Tool-喇叭腔体的共振频率计算模型
- 格式：xls
- 大小：42.50 KB
- 文档页数：2
下载文档原格式
合集下载
FEKO喇叭相位中心
喇叭天线相位中心计算
1.喇叭模型如上图，计算频率freq=1.645e9，波导激励
2.在z轴上200cm到300cm，计算近场共101个点
3.图2显示z轴200cm，到300cm上电场值
4.将数据求导数（1/E）,如图3所示操作
5.图4得到1/E的曲线
6.计算该曲线与Z轴交点，即得到相位中心位置（采用excel，
任意选择两个点输入即可）即求解y=ax+b，令y=0，时的x 值。
相位中心0.119m，（x=0，y= 0，z = 0.119）
图 1
图 2 200cm-300cm电场值
图 3 计算倒数
图 4 电场倒数曲线
图 5 利用excel 计算相位中心
说明：
相位中心是假设天线远场是按照1/r衰减，对应的点源中心为相位中心。
在该例子中，首先计算远场值（100波长~150波长），（软件中是在近场计算里设置）。
这样在1/r*E,是一个线性直线，如果无法得到线性直线，需要增加计算场点的距离，保证是远场的电场值。
在计算该直线与坐标轴的交点，获得相位中心。
基于LMS Virtual.Lab扬声器频响计算
基于LMS b的扬声器频响计算背景介绍利用电-力-声类比电路的方法模拟喇叭单体或添加腔体情况下频响曲线的方法已经被大多数业界内学者专家所采用如利用广泛使用的T-S模型得到喇叭的机械、电声参数该方法对模拟喇叭单体自身频响比较准确，但是给喇叭添加前后音箱（手机内广泛采用）后就很难准确的模拟喇叭音箱模组的频响了根本原因：电声等效类比电路中，添加的腔体仅仅考虑了空腔的体积因素，而没有考虑腔体的形状因素，但腔体的形状对放入其内喇叭的频响有着重要的影响解决办法：通过3D 建模，采用有限元和边界元相结合的数值方法来模拟带前后音箱喇叭模组的频响曲线模拟对象模拟对象为广泛使用的1115 喇叭 其示意图如下：4版权LMS 国际-2006在b 中进行全耦合仿真的中进行全耦合仿真的全过程全过程载荷载荷（（频率的函数）膜片的模型/模态声学边界元声学边界元模型模型完全耦合振动声学模型完全耦合振动声学模型（（IBEM ）后处理结构特性的计算要进行声学性能计算，首先要计算音膜系统的模态 音膜第一、第二阶模态振形如下图所示带障板的计算工况在测量喇叭单体频响的时候都将喇叭安装在适当尺寸的障板上面来测量音膜振动是向前向后连续振动的，喇叭在向前辐射声音的同时也向后辐射，但是由于向前向后辐射的声音相差180 度相位，从而会导致后面的声绕到前面抵消掉前面的部分声能量在低频情况下最为明显仿真计算时也加上一块障板b可方便模拟带障板边界及消音室的边界得到仿真结果可与测试结果直接比较计算结果带障板状态下，计算得到的声场分布如下喇叭单体背面添加1cc 腔体喇叭前后的声场明显的分为两部分，向前辐射的声压大，向后辐射声压几乎为零喇叭音膜同时向前向后辐射声音，音膜前方敞开，声压能顺利的辐射出去，音膜背面有腔体封闭，因此音膜向后辐射的声压出不去，在腔体内部不断反射叠加，使得封闭腔体内部的声压最大障板工况与添加后声腔工况的计算结果比较从添加腔体前后的频响曲线看，增加1cc 腔体后，频响曲线的第一个峰值（这个峰值就是喇叭音膜的第一个共振模态）向高频移动喇叭背面添加1cc腔体后，喇叭音膜向后辐射的背压增大，相当于减小了弹性系统的顺性，增大了弹性劲度，因此振动系统的第一阶共振模态向高频移动了试验与仿真结果的比较仿真结果与测试结果的对比从喇叭单体和背面添加1cc 腔体两种情况下测试结果和仿真结果的对比来看，仿真结果和测试结果吻合的较好，差别在3dB以内总结仿真结果与测试结果的对比分析表明，仿真结果与测试结果的声压频响很接近，差别3dB 以内，这说明利用LMS b来模拟喇叭单体和添加背腔情况下的频响是可行的为喇叭单体的频响设计以及喇叭前后音箱的结构设计提供一种新的设计方法和手段。
耳机扬声器在不同条件下的共振频率研究
式 析
中，辐射阻抗对 f0 的影响并未考虑。因为振膜面积
S 很小f0，=辐2射1π 阻M抗m相s ∗比1(C于newM) ms 和 Rms 可以忽略。 投稿网址:
2 不同声场下 f0 的特性
2.1 自由场与压力场下的 f0 对比 由于耳机工作时位于压力场，因此有必要分析
器本身的 20 mg，由
上述公式可得 f0 约为 600 Hz。因为这 3 款扬声器
的振动质量相差不大，而 Ca 又相同，所以它们的
f0- 压力场 - 无网布很接近，和图 7 的实验结果一致。
Ca 和 Cb 分别代表了人工耳腔体 V711 的声容和
扬声器后腔 Vback 的声容。由于声容大小和腔体大
系统振动质量的共振，并不能表征扬声器本身的
特性。Ca 本
= 文
V 研ρ0c究02
的
耳
机
扬
声
器
直
径
在
6
～
14
mm。
喇叭后腔体积数量级在 10-7 左右，Cb/S2 数量级在
( ) 1（02-）4，，而f有0 =Cf02m-1π自s由数场M量-m无s级网∗布1一＜Ca般Sf02-在自由1场0--3带。网根布。据在式上（1述）和分
图 3 自由场无网布条件下的阻抗测试结果
1.2 自由场中网布对 f0 影响的分析 从实验结果可以看出，3 款扬声器自由场中
f0- 自由场 - 无网布远远小于 f0- 自由场 - 带网布。基于原理分析， 图 4 展示了扬声器单元在自由场中的等效电路图， 电学部分和声学部分都转移到力图中。其中，Cms 为扬声器的等效顺性，Rms 为机械力阻，Mms 为 等效振动质量。Rb 和 Cb 分别为喇叭网布声阻和喇 叭后腔声容。S 为膜片的面积，ZR 为辐射阻抗。
扬声器频率响应建模计算公式你根数求量应用医科学知是保有平凡在奥光影随它走
扬声器频率响应建模计算公式你根数求量应用医科学知是保有平凡在奥光影随它走扬声器频率响应建模计算公式与应用扬声器频率响应是指扬声器在不同频率下对输入信号的输出能力，它对音频的音质和清晰度有着重要的影响。
为了更好地了解和优化扬声器的性能，频率响应建模计算公式成为了一项关键的技术。
在扬声器频率响应建模中，最常用的方法是采用功率频率响应模型和相位频率响应模型。
通过对这两个模型的建立和分析，可以得到扬声器系统的频率响应和相位响应，从而评估其性能和优化。
一. 功率频率响应模型：功率频率响应模型描述了扬声器系统在不同频率下产生的功率输出。
在这个模型中，常用的建模计算公式是Bode幅度频率响应公式，可以表示为：H(f) = 20 log10 |Amplitude(f)| (1)其中，H(f)表示频率响应，f表示频率，Amplitude(f)表示振幅。
通过测量扬声器系统在不同频率下的输入信号和输出功率，可以得到一系列的数据点，再利用公式（1）可以计算出频率响应的数值。
这样，我们可以得到扬声器系统在不同频率下的功率输出情况，进而评估其音质和性能。
二. 相位频率响应模型：相位频率响应模型描述了扬声器系统在不同频率下的相位变化情况。
相位响应对于声音的定位和准确度有着重要的作用。
在这个模型中，常用的建模计算公式是相位频率响应公式，可以表示为：Φ(f) = arctan(Imaginary(f)/Real(f)) (2)其中，Φ(f)表示相位响应，f表示频率，Imaginary(f)表示虚部，Real(f)表示实部。
通过测量扬声器系统在不同频率下的输入信号和输出相位，可以得到一系列的数据点，再利用公式（2）可以计算出相位响应的数值。
这样，我们可以了解扬声器系统在不同频率下的相位特性，进而提高其定位的精确性。
以上两个建模计算公式为我们提供了评估扬声器系统的重要指标，可以对其性能进行客观的分析和优化。
在扬声器设计和音频调校中，我们可以根据这些模型的结果对频率响应和相位响应进行调整，以达到更好的音质和清晰度。
音箱结构设计计算公式
音箱结构设计计算公式ASW箱体结构计算公式1.开口腔计算公式：VA = (2S x Q。
)2 x VAS(L)通带纹波系数是带通式音箱的重要设计参数。
选取合适的封闭腔带通Q值QB，查表得出fL和fH，用f。
/Q。
分别乘以这两个系，求出音箱频响曲线上下降3dB的两个频率点，要求与设计值相符。
带通Q值越高，音箱的灵敏度越高，但通频带越窄；带通Q值取得越低，音箱的灵敏度越低，但通频带越宽。
导相管的调振频率fB = QB x ( f。
/ Q。
) (HZ)导相管长度L=[(c2S]/(4*3.142*fb2*V)] -0.82*S?22.密封腔计算公式：VB = VAS / a顺性比a = (QB2 / Q。
2) – 1则ASW箱体总容积为V = VA + VB单腔倒相式音箱计算公式1.低频扬声器单元的品质因数Q。
、谐振频率f。
及等效容积VAS是决定音箱低频响应的重要参数。
品质因数Q。
、谐振频率f。
及等效容积VAS由喇叭供应商给出，或自己根护喇叭的基本性能参数进行公式计算，在已知品质因数Q。
、谐振频率f。
的前提下计算VAS。
2.箱体容积计算公式：VB = VAS / a箱体顺性比a值可由倒相音箱设计图表查出(91页图3-9)，设QL=7。
也可由下面的简表进行估算，如下表：3.确定倒相管截面积。
4.确定导相管长度，可用公式：L=[(c2S]/(4*3.142*fb2*V)] -0.82*S?25.音箱的调整要点：原则是将倒相箱的谐振频率调整到最合适的频率点，使音箱的低频响应平坦。
调整音箱的系统品质因数，使音箱的低音深沉，听起来即不干涩也不混浊；调整分频网络的分频点和相位特性，使音箱各频段的声压均匀，频率响应曲线平坦。
倒相箱由于增加倒相孔的原因,算出箱体容积后,还要考虑倒相管的长宽等因素。
至于倒相管的形状可以做圆形、矩形、狭缝形,由于位置问题也可以做成弯形。
倒相管可使用单管、双管或多管,当然,做之前要算出气孔的截面积和长度。
一种汽车普适消声器的分析与实验
10.16638/ki.1671-7988.2021.02.026一种汽车普适消声器的分析与实验*卢彦群，杨波（河北工程大学，河北邯郸056038）摘要：排气噪声是汽车的主要噪声源之一，往往比内燃机本体噪声高出10～15dB。
使用合适的消声器是控制和降低排气噪声的有效手段，因而对排气消声器的研究越来越成为汽车排气噪声控制的热点。
文章从实用性角度和声学原理出发，分析了一种普适性消声器结构及其降噪机理，并通过实验进行了有效验证。
关键词：汽车噪声；消声机理；实验验证中图分类号：TB535+.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)02-80-04Experiment and Research on a Universal Muffler for Automobile*Lu Yanqun, Yang Bo( Hebei University of Engineering, Hebei Handan 056038 )Abstract:Exhaust noise is one of the main noise sources of automobile, which is 10-15db higher than that of internal combustion engine. Using appropriate exhaust muffler is an effective means to control and reduce exhaust noise, so the research on exhaust muffler is becoming more and more popular. In this paper, the noise reduction mechanism of a universal muffler is analyzed from the perspective of acoustic principle, muffler structure and ergonomics, and is verified by experiments.Keywords: Automobile noise; Muffler mechanism; Experimental verificationCLC NO.: TB535+.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)02-80-041 概述随着汽车拥有量的日渐增多，汽车噪声逐渐引起人们的高度重视，许多国家和地区都对汽车的排放和噪声提出了越来越严格的执行标准。
球顶形扬声器
(1)最低共振频率f0的实验考察
在需要求出球顶形扬声器的最低共振频率时，首先由（7-2-7）
式求出振膜的最低共振频率 f1 ，反过来计算出振膜边缘力顺 CMS ， 由此CMS和后腔力顺 CMB，以及振膜和音圈的质量求出串联共振回路 的共振频率。
对平板形边缘，改变厚度t和音圈半径a来进行实验，结果发现 球顶形振膜的最低共振频率 f1 比按（7-2-7）式计算出来的理论值 小16%，因此把（7-2-7）式作一下修正，即：
E为扬氏模量，
为角频率。
（7-2-3）式可写成
2 k2 2 k2 y 0
所以（7-2-3）式的一般解为
y AJ0(kr) BY0(kr) CI0(kr) DK0(kr)e jt （7-2-5）
从式（7-2-5）和下述的边界条件可求得频率方程。其边界条件应为 （1）在r=b，y=0；
2 f0M m
RM
Bl 2 RE
（7-2-2）
器 左来右式说，中，所M（以M为7在振-2很-动2多）系情式数况中的下的等可灯效以下质忽力量略阻，R不MR计M为约。等为但效电对力磁球阻阻形。尼扬对BR声于lE2 的器纸来盆15 ~说扬110，声
其吸声材料非常接近振膜，或者像软球顶那样，吸声材料和振膜 直接接触，拆环上又涂敷了大量阻尼材料，使机械阻抗 RMS很大；
球顶形扬声器的边缘共振与锥形扬声器的边缘共振是一样的。 通过位移测量，相位测量可以观察到这种情况。
图7-2-8是测得的球顶形振膜中心P的位移和边缘中心T的位移 （图中以虚线表示）。
图7-2-8 球顶形振膜的位移特性（铝合金振膜，纵坐标为相对位移）
图7-2-9 边缘共振模式
边缘共振频率 f2 和高频截止频率 fh 的数值完全不同。因为 f2 附近的振动比 fh 附近复杂，所以声压特性上有时出现峰谷、有时不 出现。普通的球顶形扬声器， f2 的值比 fh 小。
扬声器参数计算公式
1.扬声器主要参数综合设计和分析扬声器性能是电学、力学、声学、磁学等物理参数共同作用的结果，由鼓纸、弹波、音圈、磁路等关键零部件的性能共同确定，其中一些参数相互制约相互影响，因而必须综合考虑和设计。
扬声器常用机电参数以及计算公式、测量方法简述如下：1.1直流电阻Re由音圈决定，可直接用直流电桥测量。
1.2共振频率Fo由扬声器的等效振动质量Mms和等效顺性Cms决定，见公式(5)，Fo可直接用Fo 测试仪测量或通过测量阻抗曲线获得。
1.3共振频率处的最大阻抗Zo由音圈、磁路、振动系统(鼓纸、弹波)共同决定，可用替代法测量或通过测量阻抗曲线获得。
Zo = Re+[(BL)2/(Rms+Rmr)] (10)1.4 机械力阻Rms由鼓纸、弹波的内部阻尼及使用胶水的特性决定，可由测量出机械品质因数Qms 后通过下列公式计算：Rms =(1/Qms)*SQR(Mms/Cms) (11)这里SQR( )表示对括号( )中的数值开平方根，下同。
1.5 辐射力阻Rmr由口径、频率决定，低频时可忽略。
Rmr = 0.022*(f/Sd)2 (12)1.6 等效辐射面积Sd只与口径(等效半径a)有关。
Sd =π*a2 (13)1.7 机电耦合因子BL由磁路Bg值和音圈线有效长度L决定，也可通过测量电气品质因数Qes后用下列公式计算:(BL)2 =(Re/Qes)*SQR(Mms/Cms) (14)1.8 等效振动质量Mms由音圈质量Mm1、鼓纸等效质量Mm2、辐射质量Mmr共同决定，Mms可由附加质量法测量获得。
Mms=Mm1+Mm2+2Mmr1.9 辐射质量Mmr只与口径(等效半径a)有关。
Mmr =2.67*ρo*a3 (16)其中ρo=1.21kg/m3为空气密度，a为扬声器等效半径。
1.10 等效顺性Cms是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度.其值越大,扬声器的整个振动系统越软.单位:毫米/牛顿(mm/N).由鼓纸顺性Cm1、弹波顺性Cm2共同决定，此顺性即是我们所称的变位，只是单位需换算为国际单位制：m/N,而变位可以用变位仪直接测量。
有关喇叭的音腔的设计规范标准[详]
SPK&音腔 原理
List
1
SPK基本原理
2
SPK关键参数
3
4
音腔设计
Application
Speaker结构(mobile phone SP)
扬声器(Speaker)是一种用来将电的信号转换成声音信号的换能器 (Transducer)
Speaker基本原理
整个过程为： 电-----力-----声 的转换 电：音圈有引线直接连接到端子。音频电流由端子输入，流进音圈，使得音圈中的电流带有 音频信号（电压）一样的波形。设电流 I=E/Rv (Rv是音频阻抗，为一常数) 力：F=BIL，B和L都是常数，则F随音频电流I线性变化，所以F将带有声音的波形 声：带有声音频率波形的力F带动振动膜振动，振动膜也将随着频率和波形振动，从而带动 空气振动，形成差不多频率和波形的疏密波
额定功率/最大功率
0.5W/1W
10mW/30mW
音腔设计
音腔作用： 腔体的目的是为了隔开前后声波，避免二者干涉 腔体的大小左右着ＳＰＫ／ＲＶＲ的低频重放
手机的声腔设计主要包括前声腔、后声腔、出声孔、后音腔、防尘网五 个方面，如下图：
音腔设计
后音腔&前音腔
后声腔主要影响铃声的低频部分，对高频部分影响则较小。铃声的低频部分 对音质影响很大，低频波峰越靠左，低音就越突出，主观上会觉得铃声比较 悦耳。 一般情况下，后声腔的形状变化对频响曲线影响不大。但是如果后声腔中某 一部分又扁、又细、又长，那么该部分可能会在某个频率段产生驻波，使音 质急剧变差，因此，在声腔设计中，必须避免出现这种情况。
电压（V）
声压级（dB）
F1
F2
频率(Hz)
F1
F2
List
1
SPK基本原理
2
SPK关键参数
3
4
音腔设计
Application
Speaker结构(mobile phone SP)
扬声器(Speaker)是一种用来将电的信号转换成声音信号的换能器 (Transducer)
Speaker基本原理
整个过程为： 电-----力-----声 的转换 电：音圈有引线直接连接到端子。音频电流由端子输入，流进音圈，使得音圈中的电流带有 音频信号（电压）一样的波形。设电流 I=E/Rv (Rv是音频阻抗，为一常数) 力：F=BIL，B和L都是常数，则F随音频电流I线性变化，所以F将带有声音的波形 声：带有声音频率波形的力F带动振动膜振动，振动膜也将随着频率和波形振动，从而带动 空气振动，形成差不多频率和波形的疏密波
额定功率/最大功率
0.5W/1W
10mW/30mW
音腔设计
音腔作用： 腔体的目的是为了隔开前后声波，避免二者干涉 腔体的大小左右着ＳＰＫ／ＲＶＲ的低频重放
手机的声腔设计主要包括前声腔、后声腔、出声孔、后音腔、防尘网五 个方面，如下图：
音腔设计
后音腔&前音腔
后声腔主要影响铃声的低频部分，对高频部分影响则较小。铃声的低频部分 对音质影响很大，低频波峰越靠左，低音就越突出，主观上会觉得铃声比较 悦耳。 一般情况下，后声腔的形状变化对频响曲线影响不大。但是如果后声腔中某 一部分又扁、又细、又长，那么该部分可能会在某个频率段产生驻波，使音 质急剧变差，因此，在声腔设计中，必须避免出现这种情况。
电压（V）
声压级（dB）
F1
F2
频率(Hz)
F1
F2
声学解题技巧声音的强度和频率计算
声学解题技巧声音的强度和频率计算声学解题技巧——声音的强度和频率计算声学是研究声音产生、传播和接收的科学，而声音的强度和频率是声学中的重要概念。
本文将介绍声音的强度和频率的计算方法，并提供一些解题技巧。
一、声音的强度计算声音的强度表示声音的能量，通常用单位面积上通过的声音能量来表示。
声音强度的计算公式如下：声音强度 I = P / A其中，I表示声音强度，P表示声音的功率，A表示声音传播的面积。
对于单一振动源射出的声音，其功率与振源的振幅有关，可以使用以下公式计算：P = 0.5 * ρ * v * A * ω^2 * d^2其中，P表示声音的功率，ρ表示介质的密度，v表示声音波在介质中的传播速度，A表示振源的振幅，ω表示角频率，d表示振动源到观察点的距离。
通过以上公式，我们可以计算出声音的强度。
在解题时，需要注意单位的转换和数据的准确性。
同时，如果存在多个振动源，需要将多个振动源的功率相加，再进行计算。
二、声音的频率计算声音的频率表示声波的周期性，通常用赫兹（Hz）来表示，即每秒振动的周期数。
频率的计算公式如下：f = 1 / T其中，f表示声音的频率，T表示声波的周期。
对于周期性声波，其周期与振源的振动有关，可以使用以下公式计算：T = 1 / f = 1 / (n * ω)其中，T表示声波的周期，f表示声音的频率，n表示振动的次数，ω表示角频率。
通过以上公式，我们可以计算出声音的频率。
在解题时，需要注意单位的转换和数据的准确性。
同时，如果存在多个振动源，需要将多个振动源的频率相加或取平均值，再进行计算。
三、解题技巧1. 单位的转换：在进行声音强度和频率的计算时，要注意单位的转换。
如将功率转换为瓦特、面积转换为平方米等。
确保单位一致，避免计算出现误差。
2. 数据的准确性：在使用计算公式进行求解时，要确保所使用的数据准确无误。
注意数值的有效位数，避免四舍五入等引起的误差。
3. 多振动源的处理：如果存在多个振动源，需要将其功率或频率进行相加或取平均值后再进行计算。