通過揚聲器振動部件的共振頻率反推其楊氏模量的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于揚聲器設計和制造及材料參數測量領域，涉及的是一種通過揚聲器振動部件的共振頻率反推其楊氏模量的方法。
【背景技術】
[0002]揚聲器的振動部件包括定心支片、紙盆、防塵帽、骨架和音圈等，大多數部件都屬于高分子材料或復合材料，比如折環(huán)就是由泡沫塑料或者橡膠等高分子材料壓制而成的，其材料特性較為復雜，難以測量，且加工過程中的裁剪、涂膠和熱壓等工藝都會對各部件成品的楊氏模量產生重要影響。然而在振動部件的工作過程中，表現出來的更多是線彈性材料的特性，將振動部件當作線彈性材料處理，可極大簡化振動部件材料模型的建立過程，有利于工程師更方便地去理解和設計振動部件。
[0003]線彈性材料的特性包括楊氏模量、泊松比、密度和損耗因子，其中楊氏模量是線彈性材料的主要材料參數，目前受到工藝流程和測量方法的限制，無法準確測量振動部件材料的楊氏模量，只能使用盡量相同的工藝流程將振動部件的原材料壓制成平整面料，再測量面料的楊氏模量，并將其近似作為振動部件材料的楊氏模量，事實表明，這種近似產生的誤差較大。隨著對揚聲器品質的不斷追求，要求能夠獲得一種準確測量振動部件材料楊氏模量的方法。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是得到一種通過揚聲器振動部件的共振頻率反推其楊氏模量的方法;
本發(fā)明要解決的是無法準確測量揚聲器振動部件材料楊氏模量的問題。本發(fā)明通過揚聲器振動部件共振頻率的測量結果和仿真結果，反推計算出振動部件材料的楊氏模量；本發(fā)明的一種通過揚聲器振動部件的共振頻率反推其楊氏模量的方法，具體步驟為:
(1)測量得到振動部件的共振頻率；
有兩種方式測量得到振動部件的共振頻率:1)直接讀取振動部件設計圖紙上標示的共振頻率&;2)使用揚聲器振動部件F。測量儀，測量得到振動部件的共振頻率f O；
若希望獲得更高的測量精度，采用方式2)所述的方法測量振動部件的共振頻率；
(2)仿真分析得到振動部件的共振頻率；
A.建立幾何模型；
有兩種方式建立振動部件的幾何模型:1)通過振動部件的設計圖紙，得到其幾何模型；
2)使用3D幾何輪廓掃描儀或坐標儀設備，測量振動部件的幾何模型，并在測量軟件中轉化為STL格式的CAD文件；若希望獲得更高的幾何精度，采用方式2)所述的方法測量振動部件的幾何模型；
B.建立仿真分析模型；
O導入幾何模型:在數值計算軟件中導入振動部件的幾何模型； 2)定義材料參數:定義振動部件材料的泊松比、密度、損耗因子和楊氏模量估計值
E0;
3)設置物理場環(huán)境:選擇固體力學分析模式；
4)劃分網格:將振動部件的幾何模型劃分成若干網格單元，若是2D模型，選擇面單元，若是3D模型，則選擇體單元；
5)定義邊界條件:固定邊界條件，參考測量共振頻率時夾具的位置，在振動部件幾何模型的相應部位定義固定邊界條件；
C.模態(tài)分析求解；
O采用數值計算軟件中的特征值求解器求解仿真分析模型；
2)計算共振頻率的仿真結果:在計算結果中，首階模態(tài)對應的頻率就是振動部件的共振頻率f?！?；
(3)反推振動部件材料的楊氏模量；
已知振動部件共振頻率的測量結果&、仿真結果和楊氏模量估計值E。，根據線彈性材料的楊氏模量平方根和共振頻率成正比的原則，反推計算振動部件材料的楊氏模量E ;E=E0X (V f0’)2
數值計算軟件包括一切基于有限元或邊界元理論的軟件，包括COMSOL、ANSYS和ABAQUSo揚聲器振動部件包括防塵帽、紙盆、定心支片、骨架和音圈。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明方法通過揚聲器振動部件共振頻率的測量結果和仿真結果，反推計算出振動部件材料的楊氏模量。該方法可以準確測量振動部件材料的楊氏模量，幫助電聲工程師比較準確地獲得揚聲器振動部件的材料特性，從而更好地設計和制作揚聲器。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明實施方法流程圖。
[0007]圖2是紙盆的2D軸對稱幾何模型。
[0008]圖3是固定邊界。
[0009]圖4是該紙盆的網格劃分結果。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明的一種通過揚聲器振動部件的共振頻率反推其楊氏模量的方法，具體步驟為:
(1)測量得到振動部件的共振頻率；
有兩種方式測量得到振動部件的共振頻率:1)直接讀取振動部件設計圖紙上標示的共振頻率&;2)使用揚聲器振動部件F。測量儀，測量得到振動部件的共振頻率f O；
若希望獲得更高的測量精度，采用方式2)所述的方法測量振動部件的共振頻率；
(2)仿真分析得到振動部件的共振頻率；
A.建立幾何模型；
有兩種方式建立振動部件的幾何模型:1)通過振動部件的設計圖紙，得到其幾何模型；2)使用3D幾何輪廓掃描儀或坐標儀設備，測量振動部件的幾何模型，并在測量軟件中轉化為STL格式的CAD文件；
若希望獲得更高的幾何精度，采用方式2)所述的方法測量振動部件的幾何模型；
B.建立仿真分析模型；
O導入幾何模型:在數值計算軟件中導入振動部件的幾何模型；
2)定義材料參數:定義振動部件材料的泊松比、密度、損耗因子和楊氏模量估計值
E0;
3)設置物理場環(huán)境:選擇固體力學分析模式；
4)劃分網格:將振動部件的幾何模型劃分成若干網格單元，若是2D模型，選擇面單元，若是3D模型，則選擇體單元；
5)定義邊界條件:固定邊界條件，參考測量共振頻率時夾具的位置，在振動部件幾何模型的相應部位定義固定邊界條件；
C.模態(tài)分析求解；
O采用數值計