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本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 简介 介绍最新AES New York 2018，145th International Pro Audio Convention 仍然是之前介绍新AES大会的文中提到的一篇文章。 “Characterization of Nonlinear Port Parameters in Loudspeaker Modeling”（倒相管非线性参数） 作者Doug Button是Harman的非常资深的工程师。论文中展示了一种估计倒相管非线性参数的新方法。指出倒相管的声质量和声阻是随箱内声压和管内风速变化的。并提出了测试相关非线性参数的方法。 02 — 建模 为便于建模，将倒相管的声质量Ma和声阻Ra近似定义为依赖输入电压。 圆柱形倒相管雷诺数 其中𝜌是空气密度，D是倒相管直径，𝜇是空气动力粘度，𝑞是体积流速。 一般认为Ry>4000为湍流。 装箱后振动系统的非线性动力学方程 针对倒相箱的声场有 03 — 测试 下图是一款音箱，有两个三角形出口的倒相管。 倒相管的声阻Ra随输入电压变化 倒相管的声质量Ma随输入电压变化 下图是另一款音箱，有两个圆形出口的倒相管。 倒相管的声阻Ra随输入电压变化。可以采用2阶多项式拟合。 倒相管的声质量Ma随输入电压变化。可以采用Sigmoid函数拟合。 上面是我的个人微信，加我的时候请表明身份，注明来意。

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 新结构压缩高音 介绍最新AES New York 2018，145th International Pro Audio Convention 仍然是之前介绍新AES大会的文中提到的一篇文章。 “Horn Driver Based on Annular Diaphragm and the Side-Firing Compression Chamber”（基于环形膜片和侧面辐射腔体的压缩高音） 作者Alexander Voishvillo是JBL Pro的杰出工程师(Distinguished Engineer)。本次论文主要分享了一种新的环状压缩高音的设计。 新结构剖面图 相对于传统结构会略简单。对相位塞部件的精度要求也会相对低一些。 02 — 对比不同侧面辐射前腔 下图是最终选定的前腔空气模型。大概一半的膜片是直接辐射的。 仿真带一个标准Holland-Newell号角的远场频响曲线 前腔全部打开，膜片直接辐射 仿真带号角的远场频响曲线 从3kHz开始频响持续下跌的原因是膜片不同位置振动辐射的声波相位干涉造成。 前腔局部打开，膜片小部分直接辐射 仿真带号角的远场频响曲线 从11kHz开始频响快速下跌，的原因是膜片不同位置振动辐射的声波相位干涉造成。 文中还做了一些细致的理论推导，感兴趣的朋友可以自行查阅。 最终的实际产品和测试用到的号角 上面是我的个人微信，加我的时候请表明身份，注明来意。

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 声学元件的数值优化 之前的文章有提到最新一届的AES大会将于2018年10月17日至20日在纽约举办。 介绍最新AES New York 2018，145th International Pro Audio Convention 其中有一篇论文“Numerical Optimization Strategies for Acoustic Elements in Loudspeaker Design”（扬声器设计中声学元件的数值优化策略）。 作者Andri Bezzola是来自三星美国音频实验室的工程师。介绍了利用数值优化方法对扬声器系统中的声学元件，比如波导，相位塞等进行优化的方法。常用的设计优化算法包括参数优化，形状优化和拓扑优化。 02 — 参数优化 一般来说，参数优化的控制变量建议做一个转换，将变量取值范围定义为01，或者-11。这样对优化的收敛会有帮助。 文中举了一个号角优化的例子。采用JBL 2409H压缩高音单元。 号角的入口，出口，高度都固定。将号角横截面曲线参数化。 目标函数是使得60°偏轴响应平滑。如下图绿色曲线所示。 优化后的最终形状，以及横纵两个方向偏轴响应实测(虚线)与仿真(实线)的对比。 03 — 形状优化 形状优化的控制参数是直接作用于网格。所以网格需要根据实际情况尽可能精细。 文中针对一款三通道的压缩高音相位塞进行优化。 优化前，频响会出现多个谷。 经过优化前后，频响比较平滑。 04 — 拓扑优化 拓扑优化可以用来找到最佳的几何模型。最开始起源于结构力学中，在一定条件下材料的最佳分配方案。 可以参考我之前的文章。 【扬声器仿真高阶应用】扬声器盆架设计的拓扑优化 磁路拓扑优化 文中以一款高音相位塞为例。 高音单元的仿真和实测对比 初始相位塞形状，如下图绿色部分 拓扑优化过程 优化后的结果，高频延展更好了 上面是我的个人微信，加我的时候请表明身份，注明来意。

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 有效振动质量Mms 前期对扬声器有效振动质量Mms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 扬声器有效振动质量Mms的仿真探讨 扬声器空气随动质量计算 事实上，前面文章写的Mms严格来说应该写成Mmd，空气随动质量Mair需要另外考虑。 音圈，骨架，中心胶等肯定是100%计入有效振动质量的，关键在于折环/支片等可以类比弹簧，在运动过程中会产生较大形变的部件。 从《声学基础》的理论推导和上述文章中的仿真过程可以知道，可以类比弹簧的部件有效振动质量约为整体的1/3。 02 — 有效振动质量非线性Mms(x) 相关的研究非常少。下面只是个人的初步探讨。 空气随动质量非线性Mair(x)和有效辐射面积非线性Sd(x)有关。Sd(x)的近似计算，仿真，测试方法都有在文章“扬声器有效辐射面积非线性Sd(f,x)”中有写，就不赘述了。 下面是一款环状膜片压缩高音Mmd(x)的仿真。 再看一款常规纸盆单元 可以看到Mmd的变化相当小。 在实际工程应用中对有效振动质量非线性可以不予考虑，近似认为其在整个振动过程中不变是合理的。

本文首发于微信公众号「声学号角」 Alexander Voishvillo出生自俄罗斯圣彼得堡。他是JBL Pro的杰出工程师(Distinguished Engineer)，研发总监(Director)，AES Life Fellow。 撰写了很多扬声器相关的专利，尤其是压缩高音。在JAES ，AES, ASA, 以及 ALMA等都发表过非常多论文，也做过非常多次技术报告。目前是AES标准委员会和AES技术委员会成员，参与AES扬声器耳机方面的审稿以及标准制定。 下个月最新的AES大会他会有2篇论文发表，也会对应做技术报告。同时，他还是扬声器会场的联合主席。 因为名字比较绕口，一般都是叫他Alex。 下面是AES官方对Alex的介绍： Alexander Voishvillo was born and grew up in Saint Petersburg, Russia where he graduated from the State University of Telecommunications. He worked at Popov Research Center for Radio and Acoustics where he designed loudspeaker systems and studio monitors and did research on loudspeakers. In 1995 Alexander and his family moved to Simi Valley, California at invitation of Mr. Eugene Czerwinski, CEO and owner of Cerwin-Vega. At Cerwin-Vega he led an R&D group. Since 2004 Alexander has worked for the JBL Professional, now a division of Harman Professional Solutions. Currently he holds a position of Director, Distinguished Engineer, Transducer Engineering. He authored and co-authored US and international patents on new transducers, has publications in JAES and presented papers at AES, ASA, and ALMA conventions, meetings, and symposia. He reviews manuscripts for JAES and participates in the AES Standard Committee and in the AES Technical Committee on loudspeakers. In 2008 he was awarded AES Fellowship for his research work in horn drivers and in assessment of nonlinearity in audio equipment. In 2012 he received “The Titanium Driver Award for Technical Contribution” from ALMA International. In 2013 he was awarded Harman/JBL Professional “Outstanding Achievement Award for Technological Innovation and Excellence.” ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — AES New York 2018 最新一届的AES大会将于2018年10月17日至20日在纽约举办。 会议官方链接: http://www.aes.org/events/145/ AES全称Audio Engineering Society，音频工程协会，是目前音频以及声学行业影响里最大的组织。 02 — 部分内容 会议涉及的方面非常多，包括扬声器，耳机，音箱，传声器(麦克风)，音频应用，信号处理，心理声学，录音，空间声学等等很多。 就现在能看到的会议日程来说，我个人非常感兴趣的部分有: P04-1 Numerical Optimization Strategies for Acoustic Elements in Loudspeaker Design—Andri Bezzola, Samsung Research America - Valencia, CA USA Optimal design of acoustic loudspeaker design elements, such as waveguides and phase plugs, often requires extensive experience by the designer. Numerical simulations and optimization algorithms can aid in reducing the design-test-optimize cycle that is traditionally applied. A general mathematical framework for numerical optimization techniques is introduced and three algorithms of design optimization are reviewed: parameter optimization, shape optimization, and topology optimization. This paper highlights strengths and drawbacks of each method with the use of real-world design of a waveguide and two phase plugs. Where possible, the results are confirmed with prototypes and measurements. The work shows that excellent results can be achieved in just one design iteration with the help of numerical optimization methods. Convention Paper 10046 ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 一本刚出的新书《Loudspeaker Modelling and Design: A Practical Introduction》。作者“Geoff Hill”。 从简介和目录来看，介绍了现代扬声器的基本理论，模型构建，设计过程，仿真工具，测试方法等等。对工程师来说非常实用。我比较感兴趣。 亚马逊目前还只能预购，平装版67美金，不过不能直接寄国内。有能买到这本书的请联系我。谢谢！ 亚马逊链接： https://www.amazon.com/Loudspeaker-Modelling-Design-Practical-Introduction/dp/0815361335 简介： In this book, Geoff Hill demonstrates modern software and hardware being applied to the processes behind loudspeaker design and modelling. Modern computing power has progressed to the point that such analyses are now practical for any interested individual or small company. Loudspeaker Modelling and Design: A Practical Introduction examines the process from initial concept through specifications and theoretical simulations and onto detailed design. It demonstrates the processes of design and specification, by using detailed simulations of a loudspeaker driver; sufficient to give re-assurance that a design is practical and will perform as expected. This book brings together many different strands of modelling from electro-magnetic through to mechanical and acoustic. And does so without getting bogged down in detailed theoretical discussions and arguments, this practice-based book shows the techniques used in designing modern loudspeakers and transducers. ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 这个低音725G刚好是前几天在群里有人问起聊到的。我觉得这款单元非常不错，所以就在微信群里和大家一起讨论了下。 那位朋友把JBL Pro的监听箱LSR705拆了。 下面这个是1W时测试的结果。非理想环境。仅可以作为参考。 可以看到失真是非常低的。高频延展也还行。 02 — 监听箱LSR705 号角 压缩高音2409H 低音725G 这个是725G的大信号测试结果。失真很低。725G低音是经过精心设计调教过的。 满功率50W的频响失真测试结果 上面的失真图是上移了20dB的 为了方便对比看。所以实际满功率的失真也是相当低的。 和上面1W的换算一下也可以得知，功率压缩非常小。 大信号参数对称性相当好，直流偏移接近于0。 包括磁路和振动系统都需要经过多次迭代优化调整，以到达理想状态。 要设计出一个理想的单元还是不容易的。 上面是我的个人微信，加我的时候请表明身份，注明来意。

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 发现问题 目前正在试用Klippel的SIM模块。可以综合考虑目前已知的扬声器和扬声器系统非线性对频响/位移/失真等的综合影响。 当时发现做倒相管仿真时，需要填写Map，倒相管的等效声质量。有点困惑的是，按照常规的等效电路理论，这个单位应该是kg/m^4 ，而不是N/m^5。 02 — 邮件交流 所以发邮件给到Klippel公司，咨询了Map的量纲问题。 第一次得到工程师的回复是没有问题。推导过程是这样: p = q ∙ jω ∙ Map。其中p是声压，单位Pa；q是指体积速度，单位m^2*m/s;j是虚数单位，ω是2*pi*f，f指频率。所以Map的单位—— [Map] = [1/ jω] ∙ [p/q] = 1/s ∙ N/m^2 ∙ s/m^3= N/m^5. 我收到邮件后检查了下，发现了问题：单位[1/ jω]应该是s秒，所以Map的单位—— [Map] = [1/ jω] ∙ [p/q] = s ∙ N/m^2 ∙ s/m^3= N*s^2/m^5=kg*m/s^2*s^2/m^5=kg/m^4. 最后Klippel的工程师终于发现了推导过程的问题，确定Map的单位是漏了s^2。他们会在新的dB-Lab 210中修正这个小bug。 “You are correct that the s^2 is missing here. We will change the unit in the SIM so you will see the change with the coming dB-Lab 210 update.” ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 热功率压缩 理想的扬声器，灵敏度会随输入的功率线性增加。但功率越大，音圈温度升高， 直流电阻上升 , 造成扬声器的灵敏度下降。这就是扬声器的功率压缩现象。 输入扬声器的电功率的绝大部分转化为热功率。包括音圈热功率和铁芯中涡流的热功率。小部分成为有效的声辐射功率 。剩余的消耗于空气阻尼，机械阻尼等。 非线性功率压缩下次讨论。 02 — 估算 电阻与温度换算公式 Rt=R20*(1+α(t-20)) R20为20℃时的导体电阻，Rt为在温度为t时测得的电阻值，α为导体的电阻温度系数，铜取0.00393，铝取0.00403。t为测量时的温度。 按直阻随温度变化，估计扬声器灵敏度功率压缩。 可以看出来基本上接近线性变化。 03 — 仿真 扬声器的阻抗是频率的函数。音圈的温升造成的扬声器灵敏度功率压缩 , 在整个频率范围内也是变化的。 可以使用有限元仿真对比不同温度情况下的频响曲线。 尝试两个简单的模型。 阻抗曲线随温度变化 阻抗变化差值 频率响应曲线随温度变化 灵敏度压缩不同频率的值 可以很明显看到，在扬声器Fs附近，其灵敏度的压缩是最小的。在Fs附近音圈振动速度最大，散热更好。 和公式估算的结果有个大致的对照。 扬声器的功率压缩是与热的耗散直接有关的 , 输入的功率越大 , 散热条件又差。音圈及磁体的温升越高 , 功率压缩越明显 。 要减少功率压缩 , 必须要有良好的散热设计 , 以降低音圈和磁体的温升。