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本文首发于微信公众号「声学号角」 之前和一个朋友讨论一些关于号角扬声器的问题。他发了一些论文给我。看到这些论文联想起来一个网站。 http://www.xlrtechs.com/dbkeele.com/papers.htm D. B. (Don) Keele, Jr. 43篇在AES上发表的论文 ，网站里面有他自己所有的论文下载。 可能需要翻墙。 他主要专门研究压缩高音、号角、线阵列。 比如下面这篇论文就论述了压缩高音的理论最高效率是50%（即对直阻来说的1W输入，1m处声压级110dB），而不是某些书上写的25%。 “Maximum Efficiency of Compression Drivers,” presented at the 117th Convention of the Audio Engineering Society, San Francisco (Oct. 2004). 放一小部分论文标题，感兴趣的朋友可以自行下载。论文作者自己挂上网的，不涉及版权问题。 1. “The Vented Loudspeaker: A Restatement,” Presented at the 42nd Convention of the Audio Engineering Society, Preprint No. 842 (L-10), (May 1972). — 2. “The Design and Use of a Simple Pseudo Random Pink-Noise Generator,” J. Audio Eng. Soc., (Jan./Feb. 1973). — 3. “Sensitivity of Thiele’s Vented Loudspeaker Enclosure Alignments to Parameter Variations,” J. Audio Eng. Soc., (May 1973) — 4. “Optimum Horn Mouth Size,” Presented at the 46th Convention of the Audio Engineering Society, Preprint No. 933 (B-7), (Sept. 1973). — 5. “A Tabular Tuning Method for Vented Enclosures,” J. Audio Eng. Soc., (March 1974) — 6. “Low-Frequency Loudspeaker Assessment by Nearfield Sound-Pressure Measurement,” J. Audio Eng. Soc., (April 1974). — 7. “What’s So Sacred About Exponential Horns?,” Presented at the 51st Convention of the Audio Engineering Society, Preprint No. 1038 (F-3), (May 1975). — 8. “A New Set of Sixth-Order Vented-Box Loudspeaker System Alignments,” J. Audio Eng. Soc., (June 1975). — 9. “Application of Recent Australian Loudspeaker Research to Producible Loudspeaker Systems,” Presented at the 1976 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, (April 1976). — 10. “An Efficiency Constant Comparison Between Low-Frequency Horns and Direct-Radiators,” Presented at the 54th Convention of the Audio Engineering Society, Preprint No. 1127 (M-1), (May 1976). — 11. “Low-Frequency Horn Design Using Thiele/Small Driver Parameters,” Presented at the 57th Convention of the Audio Engineering Society, Preprint No. 1250 (K-7), (May 1977). — 12. “AWASP: An Acoustic Wave Analysis and Simulation Program,” Presented at the 60th Convention of the Audio Engineering Society, Preprint No. 1365 (D-8), (May 1978). — 13. “Automated Loudspeaker Polar Response Measurements Under Microcomputer Control,” Presented at the 65th Convention of the Audio Engineering Society, Preprint No. 1586 (C7), (Feb. 1980). — 14. “Direct Low-Frequency Driver Synthesis from System Specifications,” J. Audio Eng. Soc., (Nov. 1982). — 15. “Improvements in Monitor Loudspeaker Systems,” J. Audio Eng. Soc., (June 1983). — 16. “A Microcomputer Program for Central Loudspeaker Array Design,” Presented at the 74th Convention of the Audio Engineering Society, Preprint No. 2028, (Oct. 1983). — 17. “A Loudspeaker Horn That Covers a Flat Rectangular Area from an Oblique Angle,” Presented at the 74th Convention of the Audio Engineering Society, Preprint No. 2052 (D-7), (Oct. 1983).

本文首发于微信公众号「声学号角」 轴对称的磁路仿真可以通过Finemotor，SpeaD，Femm等专用的扬声器行业软件来完成。 如果要做非轴对称的磁路仿真，就需要采用通用的有限元仿真软件。目前用的比较多的是Ansoft Maxwell（属于Ansys公司），以及COMSOL Multiphysics。 Ansys本身也有一个静磁场求解模块，不过功能较弱，用的较少。 Ansoft Maxwell 3维模拟需要先切开剖面，定义好电流流入和流出的截面。可以通过通入1A电流，计算线圈受力来得到Bl值。 Mawell可以同时两种方式来计算线圈受力。一种是体积分得到的洛伦兹力，一种是有限元常用的虚功法。如果两种方法计算得到的力接近，基本上可以认为求解收敛。 对比2维计算，已增加铁盆架模型，使求解更加精确。 Comsol Multiphysics Comsol的大体操作思路和Ansoft Maxwell是一样的，也需要将音圈切开，定义好电流流入边界和流出边界。 不过comsol没法自动计算线圈受的洛伦兹力，需要自行定义一个曲线坐标。 第一基矢为电流流线，第二基矢为线圈轴向，第三基矢为线圈法向。

本文首发于微信公众号「声学号角」 今天推荐一款声学边界元软件ABEC。一个德国人开发的，小众软件，不是特别火。有公司用来开发号角，模拟箱体衍射等。 个人无利益相关，所以如果觉得合适，也不要问我怎么买。按网站自己找联系方式，或者国内代理商。 因为有试用的demo版。可以先试用，觉得不错再买。Demo版除了不能保存之外，其余功能都健全，挺良心的。 网址： http://www.randteam.de/ 包括ABEC，推荐的声学3d边界元软件，可以用来模拟号角/箱体衍射等； VACS，专用的声学数据处理软件，做了不少针对扬声器的优化； AxiDriver，2维边界元软件，用处好像不大； AkAbak，模拟等效电路的，与其他软件相比无太大优势； Abakus，小型计算器。 价格

本文首发于微信公众号「声学号角」 一般的参考书籍中很少专门提到扬声器有效振动质量Mms以及有效辐射面积Sd的具体计算方法。 实际操作过程中，大部分工程师都是采用假设折环正中一半的振动质量参与有效振动以及正中的尺寸参与有效辐射。 对大口径的低音喇叭来说，这种方法得到的扬声器有效振动质量以及有效辐射面积，大部分情况下足够近似。 但对某些特殊情况，或者微型扬声器/高音/压缩高音等小口径/对这两个参数非常敏感的产品则这种粗略的方法偏差较大。 本文希望探讨这两个扬声器的TS关键参数的具体表达方式，以及如何预测计算和实际测量。 一、扬声器有效振动质量Mms 折环/支片等可以类比弹簧的部件参与有效振动的质量为其本身质量的1/3。前提：该部件为均匀均厚且各项同性的材质。 具体推导过程可以参看南京大学《声学基础》第一章的内容。 二、扬声器有效辐射面积Sd 精确测量/预测扬声器有效辐射面积Sd是非常关键的，尤其对于微型扬声器/高音/压缩高音。 在这其中，Klippel公司做了一些工作。可以采用Klippel的Scanner模块对Sd进行精确测量。另外还有一些近似预估的测量方法。 当然，知晓其原理后，也可以通过有限元进行仿真预测。 其原理就是将振膜整体运动移动的空气体积△V，除以其△x，即得到振膜的等效Sd。不同频率下的Sd是略有差异的。 当然实际运动过程不会这么简单。大信号状态下的有效辐射面积会发生变化；存在分割振动的模态时，有效辐射面积也会发生变化。 但对小信号状态下的Sd预估是足够精确的。

本文首发于微信公众号「声学号角」 这次图和动态图比较多，应该容易看得懂 一、结构模态 1.扬声器Fs 一般是第一阶模态 2.晃动模态 一般是第二阶和第三阶模态。对轴对称喇叭来说，模态频率接近，振型旋转90°。 容易擦圈 这个频率点一般不是位移最大的时候 如果是类似下面的方形或者跑道型振膜，一般长轴晃动是第二阶，短轴晃动是第三阶 3.中频谷 音盆边缘谐振 4.节圆分割振动 会对频响曲线噪声峰峰谷谷的影响 5.非轴对称分割振动 一般情况下对扬声器频率响应影响不大。如果用2维轴对称会损失全部轴对称模态，或者1/2,1/4模型会损失部分轴对称模态。最近还和一位同事探讨过这个问题。 6. 结构强度 可以定性半定量地判断盆架或外壳的结构强度 对结构弱的位置进行增加加强筋，加厚之类的操作 参看【扬声器系统设计与仿真】扬声器振动结构仿真分析 可以采用Klippel的Scanner模块或者Polytec激光测振仪来进行验证，或直接判断 二、声模态 倒相箱的准确Fb计算 2.箱内驻波 可以通过改变箱体内尺寸，调整扬声器安装位置等方法来避免箱内驻波对频响曲线的影响 3.考虑吸音棉的影响 可以通过改变添加吸音棉等方法来避免箱内驻波对频响曲线的影响 下图是一定条件下空箱和增加吸音棉对扬声器频响影响的差异。可以看到某些频段增加吸音棉可以减少箱内驻波对扬声器频响的影响。 参看 【扬声器系统设计与仿真】箱体内驻波以及复杂开口箱fb仿真 三、声固耦合模态 也可以称为湿模态。 高音，压缩高音，微型扬声器等等需要考虑空气的耦合对模态的影响 当然这个就比较复杂了。耦合求解通常都不是什么容易的事情

本文首发于微信公众号「声学号角」 对于科学计算来说，Mahtematica比其他软件不知道高哪里去了。可以和数学家、物理学家、工程师谈笑风生。 Mathematica支持各种物理单位，可以写出数学教科书般的表达式… 下面是随便一款扬声器的参数计算过程。 把文档内容摘录于下： Rhoair = Quantity[1.18, “Kilograms/(Meters*Meters*Meters)”] Cair = Quantity[345.4, “Meters/Seconds”] Re1 = Quantity[3.4, “ohm”] Dia = Quantity[12.87, “Centimeters”] BL = Quantity[5, “Teslas*Meters”] Cms = Quantity[480, “Micrometers/Newtons”] Mms = Quantity[14, “Grams”] Qms = 3.35 Znom = Quantity[4, “ohm”] Fs = UnitConvert[1./(2 [Pi] Sqrt[Mms Cms]), “Hz”] Qes = Re1/(BL^2 Cms Fs 2 [Pi]) Qts = 1/(1/Qms + 1/Qes) Sd = [Pi] (Dia/2)^2 Vas = UnitConvert[Rhoair Cair^2 Cms Sd^2, “Liters”] ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 一、前言 目前关于线阵列的资料比较少，主要是各家公司以及研究机构发布的一些论文，涉及波导管设计的几乎没有。 关于线阵列扬声器的专著还是推荐下王以真老先生的《线阵列扬声器系统》，汇总了各家线阵列的公开资料。虽然也差不多仅仅是汇总而已，关于理论和设计由来谈论很少。其中也涉及了少量波导管的东西。 http://item.jd.com/11152744.html 或者去图书馆借阅也可以 二、波导管设计的思路 波导管的主要目的是使得从压缩高音出来的声音变成线声源，让线阵列搭配起来的时候不会相互干涉。且线声源衰减会比点声源慢，因此投射距离更远。 波导管需要将压缩高音出来的声音，分成多个等声学路径一直到平面的出口。思路和压缩高音相位塞设计有类似的地方，相互之间也有耦合的联系。 三、谈谈各家波导管的设计及其优化思路 和压缩高音相位塞的设计一样，波导管设计存在很多种方法。分类方式和命名方式还没有规范，暂时以代表厂家的典型风格分类 以JBL为代表的 简单明了的设计方案，比较实用，声学路径容易做到一致，方便调节 以EV为代表的 从仿真结果来看，这款实际产品的设计，波导管声学路径不完全相同，边缘两侧的路径会略长，声波传导略慢。还有优化的空间。 由于波导管声学路径不完全相同，以及喉口位置设计的问题。频率往高频走，越来越难保持线声源，相互之间干涉严重。 3.以Nexo为代表的 个人觉得并没有太多技术上的优势，声学路径过于扭曲，失真可能会略大。 4.以L-Acoustic为代表的 最近这几年由于《我是歌手》《中国好声音》之类的电视节目在中国大火。 5.其他 其他形式的波导管也有不少，有各自不同的思路。有些还是蛮有意思的。可以自行研究，

本文首发于微信公众号「声学号角」 一、前言 本文将探讨各种结构非线性分析，以及其在扬声器仿真上的应用。不包括流固耦合、热膨胀、热塑形、压电效应、磁致伸缩等涉及其他物理场的模型分析，仅仅讨论结构场。 题外话：推荐一下张福学编的《现代压电学》 http://item.jd.com/10986209.html 流固耦合对扬声器的影响可以参考【扬声器系统设计与仿真】封闭扬声器系统空气劲度非线性计算和【扬声器仿真高阶应用】闭箱扬声器橡胶边在运动中异常形变 结构非线性来源很广，对仿真来说存在收敛问题，相对比较复杂。下面一 一分析 二、各种结构非线性来源 几何非线性 如果某个结构出现了大变形, 其变化的几何外形会导致非线性行为。通常扬声器的Kms（x）变化就是由此引发。 可以参考一款典型扬声器支撑系统的Kms(x)分析和【有限元】案例讲解结构非线性仿真不收敛解决技巧 材料非线性 通常的仿真都是把材料作为线弹性理想模型处理的。但实际材料存在非线性的应力－应变关系，比如扬声器上用的橡胶、施胶布等存在蠕变、粘弹性等，铝膜钛膜等金属的塑性。 可以参考扬声器Fs随激励信号变化和【有限元】金属塑性分析在扬声器上的应用 接触 当两接触体间互相接触或分离时会发生刚度的突然变化，此时也会出现非线性。常见的摩擦即属于此类。可以用在比如音箱卡扣连接上。 动态图不太清晰，可以点下面的视频播放 冲击 冲击属于高度非线性。常见应用在手机行业跌落失效分析，汽车行业碰撞失效分析，和军工行业子弹穿甲效果分析等。对于扬声器来说，可以对应用在音箱、扬声器单裸跌，带包装跌落试验的仿真上。需要采用显式动力学算法。 a. Solidworks。自带一个简单的跌落仿真模块，计算非常快。据说是偏门算法，结果不可信。 b. Comsol。 无显式算法，用瞬态的隐式算法，结果不可信。 c. Ansys。自带AutoDYN，也购买了LS-DYNA的求解器。求解时间较长。之前做一款扬声器单元带音箱前面板跌落仿真，在配置还不错的工作站上计算了将近24个小时。因为分析时间步要很非常小，比如10^(-8)s之类的。这是显式动力学算法特性决定的。 d.ABAQUS。说起结构非线性分析，不得不提ABAQUS。 显式分析和隐式分析可以无缝衔接，相互传递数据。 爆炸 仿真的方法有多种，包括无网格法。 裂纹 涉及断裂有限元。 单元生死 切削，材料CNC加工，焊接等。用Ansys和ABAQUS做的比较多。 三、感慨 越往深处学，想的越多，越能感觉到自己的无知。 独学而无友，则孤陋而寡闻。开通这个公众号，分享自己琢磨的一些东西，为的也是能和各位交流，拓展视野不至于坐井观天。 人生天地之间，若白驹过隙，忽然而已。

本文首发于微信公众号「声学号角」 一、前言 结构优化是仿真驱动设计理念的一个发展方向。 从力学原理出发，借助优化方法，通过优选材料分布方式、结构构型、构件尺寸等途径，帮助设计人员从众多可能设计中获得最优的结构形式。 二、各种结构优化方法 **经验优化：**根据以往经验，参考现有产品进行设计，实验或仿真对比不同方案。 尺寸优化：根据给定的设计目标和约束，确定结构参数的具体值的优化设计方法。可以把尺寸定义为变量，进行参数化扫描，看哪种尺寸得到的结果最符合要求。 形状优化：根据给定的性能指标和约束条件，确定产品结构的边界形状或者内部几何形状的设计方法。可用于扬声器音盆母线设计优化。 拓扑优化：根据给定的设计目标和约束，进行最优材料分布的优化设计方法。即本次采用的用来优化扬声器盆架的方法。 三、扬声器盆架优化实例 下面拿一个实际的扬声器盆架案例来说明，采用ansys做的。Comsol也能完成类似的优化，不过为了优化算法的通用性，参数设定会略繁琐。 为简化计算，取盆架未开窗的1/4模型 网格需要尽可能密，尽可能规整 下图是优化50%的计算结果。红色部分是建议去掉挖空的部分。 最终的样子 优化35% 优化20% 优化后的结果图导出的方法，具体操作步骤可以自行网上搜索。 可以据此进行扬声器盆架设计的优化。在保证足够的透气前提下，能尽可能的保证其强度最高。 需要注意的是具体的优化形状和盆架本身尺寸和材料相关，并非通用模型。 利用拓扑优化的盆架的结构应该能对盆架设计的形状有参考指导和启发意义，而不拘泥局限于常规的结构。

本文首发于微信公众号「声学号角」 汇总了一下扬声器用的专业设计软件，还有常用的多个扬声器测试系统，加上通用的仿真或数值计算软件等等。基本上算是收集得比较齐全的。 大家可以看这个软件列表来去找自己需要的东西，同时也顺便投投票统计一下。看看哪些软件才是这个行业真正常用的软件。 当然受限于个人水平，可能有部分软件并没有增加上去。有其他软件推荐，或者我遗漏某些主流软件，也可以在下面给我留言。 还有一些太专用软件没有收录进去，比如音圈计算，号角计算等等。还有某些使用的excel表。还有很多公司自己内部开发的专用软件，或者个人开发的小软件。 分享促进个人和整个行业成长，希望大家多多分享。 一个人不可能面面俱到。还有一些需要补充的，大家可以尽情地留言。