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第 38 卷 第 1 期 项京朋等： 基于入耳式耳机电阻抗特性的个性化均衡研究 31

M af
R e+R g L e C m M m R m R af
U f
R afr
C af Z
᠇ᣒ
Bl .  Ғᑿ
 . S d
M afr
v m
i g
e g
R ab M ab
U b
R abr
Ցᑿ
C ab
M abr
图 2 入耳式耳机等效类比线路图
Fig. 2 Analogous circuit of insert earphone

表 1 图 2 中参数说明
Table 1 Parameters in Fig. 2

符号 物理含义 单位 符号 物理含义 单位

e g 信号源开路输出电压 V R e 信号源内阻 Ω
R g 音圈直流电阻 Ω L e 音圈电感 H
5
Bl 动圈单元力电耦合系数 T·m C m 耳机振膜等效声顺 m ·N −1
M m 耳机振膜等效声质量 kg·m −4 R m 耳机振膜等效声阻 Pa·s·m −3
5
S d 耳机振膜有效辐射面积 m 2 C af 前腔等效声顺 m ·N −1
R af 前腔出声孔等效声阻 Pa·s·m −3 M af 前腔出声孔等效声质量 kg·m −4
R afr 前腔声辐射声阻 Pa·s·m −3 M afr 前腔声辐射声质量 kg·m −4
3
3
前腔声辐射体积速度 m ·s −1 后腔声辐射体积速度 m ·s −1
U f U b
5
C ab 后腔等效声顺 m ·N −1 R ab 后腔出声孔等效声阻 Pa·s·m −3
M ab 后腔出声孔等效声质量 kg·m −4 R abr 后腔声辐射声阻 Pa·s·m −3
M abr 后腔声辐射声质量 kg·m −4 i g 电路系统中电流 A
v m 力学系统部件运动速度 m·s −1

入耳式耳机与耳道耦合时的声负载建模需要 1.2 不同耦合条件对耳机特性的影响
考虑耳道与鼓膜的等效声阻抗。为了确保符合实 1.2.1 自由辐射条件下的电阻抗特性
际情况以得到可靠的性能测试结果，采用符合 IEC
按照图2 所示的入耳式耳机声学类比线路图分
318-4 即 IEC 711 标准的人工耳进行测试。人工耳
别将声学系统、力学系统转换为阻抗型电路类比
的集总参数模型如图 3 所示，当耳机伸入人工耳耳
线路图，可以得到入耳式耳机的等效电路进而计算
道口处时，耳机前腔的声辐射阻抗与人工耳声负载
出耳机的电阻抗。耳机实际的电阻抗 Z e 可以通过
在声学等效线路图中并联如图2所示。
与耳机单元串联一个参考电阻，并记录参考电阻两
M a4 82.9 M a6 130.3 M a8 133.4
侧电压差(V 2 (t) − V 1 (t))与电流计算得到，如图4所
M a5 9.4k M a7 983.8
p 示。图5 比较了耳机在空气中自由辐射时电阻抗的
C a4 R a5 50.6M C a6 R a7 31.1M C a8
0.943p 1.479p 1.517p 测量结果与模型的仿真结果。在不超过 8 kHz 的频
C a5 1.9p C a7 2.1p 率范围内，电- 力-声类比模型得到的结果与实验测
量结果吻合。
入耳式耳机自由辐射时的电阻抗曲线有两个
图 3 IEC318-4 人工耳等效声学线路图
明显的共振峰，分别位于 3.5 kHz 和 6.7 kHz。动圈
Fig. 3 The acoustical analog circuit of IEC318-4
artificial ear 单元的电阻抗曲线在低于 3.5 kHz 的共振峰以下部