几种扬声器设计软件的评介
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文章编号： （#""’ ） !""#$%&%’ "#$""#’$"(
扬声器与传声器
几种扬声器设计软件的评介
杨定军 （天津电视技术研究所，天津 D<<!,! ）
・ 软件评介 ・
!
引言
珠三角一带已成为中国扬声器行业的重要基地之
*
@AB%:701 采用
有限元法 对锥体盆和球顶形 振膜的声学特性的 模拟软件
获得锥体盆 （形状可变） 和球顶形 振膜的声频响曲线 （及指向性） 和 * +<< 扬声器单元的阻抗曲线， 振膜材特性 （可装在 （丹麦） ---5.7E>F7G?5678 可变， 需用 C$99& D 台 ’: 上） 系统测得的阻抗曲线修正 扬声器单元的磁路系统和音圈的 设计软件， 磁路可变， 可显示 !"# 值、 $ 值、 %& 值和音圈等 之间的关系和结果
简评
$%&’( 是美国 $/01234 公司（亦即出售 $C9 测试
#)! *+,-.
系统的同一公司 P 的 产 品 ， 厂方用了 D 年时间作开发， 源代码已超过 !<< 万行， $%&’( 不仅仅是从 ;I9 界面 发 展 到 Q/0>7-F 界 面 那 样 简 单 。 对 高 级 音 箱 可 占 用 比较简单的要占用 (<S*(< CH 空间。 * RH 的空间， 是 $%&’( 包括扬声器箱及分频器设计两大部分， 一个扬声器系统的设计软件。箱设计程序的核心极其 有效， 专有的衍射分析工具， 基于箱体形状和箱体上所 有发声单元的空间坐标，该工具产生了令人惊讶的准 确的频率响应的预计 （公司网页语） ； 另外， 它备有一个 三维编辑器，可显示箱体形状，并对扬声器单元的位 置、 开口位置、 箱体位置及分析点给出准确结果， 显然 在频响曲线的准确预计上是极为重要的。能提供的扬 比如驱动电平、 温度、 振 声器单元参数已增加到 (D 个， 幅和参数与频率的相关性都已有涉及，使单元模型比 理论化的 T9 参数模型更为接近真实情况。
$%&’( $9’:&;
扬声器计算机 辅助设计软件 （标准版）
!) 换能器单元和箱体的高等级的模型 *) 高等级分频网络的模拟和分析 !5 由扬声器单元的数据出发而进行的
箱体模型， 扬声器系统的设计
! +,(
---)./012345678
*5 有源及无源分频网络的设计，
具有优化功能
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（瑞典） ---5/=>2?25678
! 鼠标和键盘 !!$( 或 )*+ 接口 !,-./012" 3%4 354 *"4 6"4 7(&4 89994 :$ 操作系统 !8%9 6+ 硬盘空间 !;& 6+ <#6 !$=.>-?@" AA B C%9 或相当 !599D;99 分辨率 B ;&E F0G0H2 !IJ=.K!" CL 图形支持 !(H?=(MJ=" 或 #/0N=" O0.>2
电声技术 !""# $"!
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本分类， 对选定的某种单元， 输入必要的几何和物理参 数， 磁路 （磁铁、 上板） 的尺寸以及音圈的电阻及 ! 铁、 材料种种，计算程序将会给出 !"#， $"# 和 %& 与音圈绕 阻宽度之间的关系曲线， 而一旦确定音圈绕阻宽度， 就 会在一个数据窗口给出扬声器单元的 ! $ % 参数和音圈 的种种数据。 这一软件很实用。 由于说明磁体特性的数 据库的数据比较有限，这就使计算所得的 !"# ， $’# 和 但在作相对比较时已具有 %& 的绝对值不很令人信服， 指导意义。而用户可以配上 &’(()* 磁体软件， 并可 将较为准确的磁路数据送入 &+,-(."./ 程序，即可得 到更为准确的结果。 （) ） &+,-012 软件的名称为非线性大功率音箱仿 真 （,.345367/ 859: ;.<6= -3>4.?@/6 %5A@47"5.3 ） ， 其细 节情况尚未在网上披露，估计这一软件不仅会给出声 输出的模拟，而且将会包含箱板在大功率驱动条件下 对声输出的影响， 在这一点上它似乎要比 B%;CDE 强。 总价会达 FGGG 该公司对这 ) 个软件作捆绑销售， 美元以上， 但在一个合同中， 允许用户在 ) 台计算机上 注册使用。贵不贵呢？对于新工厂来说， 有限的资金应 将计算机测试系统放在首位，设计软件的使用似可放 在第二位。而对于有一定规模及较长历史的扬声器单 记得 元的制造厂来说， 这 ) 个软件应该是物有所值的， “有限元法计算纸盆 HIJ) 年笔者在北方某国营厂确立 扬声器的声输出” 的计算机 CDE 项目时， 第一次投资 就确定为五万元， 后来还投入了不少人力和物力， 所完 成的软件只能作 &+,-C.36 的一小部分计算。 反馈单元、 电声驱动器以及电和声的装置 （即倒相管、 箱体、 号筒等） ， 模拟结果显示了系统声压和声功率的 脉冲响应、指向性以及网络所表达的类比电压和类比 电流。 DKDL7K 根据膜片和号筒的辐射球面的数值积分 解决了辐射问题，这就使得高性能分析甚至在极高频 域上得以实现。 高达 )G 阶的无源 DKDL7K 的工具包括： 网络综合， 音圈的损耗， 倒相箱的设计工具， 电动式和 压电式扬声器音头的参数的确定。 尚未 DKDL7K 进入中国市场已有 P 年以上的历史， 看到中国厂商对它的评价文章，笔者在与欧洲及东南 亚来的一些厂商的交往中，知道很有一些厂家在使用 该软件，而且有好的评价。从它的工作界面看，它与 在设计上似乎有更大的自由度， 但使 B-D;F 很不一样， 用人在开始阶段会感到到困难。
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， !*$T#L （!0?/2J=VZ=H T0@J?>=H #-/=/ L=2-Y. ） 是 AW[0XV.220. （瑞 典 ） 在 ’339 年 开 始 进 行 的 软 件 开 发 项目，他当时认为 !"#$ 和 T#!*IL 太贵而难于让大 学生们接受， 故想开发大众能接受的软件。 现为市场接 受的 !*$T#L 有 8 个正式版本： 一个是标准版， 包括箱 模型和分频器模型 （有源和无源） ； 另一个是专业版， 在 标准版的基础上，它包含一个独特的可以试听的分频
" 电声技术 !""# $"! !
扬声器与传声器
!"#$%&’()’* +,- ./0*"&1",
!!!!分频器设计程序的核心是计算程序、优化工具和
用户界面。 采用的新的工具叫 “直接综合” 生成电路， 将 由选单方式作选择的传输函数出发而生成无源、有源 乃至数字电路所构成的分频器。而且在分频器的设计 中， 已涉及扬声器单元的几何位置、 指向性、 双音圈特 性以及偏离轴线的分析和优化，这样使得该软件成为 最为准确的分频器设计软件。 鉴于 !"#$% 比 !"#$& 强大得多的功能，相应地 对计算机系统的要求有所提高。该系统对计算机系统 的要求如下： 最低的系统要求 （’ ）
（8 ） 推荐的系统要求
2
器的模拟器， 该模拟器可实时地模拟分频器的声效果。 标准版的价格如表 ’ !*$T#L 的价格比 !"#$ 低很多， 所示， 专业版的价格也差不多， 仅是 !"#$% 的 ’ P C。 根据在几个工厂的观察及个人的实践证明， !*$\ 其使用比 !"#$ 简便， 调 T#L 是个价廉物美的好软件， 整扬声器参数和音箱参数，改变参数所造成的声学效 果的差异比较直接， 也有更直接的可比性， 它可满足扬 声器系统设计的一般要求。 也许可以这样说， 在设计高 价位音箱时， 会使用 !"#$%， 而在设计通用型音箱时会 使用 !*$T#L。对于许多尚未使用过扬声器系统设计 软件的厂家， 首先推荐的将是 !*$T#L， 在获得足够利 润后， 将接着推荐 !"#$ 。
名称
主要用途
@AB%HIJ （非线性大功率 箱
体模拟） ， （扬 声 器 @AB%C7?73 单元的磁路和音圈的设计软 （纸盆和球 件） 和 @AB%:701 顶形振膜的有限元法的声学 效果的模似程序）等正在实 用中的软件作简单的评介， 指出它们的运用将会提高扬 声器工厂的产品的研发水 平，同时也强调设计软件的 应用需要和传统的试探式开 发方法紧密结合。几种软件 的简况如表 ! 所示。
表! 几种扬声器设计软件
参考价格 " # 网址
各种经营体制的 一， 其起始可追溯到 *< 世纪 ,< 年代。 扬声器单元的制造厂在技术上逐步形成了一个共同 点，那就是建立在计算机系统上的各种电声特性测试 系统的应用， 例如以 $C9 ， :$AI ， C$99& 和 ;&&9 等命 名的电声测试系统已在十多年中得到了广泛使用， 甚 至连 9/9/; 那样的相对比较贵的系统，因它的多频猝 发信号所带来的能测量扬声器谐波失真的功能，也被 某些厂家购置并使用。 计算机测试系统， 因其简便及价 格低廉的优点而广泛使用， 与传统的 （如 HNO ） 系统必 须使用消声室而形成有趣的反差。 在许多厂家采用多种计算机测试系统之际，一些 有关扬声器系统的设计软件逐渐地引起有关厂家的重 视，从 *< 世纪 ,< 年代中期开始， $%&’， $9’:&; 和南 京大学声学所的音箱设计软件已为一些设计人员掌 握， 近年来 @AB%C7?73 磁路音圈设计软件和 @AB%:701 振膜设计软件也已在某些厂家得到使用。 针对现代扬声器 的 研 究 和开发， 笔者对 $%&’( （ 电声 （扬 声 器 开发 软 件 ） ， $9’:&; 设 计"模 型 化 软 件 ） ，
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这 C 个软件近几年来受到美国 《]0-F= T0-G》 杂志 的关注， 属于扬声 OA7"+I: 是 899C 年刚开始推广的， 器箱体的设计软件； 而 OA7"T0.= 和 OA7"60>0H 均为涉 及扬声器单元的设计软件，值得扬声器单元的开发工 其业 程师们注意。它们是丹麦的 !0?/20^> 公司的产品， 主为 $=>=H !VH2=. 先生。 按其网页介绍， 他在 ’3S& 年开 后 在 ]-^V （总 工 程 师 ） ， 始 在 *=V2 ， LM.V?/-0 和 [+! 工 作至 ’33C 年， 从 ’33C 年以后他成为独立的技术顾问， 其中有中国工厂， 在这段时 涉 及 #?/V_ ， E"O 等 公 司 ， 期公司开发出这几个独特的软件。 公正地讲，扬声器单元的设计软件比扬声器系统 软件要更难一些，关键自然是在扬声器单元有关数学 模型的建立。 从这一意义上讲， !VH2=. 先生的努力显然 应该得到关注。 （’） 折环、 定心支片及 OA7"T0.= 的核心是把锥体、 音圈骨架分割成单元， 各单元可输入材料的力学特性， 程序运行后的结果是频响曲线（轴线以及偏离轴线某 角度） 和阻抗曲线， 三维振动图像 （可观察到节线节圆 的位置） 。数据输入和结果显示均为轴对称， 具有 #?\ （L:O） 图形输入功 能 。计 算 出 的 曲 线 （频 响 和 阻 >0FV/ 抗）可以用 6!**# 测 试 系 统 所 测 得 结 果 输 入 而 作 比 较， 并进而作修正， 以获得更好的近似。 !0?/20^> 公司认 为使用这一软件可节省 S%‘ 的开发时间，并节省材料 和模具费用， 以便开发出更好的产品。 笔者亲自试用过这一软件，也许这一软件尚在不 断完善的过程中， 然而对于开发高档扬声器单元， 这实 在是一个很好的可以指导实际开发工作的好工具。 （8） 它针对 OA7"60>0H 是一个磁路音圈设计软件 ， 内磁、外磁再加上锥体和球形振膜对单元作出几种基
@AB%C7?73 扬声器
单元的磁路系统系统 和音圈的设计软件
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（丹麦） ---5.7E>F7G?5678
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大功率音箱的模拟
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络的专业模拟软件
---5&L&M2L5678 ---504?F7E0>5678
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笔者迄今尚未能亲手试用 !"#$% ，究竟它的实际 效果如何， 还有待实践。而 !"#$& 早已得到若干扬声 器设计师的好评，甚至有系统设计软件中排位第一的 花费的时间要多一 评价。另一方面， 在使用 !"#$& 时， 点， 对某些电声知识不够扎实的设计师， 初次使用时会 遇到较多的困难， 对设计要求一般又比较简单的音箱， 使用 !"#$ 会有杀鸡动牛刀之感。
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扬声器与传声器
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箱体模型， 扬声器系统的设计
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单元的磁路系统系统 和音圈的设计软件
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