动圈式扬声器数值分析方法

为了全面和准确地预估扬声器的声学特性,提出了一种动圈式扬声器数值分析的完整方法。该方法包括磁路分析、振动分析和声场分析三个方面,基于有限元和边界元法实现对数值模型的求解。以某型号动圈式扬声器为例,详细介绍了三方面的数值分析网格模型、方法、原理、技术难点和结果,同时利用Klippel R&D测量系统和B&K Pulse系统等设备进行了精确测量,将数值分析结果与实际测量结果进行比较分析。实验结果表明,分析得到的力因子Bl值、共振频率、振幅响应以及频率响应曲线等都与实际测量结果基本吻合。     

GFRP拉挤成型工艺模拟优化

为了对 GFRP (玻璃纤维增强塑料) 拉挤成型非稳态温度场与固化度进行数值模拟 , 依据固化动力学和非稳态导热理论 , 建立了温度场和固化度动力学模型。通过 DSC试验分析确定了模型中固化度动力学参数。利用有限元与有限差分相结合的方法 , 建立温度场和固化度数值模型 , 应用 Euler2Cauch逐步迭代法实现计算机解耦。利用有限元软件 FEPG编制拉挤固化模拟程序 , 详细探讨了模具温度、 拉挤速度、 初始温度等拉挤工艺参数对模具内温度和固化度分布的影响。数值模拟值与 FBG光栅测量值比较结果吻合 , 能够对拉挤工艺参数制定提供有用的信息 , 以指导拉挤工艺制定。     

聚合物基复合材料模压成型过程固化度与非稳态温度场的数值模拟

聚合物基复合材料模压成型过程固化度与温度的动态变化为强耦合关系。本文作者根据固化动力学和传热学理论,建立了非稳态温度场与固化动力学数学模型。通过DSC实验分析确定模型中固化动力学参数。利用有限单元与有限差分相结合的方法,建立了温度场和固化度数值模型。应用Euler逐步迭代法实现解耦。对聚合物基复合材料模压成型过程固化度与非稳态温度场动态变化进行计算机数值模拟,与试验测定结果吻合。为优化模压成型工艺提供理论依据。     

CFRP拉挤过程非稳态温度场数值模拟与FBG实时检测

碳纤维增强聚合物基复合材料的拉挤成型过程是动态的,其固化度与温度变化为强耦合关系。温度场是工艺过程控制关键之一。根据固化动力学和传热学理论,建立了非稳态温度场与固化动力学数学模型。通过差示扫描量热仪（DSC）分析计算出模型中固化动力学参数。采用有限元与有限差分相结合的方法,依据ANSYS求解耦合场的间接耦合法,编制了计算程序,对拉挤工艺不同工况CFRP内部非稳态温度场进行数值模拟。采用专门设计制作的铝毛细管封装的布拉格光栅光纤(FBG),排除了非温度应变的干扰。通过试验确定了FBG温度传感特性表征及FBG温度灵敏度系数值,保障了CFRP内部温度场实时动态检测的准确度。模拟与实验结果基本吻合,为取代传统试凑性实验,优化CFRP拉挤工艺提供了科学快捷的理论依据。     

动圈式测温仪表在使用中的几个问题

动圈式测量和控制仪表广泛地用于温度和其他热工参数的测量中。动圈式测温仪表在实际使用中,如果处理不当就会出现以下问题:如,一台刚校验过的动圈式仪表在工作现场进行测试时,仪表的指示值与温场实际值有较大的差值;同时校验过的几台动圈式测温仪表,对同一温场的测量值也出现较大的差别。对于这些问题,我们经多次实验,认为出现这些现象的主要原因有以下三个方面:     

导热系数测量系统的数值模拟

对中国计量科学研究院的稳态保护热平板导热系数测量系统的温度场分布进行数值计算,并在此基础上对实验材料内测温点的选择进行了分析.结果表明,测温点复盖了实验材料内温度的最低和最高点,且呈线性分布,满足实验材料导热系数测量所需温度梯度测量的要求.此外,对热流密度测量的探讨发现,热流密度测量范围的确定是实现精密测量导热系数的关键.     

冰箱内温度场与流场数值模拟

冰箱箱体内温度场和流场分布对食品的保存质量有很大的影响。为了得到箱体内温度场和流场的实际分布及其影响因素,作者搭建了电冰箱箱体测试实验台。用Agilent34970A数据采集／开关单元等组成的温度测试平台对冰箱箱体各内壁面和六个空间特定点的温度值进行监测。建立了三维稳态数值计算模型,运用FLUENT软件对箱体内的流动和换热进行了数值模拟。通过将六个空间特定点的模拟结果与实验结果进行对比,两者吻合较好,从而验证了计算模型的准确性。     

通过极点配置方法设计分流扬声器

提出极点配置方法设计分流扬声器电路参数,从而实现管道噪声控制。建立管道-扬声器耦合的数学模型以及分流扬声器数学模型,并求解得到分流扬声器控制系统的极点特征方程。运用主导极点的性质,推导出最佳的电阻值和电感值。并且通过数值计算分析分流扬声器在不同位置时的控制效果,从而分析得到最佳的分流扬声器位置。通过实验初步验证了所设计的分流扬声器控制管道噪声的效果。从数值计算和实验的结果中可以看出:通过极点配置方法设计的分流扬声器电路参数以及分流扬声器位置对管道噪声的控制效果良好。     

覆膜陶瓷粉末激光线扫描烧结温度测试

目的　研究覆膜陶瓷粉末激光线扫描烧结成型过程中温度的测试技术 .方法　应用红外测温仪及热电偶实际测量了已烧结粉末层的温度 ,并同理论计算值进行了比较 .结果　实际测量值同理论计算值符合得很好 .结论　应用作者所开发的测温系统 ,可迅速并准确地完成温度场的测试 ,从而为后续位移及应力场的分析与缺陷预测打下坚实的基础     

风冷无油涡旋空气压缩机涡盘温度场数值计算

涡盘温度场是变形计算的基础,为了进行温度场的有限元计算,通过压缩区域的划分,把动态的空气压缩过程转换为静态的热通量边界条件,由冷却风测量结果计算得到冷却风换热系数边界条件。假设涡齿温度在展角整个范围线性分布,动、定盘涡齿平均温差为0℃,对涡盘温度场进行了初次计算,在温度场初次计算结果与定盘温度测量值对比以及涡齿几何特点分析的基础上,以涡齿温度线性起始角、动、定盘压缩区域平均温差为调整参数,热通量计算时的动、定盘涡齿温度条件和有限元温度场计算结果误差介于±0.2℃为目标,进行热通量和温度场的迭代计算,得到了与热通量计算时涡齿温度条件、定盘温度测量结果相符的涡盘温度场。     

扬声器直流偏置产生机理研究及其估算方法

直流偏置会对扬声器性能造成不良影响。研究了扬声器驱动力系数、劲度系数和电感等主要非线性特性与所对应的驱动力、回复力和磁阻力中的直流分量的相互关系,进而分析了这些力的直流分量所导致音圈位移直流偏置。提出了一种基于集总参数模型(Lumped Parameter Model, LPM)的扬声器直流偏置估算方法,它先通过数值仿真分析方法(或测量方法)得到扬声器的驱动系数Bl(x)、劲度系数K(x)和电感L(x)等非线性参数,再将它们代入到LPM模型,求解该模型得到位移时域响应,并进一步后处理得到直流偏置。采用该方法估算了一款6.5 in(1 in=2.54 cm)汽车扬声器和一款2 in全频带扬声器的直流偏置,并分析了它们的非线性参数对直流偏置的影响。扬声器样品直流偏置的实测结果表明,估算曲线与实测曲线趋势基本一致。合理调整非线性参数,可调整或减小直流偏置,进而优化设计高品质的扬声器。     

扬声器低频谐波失真的数值分析

扬声器作为一种非线性振动系统，在低频段仅考虑力学恢复力非线性可用经典的Duffing方程来描述；同时考虑恢复力和磁场非线性可用广义的Duffing方程来表征。Yoshinisa研究了仅含恢复力非线性扬声器低频非线性现象中的低频谐波失真现象，但对恢复力和磁场非线性同时存在的扬声器低频谐波失真问题未作研究。西方利用Matlab软件求解扬声器非线性振动系统的广义Duffing方程的数值解，又利用Spectra Plus频谱分析软件得到扬声器低频谐波失真与频率的关系曲线，通过分析低频谐波失真与频率的关系曲线，并着重讨论磁场的非线性对扬声器低频谐波失真的影响，得出一些有价值的结论。     

隔声现场测量的扬声器声源法改进

通过对现行国家标准关于隔声现场测量中扬声器声源法的分析，提出扬声器声源多点放置隔声现场测量的改进方案。在扬声器声源多点测量方法中，合理选取不同角度放置声源，测得声波以不同角度入射时构件的隔声量，再对测试结果按照角度求平均值。实验结果表明，扬声器声源多点放置测得的结果能更好地反映隔声构件的现场隔声效果，且实验可重复性好，实验条件便于控制。     

参量扬声器DSB法的互调失真研究

参量扬声器足近年来出现的一种新的声源。根据宽带参量阵理论的“Berktay远场解”，对参量扬声器的一种信号处理方法——DSB（Double Side Band）法的互调失真问题进行了理论与实验研究。研究发现，DSB法除了存在幅值失真、谐波失真外，还存在互调失真，且实测互调失真较理论预测的复杂。在此基础上指出，“Berktay远场解”只能在一定程度上作为参量扬声器信号处理的理论依据，寻找更为精确的自解调理论模型是解决参量扬声器信号处理问题的根本途径。     

基于退火遗传算法的四阶带通箱设计

四阶带通式扬声器系统对扬声器单元参数和箱体参数的配合要求较高，设计复杂。文章中将模拟退火算法和遗传算法相结合，提出了运用具有全局搜索能力的模拟退火遗传算法(SAGA)来设计四阶带通扬声器系统的方法，该算法避免了单一遗传算法存在的早熟收敛和搜索效率较低等问题，提高了算法的收敛速度。文章中考虑了声导管泄漏损耗的影响，并提出了泄漏损耗的QL值的实际测定方法。测量结果表明理论曲线与实测曲线相吻合，说明模拟退火遗传算法能达到设计要求。     

频率可调分流扬声器实验研究

分流扬声器是一种将声能转化为机械能进而转化为电能,最后以热能的形式耗散的新型共振吸声体结构,合理设计分流电路参数就可得到分流扬声器所需的固有频率。为了实现分流扬声器固有频率可调,文中提出了电感与负电阻电路串联的分流电路。实验结果表明,在通过负电阻电路抵消扬声器本身内阻后,扬声器固有频率随着电感值的增大而减小,可调范围介于开路与电阻趋于0且不加电感时的频率(98~278 Hz);将分流扬声器应用于管道噪声控制,当分流扬声器的固有频率与管道声模态匹配时,相应声压级可以降低8~10 dB。     

Modeling of finite-amplitude sound beams: second order fields generated by a parametric loudspeaker

The nonlinear interaction of sound waves in air has been applied to sound reproduction for audio applications. A directional audible sound can be generated by amplitude-modulating the ultrasound carrier with an audio signal, then transmitting it from a parametric loudspeaker. This brings the need of a computationally efficient model to describe the propagation of finite-amplitude sound beams for the system design and optimization. A quasilinear analytical solution capable of fast numerical evaluation is presented for the second-order fields of the sum-, difference-frequency and second harmonic components. It is based on a virtual-complex-source approach, wherein the source field is treated as an aggregation of a set of complex virtual sources located in complex distance, then the corresponding fundamental sound field is reduced to the computation of sums of simple functions by exploiting the integrability of Gaussian functions. By this result, the five-dimensional integral expressions for the second-order sound fields are simplified to one-dimensional integrals. Furthermore, a substantial analytical reduction to sums of single integrals also is derived for an arbitrary source distribution when the basis functions are expressible as a sum of products of trigonometric functions. The validity of the proposed method is confirmed by a comparison of numerical results with experimental data previously published for the rectangular ultrasonic transducer.     

有限大障板上轴对称扬声器声压级的近似计算方法

扬声器声压级测试一般是将扬声器安装在矩形标准障板上进行的,而要通过仿真分析方法准确计算该扬声器在这种声场条件下的声压级,以往只能采用3D模型,其计算量非常大。提出了一种近似计算方法,将有限大障板近似为很多个扇形障板块的组合,再利用2D轴对称模型的仿真分析方法计算每个扇形障板块影响下的声压,进而得到轴对称扬声器安装在该有限大障板上的声压级。这种方法使仿真分析模型与实际测试相符合,同时也避免了规模庞大的3D仿真计算。     

VMD-Hilbert变换在扬声器异常声检测中的应用

针对基于时频分析的扬声器异常声检测方法中短时傅里叶变换、小波包变换存在的不足,提出了一种基于变分模态分解-希尔伯特(Variational Mode Decomposition and Hilbert,VMD-Hilbert)变换的扬声器异常声检测方法。首先通过仿真信号分析,研究了VMD-Hilbert变换的时频特性,并与其他三种时频分析进行了对比,结果表明VMD-Hilbert变换具有更好的自适应性、能量聚焦性与时频分辨率。然后,对实测扬声器声响应信号进行VMD-Hilbert变换,求得被测扬声器单元的时频矩阵与标准时频矩阵之间的特征距离,并与其它三种时频分析下的特征距离进行对比。实验结果表明,VMD-Hilbert变换下的类间特征距离的离散度较大,便于更好地设定阈值,从而验证了VMD-Hilbert变换能更好地表征异常声的时频特征,以及其在处理非线性、非平稳的扬声器声响应信号时的优越性。     

BP神经网络在扬声器异常音检测中的应用

提出一种采用人工神经网络判断扬声器是否存在异常音的方法。首先简单介绍了获取扬声器异常音曲线的方法和人工神经网络中的BP模型及其训练方法,并比较了基本BP算法和共轭梯度法两种训练方法的差异。再将所获得的异常音曲线作为人工神经网络的输入向量,将听音员的听测结果作为目标向量,并使用共轭梯度法进行网络的训练。最后通过已训练好的人工神经网络判断扬声器是否存在异常音。实验结果表明,该方法可替代传统的人工设置门限的方法,并可大幅降低扬声器异常音检测的虚警率。