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主题:请教,传声器仿真

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国明
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  发帖心情 Post By:2012-6-13 0:46:49 [显示全部帖子]

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?

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  发帖心情 Post By:2012-6-13 2:14:32 [显示全部帖子]

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.

图片点击可在新窗口打开查看此主题相关图片如下:rubbish.chu.jpg
图片点击可在新窗口打开查看

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?


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  发帖心情 Post By:2012-6-13 22:55:50 [显示全部帖子]

以下是引用Percival在2012-06-13 12:07:52的发言:

     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!


 电路类比法(简称电路法)总得看来, 处于电声设计的第二阶段, 第一阶段就是常规的公式法,T-S参数理论等. 不要以为第二阶段就很低. 第一阶段的方法,高级工程师都够用了.
 上面那子卿贴的他自己的EXCEL设计表,他那个就是公式法.把一些参数代入公式里去算算,最后将结果绘成图象. 电路法在电声领域可以说是通杀, 不足之处几乎没有,如果硬要找,
那就是电路法到最后会变得很复杂,仍然要依赖计算机求解,比如PSPICE模拟,这使它的应用有了一定的限制,有人说有限元模拟,有限元只是一个工具,呵呵那是计算机在帮你做事,不是你在做事,.如果离了电脑,两眼一摸瞎,啥都不会了.所以是计算机水平高,不是你水平高. 电路类比法虽然也有这样的问题,但是原理你把握得比有限元好,中间的可控性强. 电路法对高频不适用,是一个误认识,电路实际上就是解决高频问题的,高频可以高得几十GHz,那些电磁场问题,频率都很高,用电路法一样可以求解.声学这种研究频率低于20kHz,对电路法是没有任何障碍的, 实际研究超声波元件事,频率都是在几十k,几百kHz,都是一样用电路元件进行模拟,没有任何问题. 如果认为集总系统对高频不适用,那是没有采用适当的模型,频率高了,电路里就需要加元件,作出相应的改动.但是一般人电路学得都是很差的,尤其是声学工程师,对电路都是一知半解的,所以他不知道怎么改,只是死搬教科书,认为那几个有限的元件对高频时不适用了,那当然是对的.

对传声器来说,应该主要着重考虑信号后处理,运放的使用等等问题,机械的东西是死的,一个振膜,张力足够了,它的灵敏度就上去了,异常模态振动不太容易发生.而且传声器麦克风这种东西,我们希望它的机械问题最好不要有,也就是它的振膜振动幅度越小越好,最好不要有,这正好同扬声器反过来,扬声器主要就是要发挥它的机械振动效果.麦克风不行,如果一个振幅响应很大的麦克风它就成了扬声器了.因此麦克风的振膜的小振动模式,可以认为它是线性的,主要考虑信号的后处理.这些都是与电子电路密切相关的. 特别是MEMS,它那个振动元件几乎已经是微型的了,所以也是线性的,如何把那个微小的信号采集出来,不失真的放大,就是MEMS的问题,所以MEMS主要是搞运放的,这个只有电路法才能去模拟.有限元仿真对传声器来说不应该是重点,但是可以做为兴趣附带着搞一搞.

所以, 有限元只是工具, 学会了只能对设计实际产品有帮助, 但原理不懂, 不能说是高手(自己编写有限元软件的例外). 电路法如果掌握透了,也就是第二阶段的方法精通了,在电声设计领域基本是已经是无敌了.声学楼里一些高手,比如超版水仙等,都是备加推崇电路法的.

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以下是引用wdele在2012-06-14 10:33:59的发言:

1、驻极体传声器与动圈式传声器有着本质的不同,与扬声器也不存在反比关系。就驻极体传声器而言,在任何状态下都不会成为扬声器。

 2、 电路类比、有限元分析都是有用的,不成熟是另一回事。电路类比法无法解决声结构的全部问题。

 3、 仿真,仿是要点,也只能是仿,不大可能完全仿出真实的状态,很大程度上还是软件本身的原因所限。

另外提醒所有发帖者:尽量文明礼貌、尽量用客气的语言,不要用攻击性语言,即使是专家,不可能别人都不对,就你自己对。

 

[此贴子已经被作者于2012-06-14 10:36:47编辑过]
 
从你的回复来看,显然对电路不是很懂, 或者对电声类比不是很懂, (应该不是学电子出身的,但好像也不是学声学的?) 而且电路法并不仅仅是电路类比, 电声类比只是一小块. 用电学方法去解决声学问题, 并没有什么奇怪的. 你说你不能解决全部问题, 哪些问题你解决不了了? 而且你指点别人要说得明确些, 电路法在你看来不完善, 有限元仿真也不行, 那你是用哪些方法解决问题的?

驻极体现在是主流, 单量最大的就是驻极体, 多媒体,手机都是主流产品,这里面哪些是用动圈的? 你买的手机里用的是动圈式麦克风啊你倒是说说. 所以别人问问你, 就是要抓住重点, 别人现在做的工作,又不是开发动圈. 很多人自己懂一些东西,都不愿意拿出来分享的, 本来发言的人就少, 所以我好不容易来指导一下,还有那么多意见

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 我理解版主说的, 这事应该是AAC的人挑起的, 这个公司在行业内做得很大,主要是做麦克风的, 但在技术方面又极为保守, 极少见到AAC的工程师在声学楼讨论技术,
 教别人怎么做麦克风什么的, 生怕行业内的竞争者超过他们. 大概情况就是这样的. AAC的人应该少些争论, 多谈谈技术, 说说AAC是如何开发麦克风的, 现在都在搞些什么新产品, 把他们的商业秘密,多爆爆光! 我先来, AAC现在是苹果的大供应商, 所以也有点类似血汗工厂那种的, 和富士康有异曲工工之妙, 现在AAC供应的手机麦克风,单价大约是在
0.4-0.6美元一只,属暴利了!给苹果做的系统卖得较贵,价格都在一块几美元,那个很赚钱! 在MEMS方面呢, 一直都很想搞,目前产品系还不成熟, 比不上楼氏的, 不过现在AAC已经从楼氏那抢了一部分订单了. AAC的野心是MEMS上想和楼氏抗争,  但是我告诉AAC:那是痴心妄想, 楼氏是什么样的技术,想和楼氏比肩? AAC以前自己开发了一些振动扬声器, 声学楼也讨论过(参考水仙版),有实际的产品, 但是这玩意违背了扬声器的常识原理,属于一种"可笑"的电声元件,所以市场局面难以打开,因为客户根本不接受这玩意,使用的人很少.所以这算是一种不成熟的开发, 但是原因? 不要忘了是AAC的工程师搞出来的, 所以这体现了AAC的人的水平了.

AAC的大部分利润都来自苹果, 诺基亚和三星在AAC的单也很重,现在诺基亚快不行了,AAC也有点紧张, 如果NOKIA不行了, AAC会把单转到其他客户身上, 反正就是见风使舵吧,
总得说AAC的客户分布还是比较均匀的, 台湾,韩国厂商都有, 所以如果诺基亚死了,对AAC不会构成威胁.AAC现在主要就是看中了苹果这条大船,所以把产能都放在智能手机这一块. 另外AAC还在搞耳机, 因为手机也需要配套耳机啊,但是这就给专业做耳机的笑死了, 不知AAC做耳机不知能做到什么水平, 让索尼,森海塞尔情何以堪? 我希望AAC不要去搞动铁吧.

总得看来, AAC这样的公司竞争路线比较单一, 产品科技含量不高, 业务方面还是以OEM大客户为依赖对象, 优势方面是生产线自动化程度比较高, 产品一致性比较好. 但据以前AAC内部工程人员反映,里面论资排辈现象比较严重, 产品开发环节存在比较多的问题, 有才能的工程师在里面难以出头, 可见管理方面问题多多, 所以这家公司没有什么了不起的,如果是麦克风厂家好好做,想超过他也不是什么甚难事.






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 我理解版主说的, 这事应该是AAC的人挑起的, 这个公司在行业内做得很大,主要是做麦克风的, 但在技术方面又极为保守, 极少见到AAC的工程师在声学楼讨论技术,
 教别人怎么做麦克风什么的, 生怕行业内的竞争者超过他们. 大概情况就是这样的. AAC的人应该少些争论, 多谈谈技术, 说说AAC是如何开发麦克风的, 现在都在搞些什么新产品, 把他们的商业秘密,多爆爆光! 我先来, AAC现在是苹果的大供应商, 所以也有点类似血汗工厂那种的, 和富士康有异曲工工之妙, 现在AAC供应的手机麦克风,单价大约是在
0.4-0.6美元一只,属暴利了!给苹果做的系统卖得较贵,价格都在一块几美元,那个很赚钱! 在MEMS方面呢, 一直都很想搞,目前产品系还不成熟, 比不上楼氏的, 不过现在AAC已经从楼氏那抢了一部分订单了. AAC的野心是MEMS上想和楼氏抗争,  但是我告诉AAC:那是痴心妄想, 楼氏是什么样的技术,想和楼氏比肩? AAC以前自己开发了一些振动扬声器, 声学楼也讨论过(参考水仙版),有实际的产品, 但是这玩意违背了扬声器的常识原理,属于一种"可笑"的电声元件,所以市场局面难以打开,因为客户根本不接受这玩意,使用的人很少.所以这算是一种不成熟的开发, 但是原因? 不要忘了是AAC的工程师搞出来的, 所以这体现了AAC的人的水平了.

AAC的大部分利润都来自苹果, 诺基亚和三星在AAC的单也很重,现在诺基亚快不行了,AAC也有点紧张, 如果NOKIA不行了, AAC会把单转到其他客户身上, 反正就是见风使舵吧,
总得说AAC的客户分布还是比较均匀的, 台湾,韩国厂商都有, 所以如果诺基亚死了,对AAC不会构成威胁.AAC现在主要就是看中了苹果这条大船,所以把产能都放在智能手机这一块. 另外AAC还在搞耳机, 因为手机也需要配套耳机啊,但是这就给专业做耳机的笑死了, 不知AAC做耳机不知能做到什么水平, 让索尼,森海塞尔情何以堪? 我希望AAC不要去搞动铁吧.

总得看来, AAC这样的公司竞争路线比较单一, 产品科技含量不高, 业务方面还是以OEM大客户为依赖对象, 优势方面是生产线自动化程度比较高, 产品一致性比较好. 但据以前AAC内部工程人员反映,里面论资排辈现象比较严重, 产品开发环节存在比较多的问题, 有才能的工程师在里面难以出头, 可见管理方面问题多多, 所以这家公司没有什么了不起的,如果是麦克风厂家好好做,想超过他也不是什么甚难事.






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  发帖心情 Post By:2012-6-15 0:13:15 [显示全部帖子]

上一张AAC做的硅麦拆解照片, 从图上看做工比较粗糙, 不如楼氏的精细, 并且尺寸比较大, 振膜直径1mm,而楼氏的只有零点几毫米,
所以工艺肯定比不上楼氏的. 另外现在可以肯定的一点是, AAC在MEMS的ASIC封装所用的工艺与楼氏的不同, AAC的生产成本只有楼氏的1/2左右,
但卖给苹果的售价,肯定不可能是楼氏的1/2吧,所以很黑啊.AAC的硅片基座是跟英飞凌买的, 这家半导体公司有些故事的,总是就是倒闭重组被收购
那一套, 我不喜欢英飞凌的半导体,感觉质量很差,比别家的要差,我有个显卡上面的颗粒内存就是英飞凌的,后来烧掉了导致显卡报废,.你说正常使用时
芯片都能烧掉这算什么事? 所以AAC和英飞凌合作,肯定也是不怎么样的,唯一的可能就是英飞凌价格比较低吧. AAC想做全球第二大MEMS麦克风供应商,
我觉得不太可能,它是以成本作为竞争优势,但是成本降低了,质量同时也降低了.

看了AAC的硅麦拆解,我突然觉得MEMS的门坎很低, 大家都可以做, 说不定过一两年,赛格电子市场全部都充满了深圳小厂的MEMS产品,谁说又不可能呢?


图片点击可在新窗口打开查看此主题相关图片如下:aacmemsi2.jpg
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