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本文首发于微信公众号「声学号角」 介电弹性体膜是能够变形的柔软电活性材料。当在空腔上膨胀时，薄膜会发出声音，因此可以用作扬声器。 通过建立介电弹性体膜的完全耦合有限元模型，可以详细分析其振动和声学性能。涉及到的物理场包括静电，结构，声学等。 弹性体膜通常为硅树脂或丙烯酸树脂）制成，夹在两个电极之间。电极通常由导电油脂或碳粉制成。 当在电极之间施加高电压时，膜变薄并且面积扩大可以超过100％。可以利用这种面积变化来产生体积位移，该体积位移会发出声音。 膜片可以做成平的或者半弯曲的形状。 介电弹性体扬声器一般都需要一个非常高的直流偏置电压。 有限元的模型和网格划分见下图。PML完美匹配层一般会划分成更规则的形状，以便更好地吸收边界声波，减小反射。 频率响应函数通过三种方法计算： FEM有限元分析：针对所有感兴趣的频率，直接多物理场耦合求解系统模型； 模态：计算前250阶模态响应，包括PML层，再进行模态叠加求解频率响应； 模态KH：使用Kirshoff-Helmholtz积分将使用模态方法计算的近场压力传播到远场。使用与模态方法相同的方法。下图中Receiver是指积分的接收器位置。 三种方式仿真出来的频响曲线对比： Demo实测： 实测频响曲线： 指向性：

本文首发于微信公众号「声学号角」 Bose主动降噪TWS耳机，QuietComfort Earbuds消噪耳塞，俗称大鲨，新出了两种限量版配色：石墨蓝和砂岩金。 我拿到了砂岩金版本，体验了一段时间。 内部包含充电仓+耳机+三副不同尺寸的耳套+Type C充电线。 我个人一直是Bose品牌的粉丝，购买过Bose SoundLinkmini 蓝牙音箱、Bose QC35头戴耳机，以及Bose第一款TWS耳机SoundSport Free等产品。 那款SoundSport Free体验较差，佩戴一般，无主动降噪，蓝牙连接不稳定，延迟高。 Bose在磨了几年之后，去年正式推出了大鲨（QuietComfort Earbuds）和小鲨（Sport Earbuds）。主要性能区别在大鲨有主动降噪。这两款产品都非常不错，终于算是赶上了TWS耳机的主流。 回到大鲨本身。 首先佩戴是非常舒适的，应该是我试用的过的TWS耳机中佩戴感觉最好的。很稳定牢靠，入耳也比较浅。鲨鱼鳍比较灵活，通过旋转到合适的角度，可以非常好地贴合耳廓和耳道。 耳塞尺寸3.9 厘米 × 2.6 厘米 × 2.7 厘米（高×宽×深），单个重量8.5 克。 不过充电盒尺寸相比于其他TWS耳机略大，3.17 厘米 x 8.9 厘米 x 5.08 厘米（高 x 宽 x 深），当然塞在裤兜里是没啥问题的。 再来说说音质方面。 Rtings测得的频响曲线和谐波失真（以下测试曲线默认引用Rtings数据，不再补充说明）： 主观体验是低频稍多，低音多的音乐会有点轰头，高频延展略差一点点。整体在目前TWS耳机中算是不错的。 主动降噪测试曲线（多角度重复测试取平均），ANC On应该是代表10级的降噪曲线，ANC Off代表透传曲线。在400Hz-800Hz附近降噪略差。 和苹果Airpods Pro对比，可以看到Bose大鲨低频降噪比Airpods Pro，但中频略差。 主观体验苹果的噪声降得更干净且更稳定，但Bose的感觉更自然。不过Bose主动降噪水平和佩戴关联很大。两款TWS耳机的主动降噪都非常优秀。Bose算是维护了自己主动降噪耳机发明者的尊严。 Bose的透传略有可感知的底噪，在我个人能接受范围内。 通话录音我感觉还算正常自然，不过对外界噪声的降低感觉一般，抗风噪也一般。 续航比较不错，开主动降噪单次6-7个小时差不多。由于充电盒比较大，应该塞的电池也比较大，可以再充两次左右，总续航可以达到20小时。 蓝牙连接比较稳定，延时也比较低。 “Bose音乐”App更新后也值得说一下： 主动降噪的模式可以按4种场景来切换模式，而不是直接技术性地用降噪等级，便于理解和使用。 新增了均衡器，虽然我觉得这个没啥意义。 ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 基于一个低频扬声器，将折环改造为如下图所示结构。 取代折环的部分局部磁回路结构如下图所示。 通过外侧线圈的电流大小，控制外侧磁回路的磁间隙中磁场强度，改变磁流变液（MRF）的剪切屈服应力，从而起到控制阻尼的作用。 磁流变液（MRF）和常规扬声器中用到的磁流体（MF）是有区别的。 对外侧磁回路的仿真，和常规扬声器磁回路仿真类似。可以采用有限元方法（FEM）。使用Femm/Comsol等工具都可以轻易实现。 对磁回路进行网格离散化。 通过仿真计算磁感应强度B（磁通密度）。 磁感应强度B和线圈激励电流大小的关系： 不同位置的磁感应强度B：位置越深，离线圈越近，B值越大。 以某一款磁流变液(MRF)为例，通过仿真计算磁感应强度B，再用下面的公式可以转换为磁流变液的剪切屈服应力。 实测结果： 目前看来还不太实用，仅供大家参考，拓宽视野和思路。

本文首发于微信公众号「声学号角」 下图是常规骨传导的原理示意图。从耳道附近的骨头外放置激励器，通过人骨将振动传导直接传导到耳小骨，再传递到耳蜗，激励大脑听觉神经。主要不通过耳道的空气传导，这是常规耳机和音箱的主要传递路径。 下图是所谓的光声骨传导振动系统。当使用与声音同步的激光束产生振动，然后将这些振动传递到耳软骨时，便可以感知到可听见的声音。 调制光辐射在激发下在物质中产生声波被称为光声（PA）效应。可以穿透生物组织到相当深的深度的近红外激光可以用于产生合适的调制光辐射源。利用这种效果产生的声波有望与骨传导助听器产生相似的效果，因为它将在皮肤中产生振动。 光声骨传导振动单元的示意图 光声骨传导振动单元的照片 通过调制的光吸收对样品进行周期性加热会引起热波以及热弹性的膨胀和收缩，从而导致发射弹性波。 光声（PA）效应过程涉及复杂的能量转换机制，其中包括光，热和声学过程。 目前只是停留在实验室阶段，距离商用还会有很长一段距离。

本文首发于微信公众号「声学号角」 三星收购哈曼后推出的Galaxy Buds系列TWS耳机以独特的造型设计、稳定的佩戴、良好的音质（Sound by AKG）在市场上占据了一定的地位。 第一代Galaxy Buds，ID设计我个人很喜欢，无主动降噪ANC等功能。 第二代Galaxy Buds+，我购买了这个版本，体验不错。 在Galaxy Buds基础上升级为双扬声器，增加一个外侧麦克风增强通话降噪ENC，同时续航大幅提升。 Galaxy Buds Live，双肾造型独特，但因为是半入耳形式，主动降噪拉胯。 Galaxy Buds Pro，音质相比Galaxy Buds和Galaxy Buds+有所下降，主动降噪和环境音（透传）效果很一般，所以没买。 下面是前几天新发布的Galaxy Buds2，看得出来ID设计是有延续性的，但又有所区别，有点像糖豆。 拥有多种配色。不过这种充电盒内外配色不一致的设计个人不是太喜欢。 标识“Sound by AKG”。顺便说个小八卦：三星收购哈曼后，已经将消费类AKG品牌使用权收紧，目前仅三星可以使用。 和Galaxy Buds+一样，仍然采用了双扬声器单元的设计，应该还是双动圈扬声器。 单侧耳机拥有外侧双麦克风波束形成+内置麦克风+VPU（直译为语音拾取单元，即一般说的骨传导麦克风），如果算法调试好的话，应该通话效果、抗风噪等会还不错。 其ANC主动降噪功能分了三个等级，号称可以降低高达98%的外部背景噪音。这个降低98%如果我没算错的话，换算成声压级的话应该是降低34dB。当然没有说针对什么信号，针对多少声压级的信号，以及哪个频段，测试方法等等。行业宣传现在都不太规范。 当然以之前Galaxy Buds Pro来看，这个主动降噪的实际效果还有待实际产品测试检验。 其APP内置了几种EQ（均衡器）的设定，给有特定偏好的人使用。虽然个人认为这个意义不太大，但有这个功能无伤大雅。 开启主动降噪播放时间5小时，带充电盒共计20小时的使用时间，大体够用了。 价格999元，已购买绿色款（香提绿），预计9月初才会正式发货。

本文首发于微信公众号「声学号角」 经过漫长的反复思考， 我最终下定决心独自出发。 初步的规划： 提供培训，包含仿真培训和音箱耳机研发培训。 技术合作，以技术咨询、技术顾问或者公司入股的方式开展。 创建品牌，初期以家庭影院音箱、专业音箱、专业扬声器为主。 还有些其他的想法会陆陆续续开始干。 我擅长各类扬声器、音箱、耳机等声学产品的开发和仿真，拥有多种声学相关新技术新产品的储备。 各位朋友如果有相关需求的可以联系我。微信号stonegu，添加的时候请表明身份，说清楚具体诉求。其他好的建议与合作方式也可以开放谈。 我知道事情不一定会很顺利，存在很多不确定性，规模也可能做不了很大。但我愿意折腾一把，榨干自己的全部智慧，看看能折腾出什么样的成就，迎接人生的新挑战。 当然，要想把事做成，少不了一群志同道合朋友。真诚希望得到大家的帮忙。也想去不同的公司参观学习下。感兴趣的请直接联系我。谢谢！

本文首发于微信公众号「声学号角」 部分可能需要科学上网 Abersim（folk.ntnu.no/johannk/Abersim/） 接口：MATLAB 许可：GNU通用公共许可证（GPL） 说明：线性和非线性超声仿真 AC2D（individual.utoronto.ca/kzhu） 接口：C ++与MATLAB 许可：伯克利软件分发（BSD） 说明：有限差分时域（FDTD） BEM ++（bempp.org） 接口：C ++和Python 许可：伯克利软件分发（BSD） 说明：开源C ++边界元库 CREANUIS（creatis.insa-lyon.fr/site7/en/CREANUIS） 接口：C / C ++ 许可：CeCILL-B 说明：非线性超声仿真 Dream MATLAB Toolbox（signal.uu.se/Toolbox/dream/） 接口：MATLAB 许可：GNU通用公共许可证（GPL） 说明：基于线性空间脉冲响应，对超声换能器单元或阵列辐射的声场进行仿真 Field II（field-ii.dk） 接口：MATLAB 许可：免费软件（闭源） 说明：基于线性空间脉冲响应，对换能器波束方向图和B模式超声图像进行仿真 FOCUS（egr.msu.edu/focus-ultrasound） 接口：MATLAB 许可：免费软件（闭源） 说明：使用快速近场方法（FNM）等对超声换能器辐射的声场进行仿真 HITU Simulator（github.com/jsoneson/HITU_Simulator） 接口：MATLAB 许可：Berkeley Software Distribution（BSD） 说明：二维轴对称坐标系中KZK方程的频域解，以及Pennes生物热方程的隐式有限差分解 KZK Bergen Code（uib.no/people/nmajb/） 接口：Fortran 许可：开放源代码 说明：一维和二维（笛卡尔或轴对称）中KZK方程的频域解 KZK Texas Code（people.bu.edu/robinc/kzk/） 接口：Fortran / C ++ 许可：开放源代码 说明：时域计算机代码，用于基于增强的KZK方程对流体中的轴对称声束建模 mSOUND（m-sound.github.io/mSOUND/） 接口：MATLAB 许可：GNU通用公共许可证（GPL） 说明：Westervelt方程的混合域求解器 MU-DIFF（mu-diff.math.cnrs.fr） 接口：MATLAB 许可：GNU通用公共许可证（GPL） 说明：用于解决多次散射的MATLAB工具箱 ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 之前发了一篇电声相关的基础知识的文章，本文整理下相关知识点对应的资料（基础知识以书籍为主），供学习。我个人认知和眼界有限，列得不全，欢迎各位在评论区补充。 电声工程师应该掌握的基础知识 声学和振动原理 优先推荐杜功焕的《声学基础》 进阶可以看看马大猷的《现代声学理论基础》 以及程建春的《声学原理》 Mendel Kleiner《Electroacoustics》 扬声器和麦克风设计 优先推荐山本武夫的《扬声器系统》 然后王以真《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)》（后面这个真的是三本完全不同的书） 沈勇《扬声器系统的理论与应用》 Vance Dickason《扬声器系统设计手册》（即《Loudspeaker Design Cookbook》） John Eargle《扬声器与音响设计手册》 Ray A. Rayburn《传声器手册 John Eargle的传声器设计与应用指南》（Ray是接替John Eargle成为第三版的作者） John Borwick《Loudspeaker and Headphone Handbook》 Glen Ballou《Electroacoustic Devices-Microphones and Loudspeakers》 Mendel Kleiner《Electroacoustics》 Leo L. Beranek《Acoustics：Sound Fields and Transducers》 测试和分析 Joseph D’ Appolito《实用扬声器测量》 陈克安《声学测量》 许龙《声学计量与测量》 资料比较多，分成上下AB两篇

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — 有限元仿真软件 有限元边界元仿真软件很多，如Ansys，Abaqus等。针对电声仿真来说，如果只能推荐一个有限元仿真软件入门的话，我会推荐Comsol Multiphysics。 Comsol界面友好，前后处理方便，各种函数和表达式使用灵活，多物理场耦合强大，案例库全面。 虽然某些单物理场求解稳定性以及复杂网格划分对比其他软件还有一定提升空间。 但瑕不掩瑜，Comsol是一款非常优秀的通用有限元仿真软件。也越来越多研究和工业应用开始使用Comsol。 中文官网地址： http://cn.comsol.com/ 02 — 有限元仿真理论知识准备 有限元理论的书籍非常多，感兴趣的可以挑一些经典的看看。 着重推荐Comsol技术总监王刚博士写的《COMSOL Multiphysics工程实践与理论仿真》。这本书可以加深对多物理场仿真建模的分析和理解，而不是针对单独的操作。 再推荐Carl Q. Howard的《Acoustic analyses using Matlab and Ansys》给英语好且对有限元求解的内部细节感兴趣的朋友。 03 — Comsol入门案例 建议从结构力学最简单的案例开始，可以参考下面这篇文章。掌握有限元分析最基础的流程，以及熟悉Comsol操作界面。 Comsol最简单的入门案例 04 — 电声多物理场仿真入门案例 Comsol官网的声学模块介绍和声学案例库 http://cn.comsol.com/acoustics-module http://cn.comsol.com/models/acoustics-module 电声相关的案例库Comsol软件自带有，包含扬声器、麦克风、音箱、耳机、助听器等模型。已经涵盖了大部分常规的电声仿真模型。 简要介绍下各个模型： 扬声器驱动器 - 频域分析 推荐刚入门的优先学习和研究这个模型。 演示了如何对动圈扬声器进行建模。模型分析包含总电阻抗和额定驱动电压下的轴上声压级随频率的变化情况。使用“磁场”接口和“声-结构相互作用”多物理场接口来建立模型。 B&K 4134 电容麦克风 几何参数和材料参数均取自实际的麦克风。对比仿真频响与实际麦克风的测量数据。并计算膜变形、压力、速度、电场，以及机械热的底噪。 轴对称电容麦克风 一个简化的轴对称电容麦克风，包含相关的物理场、特定几何和材料参数的灵敏度分析。它求解的是全耦合声-电-机械系统有限元模型，在频域中使用了线性扰动求解器。 戴在仿真人耳上的耳机 模型演示一个耳罩式耳机与通用仿真人耳的耦合分析。 这个模型之前文章介绍过。目前的模型还有些地方处理和实际产品有差异，所以结果比较奇怪。耳机有限元仿真确实比较复杂。 耳机声场分布有限元仿真 扬声器驱动器 - 瞬态分析 仿真分析包含磁系统中软铁的非线性特性、结构中的几何非线性，以及音圈进出磁隙时由于拓扑变化引起的非线性效应。输出包含总谐波失真 (THD) 、互调失真 (IMD)以及动态 BL 曲线。 扬声器驱动器集总模型 这是一个动圈扬声器模型，通过集总参数模拟来表示扬声器电气元件和机械元件的特性。Thiele-Small 参数（小信号参数）用作集总模型的输入，集总模型由“电路”接口表示。该集总模型与描述周围空气域的二维轴对称压力声学模型相耦合。模型的输出包括阻抗和辐射声功率等。 有两个模型，一个采用“电路”接口，另一个采用“集总机械系统”接口对扬声器机械部件（如移动质量Mms、悬挂柔度Cms和机械损耗Rnms）进行建模。 与测试装置（含 0.4cc 耦合器）相连的接收器集总模型 Knowles ED23146 动铁(平衡电枢）扬声器连接到一个测试装置，该装置由 50 mm（直径 1 mm）的耳模管和 0.4cc 耦合器组成。通过集总 SPICE 网络建模，并连接到管入口处的有限元域。 ...

本文首发于微信公众号「声学号角」 01 — CBT扬声器阵列的简要历史 CBT代表Constant Beamwidth Transducer恒定波束宽度换能器。这个概念是在1970-1980年代美国军方海军研究实验室在ASA（美国声学学会）上发表论文提出来的，用于军用水下换能器的研究。 “New approach to a constant beamwidth transducer”(恒定波束宽度换能器的新方法) “Array shading for a broadband constant directivity transducer”（宽带恒定指向性换能器的阵列阴影） “Experimental constant beamwidth transducer”（实验恒定波束宽度换能器） 这项研究描述了一种球面形式的曲面换能器，具有宽带且与频率无关的波束宽度和指向性，几乎无旁瓣。 该理论在2000年开始由D.B. Keele推广应用于扬声器阵列，论文发表在AES（音频工程学会）上。 在2016年，Keele因在超过45年的时间里对提供宽带恒定覆盖性能的扬声器和扬声器系统的杰出贡献和研究而获得AES金奖。 下面是Keele老爷子的官方网站，汇集了他对扬声器的研究工作。感兴趣的可以学习下，相信会收获不少。 http://www.xlrtechs.com/dbkeele.com/ http://www.dbkeele.com/ 论文地址 http://www.xlrtechs.com/dbkeele.com/papers.htm “The Application of Broadband Constant Beamwidth Transducer (CBT) Theory to Loudspeaker Arrays”（宽带恒定波束宽度换能器（CBT）理论在扬声器阵列中的应用） 将CBT概念推广到圆弧线阵列和环形曲面阵列，并应用于扬声器系统。 “Implementation of Straight-Line and Flat-Panel Constant Beamwidth Transducer (CBT) Loudspeaker Arrays Using Signal Delays”（使用信号延迟实现直线和平板恒定波束宽度换能器（CBT）扬声器阵列） 通过使用信号延迟，将CBT概念扩展到直线和平板阵列。 “Full-Sphere Sound Field of Constant-Beamwidth Transducer (CBT) Loudspeaker Line Arrays”（恒定波束宽度换能器（CBT）扬声器线阵列的球面声场） 分析了CBT圆弧线阵列的3d声场。 “Practical Implementation of Constant Beamwidth Transducer (CBT) Loudspeaker Circular-Arc Line Arrays”（恒定波束宽度传感器（CBT）扬声器圆弧线阵列的实际应用） ...