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本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 号角和波导简介 【扬声器系统设计与仿真】压缩驱动头以及号角仿真 线阵列音箱上使用的波导管优化 常规号角 常规波导 号角和波导之间没有明确的界线。 号角和波导的主要作用： 1.通过增加声负载来提升效率 2.指向性和声压覆盖控制 号角波束宽度 02 — 号角早期理论研究 A.G.Webster, “Acoustical Impedance and the Theory of Horns and of the Phonograph”, Proc. Natl. Acad. Sci., No5, pp. 275 – 282, (1919) C.R.Hanna, J. Slepian, “The Function and Design of Horns”, Trans. A.I.E.E., March1924, pp. 250 - 256 C.R.Hanna, “Theory of the Horn-Type Loud Speaker ”,J. Acoust. Soc. Am.,vol. 2, pp. 150 – 156, 1930, October. ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 以后干脆不定期把后台的一些留言和回复汇总一下发出来。希望能对各位有所启发。 =============== 我想了解下复杂结构中整机装配对音频单元(自带音腔)的影响。目前遇到了整机机壳谐振的问题，如何仿真确定谐振点？音频单元如何近似处理？ 首先需要排除装配工艺本身的问题。 然后找到谐振频率是多少。 可以做机壳的模态分析。单元使用简化模型或附加质量的办法等效近似，或者只放入单元的磁路和支架。 在模态分析对应频率点找到薄弱点，即振动较大的点。 采取局部加厚或增加支撑等办法改善。 之前只有个别小零件松动出现的摩擦音，后通过硅胶垫片等改善。感谢提供的思路，机壳内部的模态分析尝试分析分析。然后还有个怀疑点是由于结构限制喇叭出声面在楔形面的一个面上，导致声音会反射多次，这种情况又该如何仿真并处理呢？ 可听阈的声音不是这样直线走的。 不过这种前腔是有可能造成可听频域内的声场谐振。用Comsol的话，在声压分布中插入“高度表达式”就可以更直观的看到声场的波动。 后台没看到地方可以回复图片。具体设置图片和示例我明天放文章中。 =================== 辜工，我希望聊一下磁路中短路环对低频的影响，谢谢！ 常规单元来说，短路环对低频影响相对较小，不管是频响还是失真。 但对于外磁式藏于磁铁中孔那种很厚的短路环，频响和失真都很好，但实际试听同没有短路环对比，明显低频差太多，不明白是什么原因？ 一般用这种结构做低音，我会将音圈卷幅加长很多才能达到同不加短路环接近的效果。 曾经做了一款用一个线圈替代磁路中孔的哪个短路环，将音圈同那个线圈式短路环串联连接，竟然可以将阻抗峰搞没有。 曲线可以做的很好，8寸喇叭6层音圈高音竟然可以上到8k，但是实际低频惨不忍睹。 多摸索是好事。这块我研究不多就不瞎说了。 =================== microcap仿真多介绍点吧 等效电路一般微型扬声器，耳机用的多。我个人目前用的不算多，研究不深，只做过一些基础的问题。如果有一些新的体会，会分享出来。 =================== 大神，能否讲解一下扬声器阵列的组合声场特性的分析方法 comsol有自带一个阵列的案例，可以参考下。对照了论文就能做了吧。 是的大神，贝塞尔面板案例，但实际中很难将扬声器简化为点源。。。 那你可以根据振膜形状和振膜有效面积来画成面。应用不需要那么死板。 感谢大神！ 大神，画成喇叭面的话，加速度的赋值，如何更贴近于电磁耦合时的情形？ 模型都是实际产品不同程度的简化。加速度激励要想更准确的话，可以用集总参数加载。具体参考lumped_loudspeaker_driver案例。 =================== 手机耳机音响等电声器件声学功能对辅助性材料的要求 要说清楚具体是什么材料才好下判断 比如声学防水防尘材料，防水透气膜，防水泡棉，防水网纱，防水胶带等等，其他的也类似划分使用部件类别详解，根据新时代进步发展的历史轨迹，您可以分门别类整理成专业的知识。 或者是讲解专业麦克风设计，扬声器设计在耳机，音响或手机，对讲机，助听器等上面的具体应用区分也很好。一时之间，话题提的太多，还望老师您勿怪，真心希望您这公众号越办越好，能在行业里有一定的影响力！ 单个人的能力和精力都有限。我只能谈谈自己做过的，有把握的话题。高谈阔论并不是我追求的。可以多和上下游供应链，同行之间沟通。

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 3D近场扫描 Wolfgang Klippel确实很厉害，学术上很有成就，商业上也非常成功。是我很敬佩的业界大牛。 我非常喜欢这种理论支撑很坚实，工程完成程度很高，功能强大同时使用便捷的产品。 Klippel公司推出了一款3D声学近场扫描的测试系统。 现场演示图 示意图 02 — 优势 很容易消除反射干扰，没有消音室也可以使用。 低频测量更准确，不需要房间校准曲线。 可以导出EASE文件，方便进行工程安装的声场仿真。这个对专业音箱很重要。 对近场使用的产品测试非常合适。比如笔记本/监听箱之类的产品。 不移动扬声器，避免环境各侧不同对测试造成影响。 不需要考虑长距离温差湿度等造成的影响。 近场声压级高，信噪比也就高，对环境噪音的要求相对较低。 可以预测远场模型。通过近场扫描，转换得到声功率曲线，近场和远场的指向性，任何空间点的频响曲线等整个声场的信息。 可以输出整个声场的分布，更方便和仿真的结果进行对比校准。 03 — 局限 测试时间较长。这个没办法，取点需要非常密集。 需要手动输入声源点(即声中心)位置。而声源点位置的确定又是一个大坑。声源点的判断必然引入一些误差。 扬声器声中心 音箱的边缘衍射对声场分布的影响没办法考虑到。边缘衍射对远场声辐射还是存在不小影响的。 箱体衍射 仅适用于球面波或可以近似球面波声源的产品。 因为是通过球面波展开来进行拟合的。 可能对对非球面波声源的音箱误差会较大，比如线阵/音柱等。 官方目前变通的办法是单测一个，然后再进行叠加运算。比如同时堆放三个线阵音箱，只打开最中间的那只，其余两只不工作。因为这样比单只测量更接近球面波。 当然，klippel会测两层，相互之间校准，自带了误差估算，可以知道哪些频段区域是可信较高的。 我目前也没想到更好的方法。期待算法的进步与更新吧。 只是设想或许可能可以借鉴有限元中的PML（完美匹配层）或AML（自动匹配层）的算法。 因为在有限元计算中，声学辐射边界也是需要指定声源类型，球面波，柱面波，平面波等。除平面波外，还都需要指定声源的位置。否则从近场推算到远场就会出现误差。 个人觉得有限元中的这些算法和klippel的全息近场测试有很相似相通的地方。 04 — 总括 总的来说，Klippel公司的3D声学近场扫描测试系统还是值得推荐的。推出了一种新的测试方法和理念。上述提到的问题点也是受限于扬声器音箱产品的复杂程度，造型结构多种多样，以及现有算法的局限。

本文首发于微信公众号「声学号角」 扬声器声中心算是一个比较深入复杂点的概念。但对它的探讨又是开发优秀产品必须要去理解并应用的。 01 — 扬声器单元声中心 等效的扬声器球面波声辐射的中心定义为其声学中心，或者说是声波波前的曲率中心。 一个有限尺寸的扬声器发射声波时，不管其声波在近区如何分布，在一定的远处( 远场区域) 都将以球面波形式传播。因此，在远场某一观察点观察 时，扬声器发射来的球面扩散波就像是由扬声器或者是其附近某一点发出来的一样。这一点就称为该扬声器的有效声中心。 在对消声室和半消声室声学特性进行校准时，测试用的声源也要求具有可认定的声中心。 对不同的频率，有效声中心的位置是不一样的，在扬声器的实际使用中，可根据所使用的频率范围进行有效声中心的调整。 对锥盆扬声器来说，声中心大体在锥盆内部，防尘帽上方。 对球顶高音来说，声中心大体在振膜内部。 在对扬声器进行声学特性测量时，应明确所测扬声器的有效声中心，以有效声中心为参考点，进行测试距离、测试高度等测量位置参数的确定，从而准确获得 扬声器的频率响应曲线以及指向性曲线。 另一种扬声器声中心的理解方式是通过声源的相位延时来判断。这种判定的方式个人有所疑虑。 对扬声器系统设计来说，关键在于不同单元的声中心距离差，从而进行补偿。无论是通过结构的方式还是通过电路的方式。 02 — 音箱声中心 音箱的尺寸和形状会影响声波的辐射，从而对声中心位置产生影响。一般来说，会导致声中心向前移动。 闭箱和开口箱的声中心也是不一样的。 多个相同单元组成的阵列，其声中心位置会发生偏移。 一言不合就甩图 03 — 号角声中心 扬声器单元带号角辐射时，其整体声中心也会随号角设计而移动，并非原单元本身声学中心。一般认为号角扬声器声中心大致在号角中端，往低频接近出口，高频指向性恒定频率段可以认为声中心在喉口。

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 衍射的频域仿真 非无限大声场边界会产生声衍射，从而对扬声器的辐射阻抗产生影响，影响远场的频响曲线。 以下是2011年的国标“扬声器主要性能测试方法”中标准测试箱体的衍射修正曲线。 对不同箱体的衍射效应的定量的描述，很多资料上都有提到。 仿真拟合出无限大障板和实际箱体的响应差异 02 — 衍射的时域仿真 在频域中应用的有限元方法可以发现衍射效应。但是激励信号主导声场，所以分离出衍射的影响是很困难的。 时域仿真可以克服这些问题，实现声场的及时分离。 本文演示如何使用时域有限元分析来模拟音箱的衍射。 给产品一个单周期高斯脉冲作为激励 声场时域响应分布 方形音箱 球形音箱 可以看到方形音箱边角衍射比球形明显 其他产品 箱体正前方0.17m处响应曲线 方形音箱 球形音箱 可以看到方形音箱波形不够完整，幅度相对较大 频域结果 蓝色是激励信号，绿色是衍射影响 方形音箱 球形音箱 方形音箱受到衍射影响更大

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 悬臂梁模型 测试材料参数有很多种方法。针对不同材料有不同的测试方法。这里介绍一种比较常用的悬臂梁模型。 悬臂梁模型的模态频率存在解析解 i表示模态阶数，L是梁的长度，m是单位长度的重量 I是惯性矩 系数λ与阶次相关。对第一阶来说，取1.875。 02 — 杨氏模量计算 将密度均匀的待测材料裁剪成厚度均匀的片材。 通过测量悬臂梁样品的第一阶模态频率，然后利用上述公式即可计算出杨氏模量E。 或者采用仿真和实测对比校准的方法，手动调整或自动优化仿真用的材料参数，使得仿真和实测结果一致。也可以得到准确的材料参数。 也可以直接采用Klippel的MPM模块来测试，是一个比较完备的测试系统。 03 — 阻尼系数计算 从时域角度来看 下图是一个常见的有阻尼的衰减振动 其阻尼比 阻尼系数或者说损耗系数 阻尼系数定义为谐振频率阻尼比的两倍。 从频域来看 阻尼系数=(fH-fL)/fs 举一个小例子

本文首发于微信公众号「声学号角」 这篇文章是基于2017年声学楼十二周年年会中，Tymphany的陈植文发表的演讲“一种扬声器磁钢退磁温度的仿真方法”。提出了一种结合仿真预测钕铁硼磁钢退磁温度的方法。本文复现了他的工作，并做了一些引申。 01 — 传统计算方法 首先，很直接的，可以从钕铁硼磁钢供应商处拿到推荐的工作温度范围。比如不同等级磁钢N<=80℃,M<=100℃,H<=120℃,SH<=150℃。但是这只是从矫顽力的角度来看。未考虑实际磁路工作状态的负载。 实际经验表明，不同磁路中同样等级磁钢，其耐温也是不同的。 所以，需要根据磁路具体工作状态来计算。 计算磁导系数Pc。通过对漏磁系数和磁阻系数的估算，对Pc进行估算。 在实测不同温度下的退磁曲线中，作图得到不同温度下的工作点。从而得到其大致的退磁温度范围。 从上述流程来说，存在过多估算。且最终只能得到比某个已经测量过退磁曲线的温度高或低的判断。实用程度不太高。 02 — 新计算方法 首先需要对磁导系数Pc进行准确地仿真。 对磁钢进行磁导系数Pc的计算公式 其中 然后根据剩磁温度系数，内禀矫顽力温度系数等参数和公式进行计算。 可以得到磁钢的退磁温度Tm 其中Tc为常温，通常定义为20℃。ur是磁钢磁导率，Hcj是内禀矫顽力，Br是剩磁。 计算表达式和演讲中的表达式差异较大。原因是演讲中Xc是估算的。 而不同磁钢的Xc是不一样的，且同一磁钢，不同温度下的Xc也是不一样的。将这个参数设置为固定值是存在问题的。 所以采用了一个近似的表达式来代替Xc。上述表达式中Ds=Hk/Hcj，为产品 J-H 退磁曲线方形度。Hk 为 J-H 退磁曲线上 J=0.9Br 时所对应的 H 值。 03 — 扩展尝试 以一款N42H的磁钢为例。规格书耐温120℃。 单磁铁情况下磁导系数Pc是相当低的。耐温会相对较低。 对不同Pc值的磁钢耐温进行研究。 随产品应用的Pc值不同，其实际耐温程度会有较大波动。 磁路越闭合，漏磁越小，磁阻越小，磁导系数Pc越大，耐温越高。

本文首发于微信公众号「声学号角」 这篇文章是基于2015年声学楼十周年年会中，深圳东原电子的杨帆发表的论文“一种钕铁硼磁路副磁组装工艺新方法”。 论文中提出了一个很有效率的反磁组装新工艺。本文进行了补充和拓展。 东原的兄弟，记得给广告费啊。 01 — 常规工艺 常规的工艺方法是先将华司与主磁组装，然后再与 U 铁组装并充磁，在将反磁单独充好磁后组装到主磁路的华司上方。 问题点在于主磁路对反磁会产生排斥力，从而造成装配困难。容易装偏，甚至夹手。 文中是采用Femm进行了简单的仿真对比。不过只模拟了装配过程中某一个点的磁场分布，并未模拟整个装配过程中的完整受力分析。 所以我用Comol做了下完整的分析。 整个装配过程中的磁场分布变化 反磁受力变化 可以看到反磁受到向上的排斥力，首先越近越大，然后比较接近的时候，又会迅速变小。这种变化是符合装配的实践经验的。 02 — 新工艺 新工艺是让华司与反磁先单独组装。 装配过程中的某一个时刻磁场分布 整个装配过程中的磁场分布变化 反磁和华司整体受力变化 可以看到受到的排斥力小了很多，甚至会出现吸引力。便于装配。

本文首发于微信公众号「声学号角」 最近有人咨询我怎么在comsol中仿真扬声器声功率的频率响应曲线。 虽然我之前没做过。不过摸索了下，很快就弄出来了。 选中辐射出口的面（2维轴对称时是线）对声压平方/（空气密度*声速）的表达式进行积分即可。 abs(p)^2/(acpr.rho*acpr.c) 此时输入的电功率是1W。可以看到常规的直接辐射扬声器效率是相当低的。 做仿真的时候，一定要有整个物理图像在头脑中，再加上一定的数学基础。软件本身的操作是更其次的东西，可以参照软件help慢慢找。 我之前在公众号里有写过一篇文章《仿真分析的思路》，虽然文中没什么图，谈得也比较抽象。但是我觉得对做仿真的工程师挺重要的。因为好多人就是徘徊在各种软件技巧中不能自拔。 仿真分析的思路

本文首发于微信公众号「声学号角」 定芯支片（名称源自其作用，英文名称Spider），又称弹波（音译自Damper，译得很生动）。目前常用的是类似下图的，材料常用有棉，Nomex/Conex，混纺，蚕丝等等。也有特殊情况用橡胶等材料的。 蝶式定芯支片是比较老的支片设计方案了。可以采用酚醛树脂板，纸板，玻纤或者Kapton等之类的材料。缺点是行程太小，所以慢慢基本上很少使用了。 其优点是Kms（x）对称性较好，即线性很好，可以在行程范围内提供恒定一致的支撑力。 设计的方案很多，可以在某些小振幅扬声器上使用。 其中一种设计方案，完整的3d，附上音圈，最好考虑上胶水模型 采用1/4模型，设置对称边界 应力集中很容易发生在尖角的位置，可以适当进行优化 为对比仿真结果，可以使用Klippel DA主机配合激光头测试，手动模式，测试Peak位移值。也可以使用其他的激光测试设备或者拉力/推力计来进行测试和验证。 实际使用案例：