揚聲器在我們生活中無處不在，是發聲產品的重要組成部分。它的工作原理是使用驅動單元將電信號轉化為聲信號，這其中產生了一個類似活塞的運動來驅動振膜，最后振膜驅動空氣產生聲音。工作原理雖然簡單，但它們實際上是復雜的裝置。

為了制造聲音，需要幾個不同的組件，如磁極、聲線圈、擋板、隔膜、防塵罩和框架等一起工作，以提供各種尺寸的動聽的聲音，并作為眾多產品的一部分。仿真所有裝置系統雖然是可能的，但成本過于昂貴。目前，有一些模型可以使用一些方法在保持準確性的同時提供更好性能。富士康工程師希望驗證這種方法，即利用Thiele-Small參數，逐步驗證揚聲器模型，從簡單模型到成品。

Thiele-Small參數是描述驅動系統性能的一系列可測量的屬性，包括電磁參數和機械參數。簡化模型由這七個參數和線圈和振膜的實體模型組成。然而，該模型的所需條件是線性性能和線圈的一維運動，物體的運動在高頻時中會表現出非線性，導致該模型在高頻時的響應不準確。Thiele-Small模型可以在Actran中輕松創建，并且它們的集成允許工程師利用其他類型的建模，例如多孔材料，穿孔板等。

圖1 驗證和模擬揚聲器的過程

PART01

建立模型（以及振動）

對于簡單的模型，富士康的工程師首先建立了一個2D實體模型，與Thiele-Small模型進行比較，然后用這個模型創建一個3D參考模型。最后，他們添加了一個腔體來構建一個簡化的揚聲器設置。

圖2 揚聲器的驗證 上圖：2D實體模型vs. 3D Thiele-Small模型。下圖：帶腔和不帶腔的三維參考模型

我們首先對2D模型和Thiele-Small模型進行了比較，發現它們在1000 Hz之前非常吻合，但Thiele-Small模型總體上更符合預期。下一步，建立一個3D參考模型，并將其與包含腔的模型進行比較，以模擬簡化但完整的揚聲器設置。這兩種模型吻合得很好，為這一過程帶來了更多信心。

在對簡化模型進行驗證后，對一個實例揚聲器系統進行了建模，并與實測結果進行了比較。在8500 Hz以內，該模型的性能與測量值吻合良好。該模型識別出了由于兩個空氣腔的存在而產生的共振峰。

圖3 實測驗證了實例模型。上：揚聲器幾何形狀(左)，揚聲器Actran模型(中)，網格切割(右)

PART02

仿真與最終產品

該過程的最后一步是在產品層面應用它來分析和評估添加的各種能夠獲得更好性能的措施。在這種情況下，模擬三種環境:(1)揚聲器直接連接到設備外部，(2)揚聲器放置在外殼內，(3)與前一種一樣，在外殼內存在網格。在Actran中使用穿孔板模型以避免繪制布料的網格。

圖4 上圖：完成安裝的揚聲器的Actran模型。下圖：不同配置下的揚聲器性能

盡管沒有對這些模型進行測量，但它們提供了很多關于揚聲器在復雜環境中的表現以及在何處可以獲得性能的見解。通過驗證模型和建立流程，富士康的工程師們對Actran在組件和系統層面上準確、經濟地仿真揚聲器獲得了信心。