纽约项目扬声器故障与解决

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　　 摘要    广播系统安全、稳定、可靠地运行是轨道交通列车安全运营的重中之重，扬声器正常工作是其必要条件。本文从纽约项目扬声器故障入手，通过试验、分析、验证，找到了故障原因并予以解决。
　　 【关键词】扬声器 故障 试验 分析 解决
　　 城市轨道交通为人们提供了安全快捷的出行方式。广播系统作为保证轨道交通列车安全运营的系统之一，由于其直接面对乘客，系统安全、稳定、可靠地运行成为重中之重。
　　 扬声器是广播系统最终端的设备，通常能够正常工作。但在纽约项目中，扬声器发生了较大比例的故障：一列车中共32个扬声器，在两个月的时间内7个故障。
　　 检查故障的扬声器时发现，扬声器的两个针（音频+和音频—）都是开路，这意味着因不名原因
　　 扬声器的线圈已断开，见图1。
　　 通过观察故障扬声器，发现电线在朝向断点处变的很细，显示其可能是由于承受了高于扬声器的最大功率而烧损。
　　 为此工程师通过试验进行了模拟。
　　 1 试验仪器
　　 示波器。
　　 2 试验条件
　　 （1）测试者靠近广播控制盒最大音量讲话，广播控制盒记录此音频做为样本并存储在广播控制盒内存中。
　　 （2）触发广播控制盒并播放音频样本，用示波器来监控功率放大器（以下简称AMP）的输出
　　 （3）选取身体条件有代表性的多个不同的测试人员参加了试验。
　　 3 测试结果
　　 代表性的数据见表1。
　　 4 试验结论
　　 黄色數据表明在某些条件下，单个扬声器的瞬时值超过了16W（额定功率）。
　　 5 扬声器损坏原因的推测
　　 扬声器持续一段时间工作在高功率下，扬声器的纸盆过强振动最终造成了电线断裂。
　　 6 解决方案
　　 限制功率。
　　 6.1 方案可行性分析
　　 用两条途径来实现方案：限制输入频率及直接限制AMP的输出6.1.1限制频率输入200Hz～4kHz是广播系统的合理频率范围，所以工程师在广播控制盒/AMP内增加了频率滤波，将小于200Hz和大于4kHz的频率滤掉。
　　 6.1.2 直接限制AMP的输出功率
　　 （1）通过测量输入至AMP的1KHz正弦波，将此输出定义为AMP的最大音频Pmax。
　　 （2）通过每32ms收集到的512个点的功率值来计算出平均值作为Pnor。
　　 （3）比较PmaxandPnor;1. 若Pnor<Pmax，直接输出Pnor;
　　 2.若Pnor>Pmax，将采用算法使输出Pnor=Pmax。
　　 6.2 方案验证
　　 6.2.1 限制频率输入验证分别采集没有滤波和有滤波的波形，从波形图可见滤波有效。6.2.2验证限制AMP的功率输出
　　 6.2.2.1 验证逻辑
　　 用1kHz0db的正弦波来定义Pmax，因为用Pmax来限制AMP的功率输出，所以Pmax是峰值。考虑到人工广播时AMP的功率输出明显高于数字广播，所以工程师再次做了类似表1的试验，按有限功和无限功两种工况来试验，通过比较峰值功率来验证此限制功能。代表性数据见表2，可见有限功时功率明显下降。
　　 6.3 结论：措施有效，方案可行
　　 根据以上的分析及验证，工程师将相应的软件进行了更新、试验后应用于列车，问题得以圆满解决。
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