机电被动振膜扬声器系统参数分析与优化研究

当前扬声器系统已经被广泛的应用于各行各业了,如手机、电脑、耳机、音箱等。扬声器系统的主要功能是对声音的再现,已有声音的再现能力是评价一个扬声器系统好坏的重要标准。当前业界在中高频段已经可以达到非常好的再现能力,但是在低频段对声音的再现研究却进展缓慢。目前低音增强技术主要可以分为数字化虚拟低音增强技术与硬件低音增强技术两类,其中物理层面的硬件低音增强技术具有很大的挑战,但是对于低音再现却有非常重要的意义。因此本文提出一种新型机电被动振膜扬声器系统,利用机电被动振膜声阻抗可调的优点,在物理层面上增强系统的低频响应能力。机电被动振膜是该新型扬声器系统的核心。本文利用首先利用电磁耦合原理,在机械振膜一面粘贴线圈,将线圈浸入磁场设计出声阻抗可调的机电被动振膜。并建立了机电被动振膜声阻抗数学模型,分析了附加电路参数对机电被动振膜声阻抗的影响,研究了电路共振频率与机电被动振膜系统共振频率之间的关系,为机电被动振膜扬声器系统数学模型的建立奠定了基础。结合机电被动振膜,设计了机电被动振膜扬声器系统。本文建立了新型扬声器系统频响数学模型,分别了机电被动振膜的附加被动电路三个参数对系统频响的影响,并根据系统频响数学模型建立了以低音截止频率最小为优化目标的优化模型。设计寻优算法并计算,计算结果表明新型扬声器系统低音截止频率相对于普通机械被动振膜扬声器系统与普通闭箱扬声器系统明显降低。为了验证理论计算的合理性,本文制作了机电被动振膜扬声器系统样机,设计了基于激光测振仪的扬声器系统TS参数测量实验与频响测量实验。分别进行了机电被动振膜附加电路三个参数变化对系统频响曲线的趋势影响实验与参数优化验证实验。实验结果显示,电路三个参数变化对系统频响曲线的趋势影响与计算结果保持一致,参数优化使得系统低音截止频率降低,系统低频声辐射增强能力显著提高。