[發(fā)明專利]有限大障板軸對稱揚聲器諧波失真的近似計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510717241.2
• 申請日: 2015-10-29
• 公開（公告）號: CN105246018B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐楚林;溫周斌;陸曉;岳磊
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江中科電聲研發(fā)中心;嘉善恩益迪電聲技術(shù)服務(wù)有限公司
• 主分類號: H04R31/00
• 分類號: H04R31/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 沈志良

1.一種有限大障板軸對稱揚聲器諧波失真的近似計算方法，其特征在于所述的該計算方法包含以下步驟：首先，計算在無限大障板或無障板條件下的軸對稱揚聲器的諧波失真特性，以及基頻的1～5倍頻率點的聲壓級頻率響應(yīng)；然后，通過將一塊有限大障板近似看成由許多塊扇形小障板拼接而成的，利用2D軸對稱仿真分析方法，計算得到各個扇形障板影響下的聲壓，再組合得到在所需分析的障板條件下的聲壓級的頻率響應(yīng)特性；最后，再根據(jù)公式計算得到在有限大障板條件下的揚聲器的總諧波失真THD和2～5次諧波失真HD₂～HD₅；

所述的有限大障板是任意形狀、任意尺寸和任意厚度；所述的揚聲器包含任何軸對稱揚聲器；

使用揚聲器諧波失真的2D軸對稱仿真分析方法，計算揚聲器在無限大障板條件下或無障板條件下，在電壓激勵信號幅值為U_a，頻率為f_B時，揚聲器正前方指定點處的諧波失真特性，尤其是基頻幅值A(chǔ)₁和2到5次諧波的幅值A(chǔ)₂到A₅；

計算該揚聲器在無限大障板條件下或無障板條件下，在激勵電壓為1V，激勵頻率分別為f_B、2f_B、3f_B、4f_B和5f_B時，揚聲器正前方指定點處聲壓級：P₁、P₂、P₃、P₄和P₅；

計算該揚聲器在該指定的有限大障板條件下，在激勵電壓為1V，激勵頻率分別為f_B、2f_B、3f_B、4f_B和5f_B時，揚聲器正前方指定點處聲壓級：P′₁、P′₂、P′₃、P′₄和P′₅；

利用2D軸對稱仿真分析方法，通過公式計算得到該揚聲器在該指定的有限大障板條件下，在電壓激勵信號幅值為U_a，頻率為f_B時，揚聲器正前方指定點處的諧波失真特性；

所述的無限大障板或無障板條件下的揚聲器的基頻幅值A(chǔ)₁和2次～5次諧波幅值A(chǔ)₂～A₅的計算方法具體步驟包括：(1)在繪圖軟件中繪制揚聲器的幾何模型及空氣域幾何模型；(2)在有限元分析軟件中對建立的幾何模型進(jìn)行材料特性定義、物理場環(huán)境設(shè)置、網(wǎng)格劃分和邊界條件定義，得到有限元模型；(3)通過有限元求解器對有限元模型進(jìn)行三場耦合瞬態(tài)求解，得到揚聲器在空間指定點處產(chǎn)生的時域聲壓信號；(4)對時域聲壓信號的穩(wěn)定區(qū)域進(jìn)行頻譜分析，提取所需的各頻率點的幅值；

所述的無限大障板或無障板條件下的揚聲器的基頻的1～5倍頻率點的聲壓級P₁～P₅計算方法，其具體步驟包括：(1)建立揚聲器的2D半剖幾何模型；(2)定義材料屬性、修改物理場并定義邊界條件和載荷；(3)對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，定義邊界條件和載荷方式；(4)對模型求解及后處理，得到揚聲器正前方指定點處的聲壓級；

有限大障板下的揚聲器聲壓級P₁’～P₅’的近似計算方法，其具體步驟包括：(1)確定一個數(shù)值N，N表示障板被切分的數(shù)量，N一般大于1000；(2)將障板繞揚聲器安裝中心等角度地切分成N個三角形；(3)由于N較大，將每個三角形近似為半徑r_i，圓心角2π/N的扇形，其中r_i是第i個三角形兩條長邊長度的平均值；(4)半徑為r_i、圓心角為2π/N的扇形障板，就是半徑為r_i的圓形障板的1/N；(5)確定一個大于2且小于N的正整數(shù)M，M越大近似誤差越小，但計算時間與M成正比；(6)將N個半徑分成M組，使得用每組的半徑均值近似代替同組內(nèi)的所有成員的半徑所產(chǎn)生的誤差的平方和最小，采用基因算法求解此非線性全局優(yōu)化問題；(7)經(jīng)(6)分組后，假設(shè)第j組中包含n_j個扇形，其半徑均值為(1≤j≤M)，在這M組扇形中，每一組所包含的扇形數(shù)量是不同的；(8)采用揚聲器多場耦合的2D軸對稱揚聲器仿真計算方法，仿真分析計算揚聲器安裝在半徑分別為的圓形障板上的該揚聲器正前方指定點的聲壓有效值p_j(1≤j≤M)，所述仿真分析計算方法的具體步驟為：(a)建立揚聲器仿真分析物理模型；(b)建立揚聲器的2D半剖幾何模型，并加入半徑為的圓形障板模型，同時確保外圍空氣域完整包圍該障板模型；(c)定義材料屬性；(d)對幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；(e)定義邊界條件和載荷方式；(f)模型求解及后處理；(9)利用公式：得到該揚聲器安裝在該有限大障板上工作時形成的聲場在指定點處的聲壓級；

諧波失真的計算公式為：

a)

b)

c)

d)

e)

其中