一款入耳式耳机的仿真与分析

于 １／４波长 ，直 径 和边 界层 厚度 相 当 或更 小 时 ，这里
采用 的小孑Ｌ模 型是 Ｓｌｏｔｔｅ 给 出的理论 模型 ：
Ｒ ：跏。 ｘ￣＇４ ０９６＋４５ ｘ３＋４ｘ４ ． ，
（２）
。 ： 一 丝２４９ ９ ＋４ ＋ 箬２ ×＾４～ｐ竹ｏｄ ｘ２ ｌ （３Ｊ），
一
Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｎ Ｉｎｓｅｒｔ Ｅａｒｐｈｏｎｅ
ＺＨＡＮＧ Ｙａｄｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｔａｏ
（Ｍｉｎａｍｌ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５２８４４７，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｉｎｓｅｒｔ ｅａｒｐｈｏｎｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ａｎｄ ｍｅａｓ—
式中： ＝ ｄ；参数 ＝
万称边界层厚度 ；ｒｌ
为粘滞 系 数 ，在 ２３℃ 一 个 标 准 大 气 压 下 取 １．８６ ｘ １０ ｋｇ／（ｍ ·ｓ）。
② 截面突变处引起的管端修正 当截面发 生突变 时 ，由于声 阻抗 的不连续在界 面 处 会引起额外 的声阻抗 ，把该修正 可以看成 附加 了一 小 段管长 ，该修 正为 ＿２
ｕｒｅｍｅｎｔ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｖａｌｉｄａｔｅ ｔｈｅ ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｏｆ
ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｇｕｉｄｅ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｅａｒｐｈｏｎｅ ｄｅｓｉｇｎ．
ＣＯＳ（ＫＬ） Ｊ ｓｉｎ（也 ）
Ｓ ． ， 一、
．
Ｊ— ｓｌｎ ＫＬ） ＣＯＳ（以 ）
ｐｃ
式 中 ，，ｃ为波数 ，各参数 可参阅文献 ［２］。
（５）
④ 考 虑容抗 的小 孔模型
传输线模 型的微 观解释 可看 成是 单位 长 度 电
感为 Ｌ。＝ｐ／Ｓ，单 位长 度顺性 Ｃ。＝Ｓ／ｐｃ ，以及单位 长
扬 声 器 与 传 声 器
圃［ ＠０，囿响 ［ ６＠ ＠ ＠响
一 款 入 耳 式 耳 机 的 仿 真 与 分 析 产品分析·
张 亚 东 ，张 锼 （中山市天键 电声有限公司 ，广 东 中山 ５２８４４７）
【摘 要 】主要研 究 了一款入 耳式耳机 的单体及整机 的等效 电路仿真 ，结合 实际产 品验证 了仿 真的有效性。在等效 电路 的基础上分析 了入耳式耳机常见的几类共振 ，从 而可 以指导实际耳机设计。 【关键词 】入耳式耳机 ；电力声类 比；仿真 ；共振 【中图分类号 】ＴＮ６４；ＴＮ９１２ 【文献标志码 】Ａ
● 声 技 一 投稿 网址 ：ｈｔｔｐ：／／ＡｕｄｉｏＥ．ｃｎ
２０１４年第３８卷第９期｛１ ７Ｉ
ｎ 扬 声 器 与 传 声 器 ⑨凹圈ｓ ＠匐 ＠ 囿响 ［ ６＠ ◎固啼◎同＠
烹 爨
△Ｚ＝０．８５ｄ（１—１．４７ ＋０．４７ｅ ） 其 中 ＝ｄ／Ｄ称 为突变 截面直径 比。
（４）
度阻尼 。构成 。故 一段长 的管道模型可 以考虑用有 限段小孔 近似 （见 图 ２）。这样可 以对 Ｓｌｏｔｔｅ小孔模 型
做修正 ，模型见图 ２。其中声质量和声 阻采 用 Ｓｌｏｔｔｅ模
型 ，两端修 正声容 各 为小孔 的一 半体 积 的声 容 ，Ｃａｒ＝
ｖ／／，￣ 。如果小孔 长度远小 于 １／４波 长 ，该 声容 修正
③ 管道传输线模型
当／ＮｆＬ长度 已经 不 再 远 小 于声 波 波 长 时 ，如 上
的小孔模 型将失效 ，这 时须 采用有损 耗的两端传 输线
模型 ：
３ 耳机单体 的仿真与分析
本文仿真的入耳式耳机发声单元是 ＠１０．０ ｍｍ 的受话 器 ，受话器 的仿 真在文献 中已有 比较详 细 的介 绍 ，电路 图如 图 ３～５所示 。
２ 耳机各器件 的电力声类 比
关 于微型扬声 器各 部 件 的电力 声类 比的基 本 电
路 和相关概念 可 以查看 文 献 … 。为 了仿真 适 用性 更
广泛 ，这里 给出几组器 件对应 的模 型 。
（１）电学端 ：音 圈模型
音 圈模型采 用 Ｋｌｉｐｐｅｌ的 Ｌ２一Ｒ：模 型 ｌ４］：
【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ｉｎｓｅｒｔ ｅａｒｐｈｏｎｅ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｒｅｓｏｎａｎｃｅ
１ 引 言
ຫໍສະໝຸດ Baidu
的单 体可 以近 似取 。 ＝Ｒ ，如图 １所示 。
近年来 ，在个 人 娱 乐 生 活 逐 渐 丰 富 及 掌 上娱 乐 设备迅 速普及等 因素推动下 ，中国耳机 市场保 持 了较 快 的发展速 度 ，同时 耳机 从 业 人 员 也 呈 现 爆 炸 式增 长 。扬 声器音箱设 计 已有 比较成 熟 的 电力 声类 比软 件作 为辅助设备 ，而耳机设计 开发软 件相对欠 缺 。国 内奚 爱军 …等用 Ｐｓｐｉｃｅ电路仿 真 软件 对微 型扬 声器 和受话 器做 了详 细 的研 究 和 分 析 。Ｃ．Ａ．Ｐｏｌｄｙ在 文 献 ［２］中详 尽 阐述 了 耳机 的仿 真设 计 及其 他 耳 机 相 关研 究 。然而对 耳机整机 的仿真分 析 ，在 国内鲜见公 开发 表相关论 文 。笔 者试 图通过 一 款入 耳 式耳 机 的电力声类 比仿真研 究 揭示 耳 机声 学 的～ 些 工作 机 制 ，以达到耳 机声学性 能可控 的 目的 。
ｓＲ、ｆ 、
（５）＝ ｅ＋止 ＋
（１）
该模 型可 以在声 频 （２０ Ｈｚ～２０ ｋＨｚ）较好 地反 映 出音 圈阻抗随频 率 的变化 ，实际对 于入耳式耳 机所用
（２）声学端
① 等效 为声 阻和声质量 的小孔／短管模 型 微 型扬声器 或耳机 中常采用 一直径 为 ｄ，长度 为
ｆ的小 孔 来调 节 器 件 的声 学 性 能 。对 于小 孔 长 度 小