[发明专利]一种扬声器振动中非线性特性的仿真计算方法

摘要

本发明提出了一种扬声器振动中非线性特性的仿真计算方法。根据扬声器振动系统劲度系数、音圈处的平均磁感应强度和音圈电感等物理量随音圈位置变化的关系，计算出在任意单频或多频电压激励下音圈振动的各频率分量，从而得到音圈振动中的直流偏置、谐波失真、互调失真等非线性特性。使用本发明同时也可得到音圈振动中的多种线性特性，音圈电流的多种线型和非线性特性。

主权项

1.一种扬声器振动中非线性特性的仿真计算方法，根据扬声器各部件物理性质，计算得到在单频或多频电压激励下，扬声器音圈振动中的非线性特性，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）对任意周期性的电压激励函数，确定它的频率成分和各频率的幅度值；（2）根据上述各频率值，计算在关注范围内的各次倍频、和频和差频的频率值，去除其中重复或过于接近的部分，得到计算频率集合，关注范围内一般包括20Hz到5kHz，频率集合记为：；（3）将扬声器音圈位移函数和音圈电流函数分别表示为一组基函数的加权和的形式：系数为未知量，基函数集合为：；其中是步骤（2）中得到的计算频率集合；（4）利用步骤（3）的结果，通过对时间求导，得到音圈速度、音圈加速度、音圈电流的时间导数：它们都是以步骤（3）中提到的两组未知量和时间为自变量的函数；（5）利用步骤（3）的结果，振动系统劲度系数（K）、音圈处平均磁感应强度（B）和音圈电感（L）物理量写成以步骤（3）中提到的两组未知量和时间为自变量的函数：（6）将步骤（3）、步骤（4）、步骤（5）中的函数代入扬声器非线性电路方程和非线性运动方程，形成两个以步骤（3）中提到的两组未知量和时间为自变量的微分方程；（7）将步骤（6）中的两个方程与一组试函数相乘并对时间变量积分，得到不包含时间的，关于步骤（3）中提到的两组未知量的方程组；其中时间积分区间应取为步骤（2）中得到的各单频的周期的公倍数，或者取一个远大于步骤（2）中得到的最低频率不包括0的周期的值；（8）用非线性方程组求解算法求解步骤（7）中得到的方程组；（9）根据解得的两组系数值和步骤（3）中假设的音圈位移函数和音圈电流函数的形式，得到音圈位移函数和音圈电流函数的最终解；还根据这两组系数值计算出扬声器音圈电流和音圈振动中的多种线性和非线性特性；（10）选取多个不同频率的电压激励信号，重复步骤（1）到步骤（9）的过程，得到音圈电流和音圈振动中各种线性和非线性特性随频率变化的曲线。