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314 2019 年 5 月

3 实验验证 值约为 0 dB，平板的振动没有局域化效果。由于
100 Hz 时平板的振动主要由 (1, 1) 和 (1, 3) 模态决
设计了一个平板扬声器用于验证本文方法的
定，并且两模态的叠加使辐射区的振动较弱而非辐
有效性。该扬声器采用矩形铝板作为振动薄板，其
射区的振动较强，所以100 Hz 时两区域的平均动能
长宽分别为0.480 m和0.270 m，厚度为 0.001 m；铝
比为 −10 dB。图 9(a) 中红色实线为局域化控制后
板四周利用不锈钢框架钳定以实现固支边界，如 的结果，在100 Hz∼4000 Hz的平均动能比值均有所
图 8(a) 所示。实验采用 8 个激振器，以铝板左下角 提升，其中100 Hz∼2000 Hz的平均动能比值平均为
为坐标原点，激振器 A1∼A8 的位置和仿真相同，坐
12 dB。随着频率增加，控制效果有所下降。图9(b)
标如表 1 所示。在长度x 和宽度 y 方向，采样间隔均
为功放输出 1 W 功率时，局域化控制前后平板总动
为 0.040 m，采样点数分别为 12 和 7，共计 84 个采
能随频率的变化。和仿真结果相同，VCC 使平板的
样点。实验所用仪器包括 Fireface UFX 声卡、8 通 振动能量减小，其中低频的减小量大于高频。例如
道功率放大器和 PDV-100激光测振仪，实验设置如 100 Hz∼500 Hz动能衰减约20 dB，500 Hz∼3000 Hz
图8(b)所示。 衰减约 10 dB。图10为未局域化控制时平板动能的
分布图，其中白色虚线内区域为辐射区，其他区域
为非辐射区。低频时模态叠加较少，平板振动具
有明显的模态特性，如图 10(a) 和图 10(b) 所示。频
8 7 6 5 4 3 2 1
率较高时，由于 MO 较大，铝板振动比较复杂，如
图10(e)和图10(f)所示。
y
图 11为单通道振动控制时平板动能的分布图。
x o
VCC 使平板的振动被局域在辐射区内部。和仿真
(a) ࣱ౜ੴܦ٨ᑀΟ༏૝٨Ѭ࣋
结果相同，低频时辐射区各测量点的振动速度相位

༏А฾૝(PDV100) ηՂѬౢ(PC) 20
VCC ళ଍҄
ˀᩡᨂ಴౶
༏૝٨ 10

ᨸ౜ ࣱکүᑟඋ/dB
ηՂၷੇ(PC) ஝വᣁ૱ Ҫဋஊܸ 0
(b) ࠄᰎ᝺Ꮆ

图 8 平板扬声器和实验设置示意图 -10
10 2 10 3
Fig. 8 The prototype panel and the experimental setup ᮠဋ/Hz
(a) ᣣ࠱ӝ֗᭤ᣣ࠱ӝᄊࣱکүᑟඋ
3.1 单声道振动控制
-20
首先利用 5 s 长度的 100 Hz∼4000 Hz 线性扫 VCC ళ଍҄
频信号测量激振器到测量点的导纳函数。然后计 -30
算最大化右声道辐射区平均动能对应的最优滤波 ঴үᑟ/(dBSJSW -1 ) -40
器q oR ，其中辐射区中心位置为(0.408 m, 0.135 m)，
长宽分别为 0.144 m 和 0.270 m。最后利用该滤波 -50
器在 1/3 倍频程的中心频率处验证算法的控制效 -60
果。图 9 为各频率处辐射区和非辐射区的平均动
10 2 10 3
能比值以及平板总动能随频率的变化曲线。其中 ᮠဋ/Hz
图 9(a) 中黑色虚线为不进行局域化控制的结果， (b) ࣱ౜঴үᑟᬤᮠဋᄊԫӑ
此时 8 个激振器的输入信号相同。未控制时，在 图 9 平板振动局域化结果
200 Hz∼4000 Hz 辐射区和非辐射区的平均动能比 Fig. 9 Results of the vibrational contrast control method