[發(fā)明專利]有限大障板軸對(duì)稱揚(yáng)聲器諧波失真的近似計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510717241.2
• 申請(qǐng)日: 2015-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN105246018B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐楚林;溫周斌;陸曉;岳磊
• 申請(qǐng)（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(hào): H04R31/00
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明公開了一種安裝在有限大障板上的軸對(duì)稱揚(yáng)聲器的諧波失真的近似計(jì)算方法，屬于數(shù)值仿真計(jì)算和揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)領(lǐng)域。該方法先計(jì)算在無限大障板或無障板條件下的軸對(duì)稱揚(yáng)聲器的諧波失真特性，以及基頻的1～5倍頻率點(diǎn)的聲壓級(jí)頻率響應(yīng)；再通過將一塊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(duì)稱仿真分析方法可得到各個(gè)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(jí)頻率響應(yīng)特性；最后再根據(jù)公式計(jì)算得到有限大障板條件下的軸對(duì)稱揚(yáng)聲器的總諧波失真THD和2～5次諧波失真HD₂～HD₅。采用本方法可以快速、準(zhǔn)確地計(jì)算各種軸對(duì)稱揚(yáng)聲器安裝在各種有限大障板上的諧波失真特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)值仿真計(jì)算和揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及2D軸對(duì)稱揚(yáng)聲器在有限大障板條件下的諧波失真仿真分析方法。

背景技術(shù)

隨著揚(yáng)聲器應(yīng)用場合的日益擴(kuò)大和其重要性的不斷提升，揚(yáng)聲器仿真計(jì)算方法也在迅速發(fā)展，尤其是隨著用戶對(duì)揚(yáng)聲器的音質(zhì)的要求不斷提高，對(duì)揚(yáng)聲器諧波失真等非線性特性的仿真方法開始出現(xiàn)并受到重視。多數(shù)揚(yáng)聲器都是軸對(duì)稱的(旋轉(zhuǎn)體)，在仿真中可以采用2D軸對(duì)稱模型描述，但揚(yáng)聲器測量一般是安裝在矩形的標(biāo)準(zhǔn)聲障板上，這樣的矩形障板無法用2D軸對(duì)稱模型描述。由于2D軸對(duì)稱揚(yáng)聲器諧波失真特性的仿真方法本身計(jì)算量已經(jīng)很大，要采用3D模型計(jì)算揚(yáng)聲器諧波失真目前幾乎是不可能的。因此以往的揚(yáng)聲器諧波失真特性仿真計(jì)算只能選擇采用無限大障板或無障板的條件，這使得仿真結(jié)果不能與實(shí)際揚(yáng)聲器產(chǎn)品的測量結(jié)果做直接比較，也不符合電聲工程師的習(xí)慣。

所述的障板一方面在正面方向起到聲反射作用，另一方面是在背面方向影響聲繞射距離。業(yè)界有一些研究分析了這兩種因素，給出一些矩形障板對(duì)揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)特性影響的近似結(jié)果，但這些分析本身比較粗略，分析結(jié)果誤差也較大。目前尚未見有在有限大障板條件下諧波失真特性仿真的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種在揚(yáng)聲器仿真分析中，針對(duì)2D軸對(duì)稱揚(yáng)聲器安裝在標(biāo)準(zhǔn)障板或其它尺寸的矩形障板甚至其它形狀的有限大障板上，諧波失真的近似計(jì)算方法；

該方法先計(jì)算在無限大障板或無障板條件下的軸對(duì)稱揚(yáng)聲器的諧波失真特性，以及基頻的1～5倍頻率點(diǎn)的聲壓級(jí)頻率響應(yīng)；再通過將一塊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(duì)稱仿真分析方法得到各個(gè)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(jí)頻率響應(yīng)特性；最后再根據(jù)公式計(jì)算得到有限大障板條件下的軸對(duì)稱揚(yáng)聲器的總諧波失真THD和2～5次諧波失真HD₂～HD₅；

本發(fā)明提及的在有限大障板條件下諧波失真的近似計(jì)算方法，具體步驟是：

對(duì)任意指定的電壓激勵(lì)信號(hào)幅值U_a和任意頻率f_B：

1)使用揚(yáng)聲器諧波失真的2D軸對(duì)稱仿真分析方法，計(jì)算揚(yáng)聲器在無限大障板條件下或無障板條件下，在電壓激勵(lì)信號(hào)幅值為U_a，頻率為f_B時(shí)，揚(yáng)聲器正前方指定點(diǎn)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；

具體步驟為：

(1)在有限元分析軟件中繪制揚(yáng)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(duì)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)利用有限元分析軟件對(duì)上述有限元模型進(jìn)行三場耦合瞬態(tài)求解，得到揚(yáng)聲器在空間指定點(diǎn)處產(chǎn)生的時(shí)域聲壓信號(hào)；

(4)對(duì)時(shí)域聲壓信號(hào)的穩(wěn)定區(qū)域進(jìn)行頻譜分析，提取所需的各頻率點(diǎn)的幅值；