一种具有号角的同轴扬声器及其形状优化方法技术

本发明专利技术公开了一种具有号角的同轴扬声器及其形状优化方法。该同轴扬声器包括低音扬声器、高音扬声器、具有内腔且上下两端开放的号角，所述高音扬声器包括高音音盆，所述号角环绕所述高音音盆，所述号角的下端部连接于所述高音扬声器，所述号角的上端部为其内径最大处。该形状优化方法包括如下步骤：S1、建立如权利要求1所述的同轴扬声器的几何模型，获得号角的轮廓曲线中的控制节点；S2、设置物理场；S3、定义材料参数；S4、网格划分；S5、优化号角的轮廓形状的几何参数；S6、根据优化后的参数绘制号角的优化几何模型。本发明专利技术能够在高音扬声器工作时拥有更好的频响曲线；能够快速准确地优化号角的形状，提高扬声器的声学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有号角的同轴扬声器及其形状优化方法
本专利技术涉及扬声器领域，具体涉及一种具有号角的同轴扬声器及其形状优化方法。
技术介绍
同轴扬声器集成有高音扬声器和低音扬声器，分别负责重放高音和中低音。优点在于大大提高单体扬声器的频宽，广泛应用于汽车音响。目前少数高品质扬声器音响系统，有时会仅仅只使用同轴扬声器的高音扬声器而让低音扬声器不发声，用于调节车内声场。这也导致了高音扬声器在单独工作时，也需要有很好的频响响应曲线。但是，在同轴扬声器中，低音扬声器的结构势必会影响高音单元的辐射声场。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种具有号角的同轴扬声器，其能够在高音扬声器工作时拥有更好的频响曲线，同时也不影响低音扬声器的声场辐射。本专利技术还提供一种具有号角的同轴扬声器的形状优化方法，能够快速准确地优化号角的形状，提高扬声器的声学性能。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种具有号角的同轴扬声器，包括低音扬声器和高音扬声器，所述同轴扬声器还包括具有内腔且上下两端开放的号角，所述高音扬声器包括高音音盆，所述号角环绕所述高音音盆，所述号角的下端部连接于所述高音扬声器，所述号角的上端部为其内径最大处。在一优选的实施例中，所述号角具有扩张部，所述扩张部的内径自下至上逐渐增大。更优选地，所述扩张部的沿上下方向的截面中具有呈两个镜像对称的贝塞尔曲线状的内轮廓。使得高频的频响曲线较为平滑。在一优选的实施例中，所述号角的内径自下至上逐渐增大。更优选地，所述号角的沿上下方向的截面中具有呈两个镜像对称的贝塞尔曲线状的内轮廓。使得高频的频响曲线较为平滑。优选地，所述高音扬声器还包括座舱，所述座舱设置于所述低音扬声器上，所述高音音盆设置于所述座舱上，所述号角的下端部连接于所述座舱和/或高音音盆的外周边沿上。更优选地，所述号角的下端面的局部具有向上拱起的拱起部，所述高音音盆的边缘部位位于所述拱起部的下方并在二者之间形成和所述内腔连通的环形凹腔。使得高频的频响曲线较为平滑。更优选地，所述高音扬声器还包括用于向高音音圈传输音频信号的焊片，所述焊片的上部嵌设在所述座舱中并和所述高音音圈的输入端导通，所述焊片的下部伸入所述低音扬声器中以和信号输入线导通。进一步地，所述低音扬声器包括磁路系统，所述磁路系统上开设有上下方向延伸的通孔，所述信号输入线穿入所述通孔中，所述焊片的下部伸入所述通孔中和所述信号输入线导通。优选地，所述同轴扬声器还包括连接于所述号角和低音扬声器之间的防尘圈。更优选地，所述低音扬声器包括低音音盆，所述防尘圈连接于所述号角和所述低音音盆之间，所述防尘圈由透气材料制成。用于低音扬声器磁间隙防尘。进一步地，防尘圈的沿上下方向的截面包括两个镜像对称的波浪形或锯齿形，以避免在低音扬声器工作时拉扯低音音盆。进一步地，所述透气材料为棉、PC(聚碳酸酯)或者CONEX(芳纶纤维)。防尘圈仅用于防尘，不用于防水。优选地，所述低音扬声器包括低音音圈，所述高音扬声器设置于所述低音音圈内，所述低音扬声器的最上端及所述号角的上端均低于所述低音扬声器的上端。高音扬声器及号角整体位于低音扬声器内。优选地，所述同轴扬声器还包括自所述号角的内表面向内延伸的多个延伸翅片，所述延伸翅片位于所述高音扬声器的高音音盆的上方。更优选地，所述延伸翅片沿号角的径向向内延伸。进一步地，所述延伸翅片在径向上的尺寸自上至下逐渐增大。更进一步地，各所述延伸翅片的下端部均连接于一环形部件上。更进一步地，所述延伸翅片的内边缘为弧形。延伸翅片能够有效保护高音扬声器的内部部件，防止手指等外物误入高音扬声器中损坏高音音盆等内部部件；延伸翅片还能够使高频扩散较好。本专利技术还采用如下技术方案：一种具有号角的同轴扬声器的形状优化方法，包括如下步骤：S1、建立如上所述的同轴扬声器的几何模型，获得号角的轮廓曲线中的控制节点；S2、设置物理场；S3、定义材料参数；S4、网格划分；S5、优化号角的轮廓形状的几何参数；及S6、根据优化后的参数绘制号角的优化几何模型；其中，所述步骤S5具体包括：S51、选择优化参数：以号角的轮廓曲线中的一组控制节点的坐标值P作为优化参数；S52、设置约束条件：限定坐标值P的取值范围C为：C＝{P：lb≤P≤ub}上式中，lb是坐标值P的取值下限，ub是坐标值P的取值上限；S53、确定优化目标：同轴扬声器的0°轴向和偏轴θ角度的高频平均声压级响应和之和应取最大值，即满足：上式中，是满足优化目标的一组优化参数；是求解最大值的算子；S54、优化计算：根据优化参数P和约束条件C，采用优化算法计算得到满足优化目标的一组优化参数优选地，所述步骤S2具体包括：S21、电磁场和振动系统：在扬声器振动系统部件的固定部分设置“固定约束”；设置扬声器振动系统部件的材料本构关系为“线弹性材料模型”；在扬声器音圈上设置轴向载荷FF，如下：上式中，BL是扬声器磁路的驱动力系数，Zb(freq)是扬声器磁路的基本阻抗频响曲线，v是扬声器音圈的轴向振动速度，V0是扬声器加载电压；S22、声场：设置号角轮廓的几何模型为“硬声场边界”；设置扬声器周围空气域的外层为“完美匹配层”。步骤S1中，在有限元分析软件中建立扬声器及其周围空气域的几何模型，并以参数化的贝塞尔曲线建立号角轮廓的几何模型，获得曲线中的控制节点，由这些控制节点的坐标值控制号角轮廓的几何形状。步骤S3中，定义扬声器振动系统各部件的力学材料参数；定义空气的材料参数。步骤S4中，以“自由三角形网格”单元划分扬声器及其周围空气域的网格，最大网格单元尺寸大小应满足一个声波波长内至少有5～6个线性单元的原则。步骤S54中，优化算法选自Nelder-Mead、BOBYQA、COBYLA、Laplace、Winslow、坐标查找、Yeoh平滑七种无梯度型优化算法，以及SNOPT、MMA和Levenberg-Marquardt三种梯度型优化算法。在有限元分析软件中执行上述各步骤，有限元分析软件包括COMSOLMultiphysics和ANSYS。本专利技术采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：本专利技术的具有号角的同轴扬声器，当高音扬声器工作时，高音号角引导声波向正前方传播，阻止了声波向后辐射，从而降低低音扬声器对高音的影响，同时逐步向外扩张的结构利于高音扬声器高频的拓展。本专利技术的形状优化方法，通过优化算法设计出号角的最优贝塞尔曲线形状，可以快速、低成本且准确地优化扬声器号角，从而缩短扬声器号角的研发周期，提高扬声器的声学性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有号角的同轴扬声器，包括低音扬声器和高音扬声器，其特征在于：所述同轴扬声器还包括具有内腔且上下两端开放的号角，所述高音扬声器包括高音音盆，所述号角环绕所述高音音盆，所述号角的下端部连接于所述高音扬声器，所述号角的上端部为其内径最大处。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有号角的同轴扬声器，包括低音扬声器和高音扬声器，其特征在于：所述同轴扬声器还包括具有内腔且上下两端开放的号角，所述高音扬声器包括高音音盆，所述号角环绕所述高音音盆，所述号角的下端部连接于所述高音扬声器，所述号角的上端部为其内径最大处。


2.根据权利要求1所述的同轴扬声器，其特征在于：所述号角具有扩张部，所述扩张部的内径自下至上逐渐增大；或，所述号角的内径自下至上逐渐增大。


3.根据权利要求1所述的同轴扬声器，其特征在于：所述高音扬声器还包括座舱，所述座舱设置于所述低音扬声器上，所述高音音盆设置于所述座舱上，所述号角的下端部连接于所述座舱和/或高音音盆的外周边沿上。


4.根据权利要求3所述的同轴扬声器，其特征在于：所述号角的下端面的局部具有向上拱起的拱起部，所述高音音盆的边缘部位位于所述拱起部的下方并在二者之间形成和所述内腔连通的环形凹腔。


5.根据权利要求3所述的同轴扬声器，其特征在于：所述高音扬声器还包括用于向高音音圈传输音频信号的焊片，所述焊片的上部嵌设在所述座舱中并和所述高音音圈的输入端导通，所述低音扬声器包括磁路系统，所述磁路系统上开设有上下方向延伸的通孔，所述信号输入线穿入所述通孔中，所述焊片的下部伸入所述通孔中和所述信号输入线导通。


6.根据权利要求1所述的同轴扬声器，其特征在于：所述同轴扬声器还包括连接于所述号角和低音扬声器之间的防尘圈。


7.根据权利要求1所述的同轴扬声器，其特征在于：所述低音扬声器包括低音音圈，所述高音扬声器设置于所述低音音圈内，所述低音扬声器的最上端及所述号角的上端均低于所述低音扬声器的上端。


8.根据权利要求1所述的同轴扬声器，其特征在于：所述同轴扬声器还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆明伟，柴国强，汤振杰，徐仁方，薛夏丰，
申请(专利权)人：苏州上声电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32