微型扬声器设计与仿真

微型扬声器的设计过程一般可分为：架构设计－结构设计－振膜设计。本书首先介绍了一些微型扬声器和声学指标的基础知识，然后讲述了扬声器架构设计和公差分析的相关知识，接着讲述了用Pro/E设计两款典型振膜的画法。仿真方面讲述了用仿真软件Micro-Cap进行扬声器整体声学性能仿真，用Comsol软件进行BL曲线、Zb曲线和SPL曲线仿真，以及分别用Abaqus和Comsol进行扬声器振膜KMS曲线仿真的方法。本书采用图文并茂的方式，结合理论和实例深入浅出地帮助声学工程师和声学专业学生全面掌握使扬声器达到性能的设计和仿真方法，既给出设计思路又介绍了调试产品所需的经验和仿真辅助方法。

韦煜，清华大学机械工程系毕业。在航空航天部门从事了10年机械设计工作，又在外企和上市公司从事了10多年微型扬声器设计工作，有丰富的设计和仿真经验。

已出版著作：《从CAD到CAE设计方法——基于Pro/ENGINEER》(北京航空航天大学出版社，2011)

声学产品的性能曾经只能靠某些“金耳朵”的主观听音来判定，曾被视作玄学。但现在声音也有了很多客观指标，如F0、THD、SPL、Impedence等，并可用专业仪器（如AP、Sound Check等）来评判。

当今世界上的大多数微型扬声器（包括手机扬声器、笔记本电脑扬声器、Pad扬声器和耳机扬声器等）是在中国的工厂里生产的。随着手机、笔记本电脑、Pad等电子产品越来越轻薄和高性能，微型扬声器也成为一种精密的电子器件。苹果、三星、华为、小米、戴尔等大公司的电子消费产品的扬声器主要生产份额由几家扬声器生产大厂所垄断，呈现出高质量、规格众多和更新换代快等特点，对扬声器的设计和生产的知识密集度以及专业化程度都提出了很高的要求。但业内和网上与扬声器相关的知识多以工艺为主，且较零碎，还未见专门系统介绍其设计和仿真知识的书籍。

微型扬声器虽然尺寸不大，且基本每年都会更新一代，但作为一个结构驱动的产品，其各个结构尺寸都需要精心设计，并通过仿真和试验尽量优化至最优性能，且需满足一系列严苛的可靠性试验的要求。作为大批量生产的产品，每一个微型扬声器都要通过仪器测试，如何尽量提高良率是对设计和工艺的严格考验。所以虽然微型扬声器不算一种新产品，但业内一直都在设法提升其设计和仿真的方法。

本人在微型扬声器领域已经工作了10年，先后在楼氏电子（中国）有限公司、信维通信有限公司和立讯声学有限公司从事扬声器设计和仿真方面的工作，参与过苹果、三星、华为、小米、杜比等各大品牌手机和笔记本电脑扬声器的研发，现将工作中用到的扬声器建模和仿真计算的方法做一总结，与大家共同探讨。

微型扬声器行业除了要用3D设计软件进行结构设计，还需要用到多款仿真软件进行声学和结构仿真以优化设计。常用的声学性能仿真软件有Comsol和MicroCap,力学仿真软件有Comsol和Abaqus。这几款软件在本书中都将通过实例介绍其操作。

微型扬声器的设计过程一般可分为： 架构设计—结构设计—振膜设计。本书将首先介绍微型扬声器和声学指标的相关基础知识，然后讲述扬声器架构设计和公差分析的相关知识，再介绍用Pro/E设计三款典型振膜的画法。仿真方面将讲述如何用仿真软件MicroCap进行扬声器整体声学性能仿真，并分别用Abaqus和Comsol进行扬声器振膜Kms曲线仿真，以及如何用Comsol进行Bl曲线、Zb曲线和SPL曲线仿真的方法。

本书可以看作是一份我在扬声器设计工作中所用知识和经验的总结，感谢在工作和学习过程中帮助过我的同事，也非常感谢帮助出版的清华大学出版社的领导和编辑！

作者2022年3月