WinISD:等效电路介绍

  • 406

等效电路是WinISD曲线模拟计算所基于的模型,下面的这些模型记录以供参考,大多数音箱仿真软件的作者并没有公开这些记录。如果有人希望评估所用模型的有效性,那么它们或许有些用。当然大多数人不需要这些。

各种类型音箱声学模型的等效电路 :

  • 密闭箱等效电路

WinISD:等效电路介绍


  • 开口箱(倒相式音箱)等效电路

WinISD:等效电路介绍


  • 被动辐射器音箱等效电路

WinISD:等效电路介绍


  • 4阶带通箱等效电路

WinISD:等效电路介绍


  • 6阶带通箱等效电路

WinISD:等效电路介绍


电压源Uad被称为“恒压源”。电阻等效为声阻,电容等效为顺性(容积)和电感等效为质量。有几种方法可以确定元件值。WinISD pro中使用的一个是我们从扬声器Vas开始确定Ccas:

Ccas = Vas/(roo·c²)

然后,我们使用fs来确定Lmas:

Lmas = 1/((2·pi·fs)²·Ccas)

再使用Qes和Qms来确定Rae和Ram:

Rae = 1/(2·pi·fs·Qes·Ccas)

Ram = 1/(2·pi·fs·Qms·Ccas)

现在,我们将模拟计算箱体容积,等效为Ccas。如果是密闭的箱体,我们只能确定泄漏和吸收损耗等效为电阻。这些是由所谓的Q值因素决定的。由于缺乏更好的模型,这些都是在扬声器装箱后的共振频率下确定的。

频率响应

当所有元件值都已知时,我们可以使用任何电路模拟程序来模拟完成的电路,例如SPICE(集成电路常用的模拟程序)。频率响应可通过Ccab确定体积速度来计算。使用一个众所周知的公式,我们可以从体积速度得到远场声压值:

p(r) = roo·s·U0(w)/(2·pi·r)·exp(-j·k·r)

其中k是所谓的波数(k=w/c),r是距振膜的距离。U0是音箱产生的总体积速度。如果只有一个腔室,那么U0是通过Ccab的电流。如果有几个腔室,比如带通箱,那么总体积速度是腔室所有体积速度的矢量和。公式()中..一部分是相位因子,这在WinISD中被忽略了,以便显示更简单直接的曲线图。因此,声压是复数值的。现在,当我们获得绝对声压值时,我们可以使用20μPa的参考声压,即0dB的参考声压。

群延迟

通过数学定义对相位进行数值推导,可以从频率响应数据中提取群延迟:gd(w)=-d(arg(H(f)))/dw,其中arg(H(f))是传递函数的相位部分。在实践中,它是通过在很小的间隔上计算两个相位值来完成的,然后通过(arg(H(f+d))-arg(H(f-d)))/(2·d)来近似上述微分。

振膜位移

振膜位移首先是通过确定扬声器的体积速度来计算的。然后,对体积速度进行积分,再将结果除以Sd,得到振膜位移。尽管如此,如果我们想得到峰值,我们需要通过sqrt(2) 计算结果,如果我们想要峰峰值,则需要通过2·sqrt(2)计算结果。

开口风速

开口风度的计算和振膜位移有点类似。再次确定通过风管的体积速度。既然我们需要开口风速,那么,只需要用开口面积除以体积速度,这可以得到RMS开口风速,它可以选择性地计算,就像计算振膜位移一样。

阻抗

阻抗是通过首先计算由Uad得出的声阻来计算的,并且减去Rae。通过使用转换公式,Zem = Bl²/(Sd²·Za),其中Za是上述声阻,Zem是从机械电路等效的附加运动阻抗。然后通过Ze = Re + jw·Le + Zem来计算最终电阻抗Ze。当然,所有阻抗计算都是比较复杂的。


这就结束了对仿真软件WinISD内部如何工作的简要介绍。为了更详细的了解,有很多可以参考的关于这个主题的好书。W. Marshall Leach, Jr写了一篇很好的著作:

Introduction to electroacoustics and audio amplifier design(电声和音频放大器设计简介),W. Marshall Leach, Jr.,Kendall/Hunt publishing company,ISBN 0-7872-7861-0。

  • 本文由 发表于 2023年5月7日
评论  0  访客  0

发表评论

匿名网友

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: