本發(fā)明涉及用于對殼體(enclosure)中的揚聲器進行控制的設(shè)備，該設(shè)備包括：

-用于待重現(xiàn)的音頻信號的輸入；

-用于來自揚聲器的激勵信號的輸出；

背景技術(shù)：

揚聲器是將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號的電磁設(shè)備。它們引進了可以大大影響所獲得的聲信號的非線性失真。

已經(jīng)提出了許多方案來對揚聲器進行控制，以便于能夠通過適當(dāng)?shù)拿顏硐趽P聲器的行為中的失真。

為了實現(xiàn)能夠使揚聲器的操作線性化的束縛(enslavement)，第一類型的方案使用了機械傳感器，典型地為麥克風(fēng)。這種技術(shù)的主要缺陷在于：設(shè)備的機械體積大且不規(guī)范化，以及成本高。

例如在文獻EP1351543、US6684204、US2010/0172516和US5694476中描述了上述方案的示例。

為了避免使用不想要的機械傳感器，已經(jīng)考慮了開環(huán)類型的控制。它們不需要高成本的傳感器。它們可選擇地僅使用了橫跨揚聲器的各端子所施加的電壓和/或電流的測量。

例如在文獻US6058195和US8023668中描述了上述方案。

然而上述這些方案存在缺陷：沒有將在揚聲器的一組非線性考慮在內(nèi)，這些系統(tǒng)安裝復(fù)雜并且對于從等效的揚聲器中獲得的校正過的行為不提供的完全的自由選擇。

文獻US6058195使用了所謂的具有電流控制的“鏡像濾波器”技術(shù)。該技術(shù)能夠消除非線性以獲得預(yù)定的模式。所實施的估計器E產(chǎn)生測量到的電壓和通過模型預(yù)測的電壓之間的誤差信號。由參數(shù)U的更新電路來使用該誤差。根據(jù)所估計的參數(shù)的數(shù)目，在正常工作條件下，參數(shù)向其真值的收斂是非常不可能發(fā)生的。

US8023668提出了相對于揚聲器的所期望的行為來抵消揚聲器的不想要的行為的開環(huán)控制模型。為此，通過相對于揚聲器的所期望的行為來抵消揚聲器的不想要的行為的附加電壓來校正施加在揚聲器上的電壓。通過揚聲器模型的離散時間離散化來進行控制算法。這使得能夠預(yù)測膜片在隨后的時間中將具有的位置，并將該位置與所期望的位置進行比較。該算法因此在揚聲器的所期望的模型和揚聲器的模型之間執(zhí)行了一種無限增益束縛，以使揚聲器進行所期望的行為。

正如在之前的文獻中，命令實現(xiàn)了在每一時刻所計算的并被添加到輸入信號的校正，盡管在文獻US8023668中該校正并沒有實現(xiàn)閉環(huán)反饋環(huán)路。

用于對添加到輸入信號的校正進行計算的機制實現(xiàn)起來復(fù)雜，并且所獲得的結(jié)果有時并不令人滿意，對于一定操作條件或輸入信號的一定形狀來說，校正模型證明并不合適或者并沒有效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在通過添加校正信號來提出不存在與輸入信號的修改有關(guān)的缺陷的對揚聲器的符合要求的控制，其中通過在每一時刻在所期望的模型和揚聲器的模型之間的比較來計算該校正信號。

為此，本發(fā)明涉及一種前述類型的揚聲器控制設(shè)備，其特征在于：所述設(shè)備包括控制單元，所述控制單元包括：

-用于基于所述待重現(xiàn)的音頻信號和所述殼體的結(jié)構(gòu)來計算所述揚聲器膜片的所期望的動態(tài)值的裝置；

-用于僅基于所述所期望的動態(tài)值來計算所述揚聲器膜片在每一時刻的多個所期望的動態(tài)值的裝置；

-揚聲器的機械模型裝置；以及

-用于根據(jù)所述揚聲器的機械模型和所期望的動態(tài)值計算在沒有反饋環(huán)路的情況下所述揚聲器在每一時刻的激勵信號的裝置。

根據(jù)特定實施例，控制設(shè)備包括如下特征中的一個或多個：

-所述控制單元進一步包括所述揚聲器的電氣模型，并且用于計算在每一時刻的激勵信號的裝置能夠進一步基于所述揚聲器的電氣模型來計算所述激勵信號；

-所述揚聲器的電氣模型將考慮以下因素：

-表示所述揚聲器的磁損耗的電阻；

-表示所述揚聲器中由?？码娏餍?yīng)引起的寄生電感的電感；

-基于在所述揚聲器中流通的強度，所述揚聲器的電氣模型將所述揚聲器線圈的電感的變化考慮在內(nèi)；

-基于所述線圈膜片的位置，所述揚聲器的電氣模型將所述揚聲器線圈的電感的變化考慮在內(nèi)；

-基于在所述揚聲器中流通的強度，所述揚聲器的電氣模型將由所述揚聲器線圈捕獲的磁通量的變化考慮在內(nèi)；

-基于所述線圈膜片的位置，所述揚聲器的電氣模型將由所述揚聲器線圈捕獲的磁通量的變化考慮在內(nèi)；

-基于在所述揚聲器中流通的強度，所述揚聲器的電氣模型將所述揚聲器線圈的電感相對于時間的導(dǎo)數(shù)的變化考慮在內(nèi)；

-基于所述線圈膜片的位置，所述揚聲器的電氣模型將所述揚聲器線圈的電感相對于時間的導(dǎo)數(shù)的變化考慮在內(nèi)；

-基于所述揚聲器的磁路的所測量的溫度，所述揚聲器的電氣模型將所述揚聲器線圈的電阻的變化考慮在內(nèi)；

-基于在所述揚聲器線圈中測量的強度，所述揚聲器的電氣模型將所述揚聲器線圈的電阻的變化考慮在內(nèi)；

-所述用于基于待重現(xiàn)的音頻信號來計算所期望的動態(tài)值的裝置包括至少一個有界積分器，所述至少一個有界積分器的特征在于截止頻率，所述截止頻率將積分限制在比所述截止頻率低的有用帶寬中；

-所述多個所期望的動態(tài)值為四個函數(shù)在給定時刻的一組值，所述四個函數(shù)為同一函數(shù)的不同階導(dǎo)數(shù)；

-所述用于計算所期望的動態(tài)值的裝置能夠通過所述待重現(xiàn)的音頻信號的積分和/或求導(dǎo)來提供對所期望動態(tài)值的計算；

-所述用于根據(jù)所期望動態(tài)值計算在沒有反饋環(huán)路的情況下的所述激勵信號的裝置能夠提供對如下的代數(shù)計算：所述線圈中的所期望的電流的強度，和所述線圈的所期望的電流的強度相對于時間的導(dǎo)數(shù)；

-所述揚聲器的機械模型將所述揚聲器的機械摩擦考慮在內(nèi)，并且所述設(shè)備包括裝置以使當(dāng)所述所期望的動態(tài)值中的至少一個趨向于預(yù)定值時，所述電阻根據(jù)趨向于無窮的線性遞增函數(shù)而取決于所述所期望動態(tài)值中的至少一個；

-所述多個所期望的動態(tài)值包括所述揚聲器膜片的加速度和所述揚聲器膜片的位置，并且所述設(shè)備包括用于在預(yù)定的時間間隔內(nèi)限制所述加速度的裝置以限制超過預(yù)定值的、所述膜片的位置的漂移；

-所述用于計算揚聲器膜片的動態(tài)值的裝置能夠應(yīng)用與恒等(l'identité)不同的校正，并且將與相對于所述揚聲器膜片的動態(tài)值不同的所述殼體的結(jié)構(gòu)動態(tài)值考慮在內(nèi)；

-所述殼體包括通風(fēng)孔，所述殼體的結(jié)構(gòu)動態(tài)值包括被殼體所移動的空氣的位置的預(yù)定階的至少一個導(dǎo)數(shù)；

-所述殼體的結(jié)構(gòu)動態(tài)值包括被所述殼體所移動的空氣的位置；

-所述殼體的結(jié)構(gòu)動態(tài)值包括被殼體所移動的空氣的速度；

-所述殼體為通風(fēng)殼體，并且所述殼體的結(jié)構(gòu)動態(tài)值取決于以下參數(shù)中的至少一個：

-所述殼體的聲學(xué)泄露系數(shù)

-與所述通風(fēng)孔中的空氣質(zhì)量等效的電感

-所述殼體中的空氣的順應(yīng)性；

所述殼體是無源輻射器殼體，并且所述殼體的結(jié)構(gòu)動態(tài)值取決于以下參數(shù)中的至少一個：

-所述殼體的聲學(xué)泄露系數(shù)

-與所述無源輻射器的膜片質(zhì)量等效的電感

-所述殼體中的空氣的順應(yīng)性

-所述無源輻射器的機械損耗

-所述膜片的機械順應(yīng)性。

附圖說明

閱讀以下僅作為示例而提供的并參照附圖進行的描述將更好地理解本發(fā)明，在附圖中：

-圖1為聲音檢索設(shè)施(installation)的示意圖；

-圖2為示出用于該設(shè)施的所期望的聲音檢索模型的曲線圖；

-圖3為揚聲器控制單元的示意圖；

-圖4為用于計算參考動態(tài)值的單元的詳細(xì)示意圖；

-圖5為表示揚聲器的機械建模以使可以在封閉的殼體中對揚聲器進行控制的電路圖；

-圖6為表示揚聲器的電氣模型以使可以對揚聲器進行控制的電路圖；

-圖7為用于揚聲器的電阻的開環(huán)估計單元的第一實施例的示意圖；

-圖8為揚聲器熱模型的電路圖；

-圖9為與圖7的示意圖等同的、用于揚聲器的電阻的閉環(huán)估計單元的可替換的實施例的示意圖；

-圖10為結(jié)構(gòu)調(diào)整單元的詳細(xì)示意圖；

-圖11為與圖5的示意圖等同的、用于設(shè)置有通風(fēng)孔的殼體另一模型的示意圖；以及

-圖12為與圖11的示意圖等同的、用于設(shè)置有無源輻射器的殼體的另一實施例的示意圖。

具體實施方式

正如其本身所已知的，圖1中所示的聲音檢索設(shè)施10包括經(jīng)過電壓放大器16而連接到殼體的揚聲器14的、用于重現(xiàn)音頻信號的模塊12，諸如數(shù)字光盤閱讀器。在音頻源12和放大器16之間，依次串聯(lián)布置了控制設(shè)備22和與殼體的所期望的行為模型對應(yīng)的所期望的模型20。所期望的模型是線性的或者非線性的。

根據(jù)一個特定的實施例，在揚聲器14和控制設(shè)備22之間設(shè)置了用于測量諸如揚聲器的磁路的溫度和在揚聲器的線圈中流通的強度之類的物理值的回路23。

所期望的模型20與在該設(shè)施及其模型中所使用的揚聲器無關(guān)。

如圖2所示，所期望的模型20是基于所期望的信號的振幅(記為S_{audio_ref})與來自模塊12的輸入信號的振幅S_audio之間的比率的頻率所表達的函數(shù)。

有利地，對于在頻率f_min之下的頻率，上述比率為當(dāng)頻率趨向于0時收斂于0的函數(shù)，以限制過度低頻的重現(xiàn)，并且從而避免了揚聲器膜片的移動超出由制造商推薦的范圍。

對于高頻來說同樣適用，在高頻中，當(dāng)信號的頻率趨向于無窮大時，超過頻率f_max的比率趨向于0。

根據(jù)另一實施例，所期望的模型沒有被具體化，并且所期望的模型被認(rèn)為是單一的。

控制設(shè)備22被布置在放大器16的輸入端，在圖3中示出了控制設(shè)備22的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。該設(shè)備能夠接收作為輸入的在所期望的模型20的輸出端限定的待重現(xiàn)的音頻信號S_{audio_ref}，并且提供作為輸出的信號U_ref，該信號U_ref形成可供放大器16進行放大的揚聲器的激勵信號。該信號U_ref適用于將揚聲器14的非線性考慮在內(nèi)。

控制設(shè)備22包括用于基于在同一時刻限定的其它量的導(dǎo)數(shù)值或積分值來計算不同的量的裝置。

為了計算需要，在時刻n的未知量的值取為等于在時刻n-1的對應(yīng)值。優(yōu)選地，使用在n-1時刻已知的高階導(dǎo)數(shù)，通過它們的值的1階或2階預(yù)測，來校正在時刻n-1的值。

根據(jù)本發(fā)明，控制設(shè)備22部分地使用微分平滑原理(differential flatness principle)實現(xiàn)控制，微分平滑原理使得能夠根據(jù)足夠光滑的參考軌跡來限定微分平滑系統(tǒng)的參考控制信號。

如圖3所示，控制設(shè)備22從所期望的模型20中接收作為輸入的待重現(xiàn)的音頻信號。用于取決于放大器16的峰值電壓和由用戶控制的在0和1之間的衰減變量來應(yīng)用單位轉(zhuǎn)換增益的單元24確保了參考音頻信號S_{audio_ref}到待重現(xiàn)的物理值的圖像信號γ₀的轉(zhuǎn)換。信號γ₀為例如相對揚聲器的空氣加速度或者會被揚聲器移動的空氣的速度。在下文中，可以假定信號γ₀為由殼體在運動中觸發(fā)(set)的空氣的加速度。

在放大單元24的輸出端，控制設(shè)備包括單元25，單元25用于基于使用揚聲器的殼體的結(jié)構(gòu)來進行待重現(xiàn)的信號的結(jié)構(gòu)調(diào)整。該單元能夠在每一時刻從用于由包含揚聲器的殼體在運動中所產(chǎn)生的空氣的位移的對應(yīng)值(此處為信號γ₀)中提供用于揚聲器膜片的所期望的參考值A(chǔ)_ref。

因此，在所考慮的示例中，根據(jù)待重現(xiàn)的空氣的加速度γ₀計算的參考值A(chǔ)_ref為用于揚聲器膜片的待重現(xiàn)的加速度，以使揚聲器的操作在空氣上施加加速度γ₀。

在封閉殼體(其中揚聲器被安裝在封閉的外殼中)的情況下，用于膜片A_ref的所期望的參考加速度等于用于空氣的所期望的加速度γ₀。

將該參考值A(chǔ)_ref引入用于計算參考動態(tài)值的單元26，單元26能夠提供在每一時刻相對于參考值的時間的導(dǎo)數(shù)值(記為dA_ref/dt)、以及相對于參考值的時間的第一積分的值和第二積分的值(分別記為V_ref和X_ref)。

在下文中將一組參考動態(tài)值記為G_ref。

圖4示出了計算單元26的細(xì)節(jié)。一方面將輸入A_ref連接到求導(dǎo)單元30，另一方面將輸入A_ref連接到有界積分單元32，有界積分單元32的輸出又連接到另一有界積分單元34。

因此，在單元30、32和34的輸出端，分別獲得加速度的導(dǎo)數(shù)dA_ref/dt、加速度的第一積分V_ref和第二積分X_ref。

通過一階低通濾波器形成有以截止頻率F_OBF為特征的有界積分單元。

對于在控制設(shè)備22中使用的值，有界積分單元的使用使得除了在有用帶寬(即，對于超過截止頻率F_OBF的頻率)中而不用在其它帶寬中互相求導(dǎo)或者積分成為可能。這使得能夠控制所考慮的值的低頻漂移。

在正常操作期間，選擇截止頻率F_OBF以便于不影響處于有用帶寬的低頻中的信號。

認(rèn)為截止頻率F_OBF比所期望的模型20的頻率f_min的十分之一還低。

控制設(shè)備22在存儲器中包括機電參數(shù)多項式26表和/或組以及電參數(shù)多項式表和/或組38。

這些表36和38能夠基于所接收的作為輸入的參考動態(tài)值G_ref來分別限定機電氣參數(shù)P_méca和電參數(shù)P_élect。根據(jù)如圖5所示的揚聲器的機械建模和如圖6所示的揚聲器的電氣模型來分別獲得這些參數(shù)P_méca和P_élect。

在這些圖中，假定揚聲器被安裝在沒有通風(fēng)孔的封閉外殼中，膜片位于外殼的內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間的接口處。

機電參數(shù)P_méca包括：由線圈捕獲的由揚聲器的磁路產(chǎn)生的磁通量(記為BI)、揚聲器的剛度(記為K_mt)、揚聲器的粘性機械摩擦(記為R_mt)和整個揚聲器的移動質(zhì)量(記為M_mt)。

在圖5中所示揚聲器的機械部分的模型在單個閉環(huán)回路中包括電壓BI(x，i).i發(fā)生器40，電壓BI(x，i).i發(fā)生器40與由在揚聲器的線圈中流通的電流i產(chǎn)生的驅(qū)動勢(driving force)對應(yīng)。磁通量BI(x，i)取決于膜片的位置x以及在線圈中流通的強度i。

該模型將對應(yīng)于電阻42的粘性機械摩擦R_mt考慮在內(nèi)，電阻42與對應(yīng)于整體移動質(zhì)量M_mt的線圈44串聯(lián)，與具有電容C_mt(x)的電容器46的剛度等于1/K_mt(x)。因此，剛度取決于膜片的位置x。

最后，電路包括發(fā)生器48，發(fā)生器48表示由磁路的磁阻產(chǎn)生的勢(force)，記為F_r(x,i)并等于其中，L_e是線圈的電感，其取決于膜片的位置x。

變量v表示膜片的速度。

電氣參數(shù)P_élec包括線圈的電感L_e、線圈的寄生電感L₂和鐵損等效電阻R₂。

通過圖6示出了封閉殼體的揚聲器的電氣部分的模型，它通過閉環(huán)電路形成。它包括：串聯(lián)連接到電阻52的用于生成電動勢的發(fā)生器50，電阻52表示揚聲器的線圈的電阻R_e。電阻52與電感L_e(x，i)串聯(lián)連接，電感L_e(x，i)表示揚聲器線圈的電感。電感L_e(x，i)取決于在線圈中流通的強度i和膜片的位置x。

為了考慮通過?？?Foucault)電流效應(yīng)的電磁損耗和電感變化，將并聯(lián)電感R_L串連安裝在線圈54的輸出端。電阻值為R₂(x，i)的電阻56表示鐵損等效，取決于膜片的位置x和在線圈中流通的強度i。同樣地，電感值為L₂(x，i)的線圈58表示揚聲器的寄生電感，也取決于膜片的位置x和在電路中流通的強度i。

也串聯(lián)安裝在模型中的是產(chǎn)生電壓BI(x，i).v的電壓發(fā)生器60和產(chǎn)生電壓g(x，i).v的第二發(fā)生器62，其中，電壓BI(x，i).v表示在由磁體產(chǎn)生的磁場中移動的線圈的反電動勢，電壓g(x，i).v表示電感的位置的動態(tài)變化的效應(yīng)。

通常，值得注意的是，在上述模型中，由線圈捕獲的通量BI、剛度K_mt和線圈的電感L_e取決于膜片的位置x，電感L_e和通量BI還取決于在線圈中流通的電流i。

優(yōu)選地，除了取決于膜片的移動x之外，線圈的電感L_e、電感L₂和項g還取決于強度i。

根據(jù)圖5和圖6所解釋的模型，限定了以下等式：

$L_2\frac{{\mathrm{di}}_2}{dt}=R_2(i-i_2)$

$Bl(x,i)i=R_{mt}v+M_{mt}\frac{dv}{dt}+K_{mt}\left(x\right)x+\frac{1}{2}{i}^2\frac{{\mathrm{dL}}_e(x,i)}{dx}$

控制模塊22進一步包括用于計算參考電流i_ref和它的導(dǎo)數(shù)di_ref/dt的單元70。該單元接收作為輸入的參考動態(tài)值G_ref、機械參數(shù)P_méca。參考電流I_ref和它的導(dǎo)數(shù)di_ref/dt的計算滿足以下兩個等式：

G₁(x_ref,i_ref)i_ref＝R_mtv_ref+M_mtA_ref+K_mt(x_ref)x_ref

$\frac{d}{dt}\left(G_1\right(x_{ref},i_{ref}\left)i_{ref}\right)=R_{mt}{A}_{ref}+M_{mt}{\mathrm{dA}}_{ref}/dt+K_{mt}\left(x_{ref}\right)v_{ref}$

其中，

因此，根據(jù)通過精確的分析計算或數(shù)字解析錄入的矢量的值，必要的話基于G₁(x，i)的復(fù)雜性，通過代數(shù)計算來獲得電流i_ref和它的導(dǎo)數(shù)di_ref/dt。

因此優(yōu)選地通過代數(shù)計算、或者另外通過數(shù)值求導(dǎo)來獲得電流的導(dǎo)數(shù)di_ref/dt。

為了避免揚聲器膜片的過度移動，在控制模塊上施加移動X_max。通過使用用于計算參考動態(tài)值的分離單元26和結(jié)構(gòu)調(diào)整單元25，使得這成為可能。

通過“虛擬墻”設(shè)備來完成移動的限制，其中“虛擬墻”設(shè)備防止揚聲器膜片超過關(guān)于X_max的一定限制。為此，當(dāng)位置x_ref接近它的限制閾值時，接近虛擬墻的位置所需的能量逐漸變大(非線性行為)，在墻上施加非對稱行為的可能性是無窮大的。為此，基于膜片的位置x_ref來非線性地增加粘性機械摩擦R_mt42。

仍然根據(jù)又一實施例，為了限制移動(travel)，使加速度A_ref動態(tài)地保持在最小限和最大限之內(nèi)，這保證膜片的位置x_ref不會超過X_max。

在根據(jù)實施例而將膜片的移動X_ref限制到X_{ref_sat}而將膜片的加速度A_Ref限制到A_{ref_sat}的情況下，在時刻n使用以下算法來重新計算值x₀和v₀：

${\mathrm{\γ}}_{0sat}\left(n\right)=A_{refsat}\left(n\right)-\frac{K_{m2}}{R_{m2}}{v}_{0sat}(n-1)-\frac{K_{m2}}{M_{m2}}{x}_{0sat}(n-1)$

v_0sat(n)＝γ_0sat(n)的有界積分器(等同于32)

x_0sat(n)＝v_0sat(n)的有界積分器(等同于34)

v_{ref sat}(n)＝A_{ref sat}(n)的有界積分器(等同于32)

參考電流I_ref和它的導(dǎo)數(shù)dI_ref/dt的計算然后滿足以下兩個等式：

G₁(x_{ref_sat},i_ref)i_ref＝R_mtv_{ref_sat}+M_mtA_{ref_sat}+K_mt(x_{ref_sat})x_{ref_sat}+K_m2x_{0_sat}

$\frac{d}{dt}\left(G_1\right(x_{ref\_sat},i_{ref}\left)i_{ref}\right)=R_{mt}{A}_{ref\_sat}+M_{mt}{\mathrm{dA}}_{ref\_sat}/dt+K_{mt}\left(x_{ref\_sat}\right)v_{ref\_sat}+K_{m2}{v}_{0\_sat}$

其中，

此外，控制設(shè)備22包括用于估計揚聲器的電阻R_e的單元80。該單元80接收作為輸入的參考動態(tài)值G_ref、參考電流的強度i_ref和它的導(dǎo)數(shù)di_ref/dt，并且根據(jù)所考慮到的實施例，該單元80接收作為輸入的在揚聲器的磁路上測量的溫度(記為T_{m_mesurée})或通過線圈測量的強度(記為I_{_mesurée})。

在沒有測量環(huán)路電流的情況下，估計單元80具有圖7中所示的形式。估計單元80包括作為輸入的用于計算功率和參數(shù)的模塊802和熱模型84。

熱模型84根據(jù)所計算的參數(shù)、所確定的功率P_JB和所測量的溫度T_{m_mesurée}來提供電阻R_e的計算。

圖8提供了用于熱模型的總體框圖。

在該模型中，參考溫度為殼體內(nèi)部的空氣的溫度T_e。

所考慮的溫度為：

T_b[℃]：繞組(winding)的溫度；

T_m[℃]：磁路的溫度；以及

T_e[℃]：殼體的內(nèi)部溫度，假定其為常數(shù)、或理想測量。

所考慮的熱功率為：

P_Jb[W]：通過焦耳效應(yīng)有助于繞組的熱功率；

如圖8中所示，熱模型包括以下參數(shù)：

C_tbb[J/K]：繞組的熱容；

R_thbm[K/W]：在繞組和磁路之間的等效熱電阻；以及

R_thba[K/W]：在繞組和殼體的內(nèi)部溫度之間的等效熱電阻。

等效熱電阻考慮了通過傳導(dǎo)和對流的熱耗散。

由在繞組中流通的電流貢獻的熱功率P_JB由下式給出：

P_Jb(t)＝R_e(T_b)i²(t)

其中，R_e(T_b)為在溫度T_b處的電阻的值：

R_e(T_b)＝R_e(20℃)×(1+4.10^-3(T_b-20℃))

其中，R_e(20℃)為在20℃處的電阻的值。

由圖8給出的熱模型如下：

$C_{thb}\frac{{\mathrm{dT}}_b}{dt}=\frac{1}{R_{thbm}\left(X_{ref}\right)}(T_m-T_b)+\frac{1}{R_{thbm}\left(V_{ref}\right)}(T_e-T_b)+P_{Jb}$

熱模型的分辨率使得能夠在每一時刻獲得電阻R_e的值。

可替換地，如圖9中所示，當(dāng)測量在線圈中流通的電流i時，通過閉環(huán)估計器(例如比例積分類型)提供對電阻R_e的估計。由于比例積分校正器的使用，使得能夠具有快速的收斂時間。

最后，控制設(shè)備22包括單元90，單元90用于根據(jù)參考動態(tài)值G_ref、參考電流i_ref及其導(dǎo)數(shù)di_ref/dt、電氣參數(shù)P_élec和由單元80計算的電阻R_e來計算參考輸出電壓U_ref。計算參考輸出電壓的這個單元實現(xiàn)了以下兩個等式：

$u_2+\frac{L_2(x_{ref},i_{ref})}{R_2(x_{ref},i_{ref})}\frac{{\mathrm{du}}_2}{dt}=L_2(x_{ref},i_{ref})\frac{{\mathrm{di}}_{ref}}{dt}$

可替換地，對于包括經(jīng)由通風(fēng)孔打開的外殼的殼體，圖5中所示的揚聲器的機械-聲學(xué)模型被圖11的模型所代替，結(jié)構(gòu)調(diào)整單元25能夠根據(jù)所期望的空氣加速度γ₀來確定所期望的膜加速度A_ref以考慮殼體的具體結(jié)構(gòu)。

在這個實施例中，如圖3中所示，控制模塊22接收作為輸入的來自所期望的模型20的待重現(xiàn)的音頻信號S_{audio_ref}。取決于放大器10的峰值電壓和由用戶控制的在0和1之間的衰減變量來應(yīng)用單位轉(zhuǎn)換增益單元24確保了參考音頻信號S_{audio_ref}到待重現(xiàn)的物理值的圖像信號γ₀的轉(zhuǎn)換。信號γ₀為例如空氣對著揚聲器的加速度或要被揚聲器14移動的空氣的速度。在下文中，假定信號γ₀為由殼體在移動中所產(chǎn)生的空氣的加速度。

基于使用了揚聲器的殼體的結(jié)構(gòu)的待重現(xiàn)信號的結(jié)構(gòu)調(diào)整單元25能夠根據(jù)對應(yīng)的值為揚聲器膜片在每一時刻提供所期望的參考動態(tài)值A(chǔ)_ref，此處對應(yīng)的值指用于由放置了揚聲器的設(shè)備在移動中所產(chǎn)生的空氣的位移的信號。

因此，在所考慮的示例中，根據(jù)待重現(xiàn)的空氣的加速度γ₀計算的參考值A(chǔ)_ref為用于揚聲器膜片的待重現(xiàn)的加速度，以使揚聲器的操作在全部空氣上施加加速度γ₀。

圖10示出了結(jié)構(gòu)調(diào)整單元25的細(xì)節(jié)。輸入γ₀連接到有界積分單元127，有界積分單元127的輸出又連接到另一有界積分單元128。

因此，在單元127和單元128的輸出端，獲得加速度γ₀的第一積分v₀和第二積分x₀。

通過一階低通濾波器形成有界積分單元，并且有界積分單元的特征在于截止頻率F_OBF。

對于在控制設(shè)備22中使用的值，有界積分單元的使用使得除了在有用帶寬(即，對于超過截止頻率F_OBF的頻率)中而不用在其它帶寬中互相求導(dǎo)或者積分成為可能。這使得能夠控制所考慮的值的低頻漂移。

在正常操作期間，選擇截止頻率F_OBF以便于不影響處于有用帶寬的低頻中的信號。

截止頻率F_OBF被取值為比所期望的模型20的頻率f_min的十分之一還低。

在安裝了揚聲器的有通風(fēng)的殼體的情況下，單元25經(jīng)由以下關(guān)系式產(chǎn)生了用于膜片的所期望的的參考加速度A_ref：

$A_{ref}={\mathrm{\γ}}_D={\mathrm{\γ}}_0+\frac{K_{m2}}{R_{m2}}{v}_0+\frac{K_{m2}}{M_{m2}}{x}_0$

其中，

R_m2：殼體的聲學(xué)泄露系數(shù)；

M_m2：通風(fēng)孔中的空氣質(zhì)量的等效電感；

K_m2：殼體中的空氣的剛度；

x₀：由膜片和通風(fēng)孔所移動的全部空氣的位置；

由膜片和通風(fēng)孔所移動的全部空氣的速度

被移動的全部空氣的加速度。

在這種情況下，針對殼體的結(jié)構(gòu)動態(tài)值x₀、v₀來校正用于膜片的所期望的參考加速度A_ref，后者與相對于揚聲器膜片的動態(tài)值不同。

將該參考值A(chǔ)_ref引入用于計算參考動態(tài)值的單元26，單元26能夠提供在每一時刻相對于參考值的時間的導(dǎo)數(shù)值(記為dA_ref/dt)、以及相對于該參考值的時間的第一積分值和第二積分值(分別記為V_ref和X_ref)。

在下文中將該組參考動態(tài)值的記為G_ref。

結(jié)構(gòu)調(diào)整單元25還包括與26等同的計算單元以確定參考動態(tài)值x₀和v₀。

在圖4中示出了計算單元26，其為前面的實施例所述的計算單元。

如前面那樣，表36和38能夠基于所接收的作為輸入的參考動態(tài)值G_ref來分別限定機電參數(shù)P_méca和電氣參數(shù)P_élect。根據(jù)如圖11所示的揚聲器的機械模型和如圖6所示的揚聲器的電氣模型來分別獲得這些參數(shù)P_méca和P_élect，在揚聲器的機械模型中，假定揚聲器被安裝在通風(fēng)殼體中。

機電參數(shù)P_méca包括：通過線圈捕獲的由揚聲器的磁路產(chǎn)生的磁通量(記為BI)、揚聲器的剛度(記為K_mt(x_D))、揚聲器的粘性機械摩擦(記為R_mt)、整個揚聲器的移動質(zhì)量(記為M_mt)、殼體中的空氣的剛度(K_m2)、殼體的聲學(xué)泄漏(記為R_m2)及在通風(fēng)孔中的空氣的質(zhì)量(記為M_m2)。

在圖3中沒有出現(xiàn)在P_méca中積分的最后三個量。

在圖11中示出的通風(fēng)的殼體中放置的揚聲器的機械聲學(xué)部分的模型在單個閉環(huán)回路中包括電壓BI(x_D，i).i發(fā)生器40，電壓BI(x_D，i).i發(fā)生器40與由在揚聲器的線圈中流通的電流i產(chǎn)生的驅(qū)動勢對應(yīng)。磁通量BI(x_D，i)取決于膜的位置x_D以及在線圈中流通的強度i。

該模型將對應(yīng)于電阻142的膜片的粘性機械摩擦R_mt考慮在內(nèi)，電阻142與對應(yīng)于膜的整體移動質(zhì)量M_mt的線圈144串聯(lián)，與具有電容C_mt(x_D)的電容器46對應(yīng)的膜的剛度等于1/K_mt(x_D)。因此，剛度取決于膜片的位置x_D。

為了考慮通風(fēng)孔，使用了以下參數(shù)R_m2、C_m2和M_m2：

R_m2：殼體的聲學(xué)泄露系數(shù)；

M_m2：與通風(fēng)孔中的空氣質(zhì)量等效的電感；

殼體中的空氣的順應(yīng)性。

在圖11的模型中，R_m2、C_m2和M_m2分別對應(yīng)于并聯(lián)安裝的電阻147、線圈148和電容149。

在上述模型中，忽略了造成磁路的磁阻的勢(force)。

所使用的變量為：

揚聲器膜片的速度

揚聲器膜片的加速度

v_L：來自空氣泄漏的空氣的速度

v_p：離開通風(fēng)孔(端口)的空氣的速度

被膜片和通風(fēng)孔移動的全部空氣的速度；

所移動的全部空氣的加速度。

在1米處的總的聲學(xué)壓力由以下關(guān)系式給出：

其中，S_D：揚聲器的橫截面，n_str＝2：固體發(fā)射角。

對應(yīng)于圖11的機械-聲學(xué)等式如下：

$Bl(x_D,i)i=M_{mt}\frac{{\mathrm{dv}}_D}{dt}+R_{mt}{v}_D+K_{mt}\left(x_D\right)x_D+K_{m2}{x}_0$

以下關(guān)系式給出了不同的值：

圖6示出了揚聲器的電氣部分的建模，其等同于第一個實施例中的揚聲器的電氣部分。

根據(jù)圖11和6所解釋的模型，限定了以下等式：

$L_2\frac{{\mathrm{di}}_2}{dt}=R_2(i-i_2)$

$Bl(x_D,i)i=R_{mt}{v}_D+M_{mt}\frac{{\mathrm{dv}}_D}{dt}+K_{mt}\left(x_D\right)x_D+K_{m2}{x}_0$

控制模塊22進一步包括用于計算參考電流i_ref和它的導(dǎo)數(shù)di_ref/dt的單元70。該單元接收作為輸入的參考動態(tài)值G_ref、機械參數(shù)P_méca以及值x₀和v₀。參考電流I_ref和它的導(dǎo)數(shù)dI_ref/dt的計算滿足以下兩個等式：

G₁(x_ref,i_ref)i_ref＝R_mtv_ref+M_mtA_ref+K_mt(x_ref)x_ref+K_m2x₀

$\frac{d}{dt}\left(G_1\right(x_{ref},i_{ref}\left)i_{ref}\right)=R_{mt}{A}_{ref}+M_{mt}{\mathrm{dA}}_{ref}/dt+K_{mt}\left(x_{ref}\right)v_{ref}+K_{m2}{v}_0$

其中，

因此，根據(jù)通過精確的分析計算或數(shù)字解析錄入的矢量的值，必要的話基于G₁(x，i)的復(fù)雜性，通過代數(shù)計算來獲得電流i_ref和它的導(dǎo)數(shù)di_ref/dt。

因此優(yōu)選地通過代數(shù)計算、或者另外通過數(shù)值求導(dǎo)來獲得電流的導(dǎo)數(shù)di_ref/dt。

如在前的實施例中那樣，為了避免揚聲器膜片的過度移動，在控制模塊上施加移動X_max。

此外，根據(jù)前面的實施例所述，控制設(shè)備22包括用于估計揚聲器的電阻R_e的單元80。

如果放大器16是電流放大器而不是之前所述的電壓放大器，則消除了控制設(shè)備的單元38、80和90，并且在單元70的輸出端得到對放大器進行控制的參考輸出強度i_ref。

在包括由膜片形成的無源輻射器的殼體的情況下，圖6的機械模型被圖12的機械模型所代替，在圖12的機械模型中，與圖6的那些元件相同的元件具有相同的附圖標(biāo)記。該模塊包括：與線圈M_m248串聯(lián)連接的、對應(yīng)于無源輻射器的膜片的質(zhì)量的電阻202和電容204，它們的值分別對應(yīng)于無源輻射器的機械損耗R_m2和無源輻射器的膜片的機械剛度K_m3。膜的參考加速度A_ref由下式給出：

$A_{ref}={\mathrm{\γ}}_0+\frac{K_{m2}}{R_{m2}}{v}_0+\frac{K_{m2}}{M_{m2}}{x}_{0R}$

其中，x_0R由高通濾波器對x₀進行濾波給出：

$x_{0R}=\frac{s^2}{s^2+\frac{R_{m3}}{M_{m2}}s+\frac{K_{m3}}{M_{m2}}}{x}_0$

因此，結(jié)構(gòu)調(diào)整模塊25包括串聯(lián)連接的兩個有界積分器以根據(jù)γ₀獲得v₀和x₀，然后根據(jù)x₀通過對附加參數(shù)R_m3和K_m3高通濾波來計算x_0R，該附加參數(shù)R_m3和K_m3分別是無源輻射器的膜片的機械損耗電阻和無源輻射器的膜片的機械剛度常數(shù)。