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辐射器和箱体

示例

 

 

  • 音盆
  • 膜片
  • 振膜
  • 面板
  • 箱体
  • 号角

应用

 

 

  • 低音扬声器
  • 高音扬声器
  • 宽带换能器
  • 其他扬声器和换能器


特性

由机电换能器产生的力使辐射器受到机械振动(刚体或弯曲或纵向模式)。振动面(音盆、振膜、面板)上任意点都作为小声源(单极子和偶极子)给辐射音提供贡献。但是,非振动边界(挡板、箱体、号角、传输线等)会影响辐射条件(例如辐射阻抗)、声音传输以及所产生的声场。
大多数扬声器部件的行为都表现为两种,既作为辐射器也是声音传输部件。例如,假定为刚体的箱体板也可能会分割成弯曲模式并振动发声。纸盆的外部在较高频处不会振动,但是会充当防尘帽辐射声的声音传递部件。
辐射器表面(边界)的形状和声音传递部件直接确定辐射和声音的传播条件。为了通过有限元分析预测机械振动,还需要其他结构特征(例如音盆的厚度)和材料参数(杨氏E模量、损耗因子)。纸盆和其他辐射器中使用的材料的特性高度依赖于温湿度,并且会随时间变化。
使用激光传感器进行机械测量对于确定材料参数、对辐射器进行模态分析并预测声压输出非常有用。请注意,通常是在平坦样本上测量材料性能,而通常在最终的换能器中对辐射器进行评估。


设计中的挑战

  • 辐射器在宽范围内作为刚体运行
  • 分割模式以上所需的弯曲和纵向振动
  • 第一周向模式 (摇摆模式)的低幅值
  • 所需的辐射特性 (方向性)
  • 辐射器上的声辐射面积在较高频率处会缩小
  • 声压级和声功率级接近累积加速度级 (AAL)
  • 最重要的特征:
  • 累积加速度级 (AAL)总结了辐射体表面上的机械振动
  • 径向 (轴对称)和周向振动模式的AAL
  • 轴上SPL响应、声功率响应、方向性
  • 与声压有关的分解 (同相、反相、正交分量)
  • 固有频率、损耗因子、振动模式的形状
  • 材料的杨氏E模量
  • 材料的损耗因子或品质因数

关键议题

  • 较高频率处辐射器上机械振动的低模态密度
  • 在固有频率处材料中产生高累积加速度级 (AAL)的低模态损耗因子
  • 同相分量和反相分量之间的小差异表明存在声学抵消问题
  • 辐射器上特定点处的高机械振动表明局部几何形状的高度变形并导致非线性信号失真


标准

美国试验与材料学会
ASTM E111-04 Standard Test Method for Young's Modulus, Tangent Modulus, and Chord Modulus (ASTM E111-04 杨氏模量、正切模量和弦切模量的标准测试方法)
ASTM E756 Standard Test Method for Measuring Vibration-Damping Properties of Materials (ASTM E756 测量材料减振特性的标准测试方法)


最相关的测量

R&D系统的模组

QC系统的模组

3D几何形状扫描

扫描测振仪系统 (SCN)

 

分布机械参数
(辐射器表面上扫描的机械振动)

高阶模态分析 (HMA)
摇摆模式分析 (RMA)
扫描测振仪系统 (SCN) 

 

累积加速度级 (AAL)

高阶模态分析 (HMA)
扫描测振仪系统 (SCN)

 

模态分析 (自然频率、模态振动的形状、模态损耗因子)

高阶模态分析 (HMA)
摇摆模式分析 (RMA) 
扫描测振仪系统 (SCN)

 

分解成径向和周向模式

摇摆模式分析 (RMA)
扫描测振仪系统 (SCN) 

 

轴上声压幅值响应

高阶模态分析 (HMA)
多音测量 (MTON)
扫描测振仪系统 (SCN)
传递函数测量 (TRF)

频谱分析 (SAN)
声压测试任务 (SPL)
声压和阻抗测试任务 (SPL-IMP)

方向特性 (指向性指数、覆盖角度、辐射角度、极平面辐射测量)

高阶模态分析 (HMA)
扫描测振仪系统 (SCN)

 

声功率响应

近场扫描仪 (NFS)
极平面远场测量 (POL)
扫描测振仪系统 (SCN)

 

与声压相关的分解
(同相、反相和正交分量)

扫描测振仪系统 (SCN)

 

有效辐射面积Sd

扫描测振仪系统 (SCN)

 

材料参数
(杨氏E模量、模态损耗因子)

高阶模态分析 (HMA)
材料参数测量 (MPM)
摇摆模式分析 (RMA)