电磁喇叭分段线性振动响应及其声学特性的研究

郭继峰， 任万滨， 翟国富， 赵宏伟

(1.哈尔滨工业大学 军用电器研究所，哈尔滨 150001;2.东北林业大学，哈尔滨 150040;3.哈尔滨工业大学 固泰电子有限责任公司，哈尔滨 150060)

电磁喇叭是一类将电能转变为声音的换能器件，广泛用于具备直流电源的水陆交通工具中。作为警告信号用的喇叭现已成为各类交通工具安全系统中不可或缺的关键元器件。低成本、长寿命、高可靠性和环境适应性已成为喇叭的未来发展方向［1]。

交流电动式扬声器及电动式耳机的设计问题与失效模式现已得到广泛关注［2～4]。电磁喇叭与其不同点在于，运动零件动铁心、动触头、静触头间具有可分合接触特点，导致结构动力学系统具有多自由度分段线性的特征，属于一类典型的含间隙的碰撞振动系统［5]。另外其电磁激振力亦与动铁心、动静触头的振动响应相关，具有显著的时变脉动性。电磁喇叭电磁系统与运动系统参数的合理确定将直接关系到膜片振动稳态响应，且最终影响其发声特性。国内学者更多地关注于电磁喇叭膜片零件对其发声特性的影响，如叶郁文对膜片横向振动频率与发声特性的关系进行了研究［6]，季强研究了膜片振动碎裂的原因及改进的工艺设计［7]。

本文根据电磁喇叭结构特征建立了其工作过程中时变电磁力激励条件下动铁心与膜片构成的分段线性振子动力学模型，应用数值积分方法分析了电磁喇叭振动响应特性。进而根据所得到的稳态振动幅值与频率应用ANSYS软件仿真了电磁喇叭的声学特性，并重点研究了喇叭中触头压力及间隙参数对振动响应及发声特性的影响规律。……