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扬声器是声系统设备的终端环节，是最重要的电声器件之一。自扬声器诞生而来，关于其基本原理、设计方法及失真补偿等的研究从未间断。近年来，随着移动多媒体的快速发展，小尺寸扬声器得到了越来越广泛的应用。然而，小尺寸扬声器由于其结构上的限制，一般难以重放高质量的低频声信号，而利用数字信号处理技术强制抬升扬声器的低频响应，又存在损坏扬声器的风险。为此，本文一方面研究基于平衡截断模型(Balanced Model Truncation，BMT)的扬声器均衡算法用于补偿扬声器的系统失真，另一方面研究基于电流反馈信号的扬声器在线保护系统，提出在保护扬声器的情况下能有效扩展扬声器低频响应的算法。本文的主要内容和创新点如下: (1)提出了基于平衡截断模型的扬声器均衡算法。该算法能建立同时保留扬声器幅度信息和相位信息的扬声器混合相位模型，为扬声器设计幅度均衡器和相位均衡器。在此基础上，该算法能通过Hankel特征值图为均衡器定阶，解决了传统扬声器均衡算法无法在均衡器设计之前为均衡器定阶的问题。此外，算法还能利用平衡截断模型的性质保证IIR均衡器的稳定性，以及利用Hankel模来精确控制均衡误差。最后，由于算法中不存在任何迭代求解的过程，因此算法不存在收敛性的问题。 (2)从理论上推导了在扬声器振膜振幅约束条件下的扬声器均衡目标函数低频截止频率的最小值。就闭箱式和倒相式两种最常见的扬声器箱体结构分别进行推导，得到了在保证均衡后的扬声器振膜位移峰值不超过均衡前扬声器振膜位移峰值的情况下，均衡目标函数所能设计的最低低频截止频率值。在此基础上，基于心理声学相关结论对均衡目标函数的结构进行改进，进一步提升均衡后扬声器系统的低频性能。 (3)提出了基于振膜振幅约束条件的扬声器低频自适应均衡算法。该算法能利用测量得到的扬声器模型的电参数，自动设计出满足扬声器振膜振幅约束条件的均衡目标函数，在满足振膜振幅约束条件的情况下，为不同的扬声器量身定做能发挥扬声器最大低频效能的均衡滤波器。 (4)研究探讨了基于电流反馈信号的扬声器系统非线性失真在线补偿的问题，此外，搭建了扬声器在线保护系统实验平台，该系统能根据扬声器的不同工作状态和播放环境自适应跟踪扬声器电参数的变化，并实时估计扬声器振膜的位移值。