COMSOL Multiphysics 5.5新的微型扬声器案例
COMSOL Multiphysics 5.5新添加了一个比较全面的微型扬声器分析案例。
下面让大家先睹为快。
分析步骤：
第一步，从扬声器的几何形状开始，使用轴对称电磁模型来表征音圈和磁路的频率相关响应。
第二步，计算膜片的非线性机械特性并将其与测量结果进行比较。
第三步中，将代表电磁物理的集总电路耦合到3D模型，在该模型中分析扬声器的机械和声学响应并将其与测量结果进行比较。
微型扬声器的几何机构模型如下图所示。因为是非轴对称的，所以需要采用完整3d模型来进行分析。
忽略支架，盖板等的振动。
磁路是轴对称的，可以采用2d轴对称模型分析。电磁场分析，获取复阻抗值 Z(f)。基本分析过程和常规扬声器是一致的，不做过多细节阐述。
唯一的区别是在下图蓝线位置增加了一个“低磁导率薄间隙”的设置。考虑组件之间的表面粗糙度或薄胶层对磁场分布的影响。
对比仿真和实测的BL(x)
机械结构振动分析，计算非线性Cms(x)。简化起见，只考虑几何非线性。需要采用3d模型，膜片可以抽壳定义厚度。
对比仿真和实测的Cms(x)
电声分析，计算扬声器响应实测对比。将从前面电磁分析中得出的特性包括在电路中，并耦合到其他物理学上。
膜片的阻尼系数对频响曲线的结果影响不小，进行测试和设置的时候需要多留心。
对比仿真和实测的阻抗曲线
其中的7.3kHz峰值，是由于膜片本身的径模态，以及后通风口的非对称分布引起的摇摆模式，叠加共同作用引起的。
仿真得到的峰更尖锐，应该是未考虑孔和磁路间隙等位置的空气热粘滞效应造成的。可以将孔和磁路间隙处定义为热粘性声学模型，应该可以匹配吻合得更好。
对比仿真和实测的频响曲线
可以发现7.3kHz附近的声压级，仿真比实测高，和阻抗曲线的结果一致。采用热粘性声学模型后，吻合程度提高。当然计算量会加大不少。
12kHz后的仿真实测差异，还需要进一步探讨。
