【摘要】：當(dāng)前揚(yáng)聲器系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)了,如手機(jī)、電腦、耳機(jī)、音箱等。揚(yáng)聲器系統(tǒng)的主要功能是對(duì)聲音的再現(xiàn),已有聲音的再現(xiàn)能力是評(píng)價(jià)一個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前業(yè)界在中高頻段已經(jīng)可以達(dá)到非常好的再現(xiàn)能力,但是在低頻段對(duì)聲音的再現(xiàn)研究卻進(jìn)展緩慢。目前低音增強(qiáng)技術(shù)主要可以分為數(shù)字化虛擬低音增強(qiáng)技術(shù)與硬件低音增強(qiáng)技術(shù)兩類,其中物理層面的硬件低音增強(qiáng)技術(shù)具有很大的挑戰(zhàn),但是對(duì)于低音再現(xiàn)卻有非常重要的意義。因此本文提出一種新型機(jī)電被動(dòng)振膜揚(yáng)聲器系統(tǒng),利用機(jī)電被動(dòng)振膜聲阻抗可調(diào)的優(yōu)點(diǎn),在物理層面上增強(qiáng)系統(tǒng)的低頻響應(yīng)能力。機(jī)電被動(dòng)振膜是該新型揚(yáng)聲器系統(tǒng)的核心。本文利用首先利用電磁耦合原理,在機(jī)械振膜一面粘貼線圈,將線圈浸入磁場設(shè)計(jì)出聲阻抗可調(diào)的機(jī)電被動(dòng)振膜。并建立了機(jī)電被動(dòng)振膜聲阻抗數(shù)學(xué)模型,分析了附加電路參數(shù)對(duì)機(jī)電被動(dòng)振膜聲阻抗的影響,研究了電路共振頻率與機(jī)電被動(dòng)振膜系統(tǒng)共振頻率之間的關(guān)系,為機(jī)電被動(dòng)振膜揚(yáng)聲器系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立奠定了基礎(chǔ)。結(jié)合機(jī)電被動(dòng)振膜,設(shè)計(jì)了機(jī)電被動(dòng)振膜揚(yáng)聲器系統(tǒng)。本文建立了新型揚(yáng)聲器系統(tǒng)頻響數(shù)學(xué)模型,分別了機(jī)電被動(dòng)振膜的附加被動(dòng)電路三個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)頻響的影響,并根據(jù)系統(tǒng)頻響數(shù)學(xué)模型建立了以低音截止頻率最小為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化模型。設(shè)計(jì)尋優(yōu)算法并計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明新型揚(yáng)聲器系統(tǒng)低音截止頻率相對(duì)于普通機(jī)械被動(dòng)振膜揚(yáng)聲器系統(tǒng)與普通閉箱揚(yáng)聲器系統(tǒng)明顯降低。為了驗(yàn)證理論計(jì)算的合理性,本文制作了機(jī)電被動(dòng)振膜揚(yáng)聲器系統(tǒng)樣機(jī),設(shè)計(jì)了基于激光測振儀的揚(yáng)聲器系統(tǒng)TS參數(shù)測量實(shí)驗(yàn)與頻響測量實(shí)驗(yàn)。分別進(jìn)行了機(jī)電被動(dòng)振膜附加電路三個(gè)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)頻響曲線的趨勢影響實(shí)驗(yàn)與參數(shù)優(yōu)化驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,電路三個(gè)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)頻響曲線的趨勢影響與計(jì)算結(jié)果保持一致,參數(shù)優(yōu)化使得系統(tǒng)低音截止頻率降低,系統(tǒng)低頻聲輻射增強(qiáng)能力顯著提高。
【圖文】：

1.1 課題研究的目的和意義本課題的研究目的在于增強(qiáng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的低頻聲輻射能力。人類的聽力頻率在一定范圍之內(nèi)，一般大于 20Hz 而小于 20kHz，很多樂器的發(fā)聲頻率也比較低，如大鼓、低音提琴、大提琴等，而揚(yáng)聲器卻很難再現(xiàn)低頻段的聲音，因此本文研究目標(biāo)是拓寬揚(yáng)聲器系統(tǒng)的低頻工作范圍。揚(yáng)聲器的種類很多，根據(jù)不同的能量轉(zhuǎn)換方式，可以將其劃分為四種，分別為動(dòng)圈式、動(dòng)鐵式、靜電式和壓電式揚(yáng)聲器[1-2]。動(dòng)圈式揚(yáng)聲器是 1925年發(fā)明的，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的發(fā)聲元件[3]。動(dòng)圈式揚(yáng)聲器是通過法拉第電磁感應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能（揚(yáng)聲器），或者逆向的將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成為電能（麥克風(fēng)）的器件。如圖 1-1 動(dòng)圈式揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)與工作原理圖所示，通電線圈被浸入在恒定的磁場中，，線圈的受力方向會(huì)隨著電流方向的變化而改變，通電線圈運(yùn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)與線圈相互粘貼在一起的振膜運(yùn)動(dòng)，從而發(fā)出聲音[4]。動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)較為簡單、穩(wěn)定性較高、方向性強(qiáng)、頻帶寬、是電聲元件中的主力產(chǎn)品。其在電腦、家庭音箱系統(tǒng)、智能音箱、車載音箱等行業(yè)應(yīng)用廣泛。

圖 1-2 動(dòng)鐵式揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)與工作原理圖[4]揚(yáng)聲器由 Lee 于 1927 年首次提出并申請了專利，在出了靜電式揚(yáng)聲器的理論模型。其工作原理如圖 1-升壓變壓器后分別與兩個(gè)極板相連接，極板平行放置電容結(jié)構(gòu)，極板中間放置與極板平行的振膜。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH89

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6 吳碩賢;趙越U

本文編號(hào)：2659658