扬声器振膜的谐波失真

摘要

谐波失真是影响扬声器音质的一个重要因素，谐波失真的大小往往决定着扬声器品质的高低。其中总谐波失真、2次谐波失真和3次谐波失真是设计开发高品质扬声器的过程中必不可少的需要测试的物理参数。扬声器在低频时由于驱动力、支撑系统的非线性而导致的谐波失真问题已有较多的文献在这方面做了研究，而关于扬声器在中高频段由于扬声器振膜的非线性弹性振动而导致的谐波失真问题，研究文献仍比较缺乏。硕士期间，在阅读文献的基础上，主要开展了以下工作:
　　1.推导了轴对称旋转薄壳的线性振动微分方程组，利用此微分方程组，结合锥形扬声器振膜的实际几何、材料参数和边界条件，采用有限差分数值计算方法，计算了锥形扬声器在线性振动情况下的共振频率、振型函数和频响曲线，并通过与Frankort[3]的计算结果进行对比，对本文的计算结果进行了验证。
　　2.根据假设振型函数法的基本思想，通过用扬声器振膜在某一驱动频率力下的线性响应振型函数对连续体进行离散，从Hamilton变分方程出发推导了轴对称旋转薄壳的非线性振动方程，给出了方程中系数的积分形式的计算表达式。
　　3.采用多尺度法求解了非线性振动方程，得到了幅频方程和3次近似解，说明了谐波项与非线性系数的关系。计算了特定实例下锥形扬声器振膜的2次、3次谐波声压和基波声压的频率响应曲线。
　　4.通过采用数值计算方法，探讨了锥体的几何、材料参数对非线性系数的影响。并进一步通过计算锥形振膜的几何、材料参数对振型函数的影响对计算结果进行了验证。计算结果表明通过选择合适的几何、材料参数，可以使谐波失真得到一定程度的减小。
　　5.根据轴对称旋转薄壳的一般理论，探讨分析了指数形振膜和抛物线形振膜的力学振动、声辐射和非线性特性。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 电动式扬声器简介

1．3 研究现状

1．4 主要研究内容

2 轴对称旋转壳的基本理论和非线性振动方程

2．1 一般形状薄壳的线性理论

2．1．1 薄壳理论的基本假定和几何方程

2．1．2 壳体的内力和物理方程

2．1．3 壳体的线性平衡微分方程组

2．2 轴对称旋转壳的线性振动微分方程组

2．3 薄壳的非线性理论

2．4 轴对称旋转壳的非线性振动方程

2．5 本章小结

3 锥形扬声器振膜的谐波失真

3．1 锥形扬声器振膜的线性振动和声辐射

3．1．1 线性振动微分方程组和边界条件

3．1．2 弯曲共振频率和振型函数

3．1．3 声辐射

3．2 锥形扬声器振膜的非线性振动

3．2．1 非线性振动方程和系数表达式

3．2．2 菲线性振动方程的求解

3．3 谐波失真的计算结果

3．4 几何和材料参数对失真的影响

3．4．1 锥顶角度的影响

3．4．2 厚度的影响

3．4．3 振膜刚度和密度的影响

3．5 锥体几何、材料参数对振型函数的影响

3．6 本章小结

4 曲母线扬声器振膜声辐射和非线性特性分析

4．1 指数形振膜

4．2 抛物线形振膜

4．4 数值计算

4．4．1 基本参数

4．4．2 共振频率

4．4．3 振型函数

4．4．4 声压响应

4．4．5 非线性系数计算值

4．4 本章小结

5 全文总结和展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间科研成果

致谢

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