[发明专利]一种基于互易定理的汽车低音单元最优布放方法

说明书

本发明公开了一种基于互易定理的低频单元布放方法，由汽车的近似长方体的腔体、CAD图和3D扫描图导入后，建立有限元模型；确定汽车主驾驶座椅的头枕前10cm处为优化位置，计算低频扬声器与优化位置处的加速度‑声压传递函数，再以传递函数计算标准差，衡量平坦度；从而得到布放低频单元的最佳位置；其中，将汽车内部的物理性质由表面阻抗表达，低频扬声器由刚性活塞或近似点声源表达。本发明能够同时计算多个声源位置在同一接收点辐射的声压，减少了计算次数，从而快速得到低频扬声器安装的最佳位置，克服了传统仿真方式一次运算只能计算一个声源布放位置的缺点，用以提高车载音频系统的声学性能。

技术领域

本发明涉及声学技术领域，具体涉及是一种基于互易定理的汽车低音单元最优布放方法。

背景技术

随着汽车行业的发展，制造厂商开始关注用户在车内的体验。其中，车载音频系统作为车内主要的娱乐系统，成为了影响用户体验的重要因素。

传统上，汽车低音单元的位置安装缺乏实理论的指导，往往依据工程师或者调音人员的经验，忽略了不同车型对声学环境的影响；或者仅选择几个常用位置进行比较，无法得到最优解。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种基于互易定理的汽车低音单元布放方法，能够同时计算多个声源位置在同一接收点辐射的声压，减少了计算次数，从而快速得到低频扬声器安装的最佳位置，克服了传统仿真一次运算只能计算一个声源布放位置的缺点，用以提高车载音频系统的声学性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于互易定理的汽车低音单元最优布放方法，由汽车的近似长方体的腔体、CAD图和3D扫描图导入后，建立有限元模型；确定汽车主驾驶座椅的头枕前10cm处为优化位置，计算低频扬声器与优化位置处的加速度-声压传递函数，再以传递函数计算标准差，衡量平坦度；从而得到布放低频单元的最佳位置；

其中，将汽车内部的物理性质由表面阻抗表达，低频扬声器由刚性活塞或近似点声源表达。

本发明提供了一种基于互易定理的汽车低音单元最优布放方法，具体包括如下步骤：

在汽车内部标记三个区域，单极点源(1)、扬声器布放备选区域(2)、扬声器选择最优位置(3)，

S1:输入几何模型

由包括近似长方体的腔体、CAD图和3D扫描图三种汽车模型的有限元模型建立几何模型，将汽车内部的物理性质的表面描述为法向声阻抗Z_S；

S2:阻抗边界

有限元模型内的任意一点仿真计算得到的声压，将该点处后得到的头枕前10cm处的声压，一次仿真计算中可得到所有声源布放位置下的传递函数，并用标准差衡量其平坦程度；

S3:声源参数的传递函数标准差

单极点源(1)设置在主驾驶位置，将单极点源(1)设置在距离主驾驶位置的头枕正中心10cm处，即预计的驾驶员听音位置，低频扬声器为加速度源，所述单极点源(1)的体积流量和频率成反比，设置为 f是单极点源的频率；

依据实际布放条件选定低频扬声器布放备选区域(2)，设置间隔为2.5cm 的几何点，得到空间域的声压分布，低频扬声器布放备选区域(2)中接收点的声压级随频率变化的曲线；

S4：计算有限元的空间声场的分布模态的曲线

空间中一点频响曲线的峰谷值由空间模态决定，计算声压级曲线的标准差用以衡量频响曲线的平坦程度，

S5：依据互易定理，得到低频单元布放的最优位置(3)为标准差最小值所对应的位置，该布放位置的声源与驾驶员处的传递函数受峰谷点的影响最小，传递扬声器本身的频响特性。