微型扬声器摆动模态对其辐射声场的影响*

与传统电动式扬声器单元相比,微型扬声器单元由于缺少定位支片等部件,更容易受到摆动模态的影响。该文利用激光传感器采集微型扬声器单元振膜各点振动位移,通过理论计算,从辐射声压级、辐射指向性等角度探究矩形微型扬声器单元摆动模态对其辐射声场的影响。经过研究发现,摆动模态会造成微型扬声器单元频响凹陷、中低频存在指向性等现象,对其辐射声场产生明显的影响。     

对力学非线性和磁场非线性综合作用下扬声器低频跳变的探讨

力学非线性和磁场非线性是扬声器非线性现象的两个因素。本文分析了仅力学非线性的扬声器低频振动方程的临界跳变条件，采用等效线性化法讨论了磁场非线性对扬声器跳变的影响。证实了抑制扬声器跳变的有效途径是增大电磁耦合因子B1。     

X形超阻尼局域共振声子晶体梁弯曲振动带隙特性

以声子晶体理论为基础,设计了一种具有超阻尼特性的X形局域共振结构,分析了周期性附加X形局域共振的梁弯曲振动传播特性.利用拉格朗日方程分析了X形局域共振结构动力学等效特性,揭示了该结构的阻尼放大的机理,分析了几何结构参数对于带隙特性的影响,并利用有限元法验证了X形局域共振结构的超阻尼特性.研究结果表明,周期性附加X形局域结构能够有效地抑制低频弯曲振动在梁中的传播,产生超阻尼特性,实现低频、宽带的减振效果,为结构的低频减振提供了一个新的设计方案.     

机械阻抗与声阻抗结合提高微穿孔板低频吸声性能

提出了在微穿孔板后部引入机械阻抗形成组合结构来解决微穿孔板低频吸声性能差的问题。由机械阻抗板两侧质点速度相同得出机械阻抗单元的传递矩阵,采用传递矩阵法将其与空腔、微穿孔板单元串接,建立组合结构理论计算模型;通过分析品质因子获得带宽与机械阻抗板质量成反比;试验得出组合结构在400 Hz附近有系数为0.8以上的吸声峰值,试验结果与理论计算吻合。在传统微穿孔板共振吸声机制的基础上加入机械共振,能够实现在不增加结构厚度的前提下提高低频吸声性能;降低机械阻抗板质量并且适当控制边界阻尼系数可以实现吸声频带的拓宽。      

局域共振复合单元声子晶体结构的低频带隙特性研究

本文提出了一种新型局域共振复合单元声子晶体结构, 并结合有限元方法对结构的带隙机理及低频共振带隙特性进行了分析和研究. 共振带隙产生的频率位置由所对应的局域共振模态的固有频率决定, 并且带隙宽度与局域共振模态的品质因子及其与基体之间的耦合作用强度有关. 采用局域共振复合单元结构可以实现声子晶体的多重共振, 在低频范围能打开多条共振带隙, 但受到共振单元排列方式的的影响. 由于纵向和横向局域共振模态的简并, 复合单元结构能在200 Hz以下的低频范围打开超过60%宽度的共振带隙, 最低带隙频率低至18 Hz. 这为声子晶体结构获得低频、超低频带隙提供了一种有效的方法. 关键词： 局域共振 低频带隙 复合单元 声子晶体     

一种多频局域共振型声子晶体板的低频带隙与减振特性

设计了一种多频局域共振型声子晶体板结构, 该结构由一薄板上附加周期性排列的多个双悬臂梁式子结构而构成. 由于多个双悬臂梁式子结构的低频振动与薄板振动的相互耦合作用, 这种局域共振型板结构可产生多个低频弯曲波带隙(禁带); 带隙频率范围内的板弯曲波会被禁止传播, 利用带隙可以实现对薄板的多个目标频率处低频减振. 本文针对这种局域共振型板结构进行了简化, 并基于平面波展开法建立了其弯曲波带隙计算理论模型; 基于该模型, 结合具体算例进行了带隙特性理论分析. 设计、制备了一种存在两个低频弯曲波带隙的局域共振型板结构样件, 通过激光扫描测振仪测试证实该结构存在两个低频带隙, 在带隙频率范围的板弯曲振动被显著衰减.     

直接辐射式扬声器系统的低频效率计算公式*

效率是扬声器系统的重要性能指标,然而常用的标称效率在低频范围并不适用。本文研究直接辐射式扬声器系统的低频效率,推导了基于TS参数的低频效率计算公式。针对封闭式扬声器系统和倒相式扬声器系统,开展实验验证,结果表明本文提出的计算公式得到的低频效率与实验测量得到的低频效率较为相符。进一步对比分析低频效率和标称效率,结果表明低频效率能够适用于低频,能准确地展示扬声器系统参数对效率的影响。利用本文提出的计算公式,有助于进一步优化提升扬声器系统的低频效率。     

高光束质量垂直腔面发射激光器同相耦合阵列

质子注入型面发射激光器相干耦合阵列能够实现同相模式的激射,但是由于制作过程中的工艺不均匀性引起单元间存在相位差,影响光束的质量。本文通过设计分离电极结构,使每个单元注入的电流得到分别的控制,实现了3单元三角排列阵列高光束质量同相耦合模式的激射。阵列远场发散角仅为3.4°,大约有25.6%的全部能量聚集在中心光斑。激射光谱的线宽为0.24 nm,边模抑制比为27 dB。该方法能够有效提高相干耦合阵列的光束质量,弥补制作工艺中引入的单元不均匀性,提高器件的可靠性和实用性。质子注入方法简单、成本低,能够成为制作高光束质量相干耦合阵列的一个重要方法。     

基于弱耦合模理论的空间多波导耦合特性研究

不在同一平面的空间多波导中光耦合发生在横截面两个方向,利用空间多波导可以方便、有效地实现不同层间器件的互连。将平面波导耦合模理论推广到空间多波导之间的耦合,在弱导引条件下给出了空间多波导的耦合方程。利用该耦合方程对三维集成光学器件中常见的空间三波导和空间四波导的耦合特性进行分析,得出光强分布及耦合长度的解析表达式,并用三维全矢量光束传输法验证了分析结果。分析结果表明利用空间多波导可以实现水平和垂直两个方向上的均匀或非均匀分束,为利用空间多波导之间相互耦合的三维定向耦合器件的设计和分析提供理论基础。     

Helmholtz腔与弹性振子耦合结构带隙

为提高Helmholtz型声子晶体低频隔声性能,设计了一种Helmholtz腔与弹性振子的耦合结构,通过声压场及固体振型对其带隙产生机理进行了详细分析,建立了相应的弹簧-振子系统等效模型,并采用理论计算和有限元计算两种方法研究了各结构参数对其带隙的影响情况.研究表明,该结构可等效为双自由度系统振动,在低频范围内具有两个带隙;在6 cm的尺寸下,其第一带隙下限可低至24.5 Hz,而同尺寸无弹性振子结构只能达到42.1 Hz,带隙下限降低了40%,较传统Helmholtz结构具有更为优良的低频隔声特性.另外,在框体尺寸一定的情况下,降低结构间距、增大开口空气通道长度及振子质量、增大左侧腔体体积等方式,是增大带隙宽度、提高低频隔声效果的主要手段.     

自耦合射流强化掺混的数值研究

针对同向两股气流掺混的某一特定物理模型,对自耦合射流作用下的气流掺混过程进行了数值模拟研究.与未施加自耦合射流激励的掺混过程相比,自耦合射流周期性的吹/吸诱导流场内产生复杂的大尺度涡系结构,使得同向两股气流形成对流型混合,有效缩减了主流核心区长度;相对于在燃烧室单侧放置激励器的方式,双侧自耦合射流激励时温度均匀分布线较...     

扬声器定心支片的非线性失真研究

本文在扬声器线性失真产生原因的分析基础上,设计了一种测量扬声器位移的新方法,并以大量的实验数据证明,大扬声器的结构中,定心支片的力学性能对扬声器非线性失真有极大地影响,指出于扬声器定心支片的研究,将有望成为一项新的课题。     

压电声源驱动的微型热声制冷

有别于传统电动扬声器驱动的热声制冷系统,将以更高频的PZT换能器为驱动源达到谐振系统结构缩减的目的。考虑到热声制冷系统影响因素繁多,在对系统进行性能模拟分析的基础上提出优化设计方案,并建立PZT驱动的热声制冷系统开展实验研究。最后还为下一步工作提出改进思路。     

One dimensional study of a module for active/passive control of both absorption and transmission

Hybrid active/passive absorbers have proven to be efficient over a large frequency range. The next step consists in building up a system which can exhibit good absorption and insulation properties. To simulate such hybrid cell, active and passive behaviors of an electroacoustic loudspeaker have been modelized by using a one-dimensional approach. The rear acoustic load at the back of the membrane has been taken into account to obtain a reliable model. The proposed model has been validated with measurements performed in a 7 cm diameter tube. Then, a hybrid cell composed of a porous plate and a small thickness loudspeaker has been designed and numerically tested. It is shown that, when driving the loudspeaker for total absorption, the transmission losses are suppressed at lower frequencies. To overcome this problem, a dual actuator cell is designed to deal with both absorption and transmission. Simulations shows that this solution can lead to good results. It is also shown that interaction of the loudspeakers can be significantly reduced by using directive sources, thus lowering supplying voltages and condition number of the matrix inversion required by the control process.     

扬声器锥形振膜环反谐振频率的计算

本文在求解扬声器锥形振膜低频振动的基础上,得到了计算扬声器锥壳环反谐振频率的精确公式,并借助特征频率反比于质量平方根的物理概念,推出了适于工程应用的近似公式,其偏差在３％以内。     

频率对环绕声声像定位的影响

本文考虑双耳相位差的高级近似，导出了中频情况下适用的具有更普遍意义的平面环绕声声像定位公式。在低频时该式将化为通常的环绕声声像定位公式，而随着声音频率的增加，声像位置将与频率有关。将新的公式用到方型排列和棱型排列的４－４－４环绕声系统，得到了同实验相一致的结果。文中着重指出，声像随频率而变化是导致环绕声重发中侧向声像不稳定的重要在而为今后改进环绕声系统提供了理论基础。     

同轴Super－Reltron的物理分析和数值模拟

 对同轴Super－Reltron进行了物理分析和数值模拟, 在调制腔电压125kV、加速间隙电压600kV和电流15kA时, 在C波段获得了峰值功率约2.5GW和效率约25%的结果, 都较以前大大提高。计算表明频率与箔的高度成反比。在电流达到空间电荷极限以前, 微波输出功率和电流的平方成正比。     

On the variations of acoustic absorption peak with particle velocity in micro-perforated panels at high level of excitation

The acoustic behavior of micro-perforated panels (MPP) is studied theoretically and experimentally at high level of pressure excitation. A model based on Forchheimer's regime of flow velocity in the perforations is proposed. This model is valid at relatively high Reynolds numbers and low Mach numbers. The experimental method consists in measuring the acoustical pressure at three different positions in an impedance tube, the two measurement positions usually considered in an impedance tube and one measurement in the vicinity of the rear surface of the MPP. The impedance tube is equipped with a pressure driver instead of the usual loudspeaker and capable of delivering a high sound pressure level up to 160 dB. MPP specimens made out of steel, dural and polypropylene were tested. Measurements using random noise or sinusoidal excitation in a frequency range between 200 and 1600 Hz were carried out on MPPs backed by air cavities. It was observed that the maximum of absorption can be a positive or a negative function of the flow velocity in the perforations. This suggests the existence of a maximum of absorption as a function of flow velocity. This behavior was predicted by the model and confirmed experimentally.     

Design and analysis of a BLPC vocoder-based adaptive feedback cancellation with probe noise

The band-limited linear predictive coding (BLPC) vocoder-based adaptive feedback cancellation (AFC) removes the high-frequency bias, while the low frequency bias persists between the desired input signal and the loudspeaker signal in the estimate of the feedback path. In this paper, we present a BLPC vocoder-based adaptive feedback canceller with probe noise with an objective of reducing the low-frequency bias in digital hearing-aids. A step-wise mathematical analysis of the proposed feedback canceller is presented employing the recursive least square and normalized least mean square adaptive algorithms. It is observed that the optimal solution of the feedback path is unbiased for an unshaped probe noise, but is biased for a shaped probe signal; the bias term does not consist of correlation between the desired input and the loudspeaker output. The identifiability conditions are analysed and it is shown that a delay, greater than or equal to the length of the adaptive filter, must be introduced in the forward path to achieve an unbiased feedback path estimate. Algorithm analysis and computer simulations presented in this paper justify the reason for selecting the proposed design over the existing BLPC vocoder-based feedback cancellation algorithm.