请教，传声器仿真 - 传声器设计与应用室 - 声学楼论坛

小弟刚毕业，工作签了一个做麦克、扬声器、音箱的公司。要命的是我之前的专业和这个差别还比较大，对于传声器的设计完全没接触过。在此想请教各位DX一些基本的方向性问题。驻极体传声器的设计方法和流程通常是怎样的？用哪种CAE软件比较合适？是Virtual Lab吗？可以仿真出传声器的那些指标？用CAE仿真工作量大吗？我之前只用过ANSYS，仿真过一些结构简单的压电换能器，没有接触过包含场效应管的结构的仿真。请各位大侠不吝赐教，小弟在此谢过了！

多谢水仙前辈指点。

您说的两款软件都是电路类比分析软件吧？

在目前传声器仿真工作中，有没有用到有限元或者边界元软件直接仿真的呢？我看过一两篇文章，是AAC的储著名先生写的用大型有限元软件ANSYS仿真扬声器振膜的文章，分析了模态，也得出了灵敏度曲线。所以我考虑，这些大型的CAE软件是否也在用于传声器的仿真工作？如果有，那些比较合适？

还是说，目前主流的传声器的设计只用到电路仿真和理论以及实际经验？

我目前的做法如下，仅供参考；不足之处请帮忙更正，谢谢！

[此贴子已经被作者于2012-09-15 07:59:43编辑过]

对于ECM，我所了解的情况是更多地是进行电路类比分析。当然，如果要细致地了解膜片运动状况及结合不同边界条件，有限元软件还是必须的，比如ANSYS。

但起码从我所了解到的ECM的情况，估计没有多少公司会真正用到有限元来作具体分析，更多地可能是靠经验，也就是试。

至于MEMS，常用的是Coventor Ware及Abaqus。但是目前单纯的传声器厂，应该也很难对其深入地作分析（因为大部分都非自己设计sensor，太多结构细节、工艺及参数上未知）。当然，如果仅仅是想得到FR，还是可以的。至于SNR等部分的分析，比较困难，希望你有办法找到方向。

至于IC的仿真，了解得不多，我也很想知道下大家是如何对其作分析的。

仅就自己所了解情况供您参考，有其片面性，若有错误也请水仙、wdele等指正。

以下是引用nisa在2012-06-12 21:05:41的发言：
我目前的做法如下，仅供参考；不足之处请帮忙更正，谢谢！
1）先在PSPICE根据等效电路模型，调试并取得洛伦磁力的实部和虚部；（高音扬声器就不适用了，得另想别法）
2）在UG或别的CAD软件中建立与空气接触的振动系模型并导入到ANSYS来分析模态，同时生成保存.rst结果文件；
3）在hypermesh画出声学边界元网格模型；
4）将第二步的.rst结果文件导入到virtual lab中，同时导入的还有振动系结构网格；然后再导入第三步的声学边界元网格；
5）建立声学计算模型，并计算关注的参数，比如频响曲线。

下面是我瞎弄的一个例子，仅供参考：
补充说明一下：
A.等效电路仅使用于低频，一般kr<0.5的情况；高音扬声器就不适用了，得另想别法；
B.以下例子中，音圈的电磁力我还没弄好，暂时是用别的喇叭的，主要想表述一个过程，正确性由各位实际操作者自己把握好；
C.因为是高音喇叭，只能通过测试了，比如测试音圈电路等等，等效电路法是不再适用。
D.加载到音圈的时候，电磁力应该要平均地加载在各个作用节点上，即要除以节点总数；
我下面的例子没有做这个细节，做完了才想起来；导致声压飘升到120dB左右，实际上没那么高，大概90dB.

球顶型高音的声腔及结构（例子）：
音圈上的电磁力：振动膜片的模态振型（第50阶）：
声学边界元计算模型：
计算的20~20kHz频响曲线:

[此贴子已经被作者于2012-06-12 22:37:54编辑过]

我想问下你是在耍杂技吗? 使用了一堆模拟工具,看得人眼花缭乱, 最后的结果误差达30dB,这样的模拟还有意义吗?
可想而知,中间很多地方都有错误,漏洞百出,所以基本功不行,基础知识还没学扎实,冒冒然上马有限元, 就会导致这的结果.
振动模态还分析到50阶了,50阶是个什么概念?有什么意义?

以下是引用Percival在2012-06-12 13:49:38的发言：
小弟刚毕业，工作签了一个做麦克、扬声器、音箱的公司。要命的是我之前的专业和这个差别还比较大，对于传声器的设计完全没接触过。在此想请教各位DX一些基本的方向性问题。驻极体传声器的设计方法和流程通常是怎样的？用哪种CAE软件比较合适？是Virtual Lab吗？可以仿真出传声器的那些指标？用CAE仿真工作量大吗？我之前只用过ANSYS，仿真过一些结构简单的压电换能器，没有接触过包含场效应管的结构的仿真。请各位大侠不吝赐教，小弟在此谢过了！

驻极体麦克风吗? EASY, 设计方法一般是电路法,用不着有限元仿真.
1. 分析设计要求,灵敏度,频响范围, 尺寸要求等等...
2. 根据设计参数计算ECM的主要元件尺寸, 并画出电路类比图, 进行模拟分析
3. 用机械设计软件画各元件尺寸图
4. 根据尺寸图取得各元件样品
5. 组装,测试

现在国内厂家的麦克风设计都是些垃圾设计, 真正的麦克风设计是很严谨的,要考虑麦克风的用途? 不同类型的麦克风? 不同的指向性?
不同类型的麦克风的设计和分析又很不相同. 比如ECM的是一种, 而动圈式的是另一种. 现在还MEMS了,不过MEMS也不复杂.但是国内主要都是
设计ECM的,所以照葫芦画瓢,随便抄抄模仿别人的设计就OK了,参数什么的大致都雷同.不要设计出不能用的就可以了.

至于CAE软件,上面那个WDELE说得不完全对,已经有可以仿真全套的软件了,只是知道的人少.COMSOL的MultiPhysics就可以.不过我认为使用这
些软件模仿,还不如手算可靠.水仙已经更你说得很清楚了, 设计麦克风,电路分析法是王道! 这句话是有理由的,麦克风,同一般电动式扬声器的工作原理
不相同, 它的机械部分比较简单,甚至可以没有,而电路部分比较复杂和重要,而喇叭呢,正好反过来. 所以设计MIC时,所以主要去考虑它的电路部分,
你去考虑那些什么振动膜态,只是主观臆想,舍本逐末,就像上面那个人考虑振动都考虑到50阶了一样.所以麦克风搞什么有限元呢,我不懂.COMSOL的
整合模拟,也主要是考虑MEMS的电路部分.

好,你提到AAC的储著明了,他用ANSYS模拟扬声器振膜, 我们来看看他的结果.

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此主题相关图片如下：rubbish.chu.jpg

很好笑的, 模拟的曲线有一个很大的凸起, 实测曲线比较平滑, 据他自己说,这是因为模拟振膜没有考虑电路模型,所以模拟出来的是Qms,比总Q值要大, 就算这个解释是对的吧,
那这样还有什么意义? 你少考虑一个东西,曲线就差很远, 实际的喇叭,振膜难道是ANSYS上面这样空对空的振动的吗? 既然模拟曲线不等于实际曲线,那么就更别谈什么高频
振动模态什么的,那些误差将会更大. 储著明这篇文章写得很垃圾,要理论没理论,要实践没实践,就连一个ANSYS的使用教程都算不上.这样的文章不知道怎么能发表到<电身技术>上面的. 看来AAC的工程师不过如此,没几个懂喇叭的.大家说说AAC里有懂声学的吗?

以下是引用国明在2012-06-13 00:46:49的发言：

我想问下你是在耍杂技吗? 使用了一堆模拟工具,看得人眼花缭乱, 最后的结果误差达30dB,这样的模拟还有意义吗?
可想而知,中间很多地方都有错误,漏洞百出,所以基本功不行,基础知识还没学扎实,冒冒然上马有限元, 就会导致这的结果.
振动模态还分析到50阶了,50阶是个什么概念?有什么意义?

接受批评!

[此贴子已经被作者于2012-06-13 08:44:17编辑过]

多谢前辈指点。前辈的帖子我过看很多，对于前辈的理论功底和丰富的经验真心佩服得五体投地。

我刚刚接触电声领域，问题都比较小白。想请前辈在整体上评述一下电路类比在电声器件开发中所起的作用和存在的不足（我只知道高频不适用），比如有哪些方面问题电路类比不能解决。另外，对器件直接进行仿真的有限元或者边界元软件是否能弥补电路类比的不足？对电声器件的开发有多大意义？

还望不吝赐教，万分感激！

nisa前辈，好像你在仿真论坛的也是这个ID？我昨天刚加了VL板块的QQ群，superxjw前辈说我应该向你请教。

看来前辈已经在这方面做了很多工作了，不知是否愿意指点一下小弟。我的QQ是405168975。

主题：请教，传声器仿真