扬声器非线性指南

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1、扬声器的非线性特性指南产生的原因、相关的参数及表现的征兆原作：WolfgangKlippel翻译：王刚平ABSTRACTTherelationshipbetweennonlineardistortionmeasurementsandnonlinearitiesisaddressed-thephysicalcausesforsignaldistortioninloudspeakers,headphones,microspeakersandothertransducers.Usingsimulationtechniquescharacteristicsympto

2、msareidentifiedforeachnonlinearityandpresentedsystematicallyinaguideforloudspeakerdiagnostics.Thisinformationisimportantforunderstandingtheimplicationsofnonlinearparametersandforperformingmeasurementsthatdescribetheloudspeakermorecomprehensively.Practicalapplicationsofthenewtechniq

3、uearedemonstratedonthreedifferentloudspeakers.摘要该篇论文指出了在扬声器、耳机、微型喇叭及其它换能器中，非线性失真测量结果与非线性特性之间的关系，即信号失真的实质因素。使用模拟仿真技术，在对扬声器的诊断指导中，每一个非线性特性的特征征兆都可以加以辨识并将系统地呈现出来。对于理解非线性参数的深层含义和完成对扬声器全面分析的测量来说，这些信息都是很重要的。在本文中我们将用三款不同的扬声器单元实例来示范这项新技术的的实际应用。0引言扬声器和其它发声的或是振动的激励器一样，它们在较小的振幅和在较大振幅情况下的表现是不同的

4、。依赖于振幅的大小就意味着在系统中存在着固有的非线性特性。第二个非线性影响就是，产生了激励信号中并不存在的额外频谱分量。这些分量通常为输入信号基波的整数倍，因此定义它为谐波失真或互调失真。这些失真测量的结果较大程度地依赖于激励信号的属性，比如:所选择的信号的频率、幅度、以及激励音的相位等等。这些结果并不能完全地描述大信号下的表现，但可以作为征兆来理解。这与在小信号范围内的测量结果主要的不同点在于:在小信号测量中，线性传输函数或是脉冲响应特性可以完全地描述输入与输出间的关系。依赖于征兆的这种测量方式可行吗？它给人们提出了如下的问题:•测量技术能触发和侦测到扬声

5、器非线性特性重要的征兆吗?•那些征兆确有意义吗?•它们与实质因素有着怎样的关系?•如何能在短时高效的情况下，获得一套全面的测量数据?这些问题将在接下来的文章中讲述。我们将从扬声器的建模和实际的测量结果中导出答案。首先，我们将讨论基本的扬声器非线性机理；接下来，将会对传统的和新的测量技术作个概述。在系统地讨论扬声器主要非线性特殊征兆之前，我们将说说大体的征兆和它们与非线性曲线形状的关系。随后，将对评估大信号下扬声器的表现给出一个基本的指导方法，然后我们将运用这个指导方法去对三款为家用和车载而设计的扬声器进行诊断。最后，我们还可将得出的结论用于实际工作中和作进一

6、步的研究用途。1.术语表AMD幅度调制失真(%)Bl(x)有效的瞬时力电耦合系数(磁路系统的力因数)，定义为永久磁场产生的磁感应强度B对音圈长度l的积分C基波的幅值压缩(dB)E时间信号的包络线EHDn换能器输入端的等效的n次谐波失真(%)ETHD换能器输入端的等效的总的谐波失真(%)fs谐振频率fp开口箱风管的亥姆霍兹谐振频率FT付里叶变换Fm(x,i)电磁驱动力(磁阻力)，缘于电感随位移x的变化HDnn次谐波失真(%)H(jω)线性传输函数ICHD瞬时谐波失真峰值因子(dB)IHD瞬时谐波失真分量大小(%)IMDnn次互调失真(%)IMDtotal总的互

7、调失真(%)i(t)输入电流Kms(x)扬声器单元的悬挂系统的力学劲度，是顺性Cms(x)的倒数Le(x,i)L2(x,i)与位移x和电流i有关的集总参数，用于音圈的电感模型的建立R2(x,i)LAMD幅度调制失真(dB)LHD,n输出声压信号中的n次谐波失真(dB)LTHD输出声压的总的谐波失真(dB)LEHD,n等效的n次谐波失真(dB)LETHD等效的总的谐波失真(dB)LIMD,n输出声压信号中的n次互调失真(dB)LIMD,total输出声压信号中的总的谐波互调失真(dB)Mms扬声器单元振动体组件的力学质量，包括音圈及空气负载p(t)输出声压P(

8、jω)声压信号频谱Pn声压中的n次谐波分量Pt总的声