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电声器件是指电和声相互转换的器件,它是利用电磁感应、静电感应或压电效应等来完成电声转换的。扬声器和传声器是最常见的两种电声器件。一般情况下,上述电声器件都会安装在一定的腔体和结构里使用;这些腔体结构会对电声器件的声学特性产生一定的影响,可以统称为声学结构。本文的研究目标是考察声学结构对电声器件声学特性的影响,具体包括:利用声学结构改善微型扬声器系统的低频响应;穿孔板声阻抗的预测模型研究;利用声学结构改善微型扬声器系统的中高频响应;抛物面反射式传声器的声学特性研究。本研究具有重大的学术意义和应用价值。
利用倒相箱等声学结构可以改善微型扬声器系统的低频响应。本文针对腔体内倒相管一端的末端修正进行了研究,并给出了解析公式。采用等效线路图法模拟安装倒相管后的扬声器系统的频响,并与实验结果进行对比,证实了在小腔体上安装倒相管来改善微型扬声器系统低频响应的可行性。通过与相同后腔容积的简单封闭箱系统的频响进行对比,说明了倒相管设计对提高微型扬声器系统低频响应的有效性。
前人的研究中对于穿孔板声阻抗的处理有三种方法:简化的解析方法、实验方法和数值方法。其中前两种方法有一定的限制条件;第三种方法虽然能较准确地模拟穿孔板的声阻抗,但在实用中还不够方便。针对上述问题本文提出了另一种简化解析模型来模拟穿孔板的声阻抗。假定穿孔板上单个孔的辐射阻抗已知,以此为基础,计算其余孔与该孔的互辐射阻抗,这样可得到单个孔的总阻抗,从而求得整个穿孔板的总声阻抗。分别应用上述模型和以往的简化模型来模拟两种不同穿孔情况的穿孔板的声阻抗,并比较两者之间的差异。
通过对带有不同前腔穿孔的微型扬声器系统频响的分析,揭示了前腔穿孔结构对微型扬声器系统中高频响应的影响。其中穿孔板声阻抗采用前面提出的模型进行模拟。在此基础之上,本文提出了一种新的双前腔穿孔结构,能够更好地改善微型扬声器系统的中高频响应。
声学结构对传声器系统的性能也会产生一定的影响。本文以抛物面反射式传声器为例,详细分析了声学结构对传声器系统的声学特性的影响。对一个抛物面反射式传声器系统和一个开口面积与之相等的圆形传声器阵列的声学特性进行了研究,并比较了这两种指向性传声器的性能差异。数值模拟结果表明抛物面反射式传声器在高频时具有更高的灵敏度,其指向性通常也好于相同开口面积的圆形传声器阵列。