扬声器分析及优化

背景介绍

扬声器设计离不开声学分析，从技术上说，这是一个波动问题的求解过程，在我们选择分析方法的时候，频率(或者是波长)是一个很重要的参考量。

如果分析的结构尺寸远远大于波长，这个时候波动性的体现并不明显，工程计算一般采用路径追迹的方法，也才有人把这称为几何声学的方法。即认为声波在均匀介质中沿直线传播，并按照已知的立体角发散；遇有介质突变的界面时，声波按照可预测的角度发生反射，同时存在可描述的功率衰减。

如果分析的结构尺寸远远小于波长，这个时候的波动性也不明显。弹性波动现象在这个时候弱化为弹性振动，问题变成了结构的动态力学分析过程。

只有当分析的结构尺寸与波长可比拟时，波动效应（衍射、散射）体现得最为突出。空气中的声速为340m/s，一般的乐声和人声的频率范围约为200~4000Hz，换算成波长即为85mm~1.7m。这正是我们常见的微型、小型扬声器，乃至家用级音箱的结构尺寸范围。这时，需要求解波动方程来进行分析。除声学之外，扬声器中还涉及电磁线圈的频率分析、功耗分析和结构振动分析等。