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用于降噪的扬声器

分析扬声器的动态变形形状

用于建筑声学测试的全向扬声器自动3D扫描激光多普勒振动测量噪声防护及

噪声防护与控制在专业和私人环境中都发挥着重要作用。作为一种标准测试方法,空气传声测量有助于识别声传播路径,从而实现降噪。通常,声源采用全向声源(如先进的360°扬声器),其设计旨在确保点声源向各个方向均匀辐射声音。

这种创新的十二面体声源专为测试房间和建筑声学而设计,例如用于验证墙体的隔音性能。为了在宽频范围内产生高声压级,所有集成在其中的单个扬声器必须保持相位同步振动。 振膜的结构动力学起着决定性作用,因为它们决定了最终的振动特性,从而决定了每个扬声器的整体位移。此类扬声器的质量主要取决于辐射的均匀性,这通过各个扬声器之间的幅度比和相位关系来描述。

自动结构测试站RoboVib®能够对NTEK S.R.L.公司生产的全向扬声器(其基本结构为十二面体)进行全方位振动动力学特性分析。


十二面体的3D光学激光测量


实验装置

RoboVib®通过依次移动至不同位置,能够以最佳方式对每个扬声器进行记录。在停留在其中一个位置时,三束同步激光会对相应扬声器的整个表面进行振动计扫描,随后测量头会自动移至下一个扬声器振膜。

图1:RoboVib®对十二面体的振动测量


测量数据的直观3D可视化

基于所有扫描点的数据,该3D动画提供了关于每个扫描点幅值和相位的信息。如图2所示,速度幅值的均方根值分布便是其中一项关键信息。得益于高分辨率的测量网格,扬声器的振膜变形形状(其复杂程度随频率升高而增加)可在测量完成后立即可视化呈现。

图2:速度幅值的均方根值分布
图3:扬声器在100 Hz时的运行振形
图4:扬声器在1043 Hz时的运行振形

通过比较各振膜中心处的正交振动,可以揭示不同扬声器之间的相位同步性。在此,除了所示的幅度响应外,还给出了相位响应,其中将其中一个扬声器作为相位参考。

图5:各扬声器在30至500 Hz频率范围内的频谱
图6:与参考扬声器相比的相对相位差

十二面体的性能不仅取决于各个扬声器的同步性,还取决于外壳的机械刚度和坚固性。图中使用RoboVib®进行的振动计扫描结果显示,与其中一个扬声器相比,十二面体外壳的振动水平较低。

图7:机箱和其中一个扬声器的均方根值分布

机器人辅助激光扫描振动测量的一大优势在于其空间分辨率无限制,尤其是与安装加速度计等其他测量方法相比。 此外,高精度激光测量凭借其非接触式且无质量的工作原理,确保了测量结果不受干扰。这些未受影响的测量结果在评估软件中以动态3D工作形变图的形式呈现,正是这款NTEK十二面体质量与高保真度的有力证明。

我们谨此感谢 NTEK S.R.L. 提供的富有洞见的合作。

图片来源:图片由Polytec GmbH提供。

我们的作者

M. Eng. Dennis Berft
应用服务事业部 振动测量部,Polytec 有限公司,德国
info@polytec.de

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