專利名稱：彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器附加質(zhì)量位置的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器聲壓頻率響應(yīng)曲線優(yōu)化設(shè)計(jì)的附加質(zhì)量法，特別是一種基于FEMLAB軟件PDE模塊結(jié)合遺傳優(yōu)化算法的彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器聲壓頻率響應(yīng)曲線優(yōu)化設(shè)計(jì)的附加質(zhì)量法。
背景技術(shù)：
彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器(以下簡稱薄板揚(yáng)聲器)相比較于傳統(tǒng)的錐形揚(yáng)聲器，具有以下優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、高頻指向性寬、不受環(huán)境干擾等。其外形加以裝飾后具有很強(qiáng)的觀賞性，受到眾多消費(fèi)者的青睞。
然而，薄板揚(yáng)聲器在聲重放質(zhì)量上與傳統(tǒng)高保真揚(yáng)聲器仍有較大差距。這是因?yàn)?，薄板揚(yáng)聲器工作在高階振動(dòng)模態(tài)狀態(tài)中，不像傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的振膜工作在活塞振動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)且僅當(dāng)振動(dòng)薄板達(dá)到處處振動(dòng)不相干的理想狀態(tài)時(shí)，薄板揚(yáng)聲器的性能才能達(dá)到最優(yōu)；實(shí)際應(yīng)用時(shí)，驅(qū)動(dòng)器策動(dòng)薄板作彎曲諧振，僅在一定程度上達(dá)到了理論假設(shè)的要求，彎曲諧振的結(jié)果將引起聲壓頻率響應(yīng)曲線起伏較大。因此，對(duì)薄板揚(yáng)聲器進(jìn)行研究時(shí)就不能用傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的研究方法。由于薄板揚(yáng)聲器的振膜為彎曲波振動(dòng)，其振動(dòng)受邊界條件、驅(qū)動(dòng)器位置、附加質(zhì)量及材料等各種因素的影響極大，故其理論分析相當(dāng)復(fù)雜。目前要獲得較準(zhǔn)確的聲壓頻率響應(yīng)的解析解和數(shù)值解是不現(xiàn)實(shí)的，我們可以分析其振動(dòng)模態(tài)的情況，同時(shí)結(jié)合優(yōu)化算法對(duì)其模態(tài)分布進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到優(yōu)化薄板揚(yáng)聲器聲壓頻率響應(yīng)曲線的目的。
迄今為止，在我國申請(qǐng)的有關(guān)彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器的專利技術(shù)已超過90項(xiàng)，涉及彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)方案、應(yīng)用場合等等。其中，關(guān)于附加質(zhì)量的位置一般都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定的，如包括有關(guān)于利用質(zhì)量體來控制薄板揚(yáng)聲器聲壓頻率響應(yīng)曲線的一個(gè)整體共振尖峰的專利，該質(zhì)量體位于板上靠近板的質(zhì)心位置。也有部分專利利用附加質(zhì)量減小驅(qū)動(dòng)器耦合處的擊鼓效應(yīng)產(chǎn)生的高頻，其位置與驅(qū)動(dòng)器相同或在其局部范圍內(nèi)。
(FEMLAB)是多重物理量有限元專業(yè)有限元數(shù)值分析方法(包括其生成的軟件包)，是基于偏微分方程的科學(xué)和工程問題進(jìn)行建模和仿真計(jì)算的交互開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)，F(xiàn)EMLAB可用于所有科學(xué)和工程領(lǐng)域內(nèi)物理過程的建模和仿真。
·通過COMSOL Multiphysics(FEMLAB)的多物理場功能，可以通過選擇不同的模塊同時(shí)模擬任意物理場組合的耦合分析；·通過使用相應(yīng)模塊直接定義物理參數(shù)創(chuàng)建模型；·使用基于方程的模型可以自由定義用戶自己的方程；COMSOL Multiphysics(FEMLAB)具有強(qiáng)大的界面環(huán)境，以偏微分方程(PDEs)的基礎(chǔ)，來建立模型并且解決科學(xué)及工程問題。能夠獨(dú)立處理并解決在工程及科學(xué)領(lǐng)域中，所包含的繁雜偏微分方程(PDEs)耦合多變量問題之CAE軟件。處理耦合問題的數(shù)目是沒有限制的。建立模型且可客戶化，能執(zhí)行1D、2D或是3D模型。
FEMLAB的特點(diǎn)在于可以針對(duì)超大型的問題進(jìn)行高效的求解并快速產(chǎn)生精確的結(jié)果。通過簡便的圖形用戶界面，用戶可以選擇不同的方式來描述他們的問題。FEMLAB在于它的偏微分方程建模求解，這也正是它為何可以連接并求解任意場耦合方程的原因。產(chǎn)品開發(fā)和教學(xué)成為一個(gè)強(qiáng)大的建模求解環(huán)境。
FEMLAB的工具可以應(yīng)用于聲學(xué)領(lǐng)域但未有用于薄板揚(yáng)聲器振動(dòng)的模態(tài)分析，從而通過彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器聲壓頻率響應(yīng)曲線優(yōu)化得到性能良好的揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過薄板振動(dòng)的模態(tài)分析，結(jié)合優(yōu)化算法，在給定頻率范圍內(nèi)得到模態(tài)分布較均勻時(shí)附加質(zhì)量的最優(yōu)位置，從而達(dá)到改善薄板聲壓頻率響應(yīng)曲線的目的。目前未見有類似于該方法的報(bào)道。提出一種彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器聲壓頻率響應(yīng)曲線優(yōu)化設(shè)計(jì)的附加質(zhì)量法。
本發(fā)明的目的還在于提出一種簡單易行、靈活多變的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。該方法可以調(diào)節(jié)附加質(zhì)量的物理參數(shù)，包括重量、數(shù)量、形狀以及面積等，從而得到不同附加質(zhì)量在薄板上的最優(yōu)位置，通過在薄板上附加優(yōu)化質(zhì)量，薄板聲壓頻率響應(yīng)曲線得到明顯的改善。
本發(fā)明的方法是這樣實(shí)現(xiàn)的根據(jù)模態(tài)分布的理論，利用FEMLAB軟件PDE模塊建模，結(jié)合遺傳優(yōu)化算法對(duì)薄板模態(tài)分布進(jìn)行優(yōu)化仿真，得到薄板揚(yáng)聲器模態(tài)分布較均勻時(shí)附加質(zhì)量的最優(yōu)位置，從而達(dá)到優(yōu)化薄板揚(yáng)聲器聲壓頻率響應(yīng)曲線的目的。模擬計(jì)算相應(yīng)的聲壓頻率響應(yīng)曲線以及實(shí)驗(yàn)測量聲壓頻率響應(yīng)曲線驗(yàn)證了這一點(diǎn)。
本發(fā)明具體的方法如下根據(jù)FEMLAB軟件PDE模塊建立薄板彎曲振動(dòng)模型。結(jié)合遺傳優(yōu)化算法對(duì)薄板的模態(tài)分布進(jìn)行優(yōu)化，從而得到模態(tài)分布較均勻情況下不同附加質(zhì)量的最優(yōu)位置。將附加質(zhì)量固定在板上相應(yīng)優(yōu)化位置，得到較佳的聲壓頻率響應(yīng)曲線。遺傳優(yōu)化算法初始時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生N組附加質(zhì)量的位置，結(jié)合所建立模態(tài)分析模型計(jì)算薄板相應(yīng)的模態(tài)分布，再通過選擇、交叉、變異等遺傳算法操作算子一代一代不斷進(jìn)化，最終收斂于最優(yōu)狀態(tài)，適應(yīng)度函數(shù)收斂于一個(gè)最大值，對(duì)應(yīng)的一組位置即為該組附加質(zhì)量的最優(yōu)位置。包括定義薄板參數(shù)以及邊界條件，然后對(duì)薄板進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并分別進(jìn)行模態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析得到薄板未附加質(zhì)量時(shí)的模態(tài)分布以及薄板表面振動(dòng)的法向速度，最后根據(jù)瑞利積分公式計(jì)算得到相應(yīng)的聲壓頻率響應(yīng)曲線。步驟如下建立薄板彎曲振動(dòng)模態(tài)分析的PDE方程和邊界條件分別為M000∂2∂t2w1w2-▿0-D-10▿w1w2+000-1w1w2=00inΩ]]>1001w1w2=00on∂Ω]]>其中，w1為薄板法向振動(dòng)速度(包含時(shí)間因子)，w2＝2w1。M為薄板面密度，D為薄板彎曲剛度。Ω為模擬計(jì)算的薄板區(qū)域，Ω為薄板邊界。
建立薄板彎曲振動(dòng)穩(wěn)態(tài)分析的PDE方程和邊界條件分別為-▿0-D-10▿W1W2+-ω2M00-1W1W2=P0inΩ]]>1001W1W2=00on∂Ω]]>其中，W1為薄板法向振動(dòng)速度(不包含時(shí)間因子)，W2＝2W1。M為薄板面密度，D為薄板彎曲剛度。ω為角頻率，P為薄板受到的法向壓強(qiáng)激勵(lì)。Ω為模擬計(jì)算的薄板區(qū)域，Ω為薄板邊界。
遺傳優(yōu)化算法對(duì)模態(tài)分布進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的適應(yīng)度函數(shù)定義為Ψ=(1NΣδfk)21NΣδfk2]]>其中，N表示模態(tài)特征頻率間距的個(gè)數(shù)，δfk表示相鄰模態(tài)特征頻率的間距。Ψ值越大，模態(tài)簡并化程度越小，模態(tài)分布越均勻。Ψ＝1為最大值，表示沒有出現(xiàn)模態(tài)特征頻率簡并化的現(xiàn)象。
遺傳優(yōu)化算法初始時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生N組附加質(zhì)量的位置，結(jié)合所建立模態(tài)分析模型計(jì)算薄板相應(yīng)的模態(tài)分布，再通過選擇、交叉、變異等遺傳算法操作算子一代一代不斷進(jìn)化，最終收斂于最優(yōu)狀態(tài)，適應(yīng)度函數(shù)收斂于一個(gè)最大值，對(duì)應(yīng)的一組位置即為該組附加質(zhì)量的最優(yōu)位置。
將附加質(zhì)量固定在最佳位置后，同上述步驟，得到薄板附加質(zhì)量后的模態(tài)分布以及相應(yīng)的聲壓頻率響應(yīng)曲線。
采用離散化形式的瑞利積分公式，計(jì)算聲壓頻率響應(yīng)曲線 其中，r、θ、為球坐標(biāo)系變量，LxLy為薄板表面積，MN為薄板表面離散化后被等分的個(gè)數(shù)。
E＝[exp(-jkr1)/r1，exp(-jkr2)/r2，...exp(-jkrMN)/rMN]v＝[v1，v2，...vMN]T其中，k為波數(shù)，rMN(MN＝1，...，MN)為各個(gè)源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離，v為薄板表面各點(diǎn)的法向振動(dòng)速度。
將附加質(zhì)量固定在最佳位置后，同上述步驟，得到薄板附加質(zhì)量后的模態(tài)分布以及相應(yīng)的聲壓頻率響應(yīng)曲線。
附加質(zhì)量固定于薄板上優(yōu)化位置后，薄板模態(tài)分布均勻于薄板未附加質(zhì)量時(shí)的模態(tài)分布。
附加質(zhì)量固定于薄板上優(yōu)化位置后，薄板聲壓頻率響應(yīng)曲線優(yōu)于薄板未附加質(zhì)量時(shí)的聲壓頻率響應(yīng)曲線。
在沒有所述優(yōu)化附加質(zhì)量時(shí)，薄板的聲壓頻率響應(yīng)曲線峰谷起伏較大，在薄板上固定有所述優(yōu)化附加質(zhì)量后，峰谷起伏明顯變小。
在薄板上固定有所述優(yōu)化附加質(zhì)量后，薄板輻射的平均聲壓靈敏度基本不變或者變化很小。
附加質(zhì)量的重量、數(shù)量、形狀和面積等物理參數(shù)均可調(diào)。
薄板為各向同性或近似于各向同性的各向異性材料。
薄板可以為任意平面形狀，尤其為長寬比例任意的矩形。
薄板為簡單支撐或近似于簡單支撐的彈性支撐邊界條件。
定義附加質(zhì)量的各種參數(shù)，結(jié)合遺傳優(yōu)化算法得到薄板模態(tài)分布比較均勻時(shí)附加質(zhì)量的最佳位置。
在消聲室進(jìn)行測試，得到薄板附加質(zhì)量前后的聲壓頻率響應(yīng)曲線。
本發(fā)明的特點(diǎn)是這是一種基于模態(tài)分析的彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器聲壓頻率響應(yīng)曲線優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。該方法采用模態(tài)分布的思路，使用優(yōu)化算法對(duì)薄板附加質(zhì)量的位置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而改進(jìn)薄板揚(yáng)聲器聲壓頻率響應(yīng)曲線。其中，附加質(zhì)量的重量、數(shù)量、形狀以及面積等物理參數(shù)均可調(diào)。該方法無需改變驅(qū)動(dòng)器的位置或其它參數(shù)，無需改變薄板揚(yáng)聲器的材料，附加質(zhì)量容易操作，對(duì)于薄板揚(yáng)聲器進(jìn)行設(shè)計(jì)后的補(bǔ)救，基本沒有增加成本，簡單易行，且效果明顯。


圖1(包括圖1a、圖1b)是根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的薄板揚(yáng)聲器示意圖。1(a)圖為未附加質(zhì)量時(shí)薄板網(wǎng)格劃分后的示意圖；1(b)圖為薄板附加優(yōu)化質(zhì)量后的示意圖。
圖2(包括圖2a、圖2b)是附加優(yōu)化質(zhì)量前后的薄板揚(yáng)聲器模態(tài)頻率分布。2(a)圖頻率范圍為20～4000Hz；2(b)圖頻率范圍為1000Hz～3000Hz。
圖3(包括圖3a、圖3b)是附加優(yōu)化質(zhì)量前后模擬計(jì)算的薄板揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲線圖。3(a)圖頻率范圍為20～4000Hz；3(b)圖頻率范圍為1000Hz～3000Hz；圖4(包括圖4a、圖4b)是附加優(yōu)化質(zhì)量前后在消聲室測量得到的薄板揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲線圖。4(a)圖頻率范圍為20～4000Hz；4(b)圖頻率范圍為1000Hz～3000Hz。
圖中所示薄板1、附加質(zhì)量具體實(shí)施例方式下面以舉實(shí)例的方式具體說明本發(fā)明設(shè)計(jì)方法的具體步驟1.根據(jù)FEMLAB軟件PDE模塊建立薄板彎曲振動(dòng)模型。包括定義薄板參數(shù)以及邊界條件，然后對(duì)薄板進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并分別進(jìn)行模態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析得到薄板未附加質(zhì)量時(shí)的模態(tài)分布以及薄板表面振動(dòng)的法向速度，最后根據(jù)瑞利積分公式計(jì)算得到相應(yīng)的聲壓頻率響應(yīng)曲線。分別如圖1(a)、圖2實(shí)線和圖3實(shí)線所示。
2.定義附加質(zhì)量的各種參數(shù)，結(jié)合遺傳優(yōu)化算法得到薄板模態(tài)分布比較均勻時(shí)附加質(zhì)量的最佳位置。如圖1(b)所示。
3.將附加質(zhì)量固定在最佳位置后，同步驟1，得到薄板附加質(zhì)量后的模態(tài)分布以及相應(yīng)的聲壓頻率響應(yīng)曲線。分別如圖2虛線、圖3虛線所示。
4.在消聲室進(jìn)行測試，得到薄板附加質(zhì)量前后的聲壓頻率響應(yīng)曲線。如圖4所示。
其中，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的薄板揚(yáng)聲器相關(guān)參數(shù)以及遺傳優(yōu)化算法相關(guān)參數(shù)如表1所示表1.薄板揚(yáng)聲器以及遺傳優(yōu)化算法相關(guān)參數(shù)


實(shí)際測量的薄板揚(yáng)聲器邊界條件為彈性邊界，傳聲器在距離薄板中心軸線上1m處，驅(qū)動(dòng)器激勵(lì)位置在薄板中心，輸入電功率1W。附加質(zhì)量采用4個(gè)質(zhì)量為5g的橡皮泥，每個(gè)橡皮泥尺寸大小均為0.01m×0.01m。為了模擬計(jì)算的方便，其中彎曲剛度近似為D=DxDy≈16.2N·m,]]>邊界條件近似為簡單支撐邊界條件。假定驅(qū)動(dòng)器激勵(lì)振幅大小為1N，面積為0.02m×0.02m。附加質(zhì)量參數(shù)除了面密度、重量和尺寸大小，其它參數(shù)近似同薄板。
經(jīng)過算法優(yōu)化后得到的該組附加質(zhì)量位置和適應(yīng)度函數(shù)值如表2所示。
表2.附加質(zhì)量最優(yōu)位置([m，m])以及相應(yīng)的適應(yīng)度函數(shù)Ψ值

比較上述圖形，可以發(fā)現(xiàn)在最佳位置布置了相應(yīng)的附加質(zhì)量后，薄板模態(tài)分布比較均勻，相應(yīng)的聲壓頻率響應(yīng)曲線也得到了改善。在驅(qū)動(dòng)器位置等參數(shù)不變的情況下，為了獲得更理想的聲壓頻率響應(yīng)曲線，可以采用更多的附加質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)，附加質(zhì)量的重量、面積和形狀都可以分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。
根據(jù)實(shí)際測量得到的聲壓頻率響應(yīng)曲線，分別計(jì)算得到薄板揚(yáng)聲器附加質(zhì)量前后的平均聲壓靈敏度為82.55dB和82.91dB。也即在薄板上附加總質(zhì)量為20g的橡皮泥后，薄板揚(yáng)聲器的聲壓頻率響應(yīng)曲線得到明顯的改善，峰谷起伏變小，平均聲壓靈敏度也得到了提高。
權(quán)利要求
1.彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器附加質(zhì)量位置的優(yōu)化方法，其特征是根據(jù)FEMLAB軟件PDE模塊建立薄板彎曲振動(dòng)模型，定義薄板參數(shù)以及邊界條件，然后對(duì)薄板進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并分別進(jìn)行模態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析得到薄板未附加質(zhì)量時(shí)的模態(tài)分布以及薄板表面振動(dòng)的法向速度；結(jié)合遺傳優(yōu)化算法對(duì)薄板的模態(tài)分布進(jìn)行優(yōu)化，從而得到模態(tài)分布較均勻情況下不同附加質(zhì)量的最優(yōu)位置；將附加質(zhì)量固定在板上相應(yīng)優(yōu)化位置，得到較佳的聲壓頻率響應(yīng)曲線；遺傳優(yōu)化算法初始時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生N組附加質(zhì)量的位置，結(jié)合所建立模態(tài)分析模型計(jì)算薄板相應(yīng)的模態(tài)分布，再通過選擇、交叉、變異等遺傳算法操作算子一代一代不斷進(jìn)化，最終收斂于最優(yōu)狀態(tài)，適應(yīng)度函數(shù)收斂于一個(gè)最大值，對(duì)應(yīng)的一組位置即為該組附加質(zhì)量的最優(yōu)位置；最后根據(jù)瑞利積分公式計(jì)算得到相應(yīng)的聲壓頻率響應(yīng)曲線；步驟如下建立薄板彎曲振動(dòng)模態(tài)分析的PDE方程和邊界條件分別為M000∂2∂t2w1w2-▿0-D-10▿w1w2+000-1w1w2=00inΩ]]>1001w1w2=00on∂Ω]]>其中，w1為薄板法向振動(dòng)速度(包含時(shí)間因子)，w2＝2w1。M為薄板面密度，D為薄板彎曲剛度。Ω為模擬計(jì)算的薄板區(qū)域，Ω為薄板邊界；建立薄板彎曲振動(dòng)穩(wěn)態(tài)分析的PDE方程和邊界條件分別為-▿0-D-10▿w1w2+-ω2m00-1w1w2=P0inΩ]]>1001W1W2=00on∂Ω]]>其中，W1為薄板法向振動(dòng)速度(不包含時(shí)間因子)，W2＝2W1。M為薄板面密度，D為薄板彎曲剛度。ω為角頻率，P為薄板受到的法向壓強(qiáng)激勵(lì)。Ω為模擬計(jì)算的薄板區(qū)域，Ω為薄板邊界。遺傳優(yōu)化算法對(duì)模態(tài)分布進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的適應(yīng)度函數(shù)定義為Ψ=(1NΣδfk)21NΣδfk2]]>其中，N表示模態(tài)特征頻率間距的個(gè)數(shù)，δfk表示相鄰模態(tài)特征頻率的間距。Ψ值越大，模態(tài)簡并化程度越小，模態(tài)分布越均勻。Ψ＝1為最大值，表示沒有出現(xiàn)模態(tài)特征頻率簡并化的現(xiàn)象；遺傳優(yōu)化算法初始時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生N組附加質(zhì)量的位置，結(jié)合所建立模態(tài)分析模型計(jì)算薄板相應(yīng)的模態(tài)分布，再通過選擇、交叉、變異等遺傳算法操作算子一代一代不斷進(jìn)化，最終收斂于最優(yōu)狀態(tài)，適應(yīng)度函數(shù)收斂于一個(gè)最大值，對(duì)應(yīng)的一組位置即為該組附加質(zhì)量的最優(yōu)位置。采用離散化形式的瑞利積分公式，計(jì)算聲壓頻率響應(yīng)曲線 其中，r、θ、為球坐標(biāo)系變量，LxLy為薄板表面積，MN為薄板表面離散化后被等分的個(gè)數(shù)。E＝[exp(-jkr1)/r1，exp(-jkr2)/r2，...exp(-jkrMN)/rMN]v＝[v1，v2，...vMN]T其中，k為波數(shù)，rMN(MN＝1，...，MN)為各個(gè)源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離，v為薄板表面各點(diǎn)的法向振動(dòng)速度；將附加質(zhì)量固定在最佳位置后，同上述步驟，得到薄板附加質(zhì)量后的模態(tài)分布以及相應(yīng)的聲壓頻率響應(yīng)曲線。
2.由權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器附加質(zhì)量位置的優(yōu)化方法，其特征是附加質(zhì)量固定于薄板上優(yōu)化位置后，薄板模態(tài)分布均勻于薄板未附加質(zhì)量時(shí)的模態(tài)分布。
3.由權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器附加質(zhì)量位置的優(yōu)化方法，其特征是附加質(zhì)量的重量、數(shù)量、形狀和面積等物理參數(shù)均可調(diào)。
4.由權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器附加質(zhì)量位置的優(yōu)化方法，其特征是薄板為各向同性或近似于各向同性的各向異性材料。
5.由權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器附加質(zhì)量位置的優(yōu)化方法，其特征是薄板可以為任意平面形狀，尤其為長寬比例任意的矩形。
6.由權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器附加質(zhì)量位置的優(yōu)化方法，其特征是薄板為簡單支撐或近似于簡單支撐的彈性支撐邊界條件。
7.由權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器附加質(zhì)量位置的優(yōu)化方法，其特征是定義附加質(zhì)量的各種參數(shù)，結(jié)合遺傳優(yōu)化算法得到薄板模態(tài)分布比較均勻時(shí)附加質(zhì)量的最佳位置。
8.由權(quán)利要求1所述的彎曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器附加質(zhì)量位置的優(yōu)化方法，其特征是在消聲室進(jìn)行測試，得到薄板附加質(zhì)量前后的聲壓頻率響應(yīng)曲線。
全文摘要
曲振動(dòng)型薄板揚(yáng)聲器附加質(zhì)量位置的優(yōu)化方法，根據(jù)FEMLAB軟件PDE模塊建立薄板彎曲振動(dòng)模型，定義薄板參數(shù)以及邊界條件，然后對(duì)薄板進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并分別進(jìn)行模態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析得到薄板未附加質(zhì)量時(shí)的模態(tài)分布以及薄板表面振動(dòng)的法向速度；結(jié)合遺傳優(yōu)化算法對(duì)薄板的模態(tài)分布進(jìn)行優(yōu)化，從而得到模態(tài)分布較均勻情況下不同附加質(zhì)量的最優(yōu)位置；將附加質(zhì)量固定在板上相應(yīng)優(yōu)化位置，得到較佳的聲壓頻率響應(yīng)曲線；最后根據(jù)瑞利積分公式計(jì)算得到相應(yīng)的聲壓頻率響應(yīng)曲線。薄板揚(yáng)聲器在優(yōu)化位置附加相應(yīng)質(zhì)量后聲壓頻率響應(yīng)曲線明顯優(yōu)于未附加質(zhì)量時(shí)的聲壓頻率響應(yīng)曲線。
文檔編號(hào)H04R29/00GK1863411SQ20061003923
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者沈勇, 張素珍, 安康, 毆達(dá)毅, 王涵 申請(qǐng)人:南京大學(xué)