本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 低噪倒相管 之前有分享一些倒相管仿真和降低气动噪声的方法： 倒相管曲线 使用Fluent进行倒相管的气动噪声仿真 倒相管噪声与形状优化 降低风管噪声的方法很多，下面这种只是其中之一。大体的目的是让倒相管缓慢扩张延展，使得风噪声降低。 02 — 低噪倒相管设计工具 根据经验，开发了一个低噪倒相管的设计工具。 链接：https://pan.baidu.com/s/1c4hgUgo 密码：iki7 可以计算弯管的等效半径，Fb等参数。 可以自由调整管中段直伸比例，和出口扩张系数，最小半径和出口半径等参数。 可以考虑在箱体容积中扣减和不扣减倒相管体积两种情况，底部有一个切换按钮。同时会考虑倒相管壁厚的容积影响。 同样需要安装matlab运行环境，详细安装方法和软件参考 小工具更新优化 公开自己写的两个小工具
本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 提问 辜老师你好，我是常州一家生产电声元器件公司的一名仿真工程师，最近有些困扰，觉得自己与流水线上的工人一样，不断重复操作。如果通过编程把仿真模版化，其他人不需要知道原理，只是做一些勾选的操作，就可以得到仿真结果。这样我的工作就轻松了，但同时也可以下岗了。所以想问问您，对仿真这个方向的职业规划有什么建议？ 02 — 回复 材料参数测试并进行汇总和维护。 制作仿真标准流程和通用模板，以便非专职仿真的设计工程师使用。 更高阶更前沿的探索，建立更复杂更精确的物理模型，寻找更合适的求解算法。 标准化是必然的趋势。但还是永远会需要更多更细化更深入的研究。也会有很多非标准化的产品。 仿真还是要跟实际产品开发紧密结合在一起。 如果我作为仿真负责人的话。我首先会对开发工程师和开发负责人做一定的入门培训和理念宣讲。因为很多人可能对仿真有些不切实际的奢望，或者不屑一顾。 然后常规项目让主要让开发工程师采用已有模板来模拟，只是做些协助即可。会要求把精力集中在重点客户重要高性能高要求的产品上。从头跟进，清楚产品的每一个细节，提出自己的建议。 不要怕下岗。适当分享自己的技术并没有什么大不了。我就是这么做的。只要自己前进够快，就不怕别人追赶。 仿真职位规划的话，还是要对产品本身的特性，原理，工艺，包括零部件的工艺都要花更多时间和精力去掌握。对行业内包括行业外新的仿真方法和开发技术手段要保持高度敏感，不断进步。 03 — 补充 能让人深入思考的是一个好的提问。 我觉得最为一个工程师，不管从事什么岗位，一定要保持开放的心态。不断学习。同时要能从实际工作经验和产品开发过程中提炼抽象出原理，从而举一反三，推而广之。 我很喜欢谷歌执行董事长埃里克·施密特《重新定义公司：谷歌是如何运营的》一书中强调的一个词“技术洞见”。 一定要不停成长。保持全局的视野和深刻的行业洞察力。跟进行业内领域内最前沿的研究和工程实践，并前瞻性地预判行业的发展。
本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 胶水粘结效果 扬声器上使用的基材种类非常多，其表面处理也天差地别。一般产品零部件也会对材料的附着力进行一些简单的验证。 因为胶水种类也各种各样，粘结部件的两种材料特性可能相差也比较大。所以准确的胶水粘结效果的判断需要通过实际的拉力测试来验证。 可以在标准基材或实际产品上进行拉力试验。 不同产品需要的剥离强度是不一样的，需要根据实际产品的需求来设定测试标准。 02 — 剪切拉伸强度测试 这个是ISO 4587规定的常规剪切拉伸强度测试。可以在固定宽度和长度的标准基材上进行拉力试验。 在试验之前需要记录两侧材料的名称/表面处理/粘结宽度/粘结长度等。最终记录下胶水剥离时的拉伸力大小。力/粘结面积即得到剪切拉伸强度。 一般来说，可以重复多次取平均值。 03 — T形剥离测试 ISO 11339规定了T形剥离测试。如下图所示。需要注意事项和剪切拉伸一样。 04 — 实物剥离测试 或者也可以考虑直接在实际产品上进行拉力试验。这样更接近真实使用的场景。
本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 小工具更新优化 前几天（除夕那天）我发了篇文章，分享了两个小的扬声器计算工具。一个是音圈计算，一个是音箱计算。 公开自己写的两个小工具 这几天做了一些界面的优化，使用起来更方便清晰。更新V1.0版。 “音圈计算 V1.0.exe"和“音箱计算 V1.0.exe"的下载链接如下： 链接：https://pan.baidu.com/s/1kWjZXwb 密码：d1mw 同样需要安装matlab运行环境。 下载并运行“MyAppInstaller_web.exe” 链接：https://pan.baidu.com/s/1eTrAQtW 密码：jgkh 02 — 音圈计算 03 — 音箱计算 TS参数 频响曲线和阻抗曲线 位移曲线和风速曲线
本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 运行环境 公开自己写的两个小工具，试试水，供参考。 由于软件是使用Matlab编程的，需要安装matlab运行环境(免费)。安装方法从以下中选一种即可。 在线安装 下载并运行“MyAppInstaller_web.exe” 链接：https://pan.baidu.com/s/1eTrAQtW 密码：jgkh 官网下载安装 https://cn.mathworks.com/products/compiler/matlab-runtime.html http://ssd.mathworks.com/supportfiles/downloads/R2017b/deployment_files/R2017b/installers/win64/MCR_R2017b_win64_installer.exe 免费软件，体积比较大，请有点耐心，或者网速快。 02 — 音圈计算 下载并运行“音圈计算.exe” 链接：https://pan.baidu.com/s/1qZGYVY8 密码：tqa0 可以计算铜线/铜包铝线CCAW/铝线，以及圆线/扁线，包括双并线。 03 — 音箱计算 下载并运行“音箱计算.exe” 链接：https://pan.baidu.com/s/1o9JLpvc 密码：tj1n 可以计算闭箱，开口箱(倒相箱)，无源辐射器的频响/位移/阻抗。 把闭箱箱体容积加得非常大，就可以计算扬声器单元状态。 另外，可以看出，当无源辐射器顺性较大时，单从频响曲线来看，效果是和开口箱接近的。 使用过程中有问题可以在文章下面反馈。我也不一定会回复。
本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — Klippel Scanner计算频响曲线 一款常见单元的Klippel Scanner计算得到的频响曲线，AAL和Total SPL。 其Total SPL1k以后的谷位非常深，根本不像实际的产品。 另外以两款环状膜片压缩高音为例进行说明。 下面是测试方法图示： 两款不同压缩高音，Klippel Scanner计算的频响曲线如下： 其中蓝色是Total SPL频响，红色是Scanner计算AAL频响。 02 — 频响曲线差异分析 和产品实测的频响曲线对比来看，计算和实测频响曲线存在一定差异。 首先，从测试方法来说 半透明材料的反射率是一个问题。 高频段计算需要更密集的取点。 另外更重要的，从原理来考虑： 激光测试的膜片位移只是音圈运动方向的位移。垂直音圈方向的位移并不能被测量。因而其高频段的实际结构振动与Scanner测试是存在一定差异的。 另外，从Scanner计算频响的方式来说，是采用对每一点的声压贡献进行瑞利积分得到的。这种积分方式，相对于考虑声传播过程的方式(比如利用有限元方法求解)，会存在一定差异，尤其是在高频段，因为没有考虑声波传递过程。当膜片较深时，差异会更大。所以深锥低音扬声器的高频计算和实测差异会比较大。 通过模拟Scanner使用的积分方法和声学波动有限元两种计算方式，可以复现以上现象。 03 — 结论 每一种测量/仿真方法都有其局限性。不必过于迷信某一种。要清楚其局限到底在哪，背后的原理是什么。这样才能把工具用好，发挥其最大的功能。 Klippel Scanner适合测量单一方向的位移。但与激光方向有较大偏转的位移就不能很好的测量。 另外，对于半透明膜片，有稀疏孔洞的非连续性材料（比如支片），或者表面粗糙的物体，激光测量的重复性也会较差。
本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 声固耦合 当一个振动的结构体驱动了传递声压波的气体或液体（流体）时，就会有声音产生。振动着的物体可以是板、膜或固体。流体介质中的压力波也会在固体中产生振动。这个过程也被称为声-结构相互作用。这个相互作用是双向的。 对“声-结构相互作用”的研究涉及到两个不同领域的物理学分支的相互结合：声学和结构力学。在某些情况下，流体中的声压波和固体的振动都强到足以发生显著的相互影响，从而产生双向的耦合。 在声固耦合边界 固体沿着交界面法向的加速度作用于流体 声压以法向单位面积载荷作用于固体 02 — 双向声固耦合 扬声器中，音圈的上下移使扬声器的振膜发生振动。这会使周围的空气产生压力变化，并产生能让人听到的声音信号。扬声器振膜周围的空气也会影响圆锥体本身的运动；其中的一个例子就是所谓的“附加质量”。 扬声器空气随动质量计算 在扬声器的设计和优化过程中，就必须要考虑到这些影响。 从上一节声固耦合图示中，可以清楚的知道声固耦合原理。那么我们可以自己动手进行双向声固耦合。 以Comsol自带的扬声器模型为例进行说明。声固耦合在单独的多物理场耦合模块中设置。如下图所示。 既然进行手动耦合，那么先删除这个声结构边界。然后在声场中定义法向加速度边界，在到固体力学中加载边界的声压。 和软件自动耦合结果对比，结果是完全一致的。只存在非常微小的数值计算误差。 03 — 拓展 手动声固耦合除了加深对软件计算背后的原理的理解之外，还有一个额外的好处。当可以认为声场对固体振动影响很小时，可以手动进行单向的固体到声场的耦合。 Comsol自带的声固耦合多物理场耦合模块中没有可以选择的地方。 可以删除上述加载到固体力学中的声压，即完成单向声固耦合。这个技巧对大规模的3d模型求解时可以减小计算规模。 其他软件未自带的多物理场耦合，也可以参考内部参数定义，自行调用进行耦合。
本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 压缩高音简介 压缩高音相对于直接辐射扬声器，其物理原理上更复杂，涉及的参量较多。仅采用集总参数分析偏差会较大。 下图是简单的原理和结构说明。压缩比为Sd/St。 还有很多特性在之前的文章中都提过，就不重复了。 02 — 常规非线性 磁路系统非线性 主要来源是力系数非线性Bl(x)和电感非线性Le(x)，和常规直接辐射扬声器类似 振动系统非线性 劲度系数非线性Kms(x)，主要影响低频 振膜分割振动，主要影响高频 和常规直接辐射扬声器类似 03 — 压缩腔声场非线性 对照着前面压缩高音的简单结构图，可以得到其等效电路如下所示。红圈框住的部分代表压缩腔，正是压缩高音声场非线性的主要来源。 压缩腔空气刚度非线性Cmf(x,p) 压缩腔空气刚度随着振膜位移和声压变化。当振膜运动向相位塞或者声压增加时，压缩腔中的空气变得更"硬"(刚度增加)。 不同声压情况下，Cmf随腔体高度变化见下图。常规腔体高度在0.3-0.6mm左右。以这个值为中心，上下运动时是非常不对称的。腔体高度增加对减少失真有好处，但同时对高频输出不利(前腔在等效电路中相当于存在一个旁路电容)。 压缩腔空气粘性损耗非线性Rmf(x,f) 压缩腔空气粘性损耗随着振膜位移和频率变化。当振膜运动向相位塞或者频率升高时，压缩腔中的空气粘性损耗增加。 不同频率下，Rmf随腔体高度变化见下图。同样也是非常不对称的。 压缩腔声质量非线性Mmf(x,p) 压缩腔空气刚度随着振膜位移和声压变化。当振膜运动向相位塞或者声压增加时，压缩腔中的空气等效质量也会随之增加。 不同频率下，Mmf随腔体高度变化见下图。可以看出等效质量和频率关系非常小。 04 — 号角声传播非线性 在高声压的情况下，空气变得更"硬"，声速也将增加。声速C=C(p)。这是号角声场非线性的主要来源，也称之为声传播失真。 下图是仿真在行波管中(声压幅值不变)，高声压下不同距离接收到的声波波形。可以看出，距离越远，波形畸变越严重。由此可以看出，在可行的前提下，号角长度应该尽可能短，以降低失真，尤其是高声压下的失真。 一款产品高声压下号角入口和出口实测频响和2次谐波见下图。其谐波从入口到出口增加的部分就是号角造成的影响。
本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 压缩高音简介 压缩高音之所以叫压缩高音(或者压缩驱动器)，是因为对扬声器单元驱动的空气进行压缩，提升其输出声功率。 下图是简单的原理和结构说明。压缩比为Sd/St。 压缩高音有点类似功放，放大输入信号。设计上的问题(声波谐振，振膜分割振动等)或者物料和装配的公差也同样很容易成倍地反应到最终的频响和失真上。所以一款好的压缩高音对设计/物料/装配的要求比较高。 【扬声器系统设计与仿真】压缩驱动头以及号角仿真 压缩高音相位塞设计 目前主要的两种压缩高音结构： 向后辐射球顶振膜压缩高音。 振膜材料以纯钛模或钛模+复合边为主。 向前辐射环状振膜压缩高音 振膜材料以PEN，Kapton等材料为主。 02 — 部分压缩高音专利 EdwardWente, Bell Telephone Labs, 1929 AlbertThuras, Bell Telephone Labs, 1929 凹铝膜片，励磁磁路，斜纹边 LionelCornwell and William Woolf, 1934 内外绕音圈，斜纹边 LeeBostwick, Bell Telephone Labs, 1933 球顶膜片，励磁 LeeBostwick, Bell Telephone Labs, 1933 同轴扬声器 EdwardWente, Bell Telephone Labs, 1933 AlbertThuras, Bell Telephone Labs, 1936 两侧辐射 EdwardWente, Bell Telephone Labs, 1936 非常接近现代的产品 SidneyLevy, 1958 铝镍钴磁铁 MarshallBuck, Cerwin-Vega Inc., 1986 同轴 ...
本文首发于微信公众号「声学号角」 之前不是说在撸程序嘛。分享下已经撸完的。 以下程序全部都已经编译成exe，用起来比较方便。文件也不大，才1M多点。不过需要安装matlab运行环境“MCRInstaller.exe”（免费软件，体积比较大，可以在matlab官网下载）。 音圈计算软件 可以计算铜线/铜包铝线CCAW/铝线，以及圆线/扁线 恒指向性号角计算软件 输出号角坐标点 拓展阅读： 【扬声器系统设计与仿真】压缩驱动头以及号角仿真 【资料分享】号角扬声器相关AES论文 号角和波导的技术演变 TS参数计算软件 低频谐波失真仿真软件 把之前做的低频谐波失真仿真程序整理了一下，编译了出来 拓展阅读： 【扬声器系统设计与仿真】扬声器失真仿真 【扬声器仿真高阶应用】Bl(x)和激励频率的关系，兼论另一种扬声器低频失真仿真方法 一种新的扬声器单元低频非线性模型的迭代求解法 使用不同激励信号进行扬声器低频失真的数值仿真