LEAP_EnclosureShop:振膜支撑系统

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Transducer Modeling 14:Diaphragm Suspension. 扬声器的振膜通常由两个部件悬挂:定心支片(弹波)和折环,组成其支撑系统。在某些情况下,大型低音扬声器可能有双弹波。例如高音扬声器之类的驱动器通常没有折环。这些柔性元件构成支撑系统,并定义了其力阻和顺性。声学电路元件是Ras和Cas。机械电路等效元件当然是Rms和Cms。

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扬声器振膜支撑系统(Suspension):弹波Spider和折环Surround

在传统的建模中,这些参数被假定为固定常数。LEAP_EnclosureShop中的STD和TSL扬声器模型使用了这种简单的方法。

然而,LTD模型在支撑系统力阻和顺性方面都采用了复杂的表达式。

这些表达式产生的Rms和Cms值是频率、位移和温度的函数。两个Rms和Cms函数中的每一个都需要六个控制系数,如下所示。

Rms = RmsLTD(ω,Xms,Ta);(Krs,Xrs,Drs,Ers,Grs,Trs)

Cms = CmsLTD(ω,Xms,Ta);(Kcs,Xcs,Dcs,Ecs,Gcs,Tcs)

这些系数的完整表征需要在不同的驱动电压和温度下测量的多个阻抗曲线。虽然温度特性是可选的,但驱动电压特性是强制性的。

由于这些功能的内部复杂性和数据处理量,准确确定需要使用扬声器模型推导[Transducer Model Derivation]对话框。

下面提供了两个不同扬声器在不同驱动电压下的实际Rms和Cms实例。这些曲线是基于使用复杂数据对阻断阻抗、自由空气阻抗和位移的精确测量来计算的。构建了一个多通道GPIB系统,在一次扫描中同时获得所有数据,以最大限度地提高相关性。

下面的阻抗和位移曲线显示了8英寸低音扬声器在四种不同驱动电压下的表现。数据是从10Hz-100Hz绘制的,以改善低频下的细节。阻抗曲线显示了谐振频率随驱动电压的变化。事实上,随着驱动电压的增加,顺性也会增加,直到达到最高驱动电压,然后开始降低。

位移曲线具有大致相同的走势,除了在最高驱动电压时,其中响应随着接近10Hz而变得稍微平坦。

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扬声器在不同驱动电压时的阻抗和位移曲线(AT 8 Inch Woofer,@ 1/2/5/10 V)

支撑系统的机械力阻Rms和顺性Cms曲线图如下所示。Rms曲线相对于频率显示出一致的向下斜率,而Cms曲线几乎是平坦的。力阻随驱动电压增加略有增加,直到随着最高电压达到更大的增加。顺性也会随着驱动电压的增加而略有增加,直到达到最高曲线开始下降。这些都是相当典型的结果。当位移达到足够大时,支撑系统变得拉紧,Rms增加,而Cms减少。

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扬声器支撑系统的机械力阻Rms和顺性Cms曲线图(AT 8 Inch Woofer,@ 1/2/5/10 V)

下面的阻抗和位移曲线显示了5英寸中低音扬声器的性能。注意,在最大驱动电压下,阻抗和从谐振(45Hz)到10Hz的位移有显著变化。阻抗下降到以前的水平以下,位移曲线变平。这些是由于位移远远超过磁路系统的线性范围而导致BL显著降低的结果。同样,这些都是典型的结果。

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5英寸中低音扬声器的阻抗和位移曲线(Peerless 5" Re=6.05, Sd=0.00888 Xg=5.7mm, Xc=10.3mm,Eg=1/2/5V)

支撑系统的机械力阻Rms和顺性Cms都绘制在下面。我们再次看到,Rms曲线相对于频率显示出一致的向下斜率。然而,对于该扬声器,顺性曲线不是平坦的。支撑系统的特性完全取决于材料和设计。

在最大驱动电压下,阻抗在低于谐振的情况下显著增加,并且顺性同样降低。

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支撑系统的机械力阻Rms和顺性Cms曲线图(Peerless 5" Re=6.05, Sd=0.00888, Xg=5.7mm, Xc=10.3mm,Eg=1/2/5V)

可以从扬声器获得多种类型和走势的Rms和Cms曲线。这些参数的性能完全取决于支撑系统中使用的材料和设计。由于如今生产的扬声器具有多种材料和结构,因此可以预料到这些参数具有许多不同类型的特性。

在谐振频率附近用电阻抗推导机械力阻是最准确的。这是机械力阻包括总阻抗的最大部分的地方。随着总阻抗的减小,它与阻断阻抗之间的差变小。因此,准确地解析机械力阻的能力下降。这就是为什么Rms和Cms曲线在100-200Hz附近以及在某些情况下在非常低的频率时变得更加杂乱的原因。

还应该提到的是,这里提供的数据和分析是基于正弦波形的假设。这对于将复数分离为其电阻部分和电抗部分是必要的。

在大多数情况下,这种假设是有效的。然而,当驱动电压达到足够高的电平时,BL乘积最终将变得极其非线性。这导致扬声器电流和位移之间的非正弦波形(失真)。由于扬声器电流用于计算阻抗Zes,因此该阻抗也是非线性的。

在非正弦波形的条件下,是否确定从电气测量参数中分离机械元素存在问题。应该预料到,在该运行状态中获得准确的Rms和Cms数据将是有问题的。由于这些参数本身变得高度非线性,因此在这里用等效RMS值表示它们只能被视为近似值。

  • 本文由 发表于 2023年10月7日
评论  2  访客  1  作者  1
    • 陈太亮 0

      老是,LEPA仿真单元扬声器有教程吗?谢谢

        • 小鲤鱼

          @ 陈太亮 LEAP只能对扬声器单元建模,当然建模的过程中也会有一定的仿真,主要数据指标方面的,但是很难直观的去对应材料。仿真扬声器单元可以用FINEMotor™和FINECone™,还有comsol。

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      匿名网友

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