扬声器纸盆材料复弹性模量测试系统设计及研究

论文摘要

扬声器纸盆性能的好坏与纸盆材料的弹性模量、损耗因数(内阻尼)、泊松比、厚度、密度等有密切关系。因此可以通过检测各种材料的力学性能来指导纸盆抄片的选材,为扬声器优良的音质作保证。已有弹性模量检测手段大多是静态法,而实践中动态弹性模量比静态弹性模量更能反映材料的振动特性。且纸盆材料是非完全弹性材料,其弹性模量的测量方法和仪器还很少,已有的一些动态测试方法存在操作麻烦,误差大等问题。需要一种实用、准确的纸盆材料动态测试方法,可以有效的指导扬声器振膜的设计、研究和实际生产,为扬声器生产企业选择纸盆提供依据,也可以为新型纸盆材料的开发提供理论指导。本文建立了扬声器纸盆材料试样的复数弹性模量测试系统,采用完全非接触式的声压激振、激光拾振方式,并采用了正弦扫频激振法。建立了专用的振动台和采集分析软件。建立了考虑粘性力作用下试样的悬臂梁动力学模型,提高了纸样动态弹性模量和损耗因数的计算精度。测试系统由三部分组成,第一部分对试样进行扫频声激振,使之产生不同频率的简谐振动;第二部分对试样的振动信号进行检测,采集到的模拟电压信号经过A/D转换后送至计算机;第三部分是纸盆试样性能测试软件部分,显示和记录不同激励频率下试样的振动频率和幅值,然后根据记录数据通过三次样条拟合绘制振动幅频特性曲线,进而得到试样的基频和半宽频率,最后分析、计算出复数弹性模量,包括动态弹性模量和损耗因数。经实验验证该套系统具有较高的精度、重复性和可靠性,可以达到实际需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 国内外扬声器振膜的发展现状
• 1.1.2 国内外的材料弹性模量动态测试发展动态
• 1.2 本课题研究意义
• 1.3 本论文主要工作内容
• 2 纸盆试样力学模型
• 2.1 不考虑阻尼的试样悬臂梁模型
• 2.1.1 舌簧片振动法的横向振动方程
• 2.1.2 舌簧片振动法的原理
• 2.2 考虑阻尼的试样悬臂梁模型
• 2.2.1 扬声器纸盆材料特性
• 2.2.2 悬臂梁有阻尼自由振动模型
• 2.3 本章小结
• 3 纸盆材料复弹性模量测试系统硬件设计
• 3.1 纸盆材料复弹性模量动态测试硬件系统
• 3.2 声激振系统部分
• 3.2.1 音频信号发生器
• 3.2.2 功率放大器
• 3.2.3 扬声器
• 3.2.4 消声室
• 3.3 激光拾振系统部分
• 3.3.1 激光位移传感器
• 3.3.2 电荷放大器
• 3.3.3 A/D采集卡
• 3.4 简易振动台设计
• 3.5 本章小结
• 4 纸盆材料复弹性模量测试软件设计
• 4.1 程序设计环境
• 4.2 系统程序的功能模块
• 4.2.1 振动信号采集
• 4.2.2 信号预处理
• 4.2.3 数据处理
• 4.3 程序工作流程
• 4.4 界面设计
• 4.5 本章小结
• 5 实验验证
• 5.1 实验准备
• 5.1.1 试样制作
• 5.1.2 试样尺寸及其夹持方式
• 5.2 不同打浆度测试实验
• 5.2.1 实验目的
• 5.2.2 实验概况
• 5.2.3 实验结论
• 5.3 添加阻尼材料测试实验
• 5.3.1 实验目的
• 5.3.2 实验概况
• 5.3.3 实验结论
• 5.4 添加刚性材料测试实验
• 5.4.1 实验目的
• 5.4.2 实验概况
• 5.4.3 实验结论
• 5.5 实验的误差分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 7 参考文献
• 8 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 9 致谢