声学基础与理论

本文首发于微信公众号「声学号角」 之前在抑制振膜分割振动的一些方法归纳文章中最后提到有调整辐射声场的一些方法。今天介绍下声滤波器。 目前，很音箱多产品希望形成360°的全方位声场覆盖，使得每个方向听到的声音是一致的。下面是其中一种方案。在扬声器振膜前增加一个相位塞，引导声音从侧面发出。 但这种结构在相位塞和振膜之间的空腔会声模态共振，从而在最终的频响曲线上造成峰谷。 其中一种思路是在相位塞中挖一个空腔，空腔内部可以填充吸音阻尼材料，并同时在空腔上增加穿孔盖板。 这种方式相当于增加了一个旁路的赫姆霍兹共鸣腔，等效于一个滤波器。 在南大《声学基础》的5.3.2章节有简单的理论推导。 很容易可以想到，谐振腔体的口径，深度，内部阻尼材料的特性，穿孔盖板的开孔比例，孔大小，盖板的深度等都会对频响曲线产生较大影响。 要想仿真出上述参数对最终频响曲线的影响，可以采用集中参数等效电路的方式，或者有限元的方式进行。 有感兴趣或者有需求的可以自行尝试。 下图是仿真对比不同谐振腔体的口径对频响曲线的影响。蓝色是无谐振腔体曲线，其余三条分别对应不同口径的频响曲线。 实测验证声滤波器效果的对比。下图中黑色曲线是未加声滤波器前的曲线，红色是填充低密度玻纤，蓝色是填充高密度玻纤。 手机侧出音扬声器其实也可以考虑参考这种思路，以消除空腔造成的声模态形成的频响曲线的峰谷。当然同时要考虑结构上尺寸是否允许。

本文首发于微信公众号「声学号角」 压缩高音相位塞需要将压缩高音出来的声音，经过一定的压缩比，分成一个或多个等声学路径直到平出口。思路和线阵列上用的波导管设计有类似的地方，相互之间也有耦合的联系。 线阵列音箱上使用的波导管优化 向后辐射相位塞： 其中一种方案很传统，效果相对比较差的设计。不同声学路径差别较大，高频延展不够。 类似这种： 另一种基本达到预期的设计方案。 调整相位塞的空气通道，使得每条通道的声学路径差异很小，以 拓展高频。 对应的指向性 向前辐射相位塞： 最简单的可以参考这篇文章 【扬声器系统设计与仿真】压缩驱动头以及号角仿真 以下是一种比较特殊的非轴对称压缩高音相位塞设计。 这种方案设计得到的话，可以取得非常好的效果。 高频延展更好，频带更宽，失真更低。 当然调整起来也相对来说更麻烦。 设计是采用环状振膜来取代传统的球顶振膜，在下面这篇文章中有略微提到过： 尖鼻子环状高音 相位塞的设计方案很多，只要把握好原则即可

本文首发于微信公众号「声学号角」 对于科学计算来说，Mahtematica比其他软件不知道高哪里去了。可以和数学家、物理学家、工程师谈笑风生。 Mathematica支持各种物理单位，可以写出数学教科书般的表达式… 下面是随便一款扬声器的参数计算过程。 把文档内容摘录于下： Rhoair = Quantity[1.18, “Kilograms/(Meters*Meters*Meters)”] Cair = Quantity[345.4, “Meters/Seconds”] Re1 = Quantity[3.4, “ohm”] Dia = Quantity[12.87, “Centimeters”] BL = Quantity[5, “Teslas*Meters”] Cms = Quantity[480, “Micrometers/Newtons”] Mms = Quantity[14, “Grams”] Qms = 3.35 Znom = Quantity[4, “ohm”] Fs = UnitConvert[1./(2 [Pi] Sqrt[Mms Cms]), “Hz”] Qes = Re1/(BL^2 Cms Fs 2 [Pi]) Qts = 1/(1/Qms + 1/Qes) Sd = [Pi] (Dia/2)^2 Vas = UnitConvert[Rhoair Cair^2 Cms Sd^2, “Liters”] N0 = (Rhoair BL^2 Sd^2)/(2 [Pi] Cair Mms^2 Re1) …