Page 72 - 应用声学2019年第2期

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然而，上述研究大多集中在对扬声器单元摆动
0 引言
模态产生根源的探究及其测试方法，而摆动模态对
近年来，随着智能手机、笔记本电脑、可穿戴设 其辐射声场的影响却少有提及。由于移动终端所使
备等移动终端的兴起与普及，微型扬声器单元的应 用的微型扬声器单元绝大多数为电动式矩形扬声
用越来越广泛，人们对微型扬声器单元音质的要求 器，故本文针对一款具有摆动模态的矩形微型扬声
也越来越高。因此，对微型扬声器单元性能的研究 器单元(绕短轴方向摆动，如图 1 所示)，利用激光传
与优化逐渐成为行业的研究热点 [1−4] 。这些研究大 感器采集摆动模态下微型扬声器单元振膜的振动
多集中于对微型扬声器单元设计参数、造型等进行 位移，通过理论计算，从辐射声压级、指向性与平面
优化，来提升微型扬声器单元的声学性能。然而，这 声场等角度探究矩形微型扬声器单元摆动模态对
些研究大多假设微型扬声器单元振动系统只存在 其辐射声场的影响。经过研究发现，除了会造成微
一维纵向振动 (即振动方向垂直于振膜面)，而忽略 型扬声器单元擦圈打底等机械性缺陷，摆动模态还
了微型扬声器单元的摆动模态对其性能的影响。 会造成微型扬声器单元频响凹陷、中低频存在指向
在中低频段，常规的动圈式扬声器单元在对称 性等现象，对其辐射声场产生明显的影响。
力的作用下仅产生沿球顶法向的位移且振膜各处
位移相同，可以看作活塞运动。但是扬声器在生产 1 微型扬声器单元辐射声场的测量与计算
和使用过程中通常出现大量不对称现象，如质量分
通用的声场测量方法需利用传声器对声场中
布不均匀，折环顺性不对称，侧出声情况下声负载不
各点进行声压采集，一般而言，较大范围的声场测量
对称等，此时扬声器单元由于受力不平衡，会出现不
均极为耗时。此外，为获得准确的声场信息，对各测
理想的摇摆振动，产生明显的摆动模态。不同于普
量点的位置定位也要求较高。因此，为快速获得微
通扬声器，由于缺少定位支片，在微型化、高声输出
型扬声器单元的辐射声场，本文利用激光传感器采
的发展趋势下，微型扬声器单元的摆动模态尤其突
集振膜的振动位移对辐射声场进行理论计算，从而
出，如图1所示。
避免繁杂的声场测量过程。

1.1 微型扬声器单元振动位移采集
如图 2 所示测量系统，安装于可移动导轨上的
激光传感器采集微型扬声器单元振膜的振动位移，
位置控制器利用导轨控制激光传感器对振膜各点
位移进行拾取。同步记录测试点位置信息与振膜振

(a) ப᜽ڏ (b) Ο᜽ڏ 动位移信息，即可对整个微型扬声器单元振膜的振
动进行采集。
图 1 微型扬声器单元摆动模态 (绕短轴方向摆动)
Fig. 1 Rocking modes in micro speakers (Short
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axis direction)
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Bright 等 [5] 用实验的方法证明了摆动模态的
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存在，提出产生摆动模态的关键在于质量、顺性或
磁场分布等的不对称，并建立理论模型，用模态分
析的方法对不对称顺性造成的摆动模态进行分析。
Klippel 等 [6−7] 在模态分析的基础上，将摆动模态 Ҫဋஊܸ٨ ηՂԧၷ٨
下的振膜运动分解为摆动与平动两部分，并通过模
态分析预测振膜表面上造成摆动模态的位置和原 图 2 微型扬声器单元位移采集系统示意图
因。Cardenas 等 [8] 通过有限元模型对摆动模态进 Fig. 2 Schematic diagram of displacement acqui-
行模拟并分析其根因。 sition system for micro speaker unit