一种扬声器纸盆锥体形状优化设计的方法
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ｏ ｆ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｔ ｏ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｆ ｏ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｕ ｄ ｓ ｐ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｅ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ — ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ．
要元件之一的扬声器是被人们研究最多 ， 也是较普
遍、 较 深入 的。而从 中也 可发现 ， 扬 声器 的发 展 从某
种程度上讲是和振膜的研制 、 开发紧密相关的， 特别 是纸 浆振膜 （ 纸盆） 尤 为普遍 Ｊ 。振 膜锥 体 的几何 形 状对扬声器性能的影响 ， 尤其是对高频特 『 生 的影响是
体 的 自由表面都呈 现收缩 的趋势 ， 最终会得 到一个 自 由能最小 、 自由表 面最 小且稳定 的表面 ＿ ３ － ４ Ｊ 。 许多数学 家都 曾研究 肥皂膜 的形状 ， 而且发现 的 许多 曲面都是与 这 些形 状有 关 的 。如 果把 一铁 丝 圆 环浸 没在 肥皂 液 中 ， 然后 取 出 ， 那 么横跨 在铁 环上 的 肥皂膜形状 是平 圆 盘状 的 。这 种形 状 被认 为是 极小 的 曲面 ， 因为在 可能 横跨 铁环 的所 有 曲面 中 ， 平 圆盘
【 文献标 志码 】Ａ
Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｌｏ ｕ ｄ ｓ ｐ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ Ｐａ ｐ ｅ ｒ Ｃｏ ｎ ｅ Ｓ ｈ ａ ｐ ｅ
Ｚｏ ｎ ｇ ｈ ａ ｎ１ ， ２ ， ３ ＸＵ Ｓ ｈ ｉ ｈ ｅ １ Ｗ Ｕ
．
（ １ ．Ｍｅ ｒ ｒ ｙ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ （ Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ） Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ Ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ ， Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ １ ５ １ ３ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ．Ｍ ｅ ｒ ｒ ｙ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ （ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ ） Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ Ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ ，
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｓ】 ｄ ｌ ｏ ｕ ｄ ｓ ｐ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｅ ； ｃ ｏ ｎ ｅ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ； ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ
１ 引言
在 现代 电声 科 技发 展 中 ， 作 为 电声 器 件 中的 重
扬 声 器 与 传 声 器
⑥凹圈 ｓ ＠囿 ＠ 国响 ６ ＠ ◎ ⑥ 响
一
种 扬 声 器 纸 盆 锥 体 形 状 优 化 设 计 的 方法
徐 世 和 ． 吴 宗 汉 ， ，
・ 设 计 方 法 ・
（ １ ．美特科技 （ 苏州） 有限公 司， 江苏 苏州 ２ １ ５ １ ３ １ ； ２ ．东南大学 物理 系， 江苏 南京 ３ ．美律 电子（ 深圳 ） 有限公 司， 广东 深圳 ５ １ ８ １ ０ ９ ）
声器纸盆锥体形状进行优化设计。
２ 主要 原理 及 实验 方 法
大家 都 知道 ， 当液体 与其 他流 体或 固体 接触 时 ， 会 出现 自由表 面 ， 液 体 的 自由表 面都 呈 现 收 缩 的趋 势， 此表 面像 一个被均 匀张拉 的薄弹性膜那样 处于应 力状态 。在该液体 的 自由表 面膜 的表面层 中， 液体 分
Ｓ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ ５ １ ８ １ ０ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ 】Ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｇ ｅ ｔ ｆ ｒ ｅ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｍ ｉ ｎ ｉ ｍ ｕ ｍ ａ ｎ ｄ ｉｎ ｍ ｉ ｍ ｕ ｍ ｆ ｒ ｅ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ
子都受到指向液体 内部 的拉力作用， 因此， 任何液体 分子在进入表面层时都必须反抗这种力的作用， 也即 都必须给 这些分 子 以机 械功 。而这 些 机械 功将 以 自
由表面能 的形式被存储 起来 。当表面积增加 ， 自由表 面能增加 ； 反之 ， 表 面积 百度文库少 ， 自由表 面能减 少 。而 液
显著 的 。因此 ， 对扬声器振 膜锥体几何 形状 的设计 被 人们所 重视 。 目前对 扬 声器 振膜 锥 体几 何形 状 的设
计， 常 见的有 ： 指 数 曲线 型 、 双曲线型 、 直线 型 、 抛物 线 型、 圆形线型等 类 型 ， 也 有人 对 扬声 器 振膜 锥 体几 何 形状对 扬声器 高频特 Ｉ 生的影响做过 实验研究 ， 有 的文 献讲 ： “ … …在 两点 之 间可 以有 无 穷 多 条 曲线 ， 可 用 数学 公式表达 的 只是 一部 分 。对 扬 声 器振 膜形 状 也
２ １ ０ ０ ９ ６ ；
【 摘
要】 重 点介绍 了一种利用表面张力而获得 自由能最小 、 自由表 面最 小且稳定表 面 的实验 方法 ， 利用此 法对确
定尺寸的扬声器 纸盆锥体 形状进行优化设计 。
【 关键词 】扬声器纸盆 ； 锥体形状； 最优化设计
【 中图分类号 】 Ｔ Ｎ ６ ４ ３
要元件之一的扬声器是被人们研究最多 ， 也是较普
遍、 较 深入 的。而从 中也 可发现 ， 扬 声器 的发 展 从某
种程度上讲是和振膜的研制 、 开发紧密相关的， 特别 是纸 浆振膜 （ 纸盆） 尤 为普遍 Ｊ 。振 膜锥 体 的几何 形 状对扬声器性能的影响 ， 尤其是对高频特 『 生 的影响是
体 的 自由表面都呈 现收缩 的趋势 ， 最终会得 到一个 自 由能最小 、 自由表 面最 小且稳定 的表面 ＿ ３ － ４ Ｊ 。 许多数学 家都 曾研究 肥皂膜 的形状 ， 而且发现 的 许多 曲面都是与 这 些形 状有 关 的 。如 果把 一铁 丝 圆 环浸 没在 肥皂 液 中 ， 然后 取 出 ， 那 么横跨 在铁 环上 的 肥皂膜形状 是平 圆 盘状 的 。这 种形 状 被认 为是 极小 的 曲面 ， 因为在 可能 横跨 铁环 的所 有 曲面 中 ， 平 圆盘
【 文献标 志码 】Ａ
Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｌｏ ｕ ｄ ｓ ｐ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ Ｐａ ｐ ｅ ｒ Ｃｏ ｎ ｅ Ｓ ｈ ａ ｐ ｅ
Ｚｏ ｎ ｇ ｈ ａ ｎ１ ， ２ ， ３ ＸＵ Ｓ ｈ ｉ ｈ ｅ １ Ｗ Ｕ
．
（ １ ．Ｍｅ ｒ ｒ ｙ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ （ Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ） Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ Ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ ， Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ １ ５ １ ３ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ．Ｍ ｅ ｒ ｒ ｙ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ （ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ ） Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ Ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ ，
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｓ】 ｄ ｌ ｏ ｕ ｄ ｓ ｐ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｅ ； ｃ ｏ ｎ ｅ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ； ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ
１ 引言
在 现代 电声 科 技发 展 中 ， 作 为 电声 器 件 中的 重
扬 声 器 与 传 声 器
⑥凹圈 ｓ ＠囿 ＠ 国响 ６ ＠ ◎ ⑥ 响
一
种 扬 声 器 纸 盆 锥 体 形 状 优 化 设 计 的 方法
徐 世 和 ． 吴 宗 汉 ， ，
・ 设 计 方 法 ・
（ １ ．美特科技 （ 苏州） 有限公 司， 江苏 苏州 ２ １ ５ １ ３ １ ； ２ ．东南大学 物理 系， 江苏 南京 ３ ．美律 电子（ 深圳 ） 有限公 司， 广东 深圳 ５ １ ８ １ ０ ９ ）
声器纸盆锥体形状进行优化设计。
２ 主要 原理 及 实验 方 法
大家 都 知道 ， 当液体 与其 他流 体或 固体 接触 时 ， 会 出现 自由表 面 ， 液 体 的 自由表 面都 呈 现 收 缩 的趋 势， 此表 面像 一个被均 匀张拉 的薄弹性膜那样 处于应 力状态 。在该液体 的 自由表 面膜 的表面层 中， 液体 分
Ｓ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ ５ １ ８ １ ０ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ 】Ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｇ ｅ ｔ ｆ ｒ ｅ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｍ ｉ ｎ ｉ ｍ ｕ ｍ ａ ｎ ｄ ｉｎ ｍ ｉ ｍ ｕ ｍ ｆ ｒ ｅ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ
子都受到指向液体 内部 的拉力作用， 因此， 任何液体 分子在进入表面层时都必须反抗这种力的作用， 也即 都必须给 这些分 子 以机 械功 。而这 些 机械 功将 以 自
由表面能 的形式被存储 起来 。当表面积增加 ， 自由表 面能增加 ； 反之 ， 表 面积 百度文库少 ， 自由表 面能减 少 。而 液
显著 的 。因此 ， 对扬声器振 膜锥体几何 形状 的设计 被 人们所 重视 。 目前对 扬 声器 振膜 锥 体几 何形 状 的设
计， 常 见的有 ： 指 数 曲线 型 、 双曲线型 、 直线 型 、 抛物 线 型、 圆形线型等 类 型 ， 也 有人 对 扬声 器 振膜 锥 体几 何 形状对 扬声器 高频特 Ｉ 生的影响做过 实验研究 ， 有 的文 献讲 ： “ … …在 两点 之 间可 以有 无 穷 多 条 曲线 ， 可 用 数学 公式表达 的 只是 一部 分 。对 扬 声 器振 膜形 状 也
２ １ ０ ０ ９ ６ ；
【 摘
要】 重 点介绍 了一种利用表面张力而获得 自由能最小 、 自由表 面最 小且稳定表 面 的实验 方法 ， 利用此 法对确
定尺寸的扬声器 纸盆锥体 形状进行优化设计 。
【 关键词 】扬声器纸盆 ； 锥体形状； 最优化设计
【 中图分类号 】 Ｔ Ｎ ６ ４ ３