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压缩高音的有限元热模型,对比仿真和实测

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01

AES论文

本文基于Faital公司的Marco Baratelli,等人在AES上发表的论文《FEM thermal model of a compression driver: comparison with experimental results》。

Faital是一家意大利专门从事扬声器单元研发和生产的公司。之前有发过这家公司的简介视频。

02


建立热模型

扬声器发热功率可以近似表示为:

V代表输入电压,Re(Tc)代表和温度相关的直阻。

η代表扬声器效率。压缩高音理论效率可以达到50%。一般扬声器单元的效率很难超过7% (约 100dB/(1m 1W)。

直阻Re(Tc)可以表示为:

音圈常用材料铜或铝的系数:

大功率状态下,音圈直阻的上升会造成明显的输入压缩,见之前的讨论:

扬声器热功率压缩

磁回路中的涡流也会贡献一部分发热。也可以通过有限元进行模拟。不过通常来说占比较小。

热量的传递包含三种方式:热传导,热对流,热辐射。尤其要注意,热对流对于扬声器散热起了非常关键的作用。所以不能忽视。

钕铁硼的开始永久退磁的居里温度较低,所以设计的时候要留意磁钢的退磁温度。

磁钢退磁温度计算

【小工具】磁路中磁钢耐温估算

03


压缩高音的有限元热模拟

首先要考虑热传导和热辐射。传导系数和辐射系数可以查阅相关资料和文献。

由于压缩高音的振幅很小,所以可以考虑使用自然对流。流体定义为空气流速很小的层流。

该方法也适用于振幅很小的常规高音。但对一般的低音和全频扬声器单元不适用,因为强迫对流模型计算非常复杂。

音圈温度的测量通过监控音圈直阻来得到。T铁的温度通过热电偶读取。

对比仿真和实测结果。吻合得非常不错。

这是一个不错的扬声器热仿真的方法,不过也要注意应用的局限。

来源:声学号角
Marc理论材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2022-11-01
最近编辑:1年前
声学号角
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