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标题：[转帖]微型扬声器分析

1楼

水仙发表于：2006-7-28 11:23:19

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2楼

水仙发表于：2006-7-28 11:24:14

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3楼

水仙发表于：2006-7-28 11:24:42

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4楼

水仙发表于：2006-7-28 11:25:07

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5楼

水仙发表于：2006-7-28 11:25:38

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6楼

水仙发表于：2006-7-28 11:26:03

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7楼

水仙发表于：2006-7-28 11:26:31

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8楼

水仙发表于：2006-7-28 11:34:38

一般而言，国内厂商常用来的设计扬声器的方式不外乎下列两种：

1. 以实验量测方式来预估扬声器的声场特性，但此一方式往往必须等到设计流程的后期。若愈晚发现问题，重新设计所付出之成本将会更高。

2. 以等效电路的方式来预估扬声器的声场特性，只能在设计初期得到扬声器之前音响空间、后音响空间、出音孔面积⋯等的设计值，若是要得知不同的音腔形状、不同的开孔位置⋯等对声场的影响，就无法藉由等效电路的方式来预估。

反观国际大厂，如Bose、Kenwood、Philips⋯等，早已导入Computer Aided Engineering (CAE)的方式来辅助扬声器设计，除了可以有效的解决上述设计方法的缺点，更可以减少设计变更次数及除错成本。

所以本文系针对市面上所贩售之微型动圈式扬声器，先不考虑电磁力分析之部分，而利用有限元素法软件-ANSYS 作扬声器振膜之模态分析与简谐分析，其中并讨论不同的振膜刻痕对其自然频率的影响，之后再将简谐分析之结果输入边界元素法软件-SYSNOISE 作声场分析，以获得扬声器因电磁力而产生之外声场分布。对于外声场模拟之验证部分，将以实验量测的方式来验证扬声器之外声场分析结果。最后讨论如何拉近模拟值与实验值的差距，作为日后设计时的参考。

二、扬声器声场之分析原理

微型动圈式工作原理为输入电压之后，靠着磁力系统产生电磁力后吸引或排斥音圈，进而控制振膜振动而发出声音。所以一个完整的扬声器声场分析中，应该包含以下三大部分：

(1)电磁力分析；

(2)振膜振动分析；

(3)声场分析。

总体思路不错,可以供参考!

9楼

珍桢发表于：2006-7-28 12:01:00

学习！

10楼

水仙发表于：2006-7-31 14:36:57

转引资料,欢迎探讨!

11楼

musteklj 发表于：2006-8-6 18:22:01

对与微型扬声器还有很多要做的工作，国内的手机设计公司对这块还不是很重视，还有很大的可提升的空间，希望同行们多多交流，不知道水仙对这方面的见解怎样

12楼

musteklj 发表于：2006-8-8 10:58:59

楼主知道网上有Virtual.lab Acoustics 这个模拟软件下载吗?

13楼

水仙发表于：2006-8-8 12:35:39

Maple、MATLAB、MathCAD和Mathematica

  数学软件四大家 ---Maple、MATLAB、MathCAD和Mathematica

　　目前在科技和工程界上比较流行和著名的数学软件主要有四个，分别是Maple、MATLAB、MathCAD和Mathematica。它们在各自针对的目标都有不同的特色。

　　一、Maple V 系统
　　Maple V是由Waterloo大学开发的数学系统软件，它不但具有精确的数值处理功能，而且具有无以伦比的符号计算功能。Maple V的符号计算能力还是MathCAD和MATLAB等软件的符号处理的核心。Maple提供了2000余种数学函数，涉及范围包括：普通数学、高等数学、线性代数、数论、离散数学、图形学。它还提供了一套内置的编程语言，用户可以开发自己的应用程序，而且Maple自身的2000多种函数，基本上是用此语言开发的。
　　Maple采用字符行输入方式，输入时需要按照规定的格式输入，虽然与一般常见的数学格式不同，但灵活方便，也很容易理解。输出则可以选择字符方式和图形方式，产生的图形结果可以很方便地剪贴到Windows应用程序内。

　　二、MATLAB 系统
　　MATLAB原是矩阵实验室（Matrix Laboratory）在70年代用来提供Linpack和Eispack软件包的接口程序，采用C语言编写。从80年代出现3.0的DOS版本，逐渐成为科技计算、视图交互系统和程序语言。MATLAB可以运行在十几个操作平台上，比较常见的有基于Windows 9X/NT、OS/2、Macintosh、Sun、Unix、Linux等平台的系统。
　　MATLAB程序主要由主程序和各种工具包组成，其中主程序包含数百个内部核心函数，工具包则包括复杂系统仿真、信号处理工具包、系统识别工具包、优化工具包、神经网络工具包、控制系统工具包、μ分析和综合工具包、样条工具包、符号数学工具包、图像处理工具包、统计工具包等。而且5.x版本还包含一套几十个的PDF文件，从MATLAB的使用入门到其他专题应用均有详细的介绍。
　　MATLAB是数值计算的先锋，它以矩阵作为基本数据单位，在应用线性代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真方面已经成为首选工具，同时也是科研工作人员和大学生、研究生进行科学研究的得力工具。MATLAB在输入方面也很方便，可以使用内部的Editor或者其他任何字符处理器，同时它还可以与Word6.0/7.0结合在一起，在Word的页面里直接调用MATLAB的大部分功能，使Word具有特殊的计算能力。

　　三、MathCAD 系统
　　MathCAD是美国Mathsoft公司推出的一个交互式的数学系统软件。从早期的DOS下的1.0和Windows下的4.0版本，到今日的8.0版本，功能也从简单的数值计算，直至引用Maple强大的符号计算能力，使得它发生了一个质的飞跃。
　　MathCAD是集文本编辑、数学计算、程序编辑和仿真于一体的软件。MathCAD7.0 Professional（专业版）运行在Win9X/NT下，它的主要特点是输入格式与人们习惯的数学书写格式很近似，采用WYSWYG（所见所得）界面，特别适合一般无须进行复杂编程或要求比较特殊的计算。MathCAD 7.0 Professional 还带有一个程序编辑器，对于一般比较短小，或者要求计算速度比较低时，采用它也是可以的。这个程序编辑器的优点是语法特别简单。
　　MathCAD可以看作是一个功能强大的计算器，没有很复杂的规则；同时它也可以和Word、Lotus、WPS2000等字处理软件很好地配合使用，可以把它当作一个出色的全屏幕数学公式编辑器。

　　四、Mathematica 系统
　　Mathematica是由美国物理学家Stephen Wolfram领导的Wolfram Research开发的数学系统软件。它拥有强大的数值计算和符号计算能力，在这一方面与Maple类似，但它的符号计算不是基于Maple上的，而是自己开发的。
　　Mathematica的基本系统主要是用C语言开发的，因而可以比较容易地移植到各种平台上，Mathematica是一个交互式的计算系统，计算是在用户和Mathematica互相交换、传递信息数据的过程中完成的。Mathematica系统所接受的命令都被称作表达式，系统在接受了一个表达式之后就对它进行处理，然后再把计算结果返回。Mathematica对于输入形式有比较严格的规定，用户必须按照系统规定的数学格式输入，系统才能正确地处理，不过由于3.0版本引入输入面板，并且可以修改、重组输入面板，因此以前版本输入指令时需要不断切换大小写字符的繁琐方式得到很好的改善。3.0版本可以用各种格式保存文件和剪贴内容，包括RTF、HTML、BMP等格式。

　　五、四种软件的比较
　　选用何种数学软件?如果仅仅是要求一般的计算或者是普通用户日常使用，首选的是MathCAD，它在高等数学方面所具有的能力，足够一般客户的要求，而且它的输入界面也特别友好。如果要求计算精度、符号计算和编程方面的话，最好同时使用Maple和Mathematica，它们在符号处理方面各具特色，有些Maple不能处理的，Mathematica却能处理，诸如某些积分、求极限等方面，这些都是比较特殊的。如果要求进行矩阵方面或图形方面的处理，则选择MATLAB，它的矩阵计算和图形处理方面则是它的强项，同时利用MATLAB的NoteBook功能，结合Word6.0/7.0的编辑功能，可以很方便地处理科技文章。

14楼

水仙发表于：2006-8-8 13:00:16

声-振分析专业工程软件Sysnoise 介绍

Sysnoise
SYSNOISE是全球声-振领域的设计、故障诊断、优化的先驱，功能强大。从空腔的声场预测到环绕物体的声场分析，至可计算声场作用下结构的响应，从而帮助噪音控制工程师优化产品的声-振特性。

SYSNOISE为处理声音和声振耦合问题提供了多种方法：

声场有限元（FEM）
无限元（I-FEM）
直接 /间接边界元法（DBEM/IBEM）

使用何种算法用户不需担心，SYSNOISE将自动作出选择。
计算声学SYSNOISE,将有限元法和边界元法用于结构声辐射和声场的计算。

[此贴子已经被作者于2006-08-08 13:01:01编辑过]

15楼

水仙发表于：2006-8-8 13:08:22

Virtual.Lab is the world’s first environment specifically developed for the functional performance engineering of critical design attributes, such as noise and vibration, ride & handling, comfort, safety and durability.

16楼

水仙发表于：2006-8-8 13:11:39

Virtual.Lab Acoustics 在移动电话上的应用
制造手机的厂家往往需要分析手机的声音品质，如果声音品质不好；在人听来可能就是噪声，同时移动电话的结构也会对手机的声音产生影响：如果用传统的有限元的方法对手机建模。工作量是比较大的，内外场都是空气：对流体的建模，如果也用有限元的方法工作量会很大，并且计算速度会下降：时间会延长；如果用边界元的方法则只需要对流体建一边界元模型：两者作耦合分析就可；边界元方法分为两种：
1、间接边界元内外场都可计算并且并不要求是封闭模型
2、直接边界元只能计算一侧并要求是封闭模型

[此贴子已经被作者于2006-08-08 13:12:32编辑过]

17楼

水仙发表于：2006-8-8 13:19:00

LMS Virtual.Lab Boundary Element Acoustics

LMS Virtual.Lab Boundary Element Acoustics is an entry-level, easy-to-use acoustic simulation tool to predict and improve the sound and noise performance of a broad range of systems. With straightforward models and the embedded solver technology, engineers can receive their results quicker, without compromising accuracy.

LMS Virtual.Lab Boundary Element Acoustics uses the Boundary Element Method (BEM), which effectively reduces complex 3D geometry to 2D surface dimensions. Only the surface areas of the structural systems that are vibrating or scattering sound need to be modeled. The BEM model sizes are typically limited to a few thousand elements, resulting in relatively small, easy-to-create, easy-to-check and easy-to-handle models, as opposed to the complexity of full 3D Finite Element models. These reduced models also deliver results in a shorter timeframe, allowing users to quickly get insights in the acoustic performance of their designs.

LMS Virtual.Lab Boundary Element Acoustics can accurately model structural-acoustical coupling phenomena, for instance when acoustic sources make the structure vibrate, which typically occurs in lightweight structures. For example, strong variations in engine pressure will make the engine intake vibrate, generating additional radiated noise.

The solution tackles both internal and external radiation problems and covers a broad range of applications including for example transmission loss through panels, sound quality and radiated noise of electronic or household equipment, etc…. The solution runs transparently with other CAE codes and includes seamless links to ABAQUS, ANSYS, CATIA CAE, I-DEAS, Nastran, and PERMAS, and represents the ideal starting point for more advanced and specialized applications.

Features

Indirect and Direct Boundary Element Method
Full vibro-acoustic coupling
Plotting and 3D imaging: SPL, ISO 3744 Sound Power, RMS, dB weighting, (1/3)octave, TL
Surface absorbing panels
Boundary Conditions: surface vibrations and pressures, acoustic sources

Benefits

Find the cause of noise problems quickly, with minimal modeling effort
Predict acoustic performance accurately and minimize design risk
Mesh Coarsening and High-Speed BEM options are available to speed up the process even more

Solution Pack Content

Desktop
Acoustic Analysis
Acoustic Harmonic BEM Solver
Vibro-Acoustic BEM Solver

Solution Pack Options

Mesh Based Design
Mesh Editing
Mesh Morphing
Mesh Coarsening
High Speed Harmonic BEM Solver
CAE Interface (ABAQUS, ANSYS, I-DEAS Universal File, Nastran, PERMAS)
Nastran Analysis Driver
ANSYS Analysis Driver
Optimization

18楼

水仙发表于：2006-8-8 13:21:13

LMS Virtual.Lab Acoustics

Make Sound Engineering Decisions Faster -

Do your customers expect ever-quieter products? Are your competitors using sound quality as a differentiating advantage? Will ever-tighter noise emission legislation have an impact on your product sales? Only a couple of years ago, predicting the sound fields of even the simplest product used to take weeks, while something like an engine run-up took months. Even for an expert, parametric analysis and design refinement was simply not feasible given the cost and time constraints - the only option was to apply expensive treatments late in the development when all design flexibility had been lost.

From challenges…

Imagine that you are able to perform acoustic meshing in a couple of hours, predict an engine run-up within a day and remodel design changes within minutes. With the breakthroughs embedded in our acoustic solutions, it is all possible. Imagine making well-informed decisions at the concept stage, and systematically improving, refining, and optimizing your product’s acoustic performance from the initial design to completion in a coherent way.

…to real opportunities

From its pioneering acoustic FEM and BEM technologies over a decade ago, LMS SYSNOISE has been validated by thousands of users, spread over a wide range of industries. Recent technology breakthroughs made the acoustic simulation faster than ever before – in many cases over a 100 times! The LMS acoustic solutions cover routine applications, such as structural noise radiation and cavity field simulations, and address specific acoustic engineering issues, such as engine run-ups, flow-induced noise or random acoustic loading. By integrating the SYSNOISE technologies into LMS Virtual.Lab, LMS created the world’s first end-to-end environment for acoustic performance engineering, from concept development, through design refinement using virtual models, to test-based validation.

Gain full insight into acoustic problems
Accurately and quickly predict the effect of design changes
Minimize the cost and weight of sound treatment
Reduce noise levels and build-in desirable sound before prototype testing

19楼

Acoustics 发表于：2006-8-8 13:49:55

仿真软件有很多:

ANSYS 大型通用有限元分析
ABAQUS 大型有限元软件,广泛模拟性能,杰出的非线性分析能力
ALGOR 大型通用有限元分析、机械动力仿真软件
Adina 大型通用有限元分析
COMSOL(FEMLAB) 功能强大的专业CAE软件---真正多物理场耦合分析软件
HyperWorks 世界领先、功能强大的CAE应用软件包
SYSNOISE 大型声测试分析软件
Ansoft 电磁场仿真软件
AutoSEA 统计能量法噪声振动CAE软件
JMatPro 独一无二的材料性能模拟软件
Beasy 边界元著名软件

20楼

电声爱好者 发表于：2006-8-8 17:30:47

数理统计类(GAUSS,SPSS,SAS, Splus,statistica,minitab等)
DHI MIKE系列（包括MIKE BASIN、MIKE 11、MIKE 21、MIKE SHE、MIKE MOUSE等）
有限元计算类(ANSYS, MARC,PARSTRAN, FLUENT, FEMLAB,FlexPDE,Algor,COSMOS, ABAQUS,ADINA等)
矿山、地质和岩土工程类（Micromine, Gemcom, Mincom, Geoquest, SiteView, Geovisual, MineMap,PC－Mine, microLYNX, Vulcan, GeoCAD等）

3DEC/ABAQUS/Actran/ADAMS/ADINA/Adstefan/AIEnviroment/Airpak/AKUSMOD/AKUSOPT/ALGOR/Alibre/ALTAIR .MOTIONVIEW/AMESim/Animator/ANSA/ANSYS/ANSYS Multiphysics/ANSYS.Fatigue/ANYCASTING/AQWA/ASAS/ASKA/AutoCAD/AUTODYN/AUTOFORGE/AUTOFORM/AutoReaGas/BERSAFE/BladeGen/BOSOR/CableMod/CAEFEM/CART3D/CATIA/CFD-ACE+/CFD ESIGN/CFD-FASTRAN/CFX/CivilFEM/COMSOL/Multiphysics/COSMOSFloWorks/COSMOSMotion/COSMOSWorks/CST Series/DEFORM/Design Simulation/Diffpack/DropTest/DYNAFORM/DYTRAN/EASY5/EFD.Lab/ELAS/ELFINI/EMAG/ENSIGHT/ESAComp/Evaluator/FASTAMP/FASTFORM/Fedem/FEKO/FEMtools/FEPG/FE-SA FE/FIDAP/Fieldview/FLAC/FLO/EMC/FLO/PCB/FLOTHERM/FLOVENT/FloWizard/FLOWMASTER/FLUENT/FT-STAR/GAMBIT/Generator/GEO5/GEOStudio/ GLVIEW
/GRIDGEN/HYPERFORM/HYPERMESH/HYPERVIEW/HyperWorks/ICEM-CFD/ICEPAK/IDEAS/INDEED/InteCast/iSIGHT/Isograph/ITASCA/JMAG/JSCAST/KeyCreator/Laminate Tools/LMS Test.Lab/LMS Virtual.Lab/LMS.DADS/LS-DYNA/MADYMO/MADYMO/MAFIA/MAGMA/Maple/MARC/Micro-Stripes/MixSim/MODEX/MOLDFLOW/MOTION VIEW/MSC.CONSTRUCT/MSC.Dyla/MSC.FATIGUE/MTS/NASTRAN/NEiNastran/NEiWorks/newtera/NISA/NOVACAST/NUMECA/OPTIMUS/OPTISTRUCT/PAFEC /PAM-CEM/PAM-CRASH/PAM-CRASH/PAM-SAFE/PAM-SAVE/PAM-STAMP/PATRAN/PCBMod/PERMAS/PFC/PHOENICS/Polyflow/PowerFLOW/PreSL/PRO/E/PRO /MECHANICA/PROCAST/promis.e/QFin/RECURDYN/RoboBAT/RTM-Worx/SAMCEF/SAP/SHIPFLOW/SimManager/SimpoeMold/Smart|Browser/Smart|Coup ling/SOFY/SolidEdge/SolidWorks/STAAD/STAR-CD/STRAND7/STRAP/SUPERFORGE/SUPERFORM/SYSWELD/Tdyn/TECPLOT/TGRID/TOSCA/TRUEGRID/Tur boGrid/UDEC/UG/V6/Virtual.Lab Acoustics/VPG/WAON/华塑/紫瑞CAE/cae 软件 ug 华塑 cst series diffpack dynaform cosmosworks cfd-fastran

邮箱： softservicer@sohu.com (来信来电必复）

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