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本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 话题引入 话题来源于一次微信群的探讨。 我引出了一个问题。比如说有两个同样产品，除了悬挂系统不一样，其余一样。下图中是两种方案的Kms(x)对比。大家觉得哪种更好？ 请各位忽略我灵魂画手的画风。 假设图中最大位移就比较接近额定功率时候扬声器的最大位移。 02 — 谈论 在群里大家各抒己见，谈论算是比较热烈。 我个人倾向于蓝色方案。红色方案小功率状态下失真很低。但大功率下Kms在某个位移下急剧突变。会造成大功率下失真增加较多。 而且不只是二三次谐波失真的问题。可能会造成高次谐波增加。对人耳听感造成不适。 一个例子就是当弹波没限幅时，出现的扯边声。也有些叫“牛音”。折环被拉到极限就会出现Kms(x)突变。 下图是俞锦元先生在他的著作《扬声器设计与制作》中的对这种现象的描述。 一般来说，常见的解决方案是增大折环冲程，或者减小弹波冲程，以避免这种异常的声音。 03 — Klippel的说明 后来，有朋友在微信群里贴出了Klippel教授一份PPT中关于类似话题的探讨。 从图中可以看到。位移5mm以下，硬限幅三次谐波失真更高。如果高于5mm，有可能刚好会反过来。 另外要注意的是，硬限幅在位移较大的时候，高次谐波会比软限幅明显高。这种现象对听感的影响是很明显的。 和前面我们的定性分析也是接近的。 严格来说，回到最前边的话题。软限幅和硬限幅并不能完全说哪一种最好。还是要结合产品的使用条件来进行判断。 这个话题主要是提醒大家善用非线性的分析结果。不是光把左右做对称，中间做平就行。需要多维度综合考量。 （比心） 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 — 声学楼 前几天参加了声学楼十三周年年会。下面是我当时做得分享报告。欢迎指正。 这篇报告是基于之前在公众号有分享过的一篇文章深入分析而来的。 复合边褶皱的初步探究 折环，悬边，复合边，surround，edge… 这个部件目前并没有统一的名称，大家知道是什么就行了。 为方便手机端阅读，版面有做调整。 02 — 内容简介 •扬声器折环褶皱现象•褶皱现象有限元仿真•仿真注意事项•理想模型分析•解决思路 03 — 扬声器折环褶皱现象 现在的扬声器产品要求越来越高。 同样口径的情况下，都希望谐振频率Fs越低越好，扬声器冲程越大越好。所以折环相对于音盆的尺寸越来越大。 基于目前的状况，根据实践经验，我们经常发现有些扬声器折环在大位移时会发生褶皱的现象。 尤其是厚度较薄的橡胶边和PU边。且一般发生在单R形状折环中。 这种褶皱现象可能造成大功率下扬声器晃动擦圈，失真增大等风险。 褶皱是呈现周向近似周期性的，比较规律。目前这块的分析研究较少。 在位移较大产品，比较薄的橡胶边，PU边等容易出现此类现象。 04 — 褶皱现象有限元分析 最开始觉得非常奇怪，为什么轴对称的产品会出现非轴对称性形变？而且形变这么明显。 到底是因为材料达到一定应力的时候呈现各向异性？还是材料厚度生产工艺厚薄不一造成的？ 采用有限元计算可以复现到这种现象。说明是产品设计的结构本身就存在这样的风险。 10mm位移的形变 10mm位移的应力 用有限元仿真的方式复现了与实践经验相符的类似的结果。 通过查找相关资料，以及和同行业朋友之间的相互交流。大体可以确认这种现象的来源是复合边发生了屈曲，从而造成大形变时复合边形状的不稳定。 位移(动态图） 应力(动态图） 05 — 仿真注意事项 •模型采用实体。如果是等厚材料，尤其是带加强筋的折环，建议采用壳模型，划分网格更容易，以减小计算开销。•激励可以加载力，或者加载位移。相对来说，一般加载位移，计算更容易收敛。 •网格划分需要在考虑计算能力的前提下，尽可能精细。要体现出细小结构（比如加强筋等）。并且分布比较均匀。 06 — 理想模型分析 下图是一个理想的常规半圆单R折环模型。 为方便分析，将折环模型抽象，暂时不考虑其厚度的影响。 图中标识的变量： 折环内半径a，半径R，直径D=2*R。 z , r代表坐标系。 我们先做最理想化的分析，假设折环可以被完全拉直。 半圆弧实线代表折环原形状，下面的直实线代表折环变形后的形状。 可以看到悬边某些点会被压缩，某些点会被拉伸。即r坐标值发生了变化。 需要从3维上来理解，2维轴对称的点对应到3维就是线。图中点的对应的长度为2π*r。 由于折环被拉伸或压缩，会造成折环状态不稳定，出现褶皱。 通过仔细推导，可以得到以下折环的压缩/拉伸比例的函数。 在上述表达式中，其中theta0=acos(2/pi)，x0代表所在点的r坐标值，R是折环半径，pi= π。 修改模型中R和a的数值即可得到压缩/拉伸比例曲线。 以一款折环半径R=5mm，折环内半径40mm为例进行说明。 通过计算，可以得到折环的压缩/拉伸比例的函数的曲线。 横坐标代表相对的点的r坐标值。 纵坐标正数代表被拉伸，负数代表被压缩。 从压缩/拉伸比例曲线中可以读取最大压缩/拉伸的比例，以及位置。 以上面分析的案例为例，最大拉伸/压缩的部位在折环内外约1/10处。 为快速判断，方便工程实践应用。结合上述推导得到的函数以及现有的经验，做一个粗略的判定方法： 一般来说，将压缩/拉伸比例控制在2%以内，出现褶皱的可能性较小。 为保证不发生折环褶皱，R<a/9，即折环宽度D<折环内半径a/4.5。 ...

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。 “Evaluation of efficiency and voltage sensitivity in horn drivers”（评估号角扬声器的效率和灵敏度）。 仍然是Alexander Voishvillo的汇报。重新评估了号角扬声器的效率和灵敏度。 按传统理解，当号角扬声器声负载阻抗等于音圈直阻时，输出效率最大为50%。 这样就可以得到效率最高时的相位塞入口的面积。 Sd/St即为压缩高音的压缩比。 但声辐射阻抗并不能仅仅等同于电阻，会随频率变化。 2004年 Don Keele 在AES 上发布了论文 “Maximum Efficiency of Compression Drivers”（压缩驱动器的最大效率）。 02 — 建模和测试 文中挑选了JBL一款压缩高音2432K来进行建模和测试。这款高音有用到JBL最新的线阵VTX A8和A12中。 在行波管中实测的频响曲线 单元效率 单元的效率用输出声功率/输入电功率表示。 最大效率大致在820Hz附近，22%。 在行波管中仿真的频响曲线。和实测比较吻合。高频峰谷的差异，主要是没有考虑膜片的分割振动影响。 在行波管中仿真的单元效率。和实测比较吻合。 当把磁间隙中的B值从1.85T提升到最理想的2.2T时，在行波管中仿真的频响曲线如下图。所以一般来说，压缩高音需要尽可能提升磁间隙中B值。 效率的差异 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 — 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. ...