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我国是世界第一的扬声器制造和出口大国。提升我国扬声器产品品质和档次,提高中高端产品竞争力,形成中国的高端扬声器品牌,是我国扬声器产业发展的主要方向之一。为此,许多先进电声企业开始重视采用数值仿真技术辅助扬声器设计。国内外诸多电声企业和研究机构围绕扬声器的数值仿真分析技术进行研究,在扬声器线性特性仿真分析、扬声器部件性能仿真分析和基于集总参数模型的仿真分析等方面做了大量的工作,取得了许多有价值的成果。但是,却鲜有完整的扬声器谐波失真仿真分析的相关报道,而谐波失真等非线性失真特性是中高端扬声器最重要的设计指标之一。 本文以谐波平衡法为基础,结合磁路系统、振动系统和声场等各物理场的仿真方法,形成一套较为完整的扬声器谐波失真的仿真计算方法。这种方法还可以解决扬声器的各种稳态非线性失真特性的仿真计算问题。实验验证表明,使用本文提出的方法可以比较准确地仿真计算扬声器的谐波失真特性。 论文的主要内容包括以下方面: 1.扬声器磁路系统、振动系统和声场的仿真分析模型。 本文采用有限积分技术计算扬声器磁路特性,采用非线性有限元方法建立扬声器振动系统运动方程和采用直接边界元方法建立扬声器声场边界元方程。本文介绍了这些方法的原理、相关公式和推导,并分别给出了一些计算案例。 2.基于谐波平衡法计算扬声器的谐波失真。 基于上述各个物理场的仿真分析模型研究,将表征扬声器磁路系统、振动系统和声场的方程组组合起来,形成一个可表征扬声器整体非线性特性的、正确体现扬声器完整运动状态的方程组,并采用谐波平衡法获得该方程组的稳态解。文章详细介绍了相关方法的理论基础和公式推导,并给出了采用该方法的计算案例。 3.扬声器声压级和谐波失真等特性仿真计算中声障板的近似计算方法。 为了将2D轴对称坐标系下扬声器的仿真计算结果与扬声器安装在标准障板上的测量结果相比较,本文提出一种扬声器仿真计算中有限大声障板的近似计算方法,并通过实验说明该方法的合理性和有效性。