本文首发于微信公众号「声学号角」 Comsol 5.3版本中增加了扬声器驱动单元中磁路的拓扑优化示例。使用拓扑优化，用于确定非线性铁轭的形状。 确保性能最优的同时尽量减小重量，实现更小、更轻的设计。 BL值的求解方式 其中， Br 是磁通密度的 r 分量， N0 是线圈匝数， A 是线圈的截面面积。 原设计方案磁力线分布： 绘制的优化后二维轴对称磁路几何中的磁通密度。 可以将优化的形状导出为文本文件中的插值函数，并将其作为几何导入。 以上提到的示例在Comsol中“案例库”路径： AC/DC_Module/Other_Industrial_Applications/magnetic_circuit_topology_optimization
本文首发于微信公众号「声学号角」 锦丝线简介 音圈相当于扬声器的心脏的话，那锦丝线就相当于大动脉。 锦丝线一般使用特点： 一端随音圈上下移动 另一端固定在正负极端子上 大体可以分为编织线和绞合线。 锦丝线包括导线（铜，银等），纺织线（棉线，Nomex等），线体处理（上蜡，热缩套管，硅胶披覆等）。 各种锦丝线引出方法 锦丝线穿过音盆： 锦丝线从纸盆之下引出： 锦丝线穿入支片，或直接缝在支片上： 引出方向： 锦丝线一般失效情况 运动过程中，锦丝线被拉扯，断裂 锦丝线长期敲击其他部件，断裂 焊锡渗入锦丝线，运动过程中切割锦丝线，断裂 温度过高，断裂 前期可靠性试验 耐屈试验：在一定负重，摆角，速率情况下，看其耐屈次数。 可焊接性，抗硫化，抗湿热等试验。 直阻 需要考虑锦丝线本身直阻。在满足其他前提下，直阻尽可能低。
本文首发于微信公众号「声学号角」 引言 声学系统比如扬声器，麦克风等，经常会抽象成集中参数，然后用电路分析软件SPICE，Microcap等软件进行等效电路仿真分析。 这些声学系统最常见的是圆形活塞模型。在数学上，带障板圆形活塞的辐射阻抗是有确定的表达式的。但很多电路分析软件并不支持Bessel函数等高阶表达式。 因此，Scott Porter和Stephen Thompson在2009年AES 127th会议上发表了一篇论文《A Preliminary SPICE Model to Calculate the Radiation Impedance of a Baffled Circular Piston》，提出一种计算圆形活塞辐射的SPICE子电路，使得所有频率的辐射阻抗都达到良好的近似。 借这个模型也来谈谈还是比较复杂的声辐射阻抗。 数学模型 声辐射阻抗相当于流体对声源活塞表面的加载 其中实部 虚部 k是波数，a是活塞半径，A是活塞面的面积，ρ0和c0是流体的密度和声速。 实部和虚部随ka的变化可以采用matlab，mathematica等数学软件进行绘制。 近似表达式以及对应的SPICE模型 一般来说，我们是在远场进行测量，即ka»1。 在2ka»1时，可以得到近似的表达式： 精确解和上述近似解的差异绘制如下： 在ka比较小时，对表达式进行级数展开 结合以上两个近似表达式，可以在SPICE中构建出辐射阻抗电路 近似表达式和精确模型的对比 由以上SPICE中构建出电路得到的辐射阻抗实部和虚部： 相对误差： 绝对误差： 这种误差程度在工程应用上是完全可接受的。
本文首发于微信公众号「声学号角」 这是一家意大利专门从事扬声器单元研发和生产的公司-FaitalPRO，下面是这家公司的介绍性视频。 可以看到这家公司做扬声器单元产品的设计/仿真/测试等一些过程。 做得相对来说还算是比较全面。 供各位参考。 同样是意大利一家专门做扬声器单元的公司18Sound介绍 下面这个是一条日本的扬声器单元全自动生产流水线的视频 从视频中可以明显看出，整个生产过程中，除了投入物料和最终成品的包装之外（视频中未显示），并不需要其他太多的人工干预。包括硬件，软件部分的装配，焊引线，在线测试等等都是可以实现完全自动化。 这个是很早的视频了。 就目前来看，国内扬声器软件部件装配这块的柔性自动化做得还不够好。 应该来说技术上的难度不会特别大。 可能跟一次性投入太大也有很大的关系。
本文首发于微信公众号「声学号角」 扬声器音盆组谐振频率 F0 是设计扬声器的重要参数，其测试准确性以及管控十分重要。 一、背景 扬声器音盆组谐振频率 M 为音盆组的等效质量；C为音盆组的顺性。 音盆组的等效质量M=音盆质量+胶水重量+1/3*复合边可等效弹簧质量 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 音盆组的顺性C主要取决于复合边的形状和材料。以下是音盆组的顺性C的经验公式 以上δ是面密度， b 为单个折环宽度， E 为折环杨氏模量， h 为折环高度， D 为外折环直径， α 1 是与折环 形状有关的参数，正弦形为 1， α 2 是折环总的宽度和 高度之比， n 是折环个数。 当然以上参数过多，而且部分参数是很难准确得到的。所以其意义不在于定量准确计算音盆组的顺性C，而是可以定性理解音盆组的顺性C。知道复合边的形状和材料对音盆组的顺性C的影响。 每个音盆组做好后，在一定的外界条件下（主要是温度和湿度），都具有一个固定的 F0。所以音盆组F0是一个相对值。 注意：由于材料的蠕变效应，采用不同的力驱动音盆组进行测量时，F0会存在差异。在测量设备精度可以保证的前提下，驱动力应尽可能小。 二、音盆组F0的常规测量方法和设备 2.1测试原理 目前音盆组F0的常规测量方法和设备如下图所示 测量原理为：当扫频仪输出扫频信号，作为激励源的扬声器产生振动，通过被测音盆组后腔空气推动被测音盆组振动，并反过来，通过后腔空气，影响激励源扬声器振动系统的振动，使其动生阻抗发生变化。这时候的音盆可以类似看成无源辐射器。 2.2 测试过程中可能会对结果准确度产生影响的因素 （1）温度变化影响。 当外界温度变化时，引起折环材料杨氏模量E的变化，导致顺性C的变化，使Fo发生变化，一般温度升高，C增大，Fo降低。 （2）湿度变化影响。 环境湿度变化，引起锥盆含水率变化，导致E和M的变化，使Fo发生变化。 （3）激励功率的影响。 当激励源输出功率变化时，Fo也会受到影响，一般功率增大，Fo变小。这是由于由于材料的蠕变效应，采用不同的力驱动音盆组进行测量时，F0会存在差异。在测量设备精度可以保证的前提下，驱动力应尽可能小。 以上三点对所有测量方法都具有影响，故应规定在同一温度、湿度和功率范围内测量。 2.3 测试原理可能会对结果准确度产生影响的因素 （1）被测音盆后腔空气影响。 空气是个弹性体，具有一定的等效质量和顺性，并参与振动，其体积大小和密封状况直接引起被测锥盆的M和C的相对值发生变化，从而使Fo偏离真值。 （2）音盆中孔的影响。 常规音盆中间都是有孔的，为了和音圈装配。而孔可以类比于倒相管，会形成谐振，并对最终的测试结果造成影响。尤其是孔对比音盆较大的时候，比如2寸音盆使用1寸的中孔时。 三、通过激光测量音盆组位移的方法来测量音盆组F0 3.1****测试原理 现在有通过激光测量音盆组位移的方法来测量音盆组F0的设备。通过测量音盆组位移最大的频率点，来表示音盆组的F0。 3.2 测试原理可能会对结果准确度产生影响的因素 音盆组F0应该是速度共振频率，但该设备测试的是位移共振频率。 而位移共振频率和速度共振频率不完全等同，其相互之间的关系： 当然，通常情况下音盆组Qm值会比较大，两者之间是比较接近的。但总会有差异，测试到的位移共振频率比实际音盆组的F0会略小。 ...
本文首发于微信公众号「声学号角」 首先介绍一个软件“How to Listen ” 这个软件是哈曼公司公开分享的免费听音训练软件。这个是公开版，显然也有内部版…. 软件下载以及操作手册可以参看www.harmanhowtolisten.blogspot.com 可能需要翻墙 这个博客上也有一些介绍 http://seanolive.blogspot.com/2010/12/how-to-listen-course-on-how-to.html Klippel官网也有一个关于失真的对比训练 http://www.klippel.de/listeningtest/lt/ 听音主观描述的术语很多，借用了很多通感的表达方式，各种玄学。大体上可以分为：1.低频的量感/延展/轰鸣等，2.细节的清晰度，高频延展性等；3.空间声场的宽度/深度/定位等；4.整体音色的平衡/丰满或单薄/明亮或暗淡等等。 主观听音会受到环境/心理/个体差异的影响。所以对音质进行评估的时候，同时也要结合客观的实际测量结果。比如频率响应，指向性，失真，瞬态响应等等。
本文首发于微信公众号「声学号角」 扬声器振膜在空气中运动时，空气对振膜也会产生反作用力，等效扬声器整体的质量将增加。该等效质量一般称为空气随动质量或者空气附加质量。 对小口径扬声器单元，空气随动质量的轻微差异，对整体Mms估算影响不大。但对振动面积比较大，比如8寸以上的低音扬声器，空气随动质量计算的准确性还是有必要研究的。对准确设计音箱也有帮助。 1.自由场测试 一般认为自由场测试时空气随动质量 Mair=2.67*p*a^3=0.394D^3=0.566*Sd^(1.5) p为空气密度（温度20℃时1.18kg/m^3），a为扬声器振膜半径，D为直径，Sd为振膜有效辐射面积。 关于Sd的计算，可以参考下面两篇文章。 扬声器有效振动质量Mms以及有效辐射面积Sd 扬声器有效辐射面积Sd的仿真探讨 常用的测试系统都是采用这个计算公式。 例外的是Klippel测试系统，是按上下两侧各有这么多空气随动质量。 而在普遍的认识中，无限大障板才需要按这样上下两侧质量计算。 2.无限大障板测试 一般认为无限大障板按上下两侧空气随动质量计算。 Mair=1.13*Sd^(1.5) 3.扬声器单元工作在音箱中的空气随动质量 很显然，箱体内外的形状对空气随动质量是有较大影响的，内外的空气随动质量也不一样。而且边界复杂的时候，估算起来也比较麻烦。 Beranek提出近似计算公式： 振膜前空气随动质量Mair-front=0.408*Sd^(1.5) 振膜后空气随动质量Mair-rear=0.667*Km*Sd^(1.5) 其中Km≈10^(-(0.462β+0.057），β是振膜面积和障板面积之比。
本文首发于微信公众号「声学号角」 之前谈到了一种声场辐射的滤波器。 声滤波器 今天再介绍另一种思路。 其理论思路和上一种是一样的。都是增加了一个旁路的赫姆霍兹共鸣腔。 对消除前腔的谐振或者振膜分割振动都是有效的。 以下是Bose公司提出的一个专利。是用到号角类压缩高音上的。 原音箱模型： 下图中在高音的折环部分增加了一个腔体。部件216是声阻部件。声阻可以由抵抗空气流材料，比如屏障类或泡沫类材料构成。部件214是附加的腔体，其尺寸根据需要修正的频率点来决定。 谐振拐点公式： 其中R是声阻值，V是腔体容积 下面是Bose公司做的一些实验数据： 固定腔体容积，改变屏障声阻： 固定屏障声阻，改变腔体容积： 可以很明显看出，部件216的声阻值变化对辐射的频率响应影响很大 也可以采用无源辐射器 等效电路示意 实验数据 还有其他多种形式：
本文首发于微信公众号「声学号角」 曾经汇总过一些扬声器设计的相关软件 【福利】扬声器设计&测试&仿真软件大汇总 介绍几款常用的分频器设计软件 【资料分享】推荐一款声学边界元软件ABEC 今天整理下扬声器设计相关的书籍 偏理论类 莫尔斯《理论声学》 杜功焕等《声学基础》 曹水轩 沙家正《扬声器及其系统》 张海澜《理论声学》 马大猷《现代声学理论基础》 弗兰科特《扬声器锥体的振动和声辐射》 Mendel Kleiner《Electroacoustics》 F. Alton Everest《Master Handbook of Acoustics》 Leo L. Beranek《Acoustics：Sound Fields and Transducers》 Carl Q. Howard《Acoustic analyses using Matlab and Ansys》 MICHAEL R. HATCH《Vibration Simulation Using MATLAB And ANSYS》 偏工程应用类 山本武夫《扬声器系统》 王以真《实用磁路设计》《实用扩声技术》《实用扬声器工艺手册》 《实用扬声器技术手册》《扬声器探索：工艺、设计、应用 》《线阵列扬声器系统》 俞锦元《音箱原理及制作》《扬声器设计与制作》《扬声器设计与制作(全新版1) 》《扬声器设计与制作(全新2.0版)》（这个真的是三本不同的书） Vance Dickason《扬声器系统设计手册》（即《Loudspeaker Design Cookbook》） Joseph D’ Appolito《实用扬声器测量》 约翰-格尔（原JBL高级研发经理）《扬声器与音响设计手册》 M.M.爱弗露西《扬声器及其应用》 John Borwick《Loudspeaker and Headphone Handbook》 Glen Ballou《Electroacoustic Devices-Microphones and Loudspeakers》《Handbook for Sound Engineers 》 一个人的眼界是有限的，欢迎各位补充。
本文首发于微信公众号「声学号角」 在俞锦元编著的《扬声器设计与制作》一书，17和18页中提到“锥顶滤波器”。 在纸盆根部凸起一个小的峰。见上图所示。 属于结构类的等效滤波器，使得高频峰之后的响应迅速衰减。 在电路中相当于一个旁路电容。 简化的等效电路 其电容值C的计算公式 如果环的宽度非常窄，那么 滤波之前的频响曲线 滤波之后的频响曲线 国光电器的钟柳强，彭林梓在《浅析锥顶滤波器使用》一文中，实践了此方案，取得较为良好的效果。同时提出“带滤波器结构的扬声器，滤波器会影响高频截止频率。峰值平滑和衰减的缓和度，还与音圈骨架、防尘帽传递能量的快慢有关。” 其实直接在分频器上滤波也是可行的。 另外，很多时候，采用阻尼特性良好的防尘帽（比如橡胶类或者泡棉类等）也可以达到类似的效果。