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[声学技术] 扬声器模组Comsol仿真反射锥:材料参数法

2021-6-29 15:51:24 563 0 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

小落叶 帖主

2021-6-29 15:51:24

1. 仿真目标
0 C3 Q0 u; b5 u1 a* _3 i) `
. a3 A5 y0 q& ^% x7 M% `* |在一个项目上对照测试发现,扬声器模组测试频响曲线是ok的,可是整机测试频响曲线在1kHz~2kHz存在一个较大的波谷,猜测是反射锥结构致使,是以筹算用Comsol对反射锥结构停止有限元仿真。! o4 m; f. R. u% M( T! b" t0 n
搜索发现,网上关于反射锥声学结构仿真的材料埠绵,是以对自己的仿真成果做一个阶段性总结,接待批评斧正。- l1 e4 ]; i+ Y0 N8 X. N

, P/ s4 x: x$ R; `: n/ M% M) h 0de654b96018f8f794d6f1ba2cc676b4.png * ~7 l$ m: N. F* `! o
图1. 模组测试数据
5 @' |/ B& m" G  d- X2 P7 p# v2 u' Q- N7 X
95a790addf70bcd02d21dc0b8ee5fc09.png
- [% y2 A" }% n9 i2 _7 J3 N图2. 整机频响测试数据
7 l/ X$ d. l. {7 s$ q在Comsol的案例库中,有一其中低频扬声器的2D模子,该模子可以经过增加分歧组件的材料参数(杨氏模量、泊松比、密度等)停止扬声器的频响和阻抗仿真。可以经过利用这个模子增加反射锥结构停止反射锥的仿真,仿真反射锥结构对扬声器频响曲线的影响。
' R, M4 A' a2 r: s0 z% [- s# g; A1 k, j) H; A* }" u, I
2. 仿真进程5 {, n8 f- a  q2 _$ ]/ O

7 o1 f6 p* h% n' r利用声学仿真软件Comsol的扬声器单元案例停止反射锥的仿真,麦克风位置选在扬声器平面横轴1m远位置,即坐标为(1,0)。( d! l9 h4 U5 C1 [
针对反射锥的具体结构参数,可从反射锥到扬声器平面间隔、反射锥曲面半径、反射锥顶角半径等角度去仿真。
; T8 ^! c+ @3 g; Y
+ R8 k" o9 Q/ Y+ {- J& m d22fff241321903dce6a42b60ea8d740.png 9 C" j% a# B1 F2 j- Q( S
图3. 仿真mic位置0 }* {/ n- M1 B: u3 r: X1 k) e

, ]2 C6 b5 z% g; n3. 仿真成果
8 I! t2 V1 p* p  W- x6 f2 J; t( |$ b. U* j% S: U
以下别离从反射锥到扬声器平面间隔、反射锥曲面半径等角度去停止仿真分析。8 j( }/ r% u( E1 D  r
8 |$ q2 m( U" _& T3 U
    3.1 反射锥间隔对频响的影响
/ [- R* E$ s' _% ~- W下图暗示了反射锥锥底到扬声器平面的间隔对频响的影响:* P3 a, k3 k3 g$ N
a3969acc97a55a02289070720b6c7ba3.png ! b6 {( N. }3 E0 M( O8 G3 l
图4. 反射锥间隔的界说
. O# Q+ `7 d; y6 r# h反射锥间隔对频响的影响仿真成果以下:
, V+ {8 B' p, B/ N* V. c0 D: M3 F- p3 v; o7 }5 n) H. n+ b
13b10d452d487ebbafc02e3bec36f8ec.png % S+ O9 }! M" Y5 f+ q& S% i5 ?6 l% D: o
仿真成果:$ c( u' C0 i, a! x# J$ _
反射锥间隔扬声器平面越近,800Hz前低频抬升越明显;反射锥会形成900Hz四周出现一个较大的波峰,在1.3kHz四周有较大的波谷;
, M  W' ~/ @9 e& N$ K0 q
& ?5 g9 N; Z! w    3.2 反射锥曲面半径对频响的影响: E5 W/ G) q8 V
反射锥曲面半径(单元:米)以下:
6 Q6 d* D4 k1 b/ |/ F 29b2317b805fe4f4e1f6c2151a7d3550.png 图5. 反射锥曲面半径位置  R: g8 s( b& n
反射锥曲面半径对频响影响仿真成果以下:
- F8 \# ~4 `" r- C+ _
! e. ?  ~0 Y- j3 t: W# K% m7 M 9d3751a31021fdee576ae94fe9c729a3.png 7 `- v! N  I* j1 J3 U( K8 [
仿真成果:
3 B& B+ C) B! ^& i6 e反射锥曲率半径越大,中频抬高越小,中频响应越陡峭;- l7 g% o) _: o; S, M
    3.3 锥顶角半径对频响影响
5 I7 H/ K' b. l: M6 D- Y反射锥锥顶角界说以下:
  X/ P( B( G% |) S/ p: N
$ C& T! ?+ W4 X8 Y 4b223868fe0dc5274b43ad4c24070b66.png
' k5 X! @, ~! K0 m图6. 锥顶角半径界说' w" k' H' x3 D: A% C
对照测试成果以下:
4 y7 P: K" f1 w e52462ddc4f325fa3abff3ca72d8b432.png
5 s: r- \5 B3 O1 P4 f/ l. |  c' T9 T& {. _" }$ c
仿真成果:
( b: [( S+ i& M, V改变锥顶角半径,对2kHz之前的频响根基无影响;
' g- u" T& U, @4. 结语& N1 P+ b$ E5 p" X, r
综合以上仿真,反射锥到扬声器的间隔对频响影响最大,间隔越近,中低频抬升越大,频响曲线越不服缓;
! C4 |: l& x7 W由于仿真所利用的扬声器模子是中低频扬声器,3kHz以上没有仿真成果,最好的方式是更换一个全频扬声器模子再停止仿真;
! E8 M  i* K+ i' E; @材料参数法需要仿真职员对于扬声器的部件材料参数有相当的领会水平,合适扬声器器件厂的工程师停止仿真,对于整机厂的工程师,倡议利用T/S参数法停止仿真,前面会专门写一下这个仿真方式。
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