本文首发于微信公众号「声学号角」 由于激励（电信号输入，通常是粉噪），以及边界条件过于复杂，很难抽象为简单的模型。准确的模拟需要考虑电场，磁场，热场，结构力学，流场等的耦合。音圈是主要热源，温度上升反过来又会造成音圈直阻上升，从而影响发热功率。磁路中的感应电流是次要热源 (金属件，包括T铁，夹板，短路环等会产生涡流，生成次级热源)，跟电信号激励的频率等又相关。音圈（热源）上下运动，振膜也跟着运动，空气也会参与强迫对流。 根据以上理论上可以构建出合适的物理模型，但是这么复杂的多物理场耦合模型是很难对实际产品进行求解的。还够不上精确的定量的工程实用价值。 Klippel构建了一个扬声器的热等效电路模型，但必须得有样机实测才能拟合出参数，对初期研发的作用不是那么大。 另外也有号称可以模拟扬声器散热的，基本上只是单独用热场，最多也就耦合电磁场进行近似计算。或者小信号激励&低温。当然这个可以定性地指导散热改善的方向。 需要进一步的探讨和研究。 附上一张对不同位置打孔的直观流动冷却图。 定性地分析当然也有一定的价值
本文首发于微信公众号「声学号角」 今天是新中国成立67周年，也是一个音响品牌JBL 70周年纪念日。 七十古来稀，JBL这个品牌比新中国还大3岁，仍然保持着锐意进取的活力，很不容易。 JBL品牌由JAMES B LANSING (詹姆士.B.兰辛先生)创办，品牌也是其名字的缩写。 下面这张看起来像一位帅气的吸血鬼就是James的照片。 JBL的产品应用非常广泛。在很多地方都可以看到JBL的名字，包括电影院/体育馆/演唱会等等。 首次将专业音箱的技术引入KTV，提升了整个KTV行业的音质水准 高端电影院，比如大部分万达国际影城 上海世博会的中国馆 电视台演播室 奥运会，今年的巴西里约奥运会，鸟巢/水立方/国家会议中心等等 多次国庆阅兵，一直到去年中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年 北京天桥 今年杭州西湖边上的G20峰会 … … … … JBL拥有不少特有的技术 差分驱动低音单元 D2压缩高音单元 超高频压缩高音单元 多种控制指向性恒定的技术，包括号角/线阵列等等 最后再看一段小视频
本文首发于微信公众号「声学号角」 Ansys是一款非常强大的通用型有限元工具，当然可以用来做扬声器和音箱的仿真。 Ansys公司由于结构这块的产品非常成功，先后收购了很多公司。比如流体Fluent，CFX；电磁场Ansoft；直接建模软件Spaceclaim等等非常多。很多都是单场有限元仿真数一数二的。每款软件都擅长其特定的领域。 不过实话实说，ansys多物理场耦合这块进度相当缓慢。除了特定的几个模块，比如扬声器仿真能用上的声固耦合等，可以直接耦合（强耦合，直接联合方程组求解，求解的矩阵是耦合在一起的）之外，其他都只能单向耦合（弱耦合，把一个场的计算结果作为另一个场的边界条件），或者迭代耦合（多个场相互传递计算结果，很容易损失精度）。猜测原因之一可能是不同家的求解器很难完全匹配到一起。 随着研究的逐步深入，计算机软件和硬件的升级，多物理场耦合肯定是一个大的趋势。Ansys提出多物理场的概念应该很早了，可惜没能找到特别好的解决方案。 声场波动的示意图 指向性图 声压分布情况 音箱3D图完整导入Ansys中。可以看到，不同部件的3D图都是有做分块的，这样便于进行网格划分。网格划分好了，在减少计算量的同时，还可以提高计算精精确度。 传一个使用Ansys进行扬声器系统 (音箱) 的声场进行仿真的视频，供各位有兴趣的朋友、同行参考。 其中包含有详细的操作步骤。 当然啦，英文版的。
本文首发于微信公众号「声学号角」 在对扬声器进行声场仿真时，有时会遇到一个问题，仿真出来的频响曲线莫名其妙地出现在高频段出现一个谷。但实际产品并没有。之前那篇环状高音仿真的文章有提到这个问题。 这个问题的其中一种情况是磁隙中声场模型不符合实际情况造成。 原因在于音圈所在的磁隙非常狭窄，此时磁隙中的空气热粘滞效应不能忽略。 当然，需要考虑热粘滞效应的区域的部位可能还包括有其他狭窄且对频响会造成影响的部位。 对比常规线弹性声场模型、狭缝声场模型、热声场模型。10-20kHz频率响应。 可以看到10-11kHz的谷消除了。且10-12kHz灵敏度略有提升。 看起来考虑磁隙中的空气热粘滞效应，采用热声场模型，可以使得仿真更精确。当然计算量会略大一些，计算时间也会加长。 当然凭借经验，如果判断不需要考虑此处的影响，比如常规低音，也可以直接无视，不做特殊处理。
本文首发于微信公众号「声学号角」 目前常用的分频器设计软件有leap,fine x-over，Lspcad等。 Leap的功能无疑是最强大的，只是使用起来略显繁琐，界面不太友好。 Fine x-over操作是最方便的，界面友好，功能实用。 Lspcad可以自由搭配各种元素，综合箱体和分频器的设计，调整元件参数后能马上看到结果，有点像一个封装好的扬声器系统专用等效电路计算软件。 原本有考虑用matlab+simulink做一个分频器设计的工具。只是考虑到目前的软件已经足够好用，所以一直没有做。其实分频器设计软件原理上并不复杂。考虑扬声器的阻抗（频率相关），可以求得分频网络的传递函数（频率相关）。通过传递函数可以求得扬声器两端电压（频率相关）。由电压再求得各个扬声器频率响应相加。再加上各家不同的优化算法。
本文首发于微信公众号「声学号角」 音圈规在扬声器的装配过程中是非常关键的一个夹具。 除了音圈规的尺寸需要考虑好部件和夹具本身的公差配合外，还需要考虑其他方面的影响。 如果音圈规太松，无法绷紧音圈，所以目前常用的音圈规设计都是加钢圈弹簧的，同时音圈规开槽。 但弹簧的位置，粗细，以及音圈规开槽的大小对音圈规的使用，以及扬声器的装配都会产生影响。 目前行业中主要都是靠经验和实际样品来验证。 其实可以尝试使用仿真的工具来优化音圈规设计。 下图是我个人最近为一款新的低音扬声器产品设计的音圈规。已经优化过钢圈弹簧的位置，粗细，以及音圈规开槽的宽度。 下图是模拟人手捏合音圈规时的变形结果。 再贴一张未变形，只显示位移大小的位移分布云图。以方便对比。 当然，以上只是目前用得最普遍的音圈规设计样式。 还有其他各种不同的设计样式。 试贴出几例。 都是优化之前的。可以看到音圈规上下的位移并不一致。使用的时候就不会那么顺畅。
本文首发于微信公众号「声学号角」 气动噪声的精确模拟是一件很困难的事。理论算法目前也还远远算不上完备。 有单用流场来计算的，个人觉得不是那么合理。噪声不仅仅来自于湍流，气压/流速和声压也没有直接的关系。声压是气压受到扰动后产生的变化，即气压的余压，相当于在气压上的叠加一个扰动引起的压强变化。快速变化的空气气压的精确仿真本身就比较困难了，其余压计算的可信度也会大打折扣。 关于倒相管噪声与形状优化这个问题，不同公司都有结合经验和一些理论的探索。常规都是圆口，出入口呈流线型圆滑过渡。也有认为长方形扁口会更好。还有些直接把倒相管做成一个很夸张的弧形。目前还没有一个统一的令大部分人都信服的可通用的设计方案。 气动噪声仿真软件可以采用Fluent，Virtual Lab（之前叫Sysnoise），ACTRAN等等。 扰动的气流速度可以用等效电路或其他音箱设计软件来近似得到。 贴一张JBL Professional论文中的一张图，来说明湍流的发展。 当然这个只是用2维来计算，而湍流是3维发展的，只能作为近似探讨。 等量子计算机出来直接瞬间求解偏微分方程？有可能。哈哈~
本文首发于微信公众号「声学号角」 前段时间，一位同事聊起说在找一款高音，高频段需要延伸至40kHz。我想起Tymphany有几款尖鼻子环状高音，当时看到的时候，印象非常深刻，就去其官网上找了下。 其中一款的图片和频响。 尝试用仿真的手段来探究下。 下面是一款环状高音20000Hz，声场声压分布的2d/3d动态示意图。 下图是仿真得到的频响曲线。高频延展相当不错。 可以看到11kHz附近有个小的谷。事实上这个谷是仿真模型是磁隙中声场模型不符合实际情况造成。关于这个谷后续单独拿出来讨论。 由此看来，环状高音可以增加音膜结构强度，扩展高频。当然振动面积会略有缩小，灵敏度会略低一点。其实压缩高音也有类似的设计，也是基于类似的考量。 环状高音的音膜材料，音膜几何形状，以及相位塞都会对曲线产生较大影响。想要获得高延展且平坦的响应不是件容易的事。
本文首发于微信公众号「声学号角」 曾经有设想过扬声器相关仿真工作开展，以通过仿真驱动设计向更少成本，更高性能，领先他人一步发展。 A. 仿真的优势和必要性： 1. 节省开发费用，用更小的成本得到更好的性能。 2. 节省开发时间，减小打样次数，指导改善方向。 3. 支撑更深入更前沿的研究。 B. 仿真平台的搭建 1. 公司的支持。包括资金/人员/场地/仪器设备的配备等，这个是需要大量前期投入的。 2.软件准备。Comsol ，ANSYS,matlab，simulink，microcap，Klippel （包括LPM LSI TRF MPM SPM PWTDIS Scanner SIM等模块）等。 3.硬件准备。消音室，Klippel DA 主机，高精度激光，高精度麦克风，拉力机等。 C．仿真流程 1. 材料参数测试并进行汇总和维护。 2. 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。 3. 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。
本文首发于微信公众号「声学号角」 【一位朋友的投稿。他是科班硕士，一线大公司研发经验。理论功底和仿真水平都很好。 欢迎各位来稿。(●’◡’●)】 【公式较多，直接粘贴会打乱格式，所以转换成图片。把“微管严格解与近似解绘图MATLAB代码”复制在最后了，供参考。】 背景介绍： 声学短管是设计动铁单元时经常会遇到的一种结构。无论是单体本身的导声管还是ITE或者BTE的模拟声管，我们都需要更为精确的结构模型以获得精确的模拟结果。对于声学管模型在ER 076B; ER122A; ER167中都有论述。本篇报告主要针对短声管（即声管长度小于波长的十分之一）的建模。建模时主要考虑三个方面：粘滞媒质的运动方程，管末端修正以及声管本身的微小体积顺性修正。 附录： 微管严格解与近似解绘图MATLAB代码 %%%%%Impedancefor micro-tube(strict solution&approximate solution) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%by Qing Wang clear; f=(10:10:20000);%frequency from 10Hz to 20kHz k=(1-j)*(1.2*3.14*f/1.8*100000).^0.5; a=besselj(0,k.*0.00055245);%0 bessel function b=besselj(1,k.*0.00055245);%1 bessel function t0=f./f;% 1 t1=(2*b)./(k.*a*0.00055245); z=(-j*2*1.2*f.*0.0012/(0.00055245^2)).*((t0-t1).^-1);%acoustic impedance z0=abs(real(z));%acoustic resistance z1=abs(imag(z));%acoustic reactance %%%%%drawing%%%%% figure;h=plot(f,z0);gridon; xlabel(‘Frequency’);ylabel(‘Acoustic Resistance’);title(‘Acoustic Resistance’); set(h,‘LineSmoothing’,‘on’) figure;h=plot(f,z1);gridon; xlabel(‘Frequency’);ylabel(‘Acoustic Reactance’);title(‘Acoustic Reactance’); set(h,‘LineSmoothing’,‘on’) %%%%%dataexporting%%%%% z0=z0’;z1=z1’;f=f’;