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原文传递汽车变频电子喇叭的研究与开发

论文题名：	汽车变频电子喇叭的研究与开发
关键词：	汽车市场;变频电子喇叭;波形发生器;性能测试
摘要：	车用喇叭主要有机械电喇叭和无触点电子喇叭两种形式。机械喇叭内部的触点由于长期通过大电流,易产生火花烧结,耐久性差,寿命较短。一般的固定频率电子喇叭虽然寿命较长,但其工作频率不能随使用环境、材质变化和装配质量的不同而自适应地变化,从而导致喇叭声级下降,无法满足使用要求。本课题为上海市科委资助项目,主要任务是研制面向中高档汽车市场的变频电子喇叭。由于变频电子喇叭既保持和强化了机械喇叭环境适应性好、跟随能力强的优点,同时又克服了机械喇叭寿命短的缺点,故今后会逐步替代机械喇叭,在汽车行业中得以大规模地应用。本课题首先对现有电子喇叭的产品和专利进行了详细的调研,并做了广泛的实验和验证,对喇叭的工作原理、声级与机械固有特性的关系及其在长期工作过程中的变化趋势有了进一步认识。综合声学、振动原理和电子电路等知识,提出了三种候选方案并进行了论证与比较。在试验过程中,用波形发生器作为控制信号驱动喇叭工作,根据机械触点的通断比例保持不变的特点,占空比固定为68％,改变波形发生器输出频率,找出了喇叭的最佳工作频率点。对电压电流相位检测方案、仿触点式方案和采用送话器的变频喇叭方案做了一系列实验,尤其是后两种方案,分别做出了实物样机。经过性能测试,综合考虑工作稳定性、可靠性、温度影响、成本等因素后,最终选取了采用送话器作为声音传感器的变频电子喇叭方案。在此方案中,送话器作为声音信号传感器,其输出信号反映了膜片的运动状况,经过后级电路的整形滤波、频率自适应调整后,输出PWM波驱动MOSFET,改变喇叭线圈内电流的通断频率,从而使得喇叭产生声级高于105dB的声音。整个系统构成了一个闭环控制系统,通过此系统能够使输出波形的频率跟踪喇叭的机械固有频率,而波形的占空比则控制在70%左右。作为设计方案的最终体现,对采用送话器的变频电子喇叭方案进行了样品试制,包括模拟电路和单片机的实现方案。现阶段已对模拟电路方案样品进行了大量试验,如频率跟踪性能测试、综合环境可靠性试验、寿命和电气性能测试等,得到了如下的试验结果:在常温下,该喇叭能够在工作电压、工作温度、使用环境、制造工艺、装配条件等发生变化的情况下,自动跟随喇叭的固有频率,声级和声效达到设计要求,寿命可达50万次以上,可靠性较高;在高温和低温的测试环境下,喇叭能够长时间持续工作。上述测试结果表明:本文所开发的变频电子喇叭,其各项性能指标达到了通用汽车公司的GM2812验收标准,目前本成果的专利申请正在进行中。
作者：	左冀卿
专业：	电力电子与电力传动
导师：	唐厚君
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文