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1、 n电声基础n手机中的电声器件n机壳对手机电声性能的影响n结束语内容第1页/共91页电声基础电声基础声波、声压级、频率、声速、波长声强级、声功率人耳响应声波方程电-力-声类比第2页/共91页声波声波 第3页/共91页声场量及其单位声场量及其单位n声压n质点速度n温度n密度第4页/共91页声场量及其单位（续）声场量及其单位（续）n声强n声功率n声速第5页/共91页声压级声压级第6页/共91页声压级范围声压级范围n140dB 火箭发射 100米外（耳聋）n120dB 柴油机，泵房，摇滚乐n100dB 纺织车间，鼓风机房n80dB 高声喊叫n60dB 办公室，教室，（1米讲话）n40dB 轻声耳语n
2、20dB 郊区静夜第7页/共91页声压级范围图（上）声压级范围图（上）第8页/共91页声压级范围图（下）声压级范围图（下）第9页/共91页声波的频率声波的频率n声源/质点每秒振动的次数称为声波的频率。用字母表示，单位为赫兹（H）n人耳能听得见的声波的频率范围为2020000H。n音频声学：研究音频声的拾取、重放、传播及传播过程中的各种物理现象和处理方法的科学。n低于20H的声波，称为次声；高于20000H的声波称为超声第10页/共91页声速声速n声波传播速度的物理量（不是质点速度）n与传播介质特性有关（温度、气压和密度等）第11页/共91页声波的波长和波数声波的波长和波数n声波在传播过程中相邻
3、的同相位的两点之间（如相邻的两稠密或两稀疏之间）的距离称为波长。波数为单位长度内波的个数第12页/共91页测量机器噪声频谱（频谱密度）第13页/共91页测量机器噪声频谱（1/3倍频程）第14页/共91页噪声频域描述n频谱密度（1Hz带宽）n倍频程 31.5,63,125,250,5001000,2000,4000,8000,16000Hz带宽：31.5=(22,44)n1/3倍频程 25,31.5,40,50,63,80,100,125,160,，12500,16000,20000带宽：25=(22,28),31.5=(28,35),第15页/共91页白噪声和粉红噪声n白噪声各个频率的频谱密度
4、相等n粉红噪声各个倍频程或1/3倍频程的能量相同第16页/共91页密度密度第17页/共91页质点速度和位移质点速度和位移第18页/共91页声强级声强级第19页/共91页声功率级声功率级第20页/共91页声功率级范围声功率级范围n160dB 喷气飞机（10kw）n120dB 小飞机（1w）n80dB 乐器（0.1mw）n60dB 正常讲话的人(0.001mw)n30dB 轻声耳语的人(0.000001mw)第21页/共91页声压级运算练习第22页/共91页练习答案第23页/共91页相关声压级运算练习第24页/共91页练习答案第25页/共91页人耳结构第26页/共91页等响曲线第27页/共91页声
5、场描述和声波方程第28页/共91页单极子声源第29页/共91页单极子声源的声压n单极子声源产生的声压正比于该源体积速度的变化率（点源强度）n与距离成反比n相位是 的函数第30页/共91页简谐单极子声源的声压第31页/共91页单极子的辐射(机械)阻抗第32页/共91页低频辐射阻抗讨论第33页/共91页偶极子声源+S-Sd第34页/共91页简谐偶极子声源的声压第35页/共91页简谐偶极子源的声压级分布图第36页/共91页偶极子和单极子对比第37页/共91页活塞的辐射第38页/共91页活塞的辐射指向性第39页/共91页障板上圆形活塞的轴线声压障板上圆形活塞的轴线声压第40页/共91页障板上圆形活塞的
6、辐射阻抗障板上圆形活塞的辐射阻抗第41页/共91页长管一端的辐射阻抗长管一端的辐射阻抗la第42页/共91页闭空间模态与模态声压n低频时，闭空间内声场不均匀，有节点和反节点。第43页/共91页闭空间模态举例第44页/共91页闭空间模态举例（续）第45页/共91页HelmhotzHelmhotz共鸣器共鸣器Vl0dn 结构u 共振器的线度远远小于波长u 短管体积远小于腔体积u 腔壁是刚性的第46页/共91页电力声类比Vl0dn 由于物理系统的共性，电力声可以类比u 电流力声流（空气流）u 电压速度声压u 在分支点 电流总和0 力总和0 体积速度0 l 接地 电压0 速度0 声压刚性壁p第47页/
7、共91页力声阻抗关系第48页/共91页电力声类比例1第49页/共91页电力声类比例2第50页/共91页电力声类比例3第51页/共91页电力声类比例4第52页/共91页电力声类比例5第53页/共91页电力声类比应用范围u 低频时，若器件的线度远远 小于声波波长，则此时分布 系统参数可用集总系统参数 来近似描述。第54页/共91页手机中的电声器件手机中的电声器件振铃扬声器（喇叭）受话器（喇叭、听筒）送话器（话筒、麦克风、传声器）第55页/共91页康佳A08 和Motorola A890受话器扬声器送话器第56页/共91页送话器n驻极体麦克风按电容式原理工作的频带宽、音质好、失真小、瞬态响应好机械振
8、动不敏感等特点n驻极体麦克风结构由振膜与驻极体背极形成的电容式极头后接的阻抗变换器（PCB组）第57页/共91页电容传声器第58页/共91页电容传声器等效图第59页/共91页驻极体麦克风第60页/共91页驻极体麦克风特性n n影响驻极体麦克风灵敏度因素 驻极体表面电荷密度的大小 振膜的张力 振膜与背极间的距离 阻抗变换器或放大器的性能n n输出阻抗、频响、自噪声、稳定性、指向性、动态范围第61页/共91页驻极体麦克风测试信号源仿真嘴放大器分析仪送话器第62页/共91页扬声器DMS1808B-05DMSP1420B-01第63页/共91页扬声器指标(GB939688)DMSP1625A-01n
9、n尺寸：尺寸：4.7H/16W/25L4.7H/16W/25Ln n额定功率：额定功率：0.5W(0.5W(最大功率最大功率1W)1W)n n阻抗：阻抗：8 ohm8 ohmn n共振频率：共振频率：730Hz730Hzn n灵敏度：灵敏度：103dB/0.5W/5cm/3KHz103dB/0.5W/5cm/3KHzn n失真：15(700Hz-3KHz)n n指向性n n频率响应、电阻抗曲线、频率响应、电阻抗曲线、TSTS参数参数第64页/共91页扬声器等效电路n辐射阻抗 ZMR第65页/共91页扬声器电阻抗曲线和频响曲线第66页/共91页扬声器TS参数 n nTSTS参数（参数（DMS15
10、08H-02DMS1508H-02）第67页/共91页受话器SDR1532H-05n n 尺寸：尺寸：15.1D/2.6H15.1D/2.6Hn n 额定功率：额定功率：0.01W(Max0.03W)0.01W(Max0.03W)n n 阻抗：阻抗：32 ohm32 ohmn n 灵敏度：灵敏度：95dB/0.18Vrms1KHz95dB/0.18Vrms1KHzn n 失真：失真：55(300Hz-4KHz)(300Hz-4KHz)n n 尺寸：尺寸：8D/2.35H 8D/2.35H （650Hz650Hz）n n 额定功率：额定功率：0.01W(Max0.03W)0.01W(Max0.0
11、3W)n n 阻抗：阻抗：32 ohm32 ohmn n 灵敏度：灵敏度：109dB/0.18Vrm1KHz109dB/0.18Vrm1KHzn n 失真：失真：55(300Hz-3.4KHz)(300Hz-3.4KHz)SDR0832EJ01-F第68页/共91页受话器测试信号驱动仿真耳放大器分析仪受话器第69页/共91页机壳结构对手机电声机壳结构对手机电声性能的影响性能的影响机壳结构对振铃扬声器性能的影响机壳结构对受话器频率特性的影响第70页/共91页振铃扬声器的结构第71页/共91页机壳中的振铃扬声器M2V2M1V1VfMfVbMbRbVa第72页/共91页机壳声结构的描述 CAf(Vf
12、)CA1(V1)CA2(V2)P 振膜 MAfRAf MA1 MA2第73页/共91页机壳中扬声器的等效声学线路第74页/共91页等效声学线路参数第75页/共91页等效声学线路简化n n C CAf Af C CA1A1 C CABAB值较小，频率低时，抗值大，视为开路；值较小，频率低时，抗值大，视为开路；n n MMAf Af MMA1A1 MMABAB 值较小，频率低时，抗值小，视作短路值较小，频率低时，抗值小，视作短路；n n C CA A 抗值甚小，可视为短路抗值甚小，可视为短路。n n当当kaka时时ZARj ZARj M MAR AR。M MAR AR 0.19520.1952 /
13、a/a 其中；其中；=1.20Kg/M=1.20Kg/M3 3 为空气密度为空气密度;a a 为出声孔半径；为出声孔半径；第76页/共91页改变耦合腔V2的影响第77页/共91页改变出声孔面积S2的影响第78页/共91页分析和讨论n n机壳声结构的作用，一般为声学滤波器（低通），机壳声结构的作用，一般为声学滤波器（低通），如前图虚线框内所示。如前图虚线框内所示。可据扬声器的频响特性，适当设计可据扬声器的频响特性，适当设计MMA2 A2 C CA2 A2 之值，使扬声器所发之声通过声结构后，高频有之值，使扬声器所发之声通过声结构后，高频有所衰减，从而低频相对丰满，可使听感柔和。所衰减，从而低频相
14、对丰满，可使听感柔和。n n若为了提高振铃的输出声级，也可刻意设计腔体若为了提高振铃的输出声级，也可刻意设计腔体（即即C CA2 A2）及出声孔的几何尺寸（即）及出声孔的几何尺寸（即MMA2A2），使），使其在某个频率附近发生谐振，以期提高声输出，其在某个频率附近发生谐振，以期提高声输出，但失真可能增大。但失真可能增大。第79页/共91页结论机壳声结构（腔和孔）的设计（主要是MA2、CA2 的设计），应与扬声器的频响特性相配合，以期达到最佳效果。不同的扬声器，声结构的几何尺寸是不同的。第80页/共91页受话器的结构第81页/共91页受话器在手机中的结构第82页/共91页受话器在手机中的等效声学
15、线路第83页/共91页振膜背面声学线路分析n 振膜背面声学线路包括CA2、MA3、RA3、CA4四个声学元件。其中；n RA3通常用加阻尼材料（绢、无纺布等）来获得。所以，振膜背面的声学线路主要起阻尼作用。因阻尼力与振速（或容积速度）成正比，即 当有谐振出现时，v（或U）达极大，响应出现峰值。此时fR 亦大，故可将峰“压平”。第84页/共91页受话器前面声学线路分析n 受话器装入机壳后，受话器前面与机壳形成一个声学结构，其等效声学线路受话器安装至机壳后的等效声学线路虚线框内所示。此声学结构，实际上是一个声学滤波器（低通）；n MA2、CA2 的值越大，则对高频的衰减也越大，开始衰减的频率（截止
16、频率）也越低。所以MA2 CA2值的决定，必须与受话器的频响特性相配合。第85页/共91页受话器前和机壳配合实测例子一个发音孔第86页/共91页受话器和机壳配合实测例（续）两个发音孔第87页/共91页结论 （1 1）因因C CA4A4=V=V4 4 /c/c2 2；所以，所以，V V4 4（后腔）（后腔）宜大不宜小。宜大不宜小。至少不小于现有的值，大则不限。至少不小于现有的值，大则不限。（2 2）MMA2 A2 C CA2 A2 值的大小，直接决定着高频响应的值，值的大小，直接决定着高频响应的值，不同频率特性的受话器，应配以不同的不同频率特性的受话器，应配以不同的MMA2 A2 C CA2 A2 的值，且一经调定，则不宜改动。建议用户，的值，且一经调定，则不宜改动。建议用户，按按 AAC AAC 提供的数据（提供的数据（V V2 2 的大小、出声孔的直的大小、出声孔的直径、长度和个数）制作，以达最佳配合。径、长度和个数）制作，以达最佳配合。第88页/共91页总结束语n电声基础（电力声等效图）n手机中的电声器件（注意应用条件）n机壳对手机电声性能的影响（电声器件应和具体声环境结合起来考虑）n将来工作方向：开发合适的软件，完成设计。第89页/共91页谢谢大家！第90页/共91页感谢您的观看！第91页/共91页