LMS Virtual.Lab电声培训教程

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1、LMSVirtual.Lab在电声行业的应用LMS（北京）技术有限公司唐浩博士hao.tang@lmsintl.com概述1产业面临的挑战2扬声器设计3手机音频设计4麦克风设计5耳机设计6扩音器设计7HRTF传递函数2版权LMS国际-2006“品牌价值竞争”产业面临的挑战实现卓越的音频质量整合各种多媒体功能保持产品结构紧凑竞争与创新设计缩短上市时间降低成本和风险3版权LMS国际-2006声学设计面临的挑战技术目标：
合适的频率灵敏度：•避免由于内部共振频率峰
正确的指向性：•例如全指向设计
无失真约束：
可用空间
设计是否美观
价格
生产可能性：•例如锥膜与平膜•Etc4版权L

2、MS国际-2006声学仿真可以帮助我们面对这些挑战5版权LMS国际-2006LMSVirtual.Lab在电声行业的用户
摩托罗拉
LG
索尼
富士康
三星
微软
中兴通讯（上海）
诺基亚
苹果6版权LMS国际-2006广泛的应用范围音箱手机麦克风听筒喇叭HRTF传递函数7版权LMS国际-2006概述1产业面临的挑战2扬声器设计3手机音频设计4麦克风设计5耳机设计6号角设计7与人相关的传输功能8版权LMS国际-2006扬声器设计-挑战
目标：
正确的频率灵敏度：•避免由于内部共振频率峰
正确的指向性：•例如全向
无失真
约束：
美观的设计：•小更加赏心悦目
生产可能性：•锥膜与

3、平膜
可用空间：•例如小型设备9版权LMS国际-2006扬声器组件
音膜：
半球型或圆锥形状
纸张，塑料，金属，复合材料
理想情况是：合适的刚度+轻质+合适的阻尼
音圈：
铜+漆
磁铁
附件
从背面防止破坏性的干扰波10版权LMS国际-2006喇叭单元模拟
集中参数模型：
Thiele-Small参数
扬声器的性能特性（共振频率，阻尼，最大偏移，...）太简单•不适用于复杂的系统•单质量系统的振动系统建模•仅活塞模式•应用范围限制为低频
使用LMSVirtual.Lab进行边界元/有限元的仿真：
精细离散化结构和声腔
模拟膜片与空气的耦合作用☺☺☺更准确的方法•适用于复杂

4、系统的•可模拟三维近场和远场的声辐射•分析可至高频•优化设计11版权LMS国际-2006喇叭单元模拟膜很轻：：与空气充分：与空气充分耦合强耦合（（双向（双向耦合）：
膜片振动产生声音
声波影响膜的振动12版权LMS国际-2006喇叭单元模拟-失真的影响膜片大振幅非线性行为输入信号失真谐波失真的评价：总谐波失真THD==各高次谐波总总功率总功率基频功率声-振耦合对失真有一定的影响但使用仿真软件模拟总谐波失真是困难的，因为声-振一般都基于线性理论13版权LMS国际-2006在Virtual.Lab中进行全耦合仿真的全过程载荷（频率的函数）完全耦合振动声学模型（膜片的

5、模型/模态后处理IBEM）声学边界元模型14版权LMS国际-2006喇叭模型-结构模型
结构模型的定义：
材料特性和厚度
非线性特性的处理是困难的结构模态的计算15版权LMS国际-2006膜的活塞式与非活塞式模式是否考虑非活塞模态会影响：•频率灵敏度•空间方向性16版权LMS国际-2006非活塞式模式的影响17版权LMS国际-2006使用Virtual.Lab进行扬声器设计
目标：
关心的频率范围内的频率响应
高效率
得到合适的指向性
后处理工具：
频率响应函数
三维声场分布
指向性图
声压、声功率传感器18版权LMS国际-2006设计与优化流程载荷（频率的函数）完全耦合

6、振动声学模型（音膜的模型/模态后处理IBEM）声学边界元优化循环
输入参数：
优化方法
结构特性
DOE最佳
声腔几何形状
蒙地卡罗设计
音膜直径
响应面19版权LMS国际-2006采用LMSVirtual.LabAcoustic进行扬声器设计
参数化几何（CATIAV5）
网格依附在几何上
音膜的模态分析
灵活定义的结构激励
背腔开口的模拟
完全耦合的求解器
自由定义场点（麦克风位置）
计算所需的响应：
近场/远场声压
指向性
各参数影响分析和扬声器优化完全集成到统一的环境20版权LMS国际-2006概述1产业面临的挑战2扬声器设计3手机音频设计4麦克风设计5耳机设计6号角设

7、计7头相关传输函数21版权LMS国际-2006手机音频设计-挑战
音频在手机产品的一个关键性能参数
直接影响对手机整体性能的评价
过去只要语音质量过关即可（300Hz到3kHz）
今天面临的挑战：
多媒体应用：
各种声音，铃声，旋律，
对手机音频质量的要求明显较高
过去使用的方法：经验、测试
今天面临的挑战：
开发时间太短
更多的机械元器件和电路元器件的限制22版权LMS国际-2006手机声学建模过程从CAD模型到声学性能计算1.CAD几何2.几何简化和表面网格3.内部腔体网格和外部网格23