[发明专利]扬声器音盆杨氏模量和损耗因数测试设备及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试扬声器音盆杨氏模量和损耗因数的测试设备及其测试方法。

背景技术

杨氏模量是固体材料中极其重要的物理量,在宏观上反映物体受外力作用时的抗变形能力,是力学计算中不可缺少的物理量;在微观上能反映材料的结构.所以对杨氏模量的测定历来被人们所重视.一般来说,测定杨氏模量有两种方法,即:静态测定法和动态测定法.静态法通常通常用于大变形和常温下，它的缺点是由于载荷大，加载速度慢，存有弛豫过程，不能真实反映材料内部结构的变化，对于脆性材料(玻璃，陶瓷等)和非常温情况，无法用这种方法测量.同时静态法不能测试材料的损耗因数，用动态法就可以避免这些缺点.动态法常用弯曲横向共振法。

目前扬声器音盆的杨氏模量与损耗因数主要测试方法有以下几种。

测量方法（一）。

谐振法。由德国波尔顿·萨克尔道物（C．Bordone·Sacwedote）介绍。测量时，采用宽30mm、长260mm的纸条，用一个弹簧夹子将它悬挂在一个牢固的支架上，并在支架和夹子之间插入一个压电拾振器，用于指示支架的反作用。在支架下端用一些已知质量的重物来拉紧纸条，在重物下面有一个电磁元件，可以激发这个系统使之振动。当激发频率和系统的一个谐振频率相符时，支架的反作用等于极大值，纸条的杨氏模量为

E=（2π)²(ρl∫² gs)

式中E——杨氏模量

    P——纸条重量；

    f——谐振频率；

    l——纸条长度；

    g——重力加速度；

损耗因数tanθ为

tanθ=2.2/fT

式中tanθ——损耗因数（有时记为η）；

   f——谐振频率；

   T——振动振幅的混响时间。

此测试纸条长为250mm，对小纸盆就不适合，这个测试纸样从大纸盆上截取。

对杨氏模量的测量表明，在频率50Hz～300Hz的范围内，杨氏模量是一恒量。

其缺点是:此方法属于静态法,具有静态法测试杨氏模量的各种缺点,同时此方法不能针对扬声器音盆不均厚和弯曲的特点进行测量,从测量结果看，在同类样品中，杨氏模量值各不相同，而且差别很大。

测量方法（二）。

测量方法（二）是采用哈纳曼（Hahemann）与海希特（Hecht）设计的电动振动计。

这个振动计有两个线圈，绕在一个与待测纸样连接的线圈架上。这两个线圈都处在环形磁极的磁场中。由声频振荡器输出的励磁电流i通过线圈1而产生一个电动力为

F=B₁,L₁i₁

式中B₁——磁通密度；

    L₁——线圈1导线长度；

线圈2的作用是捡拾和振动系统的速度v成正比的电压u₂，则

u₂=B₂L₂v

待测纸样宽b=50mm，长100mm。测量在这个系统谐振时进行。在插入纸条样品并计算出谐振频率的变化后，可测出劲度S_r。

经推导得

S_r＝2b/L³E

由此求出S_r即可得杨氏模量E（此处记为E‘₀）。

其缺点是:此方法不能针对扬声器音盆不均厚和弯曲的特点进行测量,从测试结果看,此方法也存在结果重复性差,误差大的缺点。

测量方法（三）。

根据莫尔斯（Morse）在《振动与声》中提到的棒振动模式，关爱光等提出用快速傅里叶变换（FFT）测试杨氏模量和损耗因数的方法。

其是采用一端钳紧的棒的振动法，用一扬声器作声源，给扬声器输入一个脉冲信号，激励被测试片振动，把电容拾振器固定极板靠近被测试片，拾取试片的振动信号，通过话筒放大器将信号放大，通过A/D转换器将信号转换成数字信号，再通过FFT，变为时间与频率的关系，从而求出试片的谐振频率为