介电弹性体扬声器的声振耦合建模

介电弹性体膜是能够变形的柔软电活性材料。当在空腔上膨胀时，薄膜会发出声音，因此可以用作扬声器。

通过建立介电弹性体膜的完全耦合有限元模型，可以详细分析其振动和声学性能。涉及到的物理场包括静电，结构，声学等。

弹性体膜通常为硅树脂或丙烯酸树脂）制成，夹在两个电极之间。电极通常由导电油脂或碳粉制成。

当在电极之间施加高电压时，膜变薄并且面积扩大可以超过100％。可以利用这种面积变化来产生体积位移，该体积位移会发出声音。

膜片可以做成平的或者半弯曲的形状。

介电弹性体扬声器一般都需要一个非常高的直流偏置电压。

有限元的模型和网格划分见下图。PML完美匹配层一般会划分成更规则的形状，以便更好地吸收边界声波，减小反射。

频率响应函数通过三种方法计算：

1. FEM有限元分析：针对所有感兴趣的频率，直接多物理场耦合求解系统模型；

2. 模态：计算前250阶模态响应，包括PML层，再进行模态叠加求解频率响应；

3. 模态KH：使用Kirshoff-Helmholtz积分将使用模态方法计算的近场压力传播到远场。使用与模态方法相同的方法。下图中Receiver是指积分的接收器位置。
   

三种方式仿真出来的频响曲线对比：

Demo实测：

实测频响曲线：

指向性：