利用有限元素分析法模擬揚聲器之特性

Abstract

一、 中文摘要 「音樂」是許多人日常生活中不可缺少的要素，好聽的音樂可以使人心情放鬆，提升生活品質。欣賞音樂，除了聆聽現場表演之外，也可以在家裡、工作場合或是公共場所，設置一套音響系統，即能享受美妙旋律所帶給人的愉快感受；而「揚聲器」在音響系統裡，便扮演了最重要的角色。 揚聲器的工作原理是將輸入的電流經過音圈產生電磁場，此電磁場與永久磁鐵產生相吸相斥的作用力，進而帶動振膜振動，推擠與壓縮振模前方空氣，進而產生輻射聲壓。揚聲器裡每個組成元件環環相扣，適當的設計與搭配，才能有高品質的聲音輸出；因此，瞭解每個組成元件各別對於輻射聲壓所造成的影響，有其必要性。有鑒於此，本次報告主要以市售一直徑為6.5英吋的動圈式揚聲器(Moving-Coil Loudspeaker)為研究標的，針對三個重要組成元素進行分析與討論： 1. 振膜材質 2. 懸邊、音圈、以及磁迴系統幾何 3. 短路環(Short ring) 由於本次的研究主題-動圈式揚聲器是一個具有機械、電子電路與聲場等三種物理域的多重耦合系統，因此，在分析過程中所採用的工具部分，乃選用具磁場、聲學與結構力學分析與耦合條件之商用有限元素模擬軟體–COMSOL Multiphysics為主要分析工具。

二、 Abstract Loudspeakers play an important role in our life. People listen to the music, watch movies, or make a phone call to somebody, we always need loudspeakers. Thus, the development of high quality loudspeakers is necessary. In order to analysis the characteristic of loudspeakers, there is three parts of study in this article, as shown below: 1. The materials of diaphragm: Comparison of sensitivity between composites and glass fiber. 2. The effect of low frequency response by changing the geometry of surround, voice coil, and magnetic motor. 3. Performance of magnetic shorting ring at high frequency. In order to increase studying efficiency, we simulated with the commercial finite element analysis software – COMSOL Multiphysics to analyze the acoustic performance of loudspeaker.