揚聲器的可靠性分析

 揚聲器的可靠性分析:

  可靠性的定義和適用范圍 揚聲器可靠性的定義是:“揚聲器產品在規定的條 件下和規定的時間內,完成規定功能的能力。 ”它是揚 聲器產品出廠后的時間質量指標,用來描述揚聲器在使用過程中是否易損壞和可靠程度。隨著用戶要求的 提高,揚聲 器結構越來越復雜(如汽車揚聲器),輸出功 率越來越大(如PA揚聲器),使用環境越來越嚴酷(如 戶外揚聲器),將會導致揚聲器產品的可靠性水平下 降。同時如采用新材料、新工藝或新技術,也會使揚聲 器不可靠的因素增多。

  揚聲器的可靠性還可定義為:“揚聲器產品在規定 的條件下和規定時間內所允許的故障數。”數學表達式 為平均故障間隔時間(MTBF)。可認為隨機故障是不可 避免和可接受的,也就導致由于設計原因或制造過程 引起的故障,只要在允許數之內,往往不再作進一步的 追溯。為此,早在1995年國際上就開始對傳統的可靠 性定義和隨機失效無法避免的舊觀念提出了質疑,同 時在可靠性工程中開始推行失效物理方法。在歐洲也 開始用無維修使用期(MFOP)取代原先的MTBF,故障 率浴盆曲線分布規律隨之被打破[21。因此,結合失效物 理方法和失效分析方法_3_,設計出不存在隨機失效的 揚聲器產品或許不是一種妄想。有相當多的國外企業 在這方面已進行了有成效的工作。

  可靠性定義中的“規定的條件”決定了可靠性的范 圍很廣,產品的可靠性與產品的工作狀態、使用條件、 儲存運輸的環境 條件有很大的關系。條件可分為使用 條件和周圍環境條件兩大類。使用條件是指進入產品 內部而起作用的應力條件,包括各種 電應力、化學應力 和物理應力等。周圍環境條件包括溫度、濕度、氣壓、有 害氣體、霉菌、鹽霧、沖擊、振動和輻射等各種環境應力 條件。從這個意義上來說,環境試驗也歸屬可靠性試驗 范疇。這些應力條件可以單獨施加也可以綜合施加,綜 合施加對揚聲器產品的可靠性影響將更為顯著。

可靠性技術

  降額設計 降額設計的目的是通過設計,使揚聲器工作時,讓 對揚聲器可靠性影響較大的關鍵部件承受的應力適當 低于常規水平,從而降低其基本失效率。在揚聲器系統 設計中,降額設計應用得比較普遍。在揚聲器單元設計 時,采用較大面積的定位支片、較大口徑的音圈、引線 及引線的整形設計等都體現了降額設計的思想。

  冗余設計 冗余設計的思想由于成本的關系,在揚聲器或揚 聲器系統的設計中體現得并不充分。多股編織線的應 用或雙定位支片的采用或許可以體現一些冗余設計的 思路。

熱設計

  揚聲器的故障率會隨著工作溫度的增加而上升, 為降低失效率,就必須降低工作溫度。Henricksen C. A.從理論上對揚聲器的熱傳導機理作了討論[41。揚聲 器的發熱原因主要是音囤的發熱,所以降低揚聲器工 作溫度可以從降低音圈的發熱和提高音圈和磁路的散 熱著手。揚聲器的熱沒計方法有:(1)通過在極芯、定位 支片、盆架、紙錐根部、音圈骨架上設計通孑L形成散熱 通道。同時也須注意防止設計不良產生氣流噪聲。(2) 使用磁流體,提高音圈散熱能力。該方法有時不能與方 法(1)并用。(3)使用黑色器件,提高器件的熱輻射和熱 傳導能力。(4)在成本允許的情況下,增加散熱片進行 散熱。(5)對于極高功率且連續使用的揚聲器,可能需 要采用油冷或水冷技術才能提高可靠性。(6)提高材料 和膠粘劑的耐熱。很多揚聲器設計人員在碰到問題時 會本能地采用這個辦法,但是單純提高材料和膠粘劑 的耐熱并不是好的可靠性設汁思路。因為膠粘劑和材 料的穩定性有可能成為揚聲器可靠性提高的不確定因 素。當然,在使用橡膠或塑料部件時,仍需特別關注這 些部件對溫度或溫度沖擊的耐受性。

  可靠性預計 可靠性預計一直存在爭議,有人提出應使用可靠 性估計這個詞,因為在實踐_中發現可靠性預計與產品的實際可靠性關聯很小,缺乏經驗或應用不當只能產 生低劣的設計。在GJB/Z299B一98《電子設備可靠性預 計手冊》圈中,沒有像其它元器件那樣給出揚聲器失效 率數學模型,而是直接給出揚聲器的工作失效率為 p=O.13xl0~/h。

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