手机壳体结构对手机电声性能的影响

手机壳体结构对手机电声性能的影响第1页，共91页，2023年，2月20日，星期六

电声基础手机中的电声器件机壳对手机电声性能的影响结束语内容第2页，共91页，2023年，2月20日，星期六电声基础声波、声压级、频率、声速、波长声强级、声功率人耳响应声波方程电-力-声类比第3页，共91页，2023年，2月20日，星期六声波

第4页，共91页，2023年，2月20日，星期六声场量及其单位声压质点速度温度密度第5页，共91页，2023年，2月20日，星期六声场量及其单位（续）声强声功率声速第6页，共91页，2023年，2月20日，星期六声压级第7页，共91页，2023年，2月20日，星期六声压级范围140dB火箭发射100米外（耳聋）120dB柴油机，泵房，摇滚乐100dB纺织车间，鼓风机房80dB高声喊叫60dB办公室，教室，（1米讲话）40dB轻声耳语20dB郊区静夜第8页，共91页，2023年，2月20日，星期六声压级范围图（上）第9页，共91页，2023年，2月20日，星期六声压级范围图（下）第10页，共91页，2023年，2月20日，星期六声波的频率声源/质点每秒振动的次数称为声波的频率。用字母ｆ表示，单位为赫兹（Hｚ）人耳能听得见的声波的频率范围为20～20000Hｚ。音频声学：研究音频声的拾取、重放、传播及传播过程中的各种物理现象和处理方法的科学。低于20Hｚ的声波，称为次声；高于20000Hｚ的声波称为超声第11页，共91页，2023年，2月20日，星期六声速声波传播速度的物理量（不是质点速度）与传播介质特性有关（温度、气压和密度等） 第12页，共91页，2023年，2月20日，星期六声波的波长和波数声波在传播过程中相邻的同相位的两点之间（如相邻的两稠密或两稀疏之间）的距离称为波长。波数为单位长度内波的个数第13页，共91页，2023年，2月20日，星期六测量机器噪声频谱（频谱密度）第14页，共91页，2023年，2月20日，星期六测量机器噪声频谱（1/3倍频程）第15页，共91页，2023年，2月20日，星期六噪声频域描述频谱密度（1Hz带宽）倍频程——31.5,63,125,250,500 1000,2000,4000,8000,16000Hz

带宽：31.5=(22,44)…1/3倍频程——25,31.5,40,50,63,80, 100,125,160,…，12500,16000,20000

带宽：25=(22,28),31.5=(28,35),…第16页，共91页，2023年，2月20日，星期六白噪声和粉红噪声白噪声 各个频率的频谱密度相等粉红噪声 各个倍频程或1/3倍频程的能量相同第17页，共91页，2023年，2月20日，星期六密度第18页，共91页，2023年，2月20日，星期六质点速度和位移第19页，共91页，2023年，2月20日，星期六声强级第20页，共91页，2023年，2月20日，星期六声功率级第21页，共91页，2023年，2月20日，星期六声功率级范围160dB喷气飞机 （10kw）120dB小飞机 （1w）80dB乐器 （0.1mw）60dB正常讲话的人 (0.001mw)30dB轻声耳语的人 (0.000001mw) 第22页，共91页，2023年，2月20日，星期六声压级运算练习第23页，共91页，2023年，2月20日，星期六练习答案第24页，共91页，2023年，2月20日，星期六相关声压级运算练习第25页，共91页，2023年，2月20日，星期六练习答案第26页，共91页，2023年，2月20日，星期六人耳结构第27页，共91页，2023年，2月20日，星期六等响曲线第28页，共91页，2023年，2月20日，星期六声场描述和声波方程第29页，共91页，2023年，2月20日，星期六单极子声源第30页，共91页，2023年，2月20日，星期六单极子声源的声压单极子声源产生的声压正比于该源体积速度的变化率（点源强度）与距离成反比相位是的函数第31页，共91页，2023年，2月20日，星期六简谐单极子声源的声压第32页，共91页，2023年，2月20日，星期六单极子的辐射(机械)阻抗第33页，共91页，2023年，2月20日，星期六低频辐射阻抗讨论第34页，共91页，2023年，2月20日，星期六偶极子声源

+S-Sd第35页，共91页，2023年，2月20日，星期六简谐偶极子声源的声压第36页，共91页，2023年，2月20日，星期六简谐偶极子源的声压级分布图第37页，共91页，2023年，2月20日，星期六偶极子和单极子对比第38页，共91页，2023年，2月20日，星期六活塞的辐射第39页，共91页，2023年，2月20日，星期六活塞的辐射指向性第40页，共91页，2023年，2月20日，星期六障板上圆形活塞的轴线声压第41页，共91页，2023年，2月20日，星期六障板上圆形活塞的辐射阻抗第42页，共91页，2023年，2月20日，星期六长管一端的辐射阻抗la第43页，共91页，2023年，2月20日，星期六闭空间模态与模态声压低频时，闭空间内声场不均匀，有节点和反节点。第44页，共91页，2023年，2月20日，星期六闭空间模态举例第45页，共91页，2023年，2月20日，星期六闭空间模态举例（续）第46页，共91页，2023年，2月20日，星期六Helmhotz共鸣器Vl0d结构共振器的线度远远小于波长短管体积远小于腔体积腔壁是刚性的第47页，共91页，2023年，2月20日，星期六电－力－声类比Vl0d由于物理系统的共性，电－力－声可以类比电流－力－声流（空气流）电压－速度－声压在分支点 电流总和＝0 力总和＝0 体积速度＝0接地 电压＝0 速度＝0 声压＝刚性壁p第48页，共91页，2023年，2月20日，星期六力－声阻抗关系第49页，共91页，2023年，2月20日，星期六电力声类比－例1第50页，共91页，2023年，2月20日，星期六电力声类比－例2第51页，共91页，2023年，2月20日，星期六电力声类比－例3第52页，共91页，2023年，2月20日，星期六电力声类比－例4第53页，共91页，2023年，2月20日，星期六电力声类比－例5第54页，共91页，2023年，2月20日，星期六电力声类比应用范围低频时，若器件的线度远远小于声波波长，则此时分布系统参数可用集总系统参数来近似描述。第55页，共91页，2023年，2月20日，星期六手机中的电声器件振铃扬声器（喇叭）受话器（喇叭、听筒）送话器（话筒、麦克风、传声器）第56页，共91页，2023年，2月20日，星期六康佳A08和MotorolaA890受话器扬声器送话器第57页，共91页，2023年，2月20日，星期六送话器驻极体麦克风按电容式原理工作的频带宽、音质好、失真小、瞬态响应好机械振动不敏感等特点驻极体麦克风结构由振膜与驻极体背极形成的电容式极头后接的阻抗变换器（PCB组）第58页，共91页，2023年，2月20日，星期六电容传声器第59页，共91页，2023年，2月20日，星期六电容传声器等效图第60页，共91页，2023年，2月20日，星期六驻极体麦克风第61页，共91页，2023年，2月20日，星期六驻极体麦克风特性影响驻极体麦克风灵敏度因素

驻极体表面电荷密度的大小振膜的张力振膜与背极间的距离阻抗变换器或放大器的性能输出阻抗、频响、自噪声、稳定性、指向性、动态范围第62页，共91页，2023年，2月20日，星期六驻极体麦克风测试信号源仿真嘴放大器分析仪送话器第63页，共91页，2023年，2月20日，星期六扬声器DMS1808B-05DMSP1420B-01第64页，共91页，2023年，2月20日，星期六扬声器指标(GB9396－88)DMSP1625A-01尺寸：4.7H/16W/25L额定功率：0.5W(最大功率1W)阻抗：8ohm共振频率：730Hz灵敏度：103dB/0.5W/5cm/3KHz失真：<15％(700Hz-3KHz)指向性频率响应、电阻抗曲线、TS参数第65页，共91页，2023年，2月20日，星期六扬声器等效电路辐射阻抗ZMR第66页，共91页，2023年，2月20日，星期六扬声器电阻抗曲线和频响曲线第67页，共91页，2023年，2月20日，星期六扬声器TS参数TS参数（DMS1508H-02）第68页，共91页，2023年，2月20日，星期六受话器SDR1532H-05尺寸：15.1D/2.6H额定功率：0.01W(Max0.03W)阻抗：32ohm灵敏度：95dB/0.18Vrms1KHz失真：<5％(300Hz-4KHz)尺寸：8D/2.35H（650Hz）额定功率：0.01W(Max0.03W)阻抗：32ohm灵敏度：109dB/0.18Vrm1KHz失真：<5％(300Hz-3.4KHz)SDR0832EJ01-F第69页，共91页，2023年，2月20日，星期六受话器测试信号驱动仿真耳放大器分析仪受话器第70页，共91页，2023年，2月20日，星期六机壳结构对手机电声性能的影响机壳结构对振铃扬声器性能的影响机壳结构对受话器频率特性的影响第71页，共91页，2023年，2月20日，星期六振铃扬声器的结构第72页，共91页，2023年，2月20日，星期六机壳中的振铃扬声器M2V2M1V1VfMfVbMbRbVa第73页，共91页，2023年，2月20日，星期六机壳声结构的描述

CAf(Vf)CA1(V1)CA2(V2)

P

振膜MAfRAfMA1MA2第74页，共91页，2023年，2月20日，星期六机壳中扬声器的等效声学线路第75页，共91页，2023年，2月20日，星期六等效声学线路参数第76页，共91页，2023年，2月20日，星期六等效声学线路简化

CAf

CA1

CAB值较小，频率低时，抗值大，视为开路；

MAf

MA1

MAB

值较小，频率低时，抗值小，视作短路；

CA

抗值甚小，可视为短路。当ka<<１时ZAR≈jωMAR。MAR＝0.1952

ρ/a

其中；ρ=1.20Kg/M3为空气密度;

a为出声孔半径；第77页，共91页，2023年，2月20日，星期六改变耦合腔V2的影响第78页，共91页，2023年，2月20日，星期六改变出声孔面积S2的影响第79页，共91页，2023年，2月20日，星期六分析和讨论机壳声结构的作用，一般为声学滤波器（低通），如前图虚线框内所示。可据扬声器的频响特性，适当设计MA2CA2之值，使扬声器所发之声通过声结构后，高频有所衰减，从而低频相对丰满，可使听感柔和。若为了提高振铃的输出声级，也可刻意设计腔体Ⅴ２（即CA2）及出声孔的几何尺寸（即MA2），使其在某个频率附近发生谐振，以期提高声输出，但失真可能增大。第80页，共91页，2023年，2月20日，星期六结论

机壳声结构（腔和孔）的设计（主要是MA2、

CA2的设计），应与扬声器的频响特性相配合，以期达到最佳效果。不同的扬声器，声结构的几何尺寸是不同的。第81页，共91页，2023年，2月20日，星期六受话器的结构第82页，共91页，2023年，2月20日，星期六受话器在手机中的结构第83页，共91页，2023年，2月20日，星期六受话器在手机中的等效声学线路第84页，共91页，2023年，2月20日，星期六振膜背面声学线路分析振膜背面声学线路包括CA2、MA3、RA3、CA4四个声学元件。其中；

RA3通常用加阻尼材料（绢、无纺布等）来获得。所以，振膜背面的声学线路主要起阻尼作用。因阻尼力与振速（或容积速度）成正比，即当有谐振出现时，v（或U）达极大，响应出现峰值。此时fR

亦大，故可将峰“压平”。第85页，共91页，2023年，2月20日，星期六受话器前面声学线路分析受话器装入机壳后，受话器前面与机壳形成一个声学结构，其等效声学线路受话器安装至机壳后的