[發(fā)明專利]一種基于互易定理的汽車低音單元最優(yōu)布放方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011078778.6
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN112214838A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙尚;林志斌
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/23;H04R1/32;G06F17/15
• 代理公司: 江蘇德善律師事務(wù)所 32488
• 代理人: 何紅梅

本發(fā)明公開了一種基于互易定理的低頻單元布放方法，由汽車的近似長方體的腔體、CAD圖和3D掃描圖導(dǎo)入后，建立有限元模型；確定汽車主駕駛座椅的頭枕前10cm處為優(yōu)化位置，計(jì)算低頻揚(yáng)聲器與優(yōu)化位置處的加速度?聲壓傳遞函數(shù)，再以傳遞函數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，衡量平坦度；從而得到布放低頻單元的最佳位置；其中，將汽車內(nèi)部的物理性質(zhì)由表面阻抗表達(dá)，低頻揚(yáng)聲器由剛性活塞或近似點(diǎn)聲源表達(dá)。本發(fā)明能夠同時(shí)計(jì)算多個(gè)聲源位置在同一接收點(diǎn)輻射的聲壓，減少了計(jì)算次數(shù)，從而快速得到低頻揚(yáng)聲器安裝的最佳位置，克服了傳統(tǒng)仿真方式一次運(yùn)算只能計(jì)算一個(gè)聲源布放位置的缺點(diǎn)，用以提高車載音頻系統(tǒng)的聲學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及是一種基于互易定理的汽車低音單元最優(yōu)布放方法。

背景技術(shù)

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，制造廠商開始關(guān)注用戶在車內(nèi)的體驗(yàn)。其中，車載音頻系統(tǒng)作為車內(nèi)主要的娛樂系統(tǒng)，成為了影響用戶體驗(yàn)的重要因素。

傳統(tǒng)上，汽車低音單元的位置安裝缺乏實(shí)理論的指導(dǎo)，往往依據(jù)工程師或者調(diào)音人員的經(jīng)驗(yàn)，忽略了不同車型對聲學(xué)環(huán)境的影響；或者僅選擇幾個(gè)常用位置進(jìn)行比較，無法得到最優(yōu)解。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出了一種基于互易定理的汽車低音單元布放方法，能夠同時(shí)計(jì)算多個(gè)聲源位置在同一接收點(diǎn)輻射的聲壓，減少了計(jì)算次數(shù)，從而快速得到低頻揚(yáng)聲器安裝的最佳位置，克服了傳統(tǒng)仿真一次運(yùn)算只能計(jì)算一個(gè)聲源布放位置的缺點(diǎn)，用以提高車載音頻系統(tǒng)的聲學(xué)性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于互易定理的汽車低音單元最優(yōu)布放方法，由汽車的近似長方體的腔體、CAD圖和3D掃描圖導(dǎo)入后，建立有限元模型；確定汽車主駕駛座椅的頭枕前10cm處為優(yōu)化位置，計(jì)算低頻揚(yáng)聲器與優(yōu)化位置處的加速度-聲壓傳遞函數(shù)，再以傳遞函數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，衡量平坦度；從而得到布放低頻單元的最佳位置；

其中，將汽車內(nèi)部的物理性質(zhì)由表面阻抗表達(dá)，低頻揚(yáng)聲器由剛性活塞或近似點(diǎn)聲源表達(dá)。

本發(fā)明提供了一種基于互易定理的汽車低音單元最優(yōu)布放方法，具體包括如下步驟：

在汽車內(nèi)部標(biāo)記三個(gè)區(qū)域，單極點(diǎn)源(1)、揚(yáng)聲器布放備選區(qū)域(2)、揚(yáng)聲器選擇最優(yōu)位置(3)，

S1:輸入幾何模型

由包括近似長方體的腔體、CAD圖和3D掃描圖三種汽車模型的有限元模型建立幾何模型，將汽車內(nèi)部的物理性質(zhì)的表面描述為法向聲阻抗Z_S；

S2:阻抗邊界

有限元模型內(nèi)的任意一點(diǎn)仿真計(jì)算得到的聲壓，將該點(diǎn)處后得到的頭枕前10cm處的聲壓，一次仿真計(jì)算中可得到所有聲源布放位置下的傳遞函數(shù)，并用標(biāo)準(zhǔn)差衡量其平坦程度；

S3:聲源參數(shù)的傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差

單極點(diǎn)源(1)設(shè)置在主駕駛位置，將單極點(diǎn)源(1)設(shè)置在距離主駕駛位置的頭枕正中心10cm處，即預(yù)計(jì)的駕駛員聽音位置，低頻揚(yáng)聲器為加速度源，所述單極點(diǎn)源(1)的體積流量和頻率成反比，設(shè)置為 f是單極點(diǎn)源的頻率；

依據(jù)實(shí)際布放條件選定低頻揚(yáng)聲器布放備選區(qū)域(2)，設(shè)置間隔為2.5cm 的幾何點(diǎn)，得到空間域的聲壓分布，低頻揚(yáng)聲器布放備選區(qū)域(2)中接收點(diǎn)的聲壓級(jí)隨頻率變化的曲線；

S4：計(jì)算有限元的空間聲場的分布模態(tài)的曲線

空間中一點(diǎn)頻響曲線的峰谷值由空間模態(tài)決定，計(jì)算聲壓級(jí)曲線的標(biāo)準(zhǔn)差用以衡量頻響曲線的平坦程度，

S5：依據(jù)互易定理，得到低頻單元布放的最優(yōu)位置(3)為標(biāo)準(zhǔn)差最小值所對應(yīng)的位置，該布放位置的聲源與駕駛員處的傳遞函數(shù)受峰谷點(diǎn)的影響最小，傳遞揚(yáng)聲器本身的頻響特性。