通過(guò)揚(yáng)聲器振動(dòng)部件的共振頻率反推其楊氏模量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)和制造及材料參數(shù)測(cè)量領(lǐng)域，涉及的是一種通過(guò)揚(yáng)聲器振動(dòng)部件的共振頻率反推其楊氏模量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]揚(yáng)聲器的振動(dòng)部件包括定心支片、紙盆、防塵帽、骨架和音圈等，大多數(shù)部件都屬于高分子材料或復(fù)合材料，比如折環(huán)就是由泡沫塑料或者橡膠等高分子材料壓制而成的，其材料特性較為復(fù)雜，難以測(cè)量，且加工過(guò)程中的裁剪、涂膠和熱壓等工藝都會(huì)對(duì)各部件成品的楊氏模量產(chǎn)生重要影響。然而在振動(dòng)部件的工作過(guò)程中，表現(xiàn)出來(lái)的更多是線彈性材料的特性，將振動(dòng)部件當(dāng)作線彈性材料處理，可極大簡(jiǎn)化振動(dòng)部件材料模型的建立過(guò)程，有利于工程師更方便地去理解和設(shè)計(jì)振動(dòng)部件。
[0003]線彈性材料的特性包括楊氏模量、泊松比、密度和損耗因子，其中楊氏模量是線彈性材料的主要材料參數(shù)，目前受到工藝流程和測(cè)量方法的限制，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量振動(dòng)部件材料的楊氏模量，只能使用盡量相同的工藝流程將振動(dòng)部件的原材料壓制成平整面料，再測(cè)量面料的楊氏模量，并將其近似作為振動(dòng)部件材料的楊氏模量，事實(shí)表明，這種近似產(chǎn)生的誤差較大。隨著對(duì)揚(yáng)聲器品質(zhì)的不斷追求，要求能夠獲得一種準(zhǔn)確測(cè)量振動(dòng)部件材料楊氏模量的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是得到一種通過(guò)揚(yáng)聲器振動(dòng)部件的共振頻率反推其楊氏模量的方法;
本發(fā)明要解決的是無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量揚(yáng)聲器振動(dòng)部件材料楊氏模量的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)揚(yáng)聲器振動(dòng)部件共振頻率的測(cè)量結(jié)果和仿真結(jié)果，反推計(jì)算出振動(dòng)部件材料的楊氏模量；本發(fā)明的一種通過(guò)揚(yáng)聲器振動(dòng)部件的共振頻率反推其楊氏模量的方法，具體步驟為:
(1)測(cè)量得到振動(dòng)部件的共振頻率；
有兩種方式測(cè)量得到振動(dòng)部件的共振頻率:1)直接讀取振動(dòng)部件設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)示的共振頻率&;2)使用揚(yáng)聲器振動(dòng)部件F。測(cè)量?jī)x，測(cè)量得到振動(dòng)部件的共振頻率f O；
若希望獲得更高的測(cè)量精度，采用方式2)所述的方法測(cè)量振動(dòng)部件的共振頻率；
(2)仿真分析得到振動(dòng)部件的共振頻率；
A.建立幾何模型；
有兩種方式建立振動(dòng)部件的幾何模型:1)通過(guò)振動(dòng)部件的設(shè)計(jì)圖紙，得到其幾何模型；
2)使用3D幾何輪廓掃描儀或坐標(biāo)儀設(shè)備，測(cè)量振動(dòng)部件的幾何模型，并在測(cè)量軟件中轉(zhuǎn)化為STL格式的CAD文件；若希望獲得更高的幾何精度，采用方式2)所述的方法測(cè)量振動(dòng)部件的幾何模型；
B.建立仿真分析模型；
O導(dǎo)入幾何模型:在數(shù)值計(jì)算軟件中導(dǎo)入振動(dòng)部件的幾何模型； 2)定義材料參數(shù):定義振動(dòng)部件材料的泊松比、密度、損耗因子和楊氏模量估計(jì)值
E0;
3)設(shè)置物理場(chǎng)環(huán)境:選擇固體力學(xué)分析模式；
4)劃分網(wǎng)格:將振動(dòng)部件的幾何模型劃分成若干網(wǎng)格單元，若是2D模型，選擇面單元，若是3D模型，則選擇體單元；
5)定義邊界條件:固定邊界條件，參考測(cè)量共振頻率時(shí)夾具的位置，在振動(dòng)部件幾何模型的相應(yīng)部位定義固定邊界條件；
C.模態(tài)分析求解；
O采用數(shù)值計(jì)算軟件中的特征值求解器求解仿真分析模型；
2)計(jì)算共振頻率的仿真結(jié)果:在計(jì)算結(jié)果中，首階模態(tài)對(duì)應(yīng)的頻率就是振動(dòng)部件的共振頻率f?！?br> (3)反推振動(dòng)部件材料的楊氏模量；
已知振動(dòng)部件共振頻率的測(cè)量結(jié)果&、仿真結(jié)果和楊氏模量估計(jì)值E。，根據(jù)線彈性材料的楊氏模量平方根和共振頻率成正比的原則，反推計(jì)算振動(dòng)部件材料的楊氏模量E ;E=E0X (V f0’)2
數(shù)值計(jì)算軟件包括一切基于有限元或邊界元理論的軟件，包括COMSOL、ANSYS和ABAQUSo揚(yáng)聲器振動(dòng)部件包括防塵帽、紙盆、定心支片、骨架和音圈。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明方法通過(guò)揚(yáng)聲器振動(dòng)部件共振頻率的測(cè)量結(jié)果和仿真結(jié)果，反推計(jì)算出振動(dòng)部件材料的楊氏模量。該方法可以準(zhǔn)確測(cè)量振動(dòng)部件材料的楊氏模量，幫助電聲工程師比較準(zhǔn)確地獲得揚(yáng)聲器振動(dòng)部件的材料特性，從而更好地設(shè)計(jì)和制作揚(yáng)聲器。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本發(fā)明實(shí)施方法流程圖。
[0007]圖2是紙盆的2D軸對(duì)稱幾何模型。
[0008]圖3是固定邊界。
[0009]圖4是該紙盆的網(wǎng)格劃分結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明的一種通過(guò)揚(yáng)聲器振動(dòng)部件的共振頻率反推其楊氏模量的方法，具體步驟為:
(1)測(cè)量得到振動(dòng)部件的共振頻率；
有兩種方式測(cè)量得到振動(dòng)部件的共振頻率:1)直接讀取振動(dòng)部件設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)示的共振頻率&;2)使用揚(yáng)聲器振動(dòng)部件F。測(cè)量?jī)x，測(cè)量得到振動(dòng)部件的共振頻率f O；
若希望獲得更高的測(cè)量精度，采用方式2)所述的方法測(cè)量振動(dòng)部件的共振頻率；
(2)仿真分析得到振動(dòng)部件的共振頻率；
A.建立幾何模型；
有兩種方式建立振動(dòng)部件的幾何模型:1)通過(guò)振動(dòng)部件的設(shè)計(jì)圖紙，得到其幾何模型；2)使用3D幾何輪廓掃描儀或坐標(biāo)儀設(shè)備，測(cè)量振動(dòng)部件的幾何模型，并在測(cè)量軟件中轉(zhuǎn)化為STL格式的CAD文件；
若希望獲得更高的幾何精度，采用方式2)所述的方法測(cè)量振動(dòng)部件的幾何模型；
B.建立仿真分析模型；
O導(dǎo)入幾何模型:在數(shù)值計(jì)算軟件中導(dǎo)入振動(dòng)部件的幾何模型；
2)定義材料參數(shù):定義振動(dòng)部件材料的泊松比、密度、損耗因子和楊氏模量估計(jì)值
E0;
3)設(shè)置物理場(chǎng)環(huán)境:選擇固體力學(xué)分析模式；
4)劃分網(wǎng)格:將振動(dòng)部件的幾何模型劃分成若干網(wǎng)格單元，若是2D模型，選擇面單元，若是3D模型，則選擇體單元；
5)定義邊界條件:固定邊界條件，參考測(cè)量共振頻率時(shí)夾具的位置，在振動(dòng)部件幾何模型的相應(yīng)部位定義固定邊界條件；
C.模態(tài)分析求解；
O采用數(shù)值計(jì)