本文首发于微信公众号「声学号角」 分布振动式扬声器DML是由NXT开发的一种平板扬声器。振动板近似无规则振动。前后同时辐射，是同相位的，不需要箱体。 下面是一些示意图。 指向性气球图。其偏轴响应避免了传统平板扬声器的缺陷和问题。 尝试制作了一个comsol app，将DML模型参数化，包括振动板的大小，激励源的大小和位置等等。当然因为扬声器模型和材料参数都是假设的，所以只是玩玩而已，对我个人来说可以算屠龙之技之一了。 可以通过修改振动板的尺寸，达到激励源的大小和位置来使得频响曲线延展更好，响应更平坦的目的。 可惜音质好像未受到大众市场的肯定，目前应用场景有限。希望扬声器这个行业多些类似的技术上的突破性创新，而不只是在结构外观上折腾。说不准哪天就引领潮流了呢。
本文首发于微信公众号「声学号角」 由于激励（电信号输入，通常是粉噪），以及边界条件过于复杂，很难抽象为简单的模型。准确的模拟需要考虑电场，磁场，热场，结构力学，流场等的耦合。音圈是主要热源，温度上升反过来又会造成音圈直阻上升，从而影响发热功率。磁路中的感应电流是次要热源 (金属件，包括T铁，夹板，短路环等会产生涡流，生成次级热源)，跟电信号激励的频率等又相关。音圈（热源）上下运动，振膜也跟着运动，空气也会参与强迫对流。 根据以上理论上可以构建出合适的物理模型，但是这么复杂的多物理场耦合模型是很难对实际产品进行求解的。还够不上精确的定量的工程实用价值。 Klippel构建了一个扬声器的热等效电路模型，但必须得有样机实测才能拟合出参数，对初期研发的作用不是那么大。 另外也有号称可以模拟扬声器散热的，基本上只是单独用热场，最多也就耦合电磁场进行近似计算。或者小信号激励&低温。当然这个可以定性地指导散热改善的方向。 需要进一步的探讨和研究。 附上一张对不同位置打孔的直观流动冷却图。 定性地分析当然也有一定的价值
本文首发于微信公众号「声学号角」 音圈规在扬声器的装配过程中是非常关键的一个夹具。 除了音圈规的尺寸需要考虑好部件和夹具本身的公差配合外，还需要考虑其他方面的影响。 如果音圈规太松，无法绷紧音圈，所以目前常用的音圈规设计都是加钢圈弹簧的，同时音圈规开槽。 但弹簧的位置，粗细，以及音圈规开槽的大小对音圈规的使用，以及扬声器的装配都会产生影响。 目前行业中主要都是靠经验和实际样品来验证。 其实可以尝试使用仿真的工具来优化音圈规设计。 下图是我个人最近为一款新的低音扬声器产品设计的音圈规。已经优化过钢圈弹簧的位置，粗细，以及音圈规开槽的宽度。 下图是模拟人手捏合音圈规时的变形结果。 再贴一张未变形，只显示位移大小的位移分布云图。以方便对比。 当然，以上只是目前用得最普遍的音圈规设计样式。 还有其他各种不同的设计样式。 试贴出几例。 都是优化之前的。可以看到音圈规上下的位移并不一致。使用的时候就不会那么顺畅。
本文首发于微信公众号「声学号角」 主要通过分析一个扬声器Kms(x)仿真不收敛的解决案例，来讨论下有限元非线性计算时应该注意的事项，以及非线性计算时求解器设置。供各位参考。 昨天一个朋友用comsol分析一款支片（弹波）的Kms（x）时，用最大位移5mm计算时，收到一个错误提示：“达到最大牛顿迭代次数”。只能计算到2mm。我花了点时间帮助他解决了一下。就以此为案例，解剖下麻雀。 Comsol复杂模型的默认网格划分/默认求解能力和非线性的计算能力相比较与其他软件如Ansys或者ABAQUS是存在一定差距的，所以网格和求解器在求解复杂非线性模型时需要根据有限元计算理论进行一定的手动调整。 首先介绍下，Kms(x)的仿真分析大致有两种思路：1.给定一个力，然后计算位移，力/位移就是Kms。2.给定一个位移，然后计算其他刚性部件的反作用力，力/位移就是Kms。这两种思路对应的有限元软件内部算法也略有差异，不过一般使用专业软件不需要考虑那么深。 以下讨论的解决技巧不局限于comsol,对其他软件进行非线性仿真时出现不收敛也是适用的。 我的解决思路是这样的： 1. 检查结果。支片在2mm时显然未拉伸至最大，所以不是因为变形过大造成不收敛。 2. 检查求解记录。通过查看求解器的收敛曲线，发现未相对误差经过25次迭代之后未达到0.001，从而显示不收敛。 3. 检查参数。这个案例用的是给定一个位移，然后计算反作用力的方法。Comsol采用参数化扫描时，需要避开位移0点，否则Kms计算会出错。所以位移设置修改为从-5.01mm计算到5mm。 4. 检查物理场边界/载荷设置。加载位移时，除需要计算方向指定位移外，将其他方向的位移设置为0。防止计算误差导致在理论上不可能有位移的方向移动。 5. 检查网格。网格足够密。适当调稀疏了点，够用就好。 6. 检查求解器设置。这是这个案例最关键的部分。首先将最大迭代数从默认25修改为50，发现相对误差还是大于0.001。所以再考虑将相对容差从默认0.001调整为0.002，当然这个会损失一定的精度。具体见下面的图。 7. 顺利求解完成。从结果来看，精度的损失是可以接收的，Kms(x)曲线光滑且走势符合预期。当然其中经过多次参数尝试和调整。不过大体思路就是这样。遇到类似问题的朋友也可以照此解决。 最后，以comsol的结构非线性求解为例，大体讲解下求解器的相关设置。有兴趣的可以按下F1多看看官方的帮助文档，这个是最专业的。 默认采用的是直接求解法，存在多个求解器。直接法一般是通过牛顿迭代法，转化为线性问题，然后直接暴力展开矩阵求解。这种方法比较稳定，鲁棒性强，不过内存占用较多。 也可以修改为迭代求解，同样存在多个求解器。相对直接求解，可以减少内存开销，计算速度一般情况下会略快。不过相对更容易不收敛，不如直接法稳定。需要一个比较好的初始预估值，不然结果容易发散。 考虑不同非线性程度，可以考虑不同的非线性方法。默认就是定常的牛顿法。形状畸变比较严重的结构，需要考虑使用比如自动高度非线性牛顿法。遇到不收敛的情况，有时也需要适当调整阻尼因子，以增加收敛性和鲁棒性。 通常情况下非线性不收敛可以参考本案例，检查好参数/物理场设置/网格/求解器即可。求解器优先选用默认的直接法求解，遇到问题优先调整迭代次数，还有问题再调整相对容差，最后再考虑更换求解方式或者调整其他参数。当然具体需要结合收敛曲线分析判断。