自由场与无限大障板

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所属分类:电声测量

声学测试中,在自由场和无限大障板条件下,扬声器的频响有什么区别?

在实际测试过程中,理想的自由场并不存在,固定扬声器的支架,麦克风等都会对自由场产生一定干扰;微型扬声器一般在障板条件下进行测试,但实际应用环境却是自由场,因此,在设计扬声器时会根据障板测试(或仿真)数据粗略估算自由场频响;一个比较常见的方法是,障板测试数据-6dB=自由场数据。

那么,6dB是从哪里来的?

根据《声学基础》(杜功焕)中对无限大刚性壁前放置一个小球源的辐射声场的讨论,扬声器在障板测试下,可以等效成无限大刚性壁前放置一球源,此时在扬声器正前方,垂直于障板方向上的声压应该是自由空间下对应点声压的两倍,即相差6dB。

但是,在实际测试(或仿真)时,自由场频响+6dB会大于障板频响。

自由场条件并不理想,扬声器本身具有体积(后腔),该体积会产生一定的散射,散射声场会增大自由场的声压。

在扬声器高频辐射时,并不能简化为球源模型,此时扬声器的指向性很强,自由场与障板测试数据接近。

上述测试默认为远场测试。根据文献[1]中结论,等效后腔半径为d 的扬声器,自由场与障板测试结果可以简化为如下公式。

自由场与无限大障板

上图为不同半径d 对应的差值曲线。

上述文献是根据大尺寸扬声器研究的,对微型扬声器具有类比意义。

参考文献:
[1]《声学基础》杜功焕
[2] Loudspeaker Free-Field Response(pdf)
[3] Kinsler, Frey, Coppens, Sanders: Fundamental of Acoustics, J. Wiley, New York, 2000.

文章来源:声学楼微信公众号,AverageJ

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