扬声器有效辐射面积非线性Sd(f,x)_振动

扬声器有效辐射面积非线性Sd(f,x)

—

有效辐射面积Sd

前期对扬声器有效辐射面积Sd的计算方法和仿真过程做了一些描述。

扬声器有效振动质量Mms以及有效辐射面积Sd

扬声器有效辐射面积Sd的仿真探讨

对常规单半圆悬边(或者叫折环)的单元，R. Small提出了一个近似计算的公式。

所以，对常规单元来说，直接用悬边的中间位置计算Sd即可。对跑道形或者方形单元也是同样适用的。

Sd的准确计算，尤其对微型扬声器比较重要。因为本身振动面积不大，计算偏差过大，会导致灵敏度，Vas等参数计算错误。

下图是某一个频率下，一款耳机单元的振动情况，以及位移随振膜位置的分布。

微型扬声器Sd的测试方法主要有两种。

闭箱测试

第一张图是实测过程，第二张图是原理图。通过激光监测膜片位移。通过麦克风监测腔体内声压变化，从而得到腔体内容积的变化。通过换算即可得到有效振动面积Sd，以及Sd随频率变化的关系。

激光扫描

通过激光扫描整个振膜表面的振动情况，然后计算位移面积分/音圈位移即可得到Sd，以及Sd随频率变化的关系。

可以取有效频率范围内，比较稳定一段的平均Sd认为是单元的有效辐射面积Sd。

仿真Sd，以及Sd随频率变化的方法在之前的文章中讲过，就不再复述了。

—

有效辐射面积非线性Sd(f,x)

通过前面的论述，我们知道，有效辐射面积Sd是和频率相关的一个参数。

但同样Sd和位移也是存在相关性的。不过相关的研究非常少。

对常规单半圆悬边的单元，可以推导得到近似Sd(x):

对非完全规整的单元，可以通过仿真的方法来计算Sd(x)。

据说Klippel内部正在内测测试Sd(x)的功能，需要采用直流+激光Scanner系统扫描的方式来测量。可能会在后续的版本中推出这个功能。

Sd(x)变化较大的时候，比较容易引起互调失真。

下面两张图是尝试性地计算Sd(f,x)，两种不同的显示方式:

来源：声学号角

扬声器跌落仿真

01—显式动力学跌落/冲击/碰撞都属于高度非线性。常见应用在手机行业跌落失效分析，汽车行业碰撞失效分析，和军工行业子弹穿甲效果分析等。对于扬声器来说，可以对应用在音箱、扬声器单裸跌，带包装跌落试验的仿真上。需要采用显式动力学算法。a. Solidworks。自带一个简单的跌落仿真模块，计算非常快。不清楚结果是否可信。b. Comsol。无显式算法。c. Ansys。自带AutoDYN（目前在Ansys workbench 界面下名称是Explicit Dynamics），也购买了LS-DYNA的求解器。d.ABAQUS。说起结构非线性分析，不得不提ABAQUS。显式分析和隐式分析可以无缝衔接，相互传递数据。之前一个案例用ANSYS不同求解器对比过。AutoDYN和LS-DYNA采用显式算法，结果接近。瞬态的默认隐式算法和上述两种结果差异较大。 02—扬声器单元裸跌显式动力学算法可以认为不存在收敛问题。唯一需要注意的是时间步要足够小，以减少计算误差。为简化模型，仅取盆架一半，磁路重量通过一个集中的负载添加到盆架底部。动态演示盆架形状和应力的变化，以及跌落碰撞的力传导过程03—单元带音箱前面板跌落事实上，更合理的模型应该是扬声器盆架+磁路+音箱进行整体跌落仿真，才更符合实际的使用状况。当然这计算量会相当大。这个单元带音箱前面板跌落的模型在配置还不错的工作站上计算了将近24个小时。因为分析时间步要很非常小，比如10^(-8)s之类的。这是显式动力学算法特性决定的。需要说明下：目前扬声器跌落仿真只是在摸索中。模型和设定以及简化未必非常合适。仅仅作为一个探究的方向。另外还需要考虑如何能够对照实际的跌落试验进行验证，找出扬声器和音箱设计的薄弱环节，以及如何进行优化。仿真要与工程实践相结合才有意义。来源：声学号角