隨著便攜式設備以及通訊網絡的迅速發(fā)展,耳機也成為生活中必不可少的工具,不僅可以用來欣賞音樂,信息娛樂,也是通訊中極為重要的設備。在這樣大的市場需求下,耳機研發(fā)領域也煥發(fā)出新的活力,其中大部分研究工作都集中在如何針對不同應用優(yōu)化耳機音質。也有越來越多的技術如無線技術,主動降噪技術等被應用于各類耳機,但是對于耳機的基礎結構研發(fā)大部分深度不夠,缺乏系統的理論基礎應用,并且公開的資料也比較缺乏,大多數的耳機設計者都是依賴經驗來對耳機的設計進行不斷的嘗試改造,耗費的原材料多,并且研發(fā)周期長。因此,本文以密閉式耳罩式耳機為研究對象,以力電聲電路為基礎,采用理論與仿真分析結合的方法,考察耳機的主要構成部分對于輸出頻響曲線的影響,在此基礎上,設計用戶界面,嘗試通過簡單直接的方法得到耳機的頻響曲線與各個元件之間的對應規(guī)律,對耳機的頻響設計提供指導。首先,本文通過力-電-聲類比方法獲得了耳機的各個元件與輸出頻響特性之間的對應關系,著重分析了質量因子(出聲孔和后泄放孔)對于輸出頻響曲線的影響規(guī)律。結果表明,質量因子主要體現在對高頻共振峰位置和大小的影響,一般而言阻抗減小時,高頻越趨于平穩(wěn)。隨后,利用PSPICE電路仿真軟件對耳機整機系統進行了仿真,驗證了理論的分析結果,并總結了其他因子如腔體,膜片順性和振動系統質量等8個因子對于耳機頻響曲線的影響規(guī)律。并且,結合客觀測(測量頻響曲線)與主觀評價(心理聲學實驗)的方法,對耳機進行出聲孔改裝前后的測量和評價對比實驗,結果表明:出聲孔阻抗改變,對于耳機系統的頻響曲線的影響主要體現在對于高頻共振峰大小的影響,即出聲孔阻抗增大為原來2倍時,高頻共振峰出現約13dB的明顯下降,同時改變耳機的頻響曲線會影響其音質效果。最后,將理論分析中所得的耳機系統中各個元件與頻響特性的對應關系,作為耳機頻響曲線的計算模型,使用面向對象的編程方法設計了簡單靈活的用戶界面,目前得到了包含8個影響因子的簡單計算界面,并進行了相關測試,驗證了其可行性。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN642;TP391.9
【部分圖文】：

第二章 耳機結構影響因子的提取和分析表 2-1 中空氣密度3 1 . 2k g /m， 聲速0c 3 4 0m /s，空氣比熱 容比 1.5，510atmosP pascal，從表格中還可以看出對于 L、R、C 的單位等值有1H = 1Kg/ 4，1Ω = 1Kg/( 4s) ，1F = 1 4 2/Kg。而在仿真時還需要注意的是，在電學和力學的分界面可以看成是一個回轉器（Gyrator），在力學和聲學的分界面則要看成一個理想的變壓器。在耳機系統重放聲音的過程是從電到力學再到聲的轉換過程。耳罩式耳機在測量其性能時需要測得能表示戴在人耳上時的重放音質特性，從電路上分析其輸出頻響曲線的特性時，加上仿真耳電路能更接近真實測量情況。此處為了簡化分析電路，使用了如圖 2-2 所示的簡化模型，電路圖中沒有給出仿真耳電路，而直接使用單純氣室代替，其等效力勁在圖中等效為 C3。再根據圖 2-2 所示的原理圖，結合表2-1 給出的等效原則，可以得到如下圖 2-3 所示的阻抗型聲學線路圖。

圖 3-3 耳機負載分別為單純氣室和仿真耳的輸出對比圖由圖 3-3 中的兩條曲線對比可知，兩種負載情況下的輸出聲壓級差別不超過 5dB，頻響曲線的變化趨勢基本相同。但相比之下，加仿真耳負載的輸出曲線起伏會更加明顯一些。而仿真耳在中頻段可以比較精確的模擬實際人耳的傳輸特性，在低頻段，由于實際人耳與耳墊之間有泄漏，所以低頻段的模擬并不十分準確，而在高頻段，除人耳與外耳道共振外，人耳與耳機偶爾所形成的氣室可能會形成駐波，所以這個頻段的曲線，在實際測量中會有些難以預料的峰、谷存在。仿真并不能完全表現這些特性。張婷[16]在頻響曲線與腔體的研究工作中也表明，使用 IEC318 等效電路作為負載的仿真電路，計算后所得的結果更符合耳機的實際測量情況。值得一提的是，利用集中參數的系統仿真所得到的頻響在 100Hz 到 10kHz 的范圍內比較合適。但是在更加高頻的位置，振膜的振動方式相對比較復雜，也會導致高頻出現難以預料的峰、谷，并不適合于集總參數系統的分析，更多是通過有限元分析的方法進

表 3-1 多孔因子阻抗增大的倍數預設原始 實驗數據 1 實驗數據 2 實驗數據 3 實驗數據 4 實驗數據 5aR 2 4 6 8 10M 2 4 6 8 10同樣做一組參數減小時的仿真實驗，按照下面的預設數據進行仿真實驗：表 3-2 多孔因子阻抗增大的倍數預設原始 實驗數據 1 實驗數據 2 實驗數據 3 實驗數據 4 實驗數據 50.8 0.8 0.4 0.2 0.10.8 0.6 0.4 0.2 0.1（一）改變后泄放孔孔的阻抗（Zb）（1）增大后泄放孔阻抗，經仿真計算得到如圖 3-4 所示的對比圖：

【參考文獻】

相關期刊論文 前6條

1 馬魯建;奚愛軍;;受話器各部件與頻響曲線之間的關系[J];電聲技術;2011年04期

2 葛俊;邱小軍;;穿孔板聲阻抗模型研究[J];南京大學學報(自然科學版);2010年04期

3 馬魯建;;微型揚聲器膜片之加強筋設計[J];電聲技術;2010年02期

4 奚愛軍;金一棟;;微型揚聲器和受話器的仿真研究[J];電聲技術;2008年07期

5 馬魯建;奚愛軍;;基于微型揚聲器的特性設計膜片[J];電聲技術;2008年05期

6 劉艷鋒;;利用肯德爾和諧系數檢驗測量結果的可信度[J];新鄉(xiāng)教育學院學報;2006年02期

相關碩士學位論文 前1條

1 張婷;耳機腔體與頻響曲線關系的研究[D];華南理工大學;2016年

本文編號：2829117