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扬声器的可靠性技术分析及试验

更新时间:2017-06-16 15:32:35点击次数:637次
东莞市信孚邦实业(音响)投资有限公司(简称信孚邦音响),成立于2014年,其前身利声电子己在音响行业摸爬滚打了十五年,特别是在汽车音响方面积累了丰富的产品设计和生产制造经验。目前旗下品牌有:劲道,贝曼,密力,德国A牌,德国先驱,鑫曙科技,意大利候鸟等,欢迎咨询:13829181384

1 引言

在人们的日常活动中,经常会涉及到产品的可靠 性问题。但是可靠性学科的诞生并不久远,中国从2O世纪5O年代中期 开始建 立了可靠性试验基地,推动了国产元器件的可 靠性进程,为今天国产元器件广泛地进入世界市场打 下了良好的基础。

中国已经成为扬声器制造大国,但还没有成为扬 声器制造强国。随着产量的剧增,质量和可靠性尚有待 提高。其实扬声器 的可靠性是中高档产品的重要特征, 对于这一点,有些扬声器制造商认识是不够的,概念也 很模糊。所以要扭转只重视扬声器 性能指标设计,忽视 可靠性设计的倾向,充分认识可靠性的内涵和意义。

2 扬声器的可靠性

2.1可靠性的定义和适用范围

扬声器可靠性的定义是:“扬声器产品在规定的条 件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。 ”它是扬 声器产品出厂后的时间质量指标,用来描述扬声器在使用过程中是否易损坏和可靠程度。随着用户要求的 提高,扬声 器结构越来越复杂(如汽车扬声器),输出功 率越来越大(如PA扬声器),使用环境越来越严酷(如 户外扬声器),将会导致扬声器产品的可靠性水平下 降。同时如采用新材料、新工艺或新技术,也会使扬声 器不可靠的因素增多。

扬声器的可靠性还可定义为:“扬声器产品在规定 的条件下和规定时间内所允许的故障数。”数学表达式 为平均故障间隔时间(MTBF)。可认为随机故障是不可 避免和可接受的,也就导致由于设计原因或制造过程 引起的故障,只要在允许数之内,往往不再作进一步的 追溯。为此,早在1995年国际上就开始对传统的可靠 性定义和随机失效无法避免的旧观念提出了质疑,同 时在可靠性工程中开始推行失效物理方法。在欧洲也 开始用无维修使用期(MFOP)取代原先的MTBF,故障 率浴盆曲线分布规律随之被打破[21。因此,结合失效物 理方法和失效分析方法_3_,设计出不存在随机失效的 扬声器产品或许不是一种妄想。有相当多的国外企业 在这方面已进行了有成效的工作。

可靠性定义中的“规定的条件”决定了可靠性的范 围很广,产品的可靠性与产品的工作状态、使用条件、 储存运输的环境 条件有很大的关系。条件可分为使用 条件和周围环境条件两大类。使用条件是指进入产品 内部而起作用的应力条件,包括各种 电应力、化学应力 和物理应力等。周围环境条件包括温度、湿度、气压、有 害气体、霉菌、盐雾、冲击、振动和辐射等各种环境应力 条件。从这个意义上来说,环境试验也归属可靠性试验 范畴。这些应力条件可以单独施加也可以综合施加,综 合施加对扬声器产品的可靠性影响将更为显著。

2.2可靠性技术

2.2.1 降额设计

降额设计的目的是通过设计,使扬声器工作时,让 对扬声器可靠性影响较大的关键部件承受的应力适当 低于常规水平,从而降低其基本失效率。在扬声器系统 设计中,降额设计应用得比较普遍。在扬声器单元设计 时,采用较大面积的定位支片、较大口径的音圈、引线 及引线的整形设计等都体现了降额设计的思想。

2.2.2 冗余设计

冗余设计的思想由于成本的关系,在扬声器或扬 声器系统的设计中体现得并不充分。多股编织线的应 用或双定位支片的采用或许可以体现一些冗余设计的 思路。

2.2.3 热设计

扬声器的故障率会随着工作温度的增加而上升, 为降低失效率,就必须降低工作温度。Henricksen C. A.从理论上对扬声器的热传导机理作了讨论[41。扬声 器的发热原因主要是音囤的发热,所以降低扬声器工 作温度可以从降低音圈的发热和提高音圈和磁路的散 热着手。扬声器的热没计方法有:(1)通过在极芯、定位 支片、盆架、纸锥根部、音圈骨架上设计通孑L形成散热 通道。同时也须注意防止设计不良产生气流噪声。(2) 使用磁流体,提高音圈散热能力。该方法有时不能与方 法(1)并用。(3)使用黑色器件,提高器件的热辐射和热 传导能力。(4)在成本允许的情况下,增加散热片进行 散热。(5)对于极高功率且连续使用的扬声器,可能需 要采用油冷或水冷技术才能提高可靠性。(6)提高材料 和胶粘剂的耐热。很多扬声器设计人员在碰到问题时 会本能地采用这个办法,但是单纯提高材料和胶粘剂 的耐热并不是好的可靠性设汁思路。因为胶粘剂和材 料的稳定性有可能成为扬声器可靠性提高的不确定因 素。当然,在使用橡胶或塑料部件时,仍需特别关注这 些部件对温度或温度冲击的耐受性。

2.2.4可靠性预计

可靠性预计一直存在争议,有人提出应使用可靠 性估计这个词,因为在实践_中发现可靠性预计与产品的实际可靠性关联很小,缺乏经验或应用不当只能产 生低劣的设计。在GJB/Z299B一98《电子设备可靠性预 计手册》圈中,没有像其它元器件那样给出扬声器失效 率数学模型,而是直接给出扬声器的工作失效率为 p="O".13xl0~/h。

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