺桿(7)與水平方向的懸臂(8)的一端相連，通過測微螺桿(7)可以調節懸臂(8)的上下運動，下滑塊(3)上還設置有滑桿(6)，滑桿(6)垂直固連在下滑塊(3)上，懸臂(8)上有與滑桿(6)對應的通孔，滑桿(6)穿過該通孔，使懸臂(8)不會發生水平方向旋轉，只能豎直方向的平動，固定夾具(9)固連在懸臂(8)的下表面，夾持口豎直向下，夾持超聲波換能器；懸臂(8)上還設置有上螺桿(10)，上螺桿(10)安裝有可調角度夾具(11)，夾持超聲波換能器；信號發生器(12)通過導線與雙通道示波器(13)和一個超聲波換能器連接，另一個超聲波換能器與雙通道示波器連接。...
【技術特征摘要】
1.一種基于超聲波干涉的揚聲器BL值的測量裝置，其特征在于，主要由信號發生器(12)、雙通道示波器(13)及位置調節器組成；其中，位置調節器主要由超聲波換能器(1)、定位桿(2)、下滑塊(3)、基座(4)、下螺桿(5)、測微螺桿(7)、上螺桿(10)及懸臂(8)組成，基座(4)的一端設置有一對定位桿(2)，揚聲器(14)的外緣與定位桿(2)相切，基座(4)上設置有滑道，下滑塊(3)設置在滑道上，下螺桿(5)穿過下滑塊(3)，用于推動下滑塊(3)在滑道中自由移動，下滑塊(3)通過豎直方向的測微螺桿(7)與水平方向的懸臂(8)的一端相連，通過測微螺桿(7)可以調節懸臂(8)的上下運動，下滑塊(3)上還設置有滑桿(6)，滑桿(6)垂直固連在下滑塊(3)上，懸臂(8)上有與滑桿(6)對應的通孔，滑桿(6)穿過該通孔，使懸臂(8)不會發生水平方向旋轉，只能豎直方向的平動，固定夾具(9)固連在懸臂(8)的下表面，夾持口豎直向下，夾持超聲波換能器；懸臂(8)上還設置有上螺桿(10)，上螺桿(10)安裝有可調角度夾具(11)，夾持超聲波換能器；信號發生器(12)通過導線與雙通道示波器(13)和一個超聲波換能器連接，另一個超聲波換能器與雙通道示波器連接；所述的懸臂長450mm，固定夾具(9)固定在距離懸臂帶有通孔的一端150mm處；所述的定位桿(2)為圓柱桿；所述的可調角度夾具(11)具有旋轉關節。2.如權利要求1所述的一種基于超聲波干涉的揚聲器BL值的測量裝置，其特征在于，所述的兩個超聲波換能器間的水平距離在0到300mm范圍。3.如權利要求1所述的一種基于超聲波干涉的揚聲器BL值的測量裝置，其特征在于，所述的測微螺桿(7)的精度為0.01mm，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：宋若龍，張浩森，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：吉林;22
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