DE102011054009A1

DE102011054009A1 - Loudspeaker supervision

Info

Publication number: DE102011054009A1
Application number: DE102011054009A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Gatzmanga; Philipp Matei; Jan Wellmann
Original assignee: K and F Beteiligungen GmbH
Current assignee: K and F Beteiligungen GmbH
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecherüberwachungseinrichtung (2, 8, 9, 10, 11, 12, 13 14, 15, 16, 17, 40) zur Überwachung wenigstens eines Lautsprechers (26, 27), der an einer Audiosignalquelle (6, 7, 41) angeschlossen ist, im laufenden Betrieb an der Audiosignalquelle (6, 7, 41), wobei die Lautsprecherüberwachungseinrichtung einen Spannungssensor (13, 15) zur Messung der von der Audiosignalquelle (6, 7, 41) an den Lautsprecher (26, 27) abgegebenen Audiosignalspannung (Um) und einen Stromsensor (12, 14) zur Messung des von der Audiosignalquelle (6, 7, 41) an den Lautsprecher (26, 27) abgegebenen Audiosignalstroms (Im) aufweist, wobei die Lautsprecherüberwachungseinrichtung einen Speicher (28) aufweist, in dem ein Lautsprechermodell (31) des mit der Audiosignalquelle (6, 7, 41) verbundenen Lautsprechers (26, 27) gespeichert ist, das eine Zuordnung zwischen für die jeweilige Frequenz des Audiosignals gemessenen und zu erwartenden Werten der Audiosignalspannung, des Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe enthält, wobei die Lautsprecherüberwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Vergleich der gemessenen Werte der Audiosignalspannung (Um), des Audiosignalstroms (Im) und/oder einer daraus bestimmten Größe mit anhand des Lautsprechermodells (31) bestimmten zu erwartenden Werten der Audiosignalspannung (Ub), des Audiosignalstroms (Ib) und/oder einer daraus bestimmten Größe durchzuführen und ein Vergleichsergebnis (SIF) zu bestimmen. Die Erfindung betrifft ferner einen Audiosignalverstärker mit einer derartigen Lautsprecherüberwachungseinrichtung, ein Verfahren zur Überwachung eines Lautsprechers sowie ein Computerprogramm.The invention relates to a loudspeaker monitoring device (2, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 40) for monitoring at least one loudspeaker (26, 27) connected to an audio signal source (6, 7, 41 ) is connected to the audio signal source (6, 7, 41) during operation, the loudspeaker monitoring device having a voltage sensor (13, 15) for measuring the audio signal source (6, 7, 41) delivered to the loudspeaker (26, 27) Audio signal voltage (Um) and a current sensor (12, 14) for measuring the audio signal current (Im) output from the audio signal source (6, 7, 41) to the loudspeaker (26, 27), the loudspeaker monitoring device having a memory (28), in which a loudspeaker model (31) of the loudspeaker (26, 27) connected to the audio signal source (6, 7, 41) is stored, which records an association between measured and expected values of the audio signal voltage, the audio signal str., for the respective frequency of the audio signal The loudspeaker monitoring device is set up to compare the measured values of the audio signal voltage (Um), the audio signal current (Im) and / or a variable determined therefrom to those expected based on the loudspeaker model (31) Perform values of the audio signal voltage (Ub), the audio signal stream (Ib) and / or a size determined therefrom and to determine a comparison result (SIF). The invention further relates to an audio signal amplifier with such a loudspeaker monitoring device, a method for monitoring a loudspeaker and a computer program.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecherüberwachungseinrichtung zur Überwachung wenigstens eines Lautsprechers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner einen Audiosignalverstärker mit einer derartigen Lautsprecherüberwachungseinrichtung gemäß Anspruch 11, ein Verfahren zur Überwachung eines Lautsprechers gemäß Anspruch 12 sowie ein Computerprogramm gemäß Anspruch 13. The invention relates to a loudspeaker monitoring device for monitoring at least one loudspeaker according to the preamble of claim 1. The invention further relates to an audio signal amplifier with such a loudspeaker monitoring device according to claim 11, a method for monitoring a loudspeaker according to claim 12 and a computer program according to claim 13.

Es gibt bereits Vorschläge, einen an einer Audiosignalquelle angeschlossenen Lautsprecher zu prüfen, indem in einem Offline-Diagnosemodus der Lautsprecher mit einem künstlichen Testsignal beaufschlagt wird. Hiermit ist jedoch kein Überwachen des Lautsprechers im laufenden Betrieb an der Audiosignalquelle möglich. Es gibt auch Vorschläge, während des laufenden Betriebs dem von der Audiosignalquelle abgegebenen Audiosignal, d.h. dem Nutzsignal, Testsignale ober- oder unterhalb der Hörschwelle zu überlagern, was aber zu Verschlechterungen der Audiosignalqualität führt, da es zur Intermodulation kommen kann. Es gibt auch Vorschläge, zusätzliche Module in den Lautsprechern einzubauen, die die Überwachung unterstützen. There are already proposals to test a loudspeaker connected to an audio signal source by applying an artificial test signal to the loudspeaker in an offline diagnostic mode. However, this does not allow for monitoring the loudspeaker during operation on the audio signal source. There are also suggestions, during operation, of the audio signal output from the audio signal source, i. the useful signal to superimpose test signals above or below the hearing threshold, but this leads to deterioration of the audio signal quality, since it can come to intermodulation. There are also suggestions to install additional modules in the speakers that support the monitoring.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lautsprecherüberwachungseinrichtung zur Überwachung wenigstens eines Lautsprechers, der an einer Audiosignalquelle angeschlossen ist, anzugeben, mit dem im laufenden Betrieb des Lautsprechers an der Audiosignalquelle eine zuverlässige Überwachung ohne Verschlechterung der Audiosignalqualität möglich ist. Ferner soll ein entsprechender Audiosignalverstärker angegeben werden, der diese Aufgabe löst, sowie ein Verfahren zur Überwachung eines an einer Audiosignalquelle angeschlossenen Lautsprechers. Weiterhin soll ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden. The invention is therefore based on the object, a loudspeaker monitoring device for monitoring at least one loudspeaker, which is connected to an audio signal source specify, with the reliable operation of the audio signal source during operation of the loudspeaker without deterioration of the audio signal quality is possible. Furthermore, a corresponding audio signal amplifier is to be specified which achieves this object, as well as a method for monitoring a loudspeaker connected to an audio signal source. Furthermore, a computer program for carrying out the method should be specified.

Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch eine Lautsprecherüberwachungseinrichtung zur Überwachung wenigstens eines Lautsprechers, der an einer Audiosignalquelle angeschlossen ist, im laufenden Betrieb an der Audiosignalquelle, wobei die Lautsprecherüberwachungseinrichtung einen Spannungssensor zur Messung der von der Audiosignalquelle an den Lautsprecher abgegebenen Audiosignalspannung und einen Stromsensor zur Messung des von der Audiosignalquelle an den Lautsprecher abgegebenen Audiosignalstroms aufweist, wobei die Lautsprecherüberwachungseinrichtung einen Speicher aufweist, in dem ein Lautsprechermodell des mit der Audiosignalquelle verbundenen Lautsprechers gespeichert ist, das eine Zuordnung zwischen für die jeweilige Frequenz des Audiosignals gemessenen und zu erwartenden Werten der Audiosignalspannung, des Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe enthält, wobei die Lautsprecherüberwachungseinheit dazu eingerichtet ist, einen Vergleich der gemessenen Werte der Audiosignalspannung, des Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe mit anhand des Lautsprechermodells bestimmten zu erwartenden Werten der Audiosignalspannung, des Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe durchzuführen und ein Vergleichsergebnis zu bestimmen. Die Erfindung hat den Vorteil, mit kostengünstig zu realisierenden Mitteln eine zuverlässige Online-Diagnose von an die Audiosignalquelle angeschlossenen Lautsprechern zu ermöglichen, d.h. eine Überwachung von Lautsprechern im laufenden Betrieb. Es ist lediglich ein Spannungssensor und ein Stromsensor zur Erfassung der an den Lautsprecher abgegebenen Audiosignalspannung und des an den Lautsprecher abgegebenen Audiosignalstroms erforderlich. Ferner ist ein Speicher erforderlich, in dem das Lautsprechermodell abgelegt ist. Das Lautsprechermodell erlaubt es vorteilhaft, die Funktion des Lautsprechers frequenzspezifisch zu überwachen. Im Vergleich zu einer reinen Impedanzmessung, bei der nur eine mittlere Impedanz überwacht werden würde, erlaubt die Erfindung eine zuverlässige Überwachung in jedem Betriebspunkt des Lautsprechers. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass das Audiosignal der Audiosignalquelle eine bestimmte spektrale Signalverteilung aufweisen muss, z.B. eine möglichst gleichmäßige spektrale Verteilung. Die Erfindung ist bei beliebigen Audiosignalen einsetzbar, auch wenn diese relativ schmalbandig sind, ohne dass es zu Fehldetektionen kommt. The object is achieved according to claim 1 by a loudspeaker monitoring device for monitoring at least one loudspeaker connected to an audio signal source during operation on the audio signal source, wherein the loudspeaker monitoring device comprises a voltage sensor for measuring the audio signal voltage delivered to the loudspeaker by the audio signal source and a current sensor for Measuring the audio signal stream delivered by the audio signal source to the loudspeaker, wherein the loudspeaker monitoring device has a memory in which a loudspeaker model of the loudspeaker connected to the audio signal source is stored which permits an association between values of the audio signal voltage measured and expected for the respective frequency of the audio signal, of the audio signal stream and / or a variable determined therefrom, wherein the loudspeaker monitoring unit is adapted to make a comparison of the to carry out values of the audio signal voltage, the audio signal current and / or a variable determined therefrom with expected values of the audio signal voltage, the audio signal current and / or a variable determined therefrom on the basis of the loudspeaker model and to determine a comparison result. The invention has the advantage of enabling cost-effective means of reliable on-line diagnosis of loudspeakers connected to the audio signal source, i. Monitoring loudspeakers during operation. All that is required is a voltage sensor and a current sensor for detecting the audio signal voltage supplied to the loudspeaker and the audio signal current delivered to the loudspeaker. Furthermore, a memory is required in which the speaker model is stored. The loudspeaker model advantageously makes it possible to monitor the function of the loudspeaker in a frequency-specific manner. Compared to a pure impedance measurement in which only a mean impedance would be monitored, the invention allows reliable monitoring at each operating point of the loudspeaker. In particular, it is not necessary for the audio signal of the audio signal source to have a certain spectral signal distribution, e.g. the most uniform possible spectral distribution. The invention can be used in any audio signals, even if they are relatively narrow-band, without it comes to misdetections.

Von dem von der Audiosignalquelle an den Lautsprecher abgegebenen Audiosignal wird über den Stromsensor der Audiosignalstrom und über den Spannungssensor die Audiosignalspannung gemessen. Die gemessenen Werte werden mit anhand des Lautsprechermodells bestimmten zu erwartenden Werten verglichen. Der Vergleich kann auf unterschiedliche Arten durchgeführt werden. In einer ersten Ausgestaltung kann mittels des Lautsprechermodells aus einer gemessenen Audiosignalspannung ein zu erwartender Audiosignalstrom bestimmt werden und mit dem gemessenen Audiosignalstrom verglichen werden. In einer zweiten Ausgestaltung kann aus einem gemessenen Audiosignalstrom über das Lautsprechermodell eine zu erwartende Audiosignalspannung bestimmt werden und mit der gemessenen Audiosignalspannung verglichen werden. In einer dritten Ausgestaltung kann aus einem gemessenen Wertepaar Audiosignalspannung/Audiosignalstrom eine dieses Wertepaar charakterisierende Ist-Größe bestimmt werden, z.B. ein Impedanz- oder Admittanzwert, und über das Lautsprechermodell anhand des gemessenen Wertepaars Audiosignalspannung/Audiosignalstrom für die jeweilige Frequenz des Audiosignals eine zu erwartende Soll-Größe bestimmt werden. Die Ist-Größe wird dann mit der Soll-Größe verglichen und daraus die Vergleichsgröße bestimmt. From the audio signal output from the audio signal source to the loudspeaker, the audio signal current is measured via the current sensor and the audio signal voltage is measured via the voltage sensor. The measured values are compared with expected values determined by the loudspeaker model. The comparison can be carried out in different ways. In a first embodiment, an expected audio signal current can be determined by means of the loudspeaker model from a measured audio signal voltage and compared with the measured audio signal current. In a second embodiment, an expected audio signal voltage can be determined from a measured audio signal current via the loudspeaker model and compared with the measured audio signal voltage. In a third embodiment, an actual variable characterizing this value pair can be determined from a measured value pair of audio signal voltage / audio signal current, and an expected target value via the loudspeaker model based on the measured value pair audio signal voltage / audio signal current for the respective frequency of the audio signal -Size be determined. The actual size is then compared with the target size and used to determine the comparison size.

Das Vergleichsergebnis kann z.B. akustisch oder optisch ausgegeben werden, z.B. durch eine Leuchte oder auf einem Anzeigefeld (Display). Das Vergleichsergebnis kann z.B. zahlenmäßig bestimmt sein, so dass auf dem Display eine jeweilige Zahl angezeigt wird, die ein Indikator für den Zustand des angeschlossenen Lautsprechers ist. Das Vergleichsergebnis kann auch an eine interne Verarbeitungseinheit abgegeben werden, z.B. an eine Abschalteinrichtung zur Abschaltung des Lautsprechers. The comparison result may e.g. be emitted acoustically or optically, e.g. through a light or on a display panel (display). The comparison result may e.g. numerically determined so that a respective number is displayed on the display, which is an indicator of the state of the connected speaker. The comparison result may also be delivered to an internal processing unit, e.g. to a shutdown device for switching off the speaker.

Mit der Lautsprecherüberwachungseinrichtung können Defekte in der Zuleitung zum Lautsprecher oder lautsprecherinterne Defekte bzw. zumindest Abweichungen von dem erwarteten Verhalten bestimmt werden. With the loudspeaker monitoring device, defects in the supply line to the loudspeaker or loudspeaker-internal defects or at least deviations from the expected behavior can be determined.

Die Lautsprecherüberwachungseinrichtung kann auch mehrkanalig ausgebildet sein, um mehrere angeschlossene Lautsprecher jeweils separat zu überwachen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, für jeden angeschlossenen Lautsprecher ein separates Lautsprechermodell vorzusehen und einen separaten Vergleich der gemessenen und erwarteten Werte durchzuführen. Hierbei kann für jeden zu überwachenden Lautsprecher jeweils ein eigener Spannungssensor und Stromsensor vorgesehen sein. Es ist auch möglich, über dieselben Spannungs- und Stromsensoren die Spannungs- und Stromwerte verschiedener Lautsprecher, gegebenenfalls auch aller Lautsprecher, zu erfassen, wobei in diesem Fall eine Umschaltung der Spannungs- und Stromsensoren zwischen den einzelnen Lautsprechern über einen Multiplexer vorzusehen ist. The loudspeaker monitoring device can also be multi-channel in order to separately monitor a plurality of connected loudspeakers. In this case it is advantageous to provide a separate loudspeaker model for each connected loudspeaker and to perform a separate comparison of the measured and expected values. In this case, a separate voltage sensor and current sensor can be provided for each loudspeaker to be monitored. It is also possible, via the same voltage and current sensors, to detect the voltage and current values of different loudspeakers, possibly also of all loudspeakers, in which case a switchover of the voltage and current sensors between the individual loudspeakers via a multiplexer.

Als Lautsprecher im Sinne der Erfindung kann ein Einzellautsprecher oder eine Lautsprecherbox mit mehreren Einzellautsprechern verwendet werden. Sofern an einem Lautsprecheranschluss der Audiosignalquelle mehrere Lautsprecher unterschiedlichen Typs zugleich angeschlossen sind, z.B. im Falle einer Lautsprecherbox, ist es vorteilhaft, die verschiedenen, überlagerten Charakteristika der angeschlossenen Lautsprecher in dem Lautsprechermodell zu berücksichtigen. As a speaker in the context of the invention, a single speaker or a speaker with several individual speakers can be used. If a plurality of loudspeakers of different types are connected at the same time to a loudspeaker connection of the audio signal source, e.g. in the case of a loudspeaker box, it is advantageous to take into account the different superimposed characteristics of the connected loudspeakers in the loudspeaker model.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass keine zusätzlichen Überwachungsmodule in den Lautsprechern eingebaut werden müssen, was die Investitionskosten und den Arbeitsaufwand senkt. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Lautsprecherüberwachung im realen Betrieb möglich ist, ohne dass ein künstliches Testsignal, wie z.B. ein Pilotton, dem Audiosignal überlagert werden muss. Dies hat den Vorteil, dass die Endstufe eines Audiosignalverstärkers der Audiosignalquelle nicht unnötig belastet wird. Zudem wird das abgegebene Audiosignal nicht verfälscht. Another advantage of the invention is that no additional monitoring modules must be installed in the speakers, which reduces investment costs and workload. A further advantage is that loudspeaker monitoring is possible in real operation without the need for an artificial test signal, such as a test signal. a pilot tone to which the audio signal must be superimposed. This has the advantage that the output stage of an audio signal amplifier of the audio signal source is not unnecessarily burdened. In addition, the output audio signal is not corrupted.

Die Lautsprecherüberwachungseinrichtung kann als separates Gerät ausgebildet sein, das zwischen die Audiosignalquelle, z.B. einen Audiosignalverstärker, und den oder die Lautsprecher geschaltet wird. Die Lautsprecherüberwachungseinrichtung kann auch als Teil eines Audiosignalverstärkers oder eines Lautsprechers ausgebildet sein. Eine weitere Realisierungsmöglichkeit der Lautsprecherüberwachungseinrichtung besteht darin, das deren Elemente in verschiedenen Geräten verteilt angeordnet sind, z.B. im Audiosignalverstärker und einem oder mehreren Lautsprechers. The loudspeaker monitor may be formed as a separate device connected between the audio signal source, e.g. an audio signal amplifier, and the one or more speakers is switched. The loudspeaker monitoring device can also be designed as part of an audio signal amplifier or a loudspeaker. Another possible realization of the loudspeaker monitoring device is that its elements are distributed in different devices, e.g. in the audio signal amplifier and one or more speakers.

Wie erwähnt, erlaubt es das Lautsprechermodell, die Funktion des Lautsprechers frequenzspezifisch zu überwachen. Hierzu kann die Lautsprecherüberwachungseinrichtung die jeweilige aktuelle Frequenz des Audiosignals zu einem Zeitpunkt, an dem die Audiosignalspannung und der Audiosignalstrom gemessen werden, bestimmen und den bestimmten Frequenzwert dem Lautsprechermodell als Eingangsgröße zuführen, um hieraus die zu erwartenden Werte zu bestimmen. As mentioned, the speaker model allows the function of the loudspeaker to be monitored frequency-specifically. For this purpose, the loudspeaker monitoring device can determine the respective current frequency of the audio signal at a point in time at which the audio signal voltage and the audio signal current are measured and supply the determined frequency value to the loudspeaker model as an input variable in order to determine therefrom the expected values.

Das Lautsprechermodell kann z.B. vom Hersteller des Lautsprechers als Datei bereitgestellt werden, z.B. zum Herunterladen im Internet. The speaker model may e.g. provided by the manufacturer of the speaker as a file, e.g. to download on the Internet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Frequenzgang des angeschlossenen Lautsprechers im Lautsprechermodell mit Hilfe von Filtern nachgebildet. Als Filter können frequenzselektive Filter unterschiedlicher Art eingesetzt werden, wobei Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR-Filter) oder unendlicher Impulsantwort (IIR-Filter) einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können. Die Verwendung von Filtern zur Nachbildung des Frequenzgangs des angeschlossenen Lautsprechers hat den Vorteil, dass praktisch beliebige Frequenzgänge mit einfachen, kostengünstigen Mitteln nachgebildet werden können. Die Filter können insbesondere als digitale Filter ausgebildet sein, die mit einem digitalen Signalprozessor realisiert werden. According to an advantageous embodiment of the invention, the frequency response of the connected speaker in the speaker model is modeled using filters. Frequency-selective filters of different types can be used as the filter, whereby finite impulse response (FIR) or infinite impulse response (IIR) filters can be used individually or in combination with one another. The use of filters to simulate the frequency response of the connected speaker has the advantage that virtually any frequency responses can be simulated with simple, inexpensive means. The filters can be designed, in particular, as digital filters, which are realized with a digital signal processor.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Lautsprechermodell Daten zur Beschreibung der Eigenschaften des Lautsprechers für den gesamten Frequenzbereich oder für einen oder mehrere Teilfrequenzbereiche auf. Die Teilfrequenzbereiche werden auch als Frequenzbänder bezeichnet. Dies erlaubt eine flexible Anpassung der Lautsprecherüberwachungseinrichtung an beliebige verwendete Lautsprecher. Insbesondere Mehrwege-Lautsprecher, z.B. 2-Wege-Lautsprecher mit einem Hochton- und einem Tiefton-Chassis, können hiermit zuverlässig und umfassend überwacht werden. So kann das Lautsprechermodell einen ersten Satz von Daten für ein erstes Frequenzband des Lautsprechers und einen zweiten Satz von Daten für ein zweites Frequenzband des Lautsprechers aufweisen. Die Bestimmung des Vergleichergebnisses kann dann für das jeweilige Frequenzband separat durchgeführt werden, so dass separate Vergleichsergebnisse für jedes Frequenzband zur Verfügung stehen. Dies erlaubt eine weitergehende, genauere Diagnose von Lautsprechern, insbesondere im Hinblick auf die Eingrenzung von Defekten bei Mehrwege-Lautsprechern. Die Teilfrequenzbereiche können insbesondere nicht-überlappend ausgebildet sein. According to an advantageous development of the invention, the loudspeaker model has data for describing the characteristics of the loudspeaker for the entire frequency range or for one or more subfrequency ranges. The sub-frequency ranges are also referred to as frequency bands. This allows a flexible adaptation of the speaker monitoring device to any speakers used. In particular, multi-way loudspeakers, for example 2-way loudspeakers with a high-frequency and a low-frequency chassis, can hereby be reliably and comprehensively monitored. Thus, the speaker model may include a first set of data for a first frequency band of the speaker and a second set of data for a second frequency band of the speaker. The determination of the comparison result can then be performed separately for the respective frequency band, so that separate comparison results are available for each frequency band. This allows for a more advanced, more accurate diagnosis of loudspeakers, particularly with regard to the containment of defects in multi-way loudspeakers. The sub-frequency ranges may be formed in particular non-overlapping.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Lautsprecherüberwachungseinrichtung dazu eingerichtet, für mehrere Teilfrequenzbereiche jeweils separat den Vergleich der gemessenen Werte der Audiosignalspannung, des Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe mit anhand des Lautsprechermodells bestimmten zu erwartenden Werten der Audiosignalspannung, des Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe durchzuführen und jeweilige Vergleichsergebnisse zu bestimmen. According to an advantageous development of the invention, the loudspeaker monitoring device is set up to compare the measured values of the audio signal voltage, the audio signal current and / or a variable determined therefrom with several expected values of the audio signal voltage, the audio signal current and / or separately for a plurality of partial frequency ranges to perform a determined size and to determine respective comparison results.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Lautsprecherüberwachungseinrichtung dazu eingerichtet, als Vergleichsergebnis einen Korrelationskoeffizienten zu bestimmen, der die Übereinstimmung zwischen den gemessenen und den erwarteten Werten der Audiosignalspannung, des Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe angibt, wobei durch den Korrelationskoeffizienten wenigstens die Zustände „komplette Übereinstimmung“, „keine Übereinstimmung“ und „gegenphasige Übereinstimmung“ angegeben werden. Dies erlaubt eine schnelle und zuverlässige Diagnose des angeschlossenen Lautsprechers, insbesondere eine schnelle Erkennung von Defekten. In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Korrelationskoeffizient auch Zwischenwerte annehmen, die zwischen z.B. den Zuständen „komplette Übereinstimmung“ und „keine Übereinstimmung“ liegen oder zwischen „keine Übereinstimmung“ und „gegenphasige Übereinstimmung“. In einer praktischen Realisierung kann z.B. vorgesehen sein, dass der Korrelationskoeffizient Werte zwischen +1 und –1 annimmt, wobei Zwischenwerte auch angenommen werden können. Der Wert +1 entspricht dabei dem Zustand „komplette Übereinstimmung“, der Wert 0 dem Zustand „keine Übereinstimmung“ und der Wert –1 dem Zustand „gegenphasige Übereinstimmung“. According to an advantageous development of the invention, the loudspeaker monitoring device is set up to determine as a comparison result a correlation coefficient which indicates the correspondence between the measured and the expected values of the audio signal voltage, the audio signal current and / or a variable determined therefrom, whereby at least the states through the correlation coefficient "Complete match", "no match" and "out of phase match". This allows a fast and reliable diagnosis of the connected speaker, in particular a quick detection of defects. In a further development of the invention, the correlation coefficient can also assume intermediate values which are between e.g. the states "complete match" and "no match" or between "no match" and "out of phase match". In a practical implementation, e.g. be provided that the correlation coefficient takes values between +1 and -1, intermediate values can also be assumed. The value +1 corresponds to the state "complete match", the value 0 to the state "no match" and the value -1 to the state "out of phase match".

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Stromsensor als Hall-Sensor ausgebildet. Im Hall-Sensor wird durch die Stromstärke des Audiosignalstroms ein Magnetfeld erzeugt, das wiederum eine Spannung hervorruft, die über ein Sensorelement erfasst wird. Ein solcher Stromsensor hat den Vorteil, dass das Audiosignal durch den Sensor praktisch nicht beeinflusst wird, so dass die Audiosignalqualität nicht beeinträchtigt wird. According to an advantageous embodiment of the invention, the current sensor is designed as a Hall sensor. In the Hall sensor, a current is generated by the current strength of the audio signal current, which in turn causes a voltage which is detected by a sensor element. Such a current sensor has the advantage that the audio signal is practically not affected by the sensor, so that the audio signal quality is not impaired.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Lautsprecherüberwachungseinrichtung dazu eingerichtet, in einem Inbetriebnahme-Modus ein Referenzsignal als Audiosignal an den Lautsprecher abzugeben, dabei Referenzdaten für die Audiosignalspannung und den Audiosignalstrom zu messen und aus den gemessenen Referenzdaten automatisch das Lautsprechermodell zu bilden oder, wenn ein vorgegebenes, parametrierbares Lautsprechermodell vorgesehen ist, dieses zu parametrieren. Dies hat den Vorteil, dass das Lautsprechermodell mit Unterstützung der Lautsprecherüberwachungseinrichtung in adaptiver Weise in der realen Betriebsumgebung bestimmt werden kann, ohne dass zusätzliche Messgeräte oder Prüfgeräte erforderlich sind. Es ist vorteilhaft, mit dem Referenzsignal unterschiedliche Frequenzen des Lautsprecher-Frequenzbereiches abzudecken. Das Referenzsignal kann z.B. mehrere einzelne Töne definierter Frequenz oder einen Frequenzsweep über den gewünschten Frequenzbereich umfassen oder ein breitbandiges Signal sein, z.B. ein Rauschsignal. Mittels der gemessenen Referenzdaten können z.B. die Filterparameter der erwähnten Filter des Lautsprechermodells an den Lautsprecher angepasst werden. Das Referenzsignal kann auch Signalimpuls sein. In diesem Fall werden als Referenzdaten die Impulsantwort des Lautsprechers erfasst und aus der Impulsantwort analytisch die für das Lautsprechermodell erforderlichen Daten bzw. Parameter gewonnen. In diesem Fall kann das Lautsprechermodell z.B. eine Systembeschreibung des Lautsprechers als FIR-Filterstruktur aufweisen. Es kann ferner durch Transformation in den Zustandsraum (state-space) eine Darstellung durch Zustandsvektoren erfolgen. According to an advantageous development of the invention, the loudspeaker monitoring device is set up to emit a reference signal as an audio signal to the loudspeaker in a startup mode, thereby measuring reference data for the audio signal voltage and the audio signal current and automatically forming the loudspeaker model from the measured reference data or, if so predetermined, parameterizable speaker model is provided to parameterize this. This has the advantage that the speaker model, with the assistance of the loudspeaker monitor, can be adaptively determined in the real operating environment without the need for additional meters or test equipment. It is advantageous to cover with the reference signal different frequencies of the speaker frequency range. The reference signal may e.g. comprise a plurality of individual tones of defined frequency or a frequency sweep over the desired frequency range or be a broadband signal, e.g. a noise signal. By means of the measured reference data, e.g. the filter parameters of the mentioned filters of the loudspeaker model are adapted to the loudspeaker. The reference signal can also be signal pulse. In this case, the impulse response of the loudspeaker is detected as reference data and the data or parameters required for the loudspeaker model are analytically obtained from the impulse response. In this case, the speaker model may be e.g. have a system description of the speaker as an FIR filter structure. Furthermore, by transformation into the state space (state space), a representation can be made by state vectors.

Durch Bestimmen bestimmter Normen des jeweiligen Zustandsvektors (z.B. Hankel-Norm) können starke und schwache Zustände des Filters ermittelt werden. Durch Ordnungsreduktion, also Weglassen aller Zustände mit einer Norm unterhalb eines Schwellwertes und Zusammenfassen der Koeffizientenmatrix des Systems, kann eine kompakte Filterbeschreibung realisiert werden. Dieses hierdurch bestimmte Filter besitzt eine niedrigere Ordnung als das ursprüngliche FIR-Ausgangssystem, ist jedoch nicht mehr rückkopplungsfrei. Zur Implementierung ist daher die Rücktransformation aus dem Zustandsraum in eine IIR-Filterstruktur erforderlich. Dieses hierbei entstehende Filter weist die bei der Modellordnungsreduktion festgelegte Ordnung auf und kann als IIR-Filter ressourcenschonend in einem digitalen Signalprozessor realisiert werden. By determining certain norms of the particular state vector (e.g., Hankel's standard), strong and weak states of the filter can be determined. By order reduction, ie omitting all states with a norm below a threshold and summarizing the coefficient matrix of the system, a compact filter description can be realized. This filter thus determined has a lower order than the original FIR output system, but is no longer feedback-free. Therefore, back transformation from state space to an IIR filter structure is required for implementation. This resulting filter has the order defined in the model order reduction order and can be realized as a resource-saving IIR filter in a digital signal processor.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Lautsprecherüberwachungseinrichtung dazu eingerichtet, die Signalstärke des Audiosignals zu überwachen und einen durch die Lautsprecherüberwachungseinrichtung erzeugten Pilotton als Audiosignal an den Lautsprecher abzugeben, wenn die überwachte Signalstärke einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet. Dies hat den Vorteil, dass eine kontinuierliche Überwachung des Lautsprechers auch in solchen Zeiträumen durchgeführt werden kann, in denen das Nutz-Audiosignal keine für die Überwachung ausreichende Amplitude aufweist, z.B. in Pausen zwischen Musikstücken. Dies hat den Vorteil, dass eine kontinuierliche Leitungs- und Lautsprecherüberwachung nach EN60800 realisiert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Pilotton damit nicht permanent an den Lautsprecher abgegeben wird, insbesondere wenn das Audiosignal eine ausreichende Signalstärke aufweist, so dass eine Verschlechterung der Wiedergabequalität des Audiosignals durch den Pilotton vermieden werden kann. According to an advantageous development of the invention, the loudspeaker monitoring device is set up to monitor the signal strength of the audio signal and to emit a pilot tone generated by the loudspeaker monitoring device as an audio signal to the loudspeaker when the monitored signal strength falls below a predetermined minimum value. This has the advantage that a continuous monitoring of the loudspeaker can also be carried out in such periods in which the useful audio signal has no amplitude sufficient for the monitoring, for example in pauses between pieces of music. This has the advantage that a continuous line and loudspeaker monitoring after EN60800 can be realized. Another advantage is that the pilot tone is thus not permanently delivered to the loudspeaker, in particular if the audio signal has a sufficient signal strength, so that a deterioration of the reproduction quality of the audio signal due to the pilot tone can be avoided.

Als überwachte Signalstärke kann z.B. die gemessene Audiosignalspannung, der Audiosignalstrom oder das Produkt daraus, d.h. die Audiosignalleistung, überwacht werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann hierbei der jeweilige Momentanwert überwacht werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung wird ein über einen kurzen Zeitraum gemittelter oder integrierter Wert dieser Art als überwachte Signalstärke herangezogen. Dies hat den Vorteil, dass eine zuverlässigere Pausenerkennung im Nutz-Audiosignal realisiert werden kann, d.h. dass nicht bei jeder kurzen Unterbrechung des Audiosignals der Pilotton als Audiosignal an den Lautsprecher abgegeben wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Pilotton eine Frequenz oder ein Frequenzspektrum im für den Menschen nicht hörbaren Frequenzbereich auf. As monitored signal strength, e.g. the measured audio signal voltage, the audio signal stream or the product thereof, i. the audio signal power to be monitored. In one embodiment of the invention in this case the respective instantaneous value can be monitored. In an advantageous development, a value of this type averaged or integrated over a short period of time is used as the monitored signal strength. This has the advantage that a more reliable pause detection in the payload audio signal can be realized, i. that not every short interruption of the audio signal, the pilot tone is output as an audio signal to the speaker. In an advantageous embodiment, the pilot tone has a frequency or a frequency spectrum in the frequency range that is not audible to humans.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Lautsprecherüberwachungseinrichtung dazu eingerichtet, die Abgabe des Audiosignals an den Lautsprecher in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis zu unterbrechen oder anderweitig zu beeinflussen. So kann z.B. vorgesehen sein, dass eine automatische Defekt-Erkennung eines Lautsprechers anhand bestimmter vorbestimmter Werte des Vergleichsergebnisses erfolgt. Bei einem als defekt erkannten Lautsprecher wird dann das Audiosignal automatisch abgeschaltet, um weitere Beschädigungen des Lautsprechers zu vermeiden. Als anderweitige Beeinflussung der Abgabe des Audiosignals kann z.B. vorgesehen sein, das Audiosignal abzuschwächen, d.h. mit geringerer Signalstärke abzugeben, oder es zu verzerren oder ein anderes Audiosignal abzugeben, wie z.B. eine künstliche erzeugte Sprachnachricht. Es kann außerdem eine Erkennung von für eine bestimmte Audiosignalquelle zugelassenen Lautsprechern erfolgen. Hierbei ist die Lautsprecherüberwachungseinrichtung dazu eingerichtet, das Audiosignal nur an Lautsprecher der zugelassenen Art abzugeben und bei Erkennung anderer Lautsprecher die Abgabe des Audiosignals zu sperren. So können z.B. zugelassene Arten von Lautsprechern Lautsprecher eines bestimmten Herstellers oder einer bestimmten zugelassenen Gruppe von Herstellern sein oder Lautsprecher einer bestimmten Mindestleistungsklasse. According to an advantageous development of the invention, the loudspeaker monitoring device is set up to interrupt or otherwise influence the output of the audio signal to the loudspeaker as a function of the comparison result. Thus, e.g. be provided that an automatic defect detection of a loudspeaker is based on certain predetermined values of the comparison result. If a loudspeaker is detected as defective, the audio signal is automatically switched off to prevent further damage to the loudspeaker. As otherwise affecting the output of the audio signal, e.g. be provided to attenuate the audio signal, i. with lower signal strength, or to distort it or to deliver another audio signal, such as an artificial generated voice message. It may also be a recognition of approved for a particular audio signal source speakers. In this case, the loudspeaker monitoring device is set up to emit the audio signal only to loudspeakers of the approved type and block the dispensing of the audio signal when other loudspeakers are detected. Thus, e.g. Approved types of loudspeakers may be loudspeakers of a particular manufacturer or of a specific approved group of manufacturers or loudspeakers of a certain minimum performance class.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Lautsprecherüberwachungseinrichtung dazu eingerichtet, den Vergleich der gemessenen Werte der Audiosignalspannung, des Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe mit anhand des Lautsprechermodells bestimmten zu erwartenden Werten der Audiosignalspannung, des Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe bei der jeweiligen aktuellen Frequenz ohne Mittelung über einen Frequenzbereich durchzuführen. Dies hat den Vorteil, dass die gemessenen Werte direkt verwendet werden können. Auch schmalbandige Signale im Bereich von Resonanzfrequenzen des Audiosignals können für die Lautsprecherüberwachung benutzt werden und führen nicht zu Fehldetektionen von Defekten. According to an advantageous development of the invention, the loudspeaker monitoring device is set up to compare the measured values of the audio signal voltage, the audio signal current and / or a variable determined therefrom with expected values of the audio signal voltage, the audio signal current and / or a variable determined therefrom on the basis of the loudspeaker model the respective current frequency without averaging over a frequency range. This has the advantage that the measured values can be used directly. Even narrowband signals in the range of resonance frequencies of the audio signal can be used for the speaker monitoring and do not lead to misdetections of defects.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Lautsprechermodell Daten über das Verhalten des angeschlossenen Lautsprechers im Fall einer elektrischen Überlastung und/oder über das Alterungsverhalten des Lautsprechers auf. Dies hat den Vorteil, dass Abweichungen des Impedanzgangs des Lautsprechers von einem linearen Verlauf ebenfalls für die Lautsprecherüberwachung berücksichtigt werden, indem das Lautsprechermodell entsprechend angepasst ist. Wenn ein Lautsprecher in der Nähe seiner zulässigen Grenzwerte oder darüber hinaus betrieben wird, verhalten sich einige mechanische Parameter zunehmend nicht linear. So verschiebt sich die akustische Resonanz bei hohen Pegeln aufgrund des Strömungswiderstandes der Luft im Bassreflextunnel oder durch Kompressionseffekte durch die mechanische Begrenzung der Auslenkung. Mittels der Lautsprecherüberwachungseinrichtung können somit auch überlastbedingte Zustände des Lautsprechers schnell und zuverlässig erkannt werden, bevor der Lautsprecher geschädigt wird. Im Fall der Erkennung einer Überlast kann durch die Lautsprecherüberwachungseinrichtung der Lautsprecher entweder automatisch abgeschaltet werden oder das an den Lautsprecher abgegebene Audiosignal abgeschwächt werden. According to an advantageous development of the invention, the loudspeaker model has data on the behavior of the connected loudspeaker in the event of an electrical overload and / or on the aging behavior of the loudspeaker. This has the advantage that deviations of the impedance of the speaker from a linear course are also taken into account for the speaker monitoring by the speaker model is adjusted accordingly. When a speaker is operated near or beyond its allowable limits, some mechanical parameters are increasingly non-linear. Thus, the acoustic resonance shifts at high levels due to the flow resistance of the air in the bass reflex tunnel or by compression effects by the mechanical limitation of the deflection. By means of the loudspeaker monitoring device, congestion-related conditions of the loudspeaker can thus be detected quickly and reliably before the loudspeaker is damaged. In the event of an overload detection, the loudspeaker monitoring device can either automatically switch off the loudspeaker or attenuate the audio signal sent to the loudspeaker.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 11 gelöst durch einen Audiosignalverstärker mit einer Lautsprecherüberwachungseinrichtung der zuvor erläuterten Art. The above-mentioned object is further achieved according to claim 11 by an audio signal amplifier with a loudspeaker monitoring device of the type explained above.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 12 gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung eines an eine Audiosignalquelle angeschlossenen Lautsprechers im laufenden Betrieb der Audiosignalquelle, wobei ein Vergleich von über Sensoren gemessenen Werten der von der Audiosignalquelle an den Lautsprecher abgegebenen Audiosignalspannung, des abgegebenen Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe mit anhand eines Lautsprechermodells bestimmten zu erwartenden Werten der Audiosignalspannung, des Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe durchgeführt wird und ein Vergleichsergebnis bestimmt wird, wobei das Lautsprechermodell eine Zuordnung zwischen für die jeweilige Frequenz des Audiosignals gemessenen und zu erwartenden Werten der Audiosignalspannung des Audiosignalstroms und/oder einer daraus bestimmten Größe enthält. The above object is further achieved by a method for monitoring a loudspeaker connected to an audio signal source during operation of the audio signal source, wherein a comparison of measured by sensors values of the output from the audio signal source to the loudspeaker audio signal voltage, the output audio signal stream and / or a quantity determined therefrom, with expected values of the audio signal voltage, the audio signal current and / or a variable determined from a loudspeaker model, and a comparison result is determined, wherein the loudspeaker model is an association between values measured and expected for the respective frequency of the audio signal the audio signal voltage of the audio signal stream and / or a size determined therefrom.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 13 gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, insbesondere auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichertes Computerprogramm, eingerichtet zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner ausgeführt wird. The above-mentioned object is further achieved according to claim 13 by a computer program with program code means, in particular computer program stored on a machine-readable carrier, arranged for carrying out the aforementioned method, when the computer program is executed on a computer.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. The invention will be explained in more detail by means of embodiments using drawings.

Es zeigen: Show it:

1 – einen Audiosignalverstärker und 1 - an audio signal amplifier and

2 – einen Ablauf einer Lautsprecherüberwachung und 2 - A process of speaker monitoring and

3 – eine Lautsprecherüberwachungseinrichtung. 3 A loudspeaker monitoring device.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet. In the figures, like reference numerals are used for corresponding elements.

Die 1 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau eines zweikanaligen Audiosignalverstärkers mit digitaler Signalverarbeitung. Der Audiosignalverstärker 1 weist eine Rechnereinheit 2 auf, die einen Mikroprozessor oder einen digitalen Signalprozessor aufweisen kann. Es können auch mehrere Mikroprozessoren und/oder digitale Signalprozessoren vorgesehen sein, je nach erforderlicher Funktion und Leistungsfähigkeit. Diese sind in der 1 gemeinsam als Rechnereinheit 2 wiedergegeben. Die Rechnereinheit 2 ist mit einer Anzeigeeinrichtung 3 verbunden, z.B. einem LCD-Display. Auf der Anzeigeeinrichtung 3 können Informationen ausgegeben werden. Die Rechnereinheit 2 ist über Digital/Analog-Wandler 4, 5 mit Audiosignalquellen 6, 7 in Form von Audioleistungsendstufen verbunden. Die Audioleistungsendstufen 6, 7 können z.B. als lineare Servoendstufen ausgebildet sein. Ausgangsseitig sind die Audioleistungsendstufen 6, 7 jeweils mit Stromsensoren 12, 14 und Spannungssensoren 13, 14 verbunden. Die Stromsensoren 12, 14 sind in eine jeweilige Ausgangsleitung zur Messung der von der Audioleistungsendstufen 6, 7 abgegebenen Audiosignalströme I_m eingeschleift. Mit den Spannungssensoren 13, 14 werden die von den Audioleistungsendstufen 6, 7 abgegebenen Audiosignalspannungen U_m gemessen. Die Spannungssensoren 13, 14 können z.B. Präzisionswiderstände sein, mit denen ein Spannungsteiler gebildet wird. Die Stromsensoren 12, 14 können als Hall-Sensoren oder als Shunts ausgebildet sein. Die Stromsensoren 12, 14 und die Spannungssensoren 13, 15 sind zur Erfassung des jeweiligen sensierten Strom- bzw. Spannungssignals mit Analog/Digital-Wandlern 8, 9, 10, 11 verbunden. Die Analog/Digital-Wandler 8, 9, 10, 11 geben die jeweils die digitalisierten gemessenen Werte der Audiosignalspannung und des Audiosignalstroms für jede der Audioleistungsendstufen 6, 7 an die Rechnereinheit 2 ab. Die Rechnereinheit 2 verarbeitet diese gemessenen Werte. Die von den Audioleistungsendstufen 6, 7 abgegebenen Audiosignale werden über jeweilige, in den elektrischen Ausgangsleitungen angeordnete Abschalteinrichtungen 16, 17 an Lautsprecheranschlüsse 24, 25 des Audiosignalverstärkers 1 geführt. An die Lautsprecheranschlüsse 24, 25 können Lautsprecher bzw. Lautsprecherboxen 26, 27 angeschlossen werden. The 1 shows a schematic representation of the structure of a two-channel audio signal amplifier with digital signal processing. The audio signal amplifier 1 has a computer unit 2 on, which may include a microprocessor or a digital signal processor. It can also be provided several microprocessors and / or digital signal processors, depending on the required function and performance. These are in the 1 together as a computer unit 2 played. The computer unit 2 is with a display device 3 connected, eg an LCD display. On the display 3 Information can be output. The computer unit 2 is about digital / analog converter 4 . 5 with audio signal sources 6 . 7 connected in the form of audio power output stages. The audio power output stages 6 . 7 For example, they can be designed as linear servo output stages. On the output side are the audio power amplifiers 6 . 7 each with current sensors 12 . 14 and voltage sensors 13 . 14 connected. The current sensors 12 . 14 are in a respective output line for measuring the audio power output stages 6 . 7 output audio signal currents I _m looped. With the voltage sensors 13 . 14 are those of the audio power output stages 6 . 7 emitted audio signal voltages U _m measured. The voltage sensors 13 . 14 For example, precision resistors can be used to form a voltage divider. The current sensors 12 . 14 can be designed as Hall sensors or as shunts. The current sensors 12 . 14 and the voltage sensors 13 . 15 are for detecting the respective sensed current or voltage signal with analog / digital converters 8th . 9 . 10 . 11 connected. The analog / digital converter 8th . 9 . 10 . 11 Each outputs the digitized measured values of the audio signal voltage and the audio signal stream for each of the audio power output stages 6 . 7 to the computer unit 2 from. The computer unit 2 processes these measured values. The of the audio power output stages 6 . 7 output audio signals are via respective arranged in the electrical output lines defeat 16 . 17 to speaker connections 24 . 25 of the audio signal amplifier 1 guided. To the speaker terminals 24 . 25 can speakers or speakers 26 . 27 be connected.

Die Abschalteinrichtungen 16, 17 können über Steuerleitungen von der Rechnereinheit 2 betätigt werden. Die Abschalteinrichtungen 16, 17 sind in der 1 als Schalter dargestellt und können z.B. als elektromechanische Schalter, z.B. Relais, oder Halbleiterschalter realisiert werden. Die Abschalteinrichtungen 16, 17 können eine reine Ein-/Aus-Funktion haben, d.h. das jeweilige Audiosignal von den Audioleistungsendstufen 6, 7 durchlassen oder von den Lautsprecheranschlüssen 24, 25 trennen. Die Abschalteinrichtungen 16, 17 können auch die Funktion einer einstellbaren Dämpfung oder Abschwächung der jeweiligen Audiosignale aufweisen, die dann ebenfalls von der Rechnereinheit 2 gesteuert wird. The defeat devices 16 . 17 can via control lines from the computer unit 2 be operated. The defeat devices 16 . 17 are in the 1 shown as a switch and can be realized, for example, as an electromechanical switch, eg relays, or semiconductor switches. The defeat devices 16 . 17 can have a pure on / off function, ie the respective audio signal from the audio power output stages 6 . 7 let through or from the speaker terminals 24 . 25 separate. The defeat devices 16 . 17 may also have the function of an adjustable attenuation or attenuation of the respective audio signals, which then also from the computer unit 2 is controlled.

Der Audiosignalverstärker 1 weist ferner zwei Audiosignaleingangsanschlüsse 22, 23 auf, über die von hochohmigen Audiosignalquellen stammende Audiosignale eingespeist werden können. Die Audiosignaleingangsanschlüsse 22, 23 sind über jeweilige Eingangsverstärker 20, 21 mit Analog/Digital-Wandlern 18, 19 verbunden. Über die Analog/Digital-Wandler 18, 19 werden die an den Audiosignaleingangsanschlüssen eingespeisten Signale digitalisiert und dann der Rechnereinheit 2 zugeführt. The audio signal amplifier 1 also has two audio signal input terminals 22 . 23 via which audio signals originating from high-impedance audio signal sources can be fed in. The audio signal input terminals 22 . 23 are via respective input amplifiers 20 . 21 with analog / digital converters 18 . 19 connected. About the analog / digital converter 18 . 19 The signals input to the audio signal input terminals are digitized and then the computer unit 2 fed.

Die Rechnereinheit 2 führt verschiedene Funktionen aus, z.B. die digitale Verarbeitung und Filterung der von den Audiosignaleingangsanschlüssen 22, 23 eingespeisten Signale und eine entsprechend gefilterte Abgabe von Audiosignalen über die Audioleistungsendstufen 6, 7 an den Lautsprecheranschlüssen 24, 25. Hierbei überwacht die Rechnereinheit 2 anhand der über die Analog/Digital-Wandler 8, 9, 10, 11 zugeführten Werte die Lautsprecher 26, 27, indem ein Vergleich von gemessenen Werten der Audiosignalspannung U_m, des Audiosignalstroms I_m und/oder einer daraus abgeleiteten Größe mit anhand eines Lautsprechermodells bestimmten zu erwartenden Werten U_b, I_b solcher Größen durchgeführt wird und ein Vergleichsergebnis SIF bestimmt und ggf. ausgegeben wird, z.B. auf der Anzeigeeinrichtung 3. The computer unit 2 performs various functions, such as digital processing and filtering of the audio signal input terminals 22 . 23 fed signals and a corresponding filtered output of audio signals via the audio power amplifiers 6 . 7 at the speaker terminals 24 . 25 , Here, the computer unit monitors 2 on the basis of the analog / digital converter 8th . 9 . 10 . 11 supplied values the speakers 26 . 27 in that a comparison of measured values of the audio signal voltage U _m , of the audio signal current I _m and / or a quantity derived therefrom is carried out with expected values U _b , I _{b of} such variables determined on the basis of a loudspeaker model and a comparison result SIF is determined and possibly output , eg on the display device 3 ,

Zur Lautsprecherüberwachungseinrichtung zählen entsprechende Teile der Rechnereinheit 2, die Analog/Digital-Wandler 8, 9, 10, 11, die Stromsensoren 12, 14, die Spannungssensoren 13, 15 und, sofern optional vorgesehen, die Unterbrechungseinrichtungen 16, 17. The loudspeaker monitoring device includes corresponding parts of the computer unit 2 , the analog / digital converter 8th . 9 . 10 . 11 , the current sensors 12 . 14 , the voltage sensors 13 . 15 and, if optionally provided, the interruption devices 16 . 17 ,

Anhand der 2 wird eine Bestimmung eines Vergleichsergebnisses SIF beispielhaft beschrieben, wie sie in der Rechnereinheit 2 für jeden der Audiokanäle, d.h. für jeden Lautsprecher 26, 27 separat, bestimmt werden kann. Der in 2 dargestellte Block 30 kann z.B. in Form eines Computerprogramms oder als digitales Signalfilter in der Rechnereinheit 2 ausgeführt werden. Dem Block 30 werden die digitalisierten, gemessenen Werte der Audiosignalspannung U_m und des Audiosignalstroms I_m zugeführt. In einem Block 31 ist ein Lautsprechermodell des angeschlossenen Lautsprechers vorgesehen, z.B. in Form einer Vielzahl von IIR-Filtern IIR1, IIR2, IIR3, ..., IIRn. Hierdurch wird ein bei gegebener, gemessener Audiosignalspannung U_m erwarteter Wert des Audiosignalstroms I_b bestimmt. In einem darauf folgenden Block 32 kann eine weitere Frequenzfilterung erfolgen, z.B. um ein bestimmtes gewünschtes Frequenzband zu separieren. Der von dem Block 32 abgegebene gefilterte erwartete Audiosignalstrom I_b,f wird einem Vergleichsblock 34 zugeführt. Der gemessene Audiosignalstrom I_m wird über ein Filter 33 in vergleichbarer Weise gefiltert wie der Audiosignalstrom I_b im Block 32, d.h. es wird das gleiche Frequenzband separiert. Der von dem Filter 33 abgegebene, gefilterte gemessene Audiosignalstrom I_m,f wird ebenfalls dem Vergleichsblock 34 zugeführt. Im Vergleichsblock 34 werden die zugeführten Werte miteinander verglichen und als Vergleichsergebnis SIF in einem Block 35 ausgegeben. Based on 2 a determination of a comparison result SIF is described by way of example, as used in the computer unit 2 for each of the audio channels, ie for each speaker 26 . 27 separately, can be determined. The in 2 illustrated block 30 can eg in the form of a computer program or as a digital signal filter in the computer unit 2 be executed. The block 30 the digitized, measured values of the audio signal voltage U _m and the audio signal current I _{m are} supplied. In a block 31 is a speaker model of the connected speaker provided, for example in the form of a variety of IIR filters IIR1, IIR2, IIR3, ..., IIRn. As a result, a value of the audio signal current I _b expected for a given, measured audio signal voltage U _{m is} determined. In a subsequent block 32 For example, another frequency filtering may be performed to separate a particular desired frequency band. The one from the block 32 filtered filtered expected audio signal current I _{b, f} is a comparison block 34 fed. The measured audio signal current I _m is via a filter 33 filtered in a comparable manner as the audio signal stream I _b in the block 32 ie the same frequency band is separated. The one from the filter 33 The outputted, filtered measured audio signal current I _{m, f} is also the comparison block 34 fed. In the comparison block 34 the supplied values are compared with each other and SIF in a block as a comparison result 35 output.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Vergleichsgröße SIF mit einem Wertebereich von –1 bis +1 bestimmt, wobei der Wert SIF = +1 eine völlige Übereinstimmung zwischen dem erwarteten Audiosignalstrom I_b,f und dem gemessenen Audiosignalstrom I_m,f angibt. Ein Wert von SIF = –1 zeigt eine komplette betragsmäßige Übereinstimmung dieser beiden Werte an, wobei die Vorzeichen unterschiedlich sind. Ein Wert SIF = 0 zeigt an, dass keine Übereinstimmung vorliegt. Der Zustand „keine Übereinstimmung“ kann nach Bedarf definiert werden. So kann z.B. auf den Zustand „keine Übereinstimmung“ erkannt werden, wenn die in dem Vergleichsblock 34 verglichenen Größen um einen bestimmten Faktor betragsmäßig unterschiedlich sind, z.B. um den Faktor 10 oder 100. In an advantageous embodiment, the comparison variable SIF is determined with a value range of -1 to +1, the value SIF = +1 indicating a complete match between the expected audio signal current I _{b, f} and the measured audio signal current I _{m, f} . A value of SIF = -1 indicates a complete magnitude match of these two values, with the signs being different. A value SIF = 0 indicates that there is no match. The "no match" state can be defined as needed. Thus, for example, the state "no match" can be recognized if the in the comparison block 34 are different in magnitude by a certain factor, eg by a factor of 10 or 100.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Vergleichsergebnis SIF wie folgt bestimmt werden. Zunächst sei angenommen, dass keiner der Werte I_b,f und I_m,f gleich 0 ist, d.h. es liegt ein Audiosignal mit einer auswertbaren Amplitude vor. Sodann erfolgt eine Fallunterscheidung:

In an advantageous embodiment of the invention, the comparison result SIF can be determined as follows. First assume that none of the values I _{b, f} and I _{m, f} equals 0, ie an audio signal with an evaluable amplitude is present. Then a case distinction is made:

Ferner wird der Betrag der Größe a gebildet: b = |a| Furthermore, the amount of the size a is formed: b = | a |

Das Vergleichsergebnis SIF kann dann wie folgt bestimmt werden:

The comparison result SIF can then be determined as follows:

Die 3 zeigt eine Lautsprecherüberwachungseinrichtung 40, die als separate Baueinheit realisiert ist, d.h. nicht Bestandteil eines Audiosignalverstärkers ist. Die Lautsprecherüberwachungseinrichtung 40 kann z.B. als Zubehörteil zum Anschließen an einen Audiosignalverstärker 41, wie in der 3 dargestellt, vertrieben werden. Der Audiosignalverstärker 41 wird dann an Eingangsanschlüsse 42, 43 der Lautsprecherüberwachungseinrichtung 40 angeschlossen. Im Übrigen weist die Lautsprecherüberwachungseinrichtung 40 die mit gleicher Nummerierung bereits anhand der 1 beschriebenen Komponenten auf. The 3 shows a speaker monitoring device 40 , which is realized as a separate unit, that is not part of an audio signal amplifier. The loudspeaker monitoring device 40 can eg as an accessory to connect to an audio signal amplifier 41 , like in the 3 represented, sold. The audio signal amplifier 41 will then be at input terminals 42 . 43 the speaker monitoring device 40 connected. Otherwise, the loudspeaker monitoring device 40 those with the same numbering already on the basis of 1 described components.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

EN60800 [0021]

Claims

Speaker monitoring device ( 2 . 8th . 9 . 10 . 11 . 12 . 13 14 . 15 . 16 . 17 . 40 ) for monitoring at least one loudspeaker ( 26 . 27 ) connected to an audio signal source ( 6 . 7 . 41 ) is connected to the audio signal source during operation ( 6 . 7 . 41 ), characterized in that the loudspeaker monitoring device comprises a voltage sensor ( 13 . 15 ) for measuring the audio signal source ( 6 . 7 . 41 ) to the speaker ( 26 . 27 ) output audio signal voltage (U _m ) and a current sensor ( 12 . 14 ) for measuring the audio signal source ( 6 . 7 . 41 ) to the speaker ( 26 . 27 ) audio signal stream (I _m ), the loudspeaker monitoring device having a memory ( 28 ), in which a loudspeaker model ( 31 ) with the audio signal source ( 6 . 7 . 41 ) connected speaker ( 26 . 27 ), which contains an association between measured and expected values of the audio signal voltage, the audio signal current and / or a variable determined therefrom for the respective frequency of the audio signal, wherein the loudspeaker monitoring device is set up to compare the measured values of the audio signal voltage (U _m ), the audio signal current (I _m ) and / or a size determined therefrom with the aid of the loudspeaker model ( 31 ) to perform certain expected values of the audio signal voltage (U _b ), the audio signal current (I _b ) and / or a size determined therefrom and to determine a comparison result (SIF).

Loudspeaker monitoring device according to claim 1, characterized in that the frequency response of the connected loudspeaker ( 26 . 27 ) in the speaker model ( 31 ) is modeled using filters.

Loudspeaker monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the loudspeaker model ( 31 ) Data describing the characteristics of the loudspeaker ( 26 . 27 ) for the entire frequency range or for one or more sub-frequency ranges.

Loudspeaker monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the loudspeaker monitoring device is adapted to separately compare the measured values of the audio signal voltage (U _m ), the audio signal current (I _m ) and / or a variable determined therefrom for several subfrequency ranges using the Speaker model ( 31 ) to perform certain expected values of the audio signal voltage (U _b ), the audio signal current (I _b ) and / or a size determined therefrom and to determine respective comparison results (SIF).

Loudspeaker monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the loudspeaker monitoring device is set up to determine as a comparison result (SIF) a correlation coefficient which indicates the correspondence between the measured and the expected values of the audio signal voltage, the audio signal current and / or a variable determined therefrom in which the correlation coefficient indicates at least the states complete match, no match, and out-of-phase match.

Loudspeaker monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the current sensor ( 12 . 14 ) is designed as a Hall sensor.

Loudspeaker monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the loudspeaker monitoring device is set up, in a start-up mode, a reference signal as an audio signal to the loudspeaker ( 26 . 27 ), thereby measuring reference data for the audio signal voltage and the audio signal current, and from the measured reference data automatically the loudspeaker model ( 31 ) or parameterize.

Loudspeaker monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the loudspeaker monitoring device is set up to monitor the signal strength of the audio signal and to transmit a pilot tone generated by the loudspeaker monitoring device as an audio signal to the loudspeaker ( 26 . 27 ) when the monitored signal strength falls below a predetermined minimum value.

Loudspeaker monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the loudspeaker monitoring device is set up to control the output of the audio signal to the loudspeaker ( 26 . 27 ) depending on the result of the comparison (SIF) or otherwise affected.

Loudspeaker monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the loudspeaker model ( 31 ) Data on the behavior of the connected loudspeaker ( 26 . 27 ) in case of electrical overload and / or the aging behavior of the loudspeaker ( 26 . 27 ) having.

Audio signal amplifier ( 1 ) with a loudspeaker monitoring device ( 2 . 8th . 9 . 10 . 11 . 12 . 13 14 . 15 . 16 . 17 . 40 ) according to any one of the preceding claims.

Method for monitoring an audio signal source ( 6 . 7 . 41 ) connected speaker ( 26 . 27 ) during operation of the audio signal source ( 6 . 7 . 41 ), characterized in that a comparison of sensors ( 12 . 13 . 14 . 15 ) measured values of the audio signal source ( 6 . 7 . 41 ) to the speaker ( 26 . 27 ) output audio signal voltage (U _m ), the output audio signal current (I _m ) and / or a size determined therefrom by means of a loudspeaker model ( 31 ) is performed on certain expected values of the audio signal voltage (U _b ), the audio signal current (I _b ) and / or a variable determined therefrom and a comparison result (SIF) is determined, wherein the loudspeaker model ( 31 ) contains an association between measured and expected values of the audio signal voltage of the audio signal stream and / or a variable determined therefrom for the respective frequency of the audio signal.

Computer program with program code means, in particular a computer program stored on a machine-readable carrier, arranged for carrying out the method according to claim 12, when the computer program is stored on a computer ( 2 ) is performed.