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基于等效声容的高频调容腔体设计与仿真研究_张庆.pdf
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1、2023年第47卷第4期75Loudspeaker and MicrophonE扬 声 器 与 传 声 器扬 声 器 与 传 声 器文献引用格式:张庆.基于等效声容的高频调容腔体设计与仿真研究 J.电声技术,2023,47(4):75-77.ZHANG Q.Study on design and simulation of high frequency regulating cavity based on equivalent sound capacityJ.Audio Engineering,2023,47(4):75-77.中图分类号:TN642 文献标识码:A DOI:10.16311/
2、j.audioe.2023.04.021基于等效声容的高频调容腔体设计与仿真研究张 庆(中国船舶集团有限公司第七一五研究所,浙江 杭州 310023)摘要:以入耳式耳机为研究对象,针对其高频调节不顺畅问题,尝试从等效声容理论层面给出一种全新的腔体设计。在仿真分析中,声压、频响的调整会相应改变容值大小,有效调节耳机频率。腔体结构初期容值为 1kHz,频率调节范围约为 10dB。针对大于 20kHz 的高频传声需求,从传声衰减、吸音设计等方面进行仿真设计分析,给出了可用的声容控制方案。关键词:耳机;高频;腔体Study on Design and Simulation of High Freque
3、ncy Regulating Cavity Based on Equivalent Sound CapacityZHANGQing(The715thResearchInstituteofChinaStateShipbuildingCorporationLimited,Hangzhou310023,China)Abstract:Inthispaper,wetrytogiveanewkindofcavitydesignfromtheperspectiveofequivalentsoundcapacitytheory.Inthesimulationanalysis,thesoundpressure,
4、thefrequencyresponseadjustment,willcorrespondinglychangethevolumevalue,achievestheadjustmentearphonefrequencytheeffect.Theinitialvolumeis1kHzandthefrequencyrangeisabout10dB.Aimingattherequirementofhighfrequencysoundtransmissionlargerthan20kHz,thedesignofsoundtransmissionattenuationandsoundabsorption
5、issimulatedandanalyzed.Keywords:headphone;highfrequency;cavity0 引 言耳机电声转换具有多种形式,具体包括动圈转换、静电转换以及二维振膜转换等。当前,生产耳机期间,设计的各组件、元件匹配、部件组装均存在一定的技术难度。在完成耳机生产任务后,耳机音质控制效果欠佳,无法再调整音质。当前用于耳机调音的形式,多数是借助音频分频设备或者使用滤网。设备调音时,能够在各单元中合理分配信号,主要使用具备多单元发声功能的产品。滤网调音采用增设阻尼装置的形式,能够有效控制高频峰值。1 等效声容的理论分析1.1 声学元件分析在改变耳机频率参数时,需找出声
6、学理论指标与频响之间存在的关系。声学理论指标具体包括声负载、声学结构等。声负载主要指耳机声电转换的压力场,是多种声学条件的综合体。声学元件组成类型较多,具体包括发声装置、声容、阻尼装置、音质控制以及传声结构等。各类声学元件多用于小型电声程序,有多种组成方式。各类声学元件的组成形式均会引起频响发生变化。在声电转换的压力场环境中,耳机程序与一般环境中的发声装置一致,共有 3 个声音调节区,分别为弹性保持区、阻力调控区和音质控制区。然而,在声负载有差异的情况下,压力场环境中监测的谐振频率 f 与负载相互叠加后,会产生具有叠加性的声容与音质。为此,压力场和一般声电环境中的谐振频率 f 具有一定的差异性
7、。在压力场环境中,弹性保持区的频率均低于 f,阻力调控区的频率与 f 相近,音质调控区的频作者简介:张 庆(1989),男,硕士,工程师,研究方向为机械结构设计。2023年第47卷第4期76扬 声 器 与 传 声 器扬 声 器 与 传 声 器oudspeaker and MicrophoneL率为 f 到 3 kHz。高于 3 kHz 的频率范围,均作为高频率分层次振动区,可能会出现腔体谐振现象1。1.2 高频声学技术分析频率较高的条件下,处于后腔位置的传声阻力、传声频率增大时,传声容积会变小。多数情况下的后腔容积较高,形成的传声阻力不大,类似声电短路现象。结合等效电路理论,耳机高频多处同振的
8、频率算法为112hhhfc M=(1)22220 020 020 01121111111211112hhhhahaahafc McccfccMMVcp cfcp cVp c=+(2)Mh=Ma+M2(3)式中:fh为安装耳机外壳传出的高频多处共同振动频率,kHz;ch为声电转换系统的声容值,m3;Mh为声电转换系统的传声质量,dB(A);ca,c2分别为声容等效电路中两条线路的声容参数,m3;Ma,M2是与 ca,c2相互对应的传声质量,dB(A)。将式(2)和式(3)代入式(1),得出高频振动条件下振频与等效声容之间的内在关联,即2220 020 020 01121111111211112h
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