扬声器振膜等效质量及等效力顺的测量方法

摘要

本发明提供了一种扬声器振膜等效质量及等效力顺的测量方法，该方法的主要特点是建立了一制造动态条件且密闭的工作模型，并在该工作模型的动态条件下测试其电阻抗曲线，再根据测得的电阻抗曲线上波峰对应的频率值及已知的其他参数值计算出振膜的等效质量及等效力顺。相比现有技术在静态环境下测到的数据，本发明测得的数据精确度高，其误差可以控制在±5%以内。

主权项

1.扬声器振膜等效质量及等效力顺的测量方法，其特征在于：该测量方法的步骤包括：（1）、建立一制造动态条件且密闭的工作模型，所述的工作模型包括顶部开有定位孔及底部开有入声孔的腔体、待测的振膜和驱动扬声器，待测振膜固定在所述的定位孔内且其上的中孔用胶布封住，驱动扬声器上发音的喇叭抵接入声孔以实现向密闭腔体内辐射声波，从而驱动待测振膜产生耦合振动；（2）、提供一电声测试设备，并使驱动扬声器的电信息输入端与电声测试设备电连接以实现制造出耦合振动，再通过该设备测试出所述工作模型在此耦合振动状态下的电阻抗曲线，读出该电阻抗曲线上两波峰对应的频率值w₁和w₂；（3）、根据上述频率值w₁及w₂和腔体及驱动扬声器的已知参数值计算出待测振膜的等效质量及等效力顺，具体为：由所述工作模型的电阻抗表示式和其声阻抗表示式其中B是指磁场有效磁场强度，l是指提供磁场力的音圈的有效长度，Bl是指磁场的力因子，Zm是指力阻抗，S是指扬声器的有效辐射面积，可知要使Ze最大，即Ze取电阻抗曲线的波峰值时，则Za趋向于0，即Za=0，该工作模型声阻抗Za的表达式为$\mathrm{Za}\left(w\right)=\mathrm{jw}(\mathrm{Mas}+\mathrm{Mar})+\frac{1}{\mathrm{jwCas}}+\frac{1}{\mathrm{jwCal}+\frac{1}{\mathrm{jw}(\mathrm{Mast}+\mathrm{Mart})+\frac{1}{\mathrm{jwCast}}}},$w为频率自变量，令简化$\mathrm{Za}=\frac{\mathrm{jwCas}(w^2\mathrm{mCast}-1)+j(w^2\mathrm{MCas}-1)(\mathrm{wCast}-w^3\mathrm{mCalCast}+\mathrm{wCal})}{\mathrm{wCas}(\mathrm{wCast}-w^3\mathrm{mCalCast}+\mathrm{wCal})}=0$得到一个一元四次方程式：Cas(w²mCast-1)+(w²MCas-1)(Cast-w²mCalCast+Ca1)=0令w²=x，将以上的一元四次方程转换为一元二次方程：MmCasCa1Castx²+[MCas(Cal+Cast)+mCalCast+CasCastm]x-(Cas+Cal+Cast)=0由该一元二次方程得到$\left\{\begin{array}{cc}{x}_1+x_2=\frac{\mathrm{MCas}(\mathrm{Cal}+\mathrm{Cast})+\mathrm{mCalCast}+\mathrm{mCasCast}}{\mathrm{mMCasCalCast}}=K_1& \left(1\right)\\ x_1{x}_2=\frac{\mathrm{Cas}+\mathrm{Cal}+\mathrm{Cast}}{\mathrm{MmCasCalCast}}=K_2& \left(2\right)\end{array}\right.$其中K₁=x₁+x₂=w₁²+w₂²  K₂=x₁x₂=w₁²w₂²，K₁、K₂仅为代号，简化计算之用，根据w₁和w₂的数值可算出K₁和K₂的数值；将上面(1)、(2)式转化为力学元件表示式如下：$\left\{\begin{array}{cc}\frac{M_m\mathrm{Cms}({S_1}^2\mathrm{Cml}+{S_2}^2\mathrm{Cmst})+m_m(\mathrm{Cml}\mathrm{Cmst}{S_1}^2+\mathrm{CmsCmst}{S_1}^2)}{{S_1}^2{m}_m{M}_m\mathrm{CmsCmlCmst}}=K_1& \left(3\right)\\ \frac{{S_1}^2\mathrm{Cms}+{S_1}^2\mathrm{Cml}+{S_2}^2\mathrm{Cmst}}{M_m{m}_m{S_1}^2\mathrm{CmsCmlCmst}}=K_2& \left(4\right)\end{array}\right.$上述(3)、(4)表示式中的M_m、m_m、Cms、Cml、Cmst分别对应M、m、Cas、Cal、Cast的力学表示，再由(3)、(4)表示式计算出等效力顺Cmst和等效质量m_m的表示式如下：$\mathrm{Cmst}=\frac{({S_1}^2\mathrm{Cms}+{S_1}^2\mathrm{Cml})(K_1{M}_m\mathrm{CmsCml}\mathrm{}-\mathrm{Cml}-\mathrm{Cms})-K_2{S_1}^2{M_m}^2\mathrm{Cm}{s}^2\mathrm{Cm}{l}^2}{K_2{S_2}^2{M_m}^2{\mathrm{Cms}}^2\mathrm{Cml}+{S_2}^2(\mathrm{Cms}+\mathrm{Cml})-K_1{M}_m\mathrm{CmsCml}{S_2}^2}---\left(5\right)$$m_m=\frac{{S_1}^2\mathrm{Cms}+{S_1}^2\mathrm{Cml}+{S_2}^2\mathrm{Cmst}}{K_2{S_1}^2{M}_m\mathrm{CmsCmlCmst}}---\left(6\right)$将已知参数值及K₁和K₂的数值代入方程（5）和（6）即可得到等效力顺Cmst和等效质量m_m，该等效力顺Cmst即为待测振膜的等效力顺，等效质量m_m减去封住待测振膜中孔胶布的质量即为待测振膜的等效质量，Cast表示待测振膜的等效声顺，Mast表示待测振膜的等效声质量，Mart表示待测振膜一面的同振质量；所述的腔体及驱动扬声器的已知参数值为：Mas表示驱动扬声器的等效声质量，Cas表示驱动扬声器的等效声顺，Mar表示驱动扬声器一面的辐射质量，Cal表示密闭腔体的等效声顺，S₁表示驱动扬声器的有效辐射面积，S₂表示待测振膜的有效辐射面积。