[发明专利]通过扬声器振动部件的共振频率反推其杨氏模量的方法

摘要

本发明公开了一种通过扬声器振动部件的共振频率反推其杨氏模量的方法，属于扬声器设计和制造及材料参数测量领域。首先，采用测量方法得到扬声器振动部件的共振频率f0。然后，采用仿真分析方法得到该振动部件的共振频率f0’，它包括建立几何模型、建立仿真分析模型和模态分析求解等步骤。最后，通过上述共振频率f0和f0’，反推计算得到该振动部件材料的杨氏模量。该方法可以帮助电声工程师比较准确地获得扬声器振动部件的材料特性，从而更好地设计和制作扬声器。

主权项

一种通过扬声器振动部件的共振频率反推其杨氏模量的方法，其特征在于该方法至少包括以下步骤：（1）测量得到振动部件的共振频率；有两种方式测量得到振动部件的共振频率：1）直接读取振动部件设计图纸上标示的共振频率f0；2）使用扬声器振动部件F0测量仪，测量得到振动部件的共振频率f0；若希望获得更高的测量精度，采用方式2）所述的方法测量振动部件的共振频率；（2）仿真分析得到振动部件的共振频率；A. 建立几何模型；有两种方式建立振动部件的几何模型：1）通过振动部件的设计图纸，得到其几何模型；2）使用3D几何轮廓扫描仪或坐标仪设备，测量振动部件的几何模型，并在测量软件中转化为STL格式的CAD文件；若希望获得更高的几何精度，采用方式2）所述的方法建立振动部件的几何模型；B. 建立仿真分析模型；1） 导入几何模型：在数值计算软件中导入振动部件的几何模型；2） 定义材料参数：定义振动部件材料的泊松比、密度、损耗因子和杨氏模量估计值E0 ；3） 设置物理场环境：选择固体力学分析模式；4） 划分网格：将振动部件的几何模型划分成若干网格单元，若是2D模型，选择面单元，若是3D模型，则选择体单元；5） 定义边界条件：固定边界条件，参考测量共振频率时夹具的位置，在振动部件几何模型的相应部位定义固定边界条件；C. 模态分析求解；1） 采用数值计算软件中的特征值求解器求解仿真分析模型；2） 计算共振频率的仿真结果：在计算结果中，首阶模态对应的频率就是振动部件的共振频率f0’；（3）反推振动部件材料的杨氏模量；已知振动部件共振频率的测量结果f0、仿真结果f0’和杨氏模量估计值E0，根据线弹性材料的杨氏模量平方根和共振频率成正比的原则，反推计算振动部件材料的杨氏模量E ；E=E0×（f0/ f0’）2。