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研究生:單淳武
研究生(外文):Chun-wu Shan
論文名稱:微型揚聲器溫升分析與模擬
論文名稱(外文):Temperature Rising Analysis and Simulation of a Microspeaker
指導教授:黃錦煌黃錦煌引用關係
口試委員:黃錦煌方俊王啟昌
口試日期:2013-06-28
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:電聲碩士學位學程
學門:工程學門
學類:其他工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:微型揚聲器散熱溫升熱參數最大耐功率最小平方法
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隨著科技快速的進步,伴隨著微型電子產品的發展,行動免持裝置揚聲器的需求量大增,揚聲器的音質追求也變得更為重視。揚聲器的溫升一直以來是電聲領域相當重要的課題。動圈式揚聲器是一種轉換效率相當差的換能器,通常只有5%的能量會轉化為聲能輸出,其餘95%皆會轉為熱能散發出去,也由於熱對於揚聲器頻率響應的表現會有負面的影響,因此揚聲器的散熱就顯得非常重要。
  本文首先透過量測來說明溫度上升會降低揚聲器的效率,然後建構一揚聲器溫升等效電路來分析揚聲器溫升,從結果發現微型揚聲器的溫升模擬曲線會由於熱參數不準確導致模擬準確率下降,為解決此問題,本文透過量測微型揚聲器的穩態溫度搭配有限元素法來得到正確的微型揚聲器溫升曲線,然後透過最小平方法擬合此溫升曲線來獲得準確的熱參數。以熱參數為基礎透過有限元素法來改變微型揚聲器的音圈、磁鐵及極片的尺寸及改變音圈軸材料和增設鰭片來探討對微型揚聲器溫升的影響,並彙整出設計資料庫,方便未來於開發中解決溫升問題。當輸入大功率給揚聲器時,時常會因為音圈溫度超出音圈膠負荷,導致音圈散圈、脫膠或短路等的永久損毀,因此本文透過量測得到微型揚聲器的最大耐溫,並搭配有限元素法來得到微型揚聲器的最大耐功率。
第一章 緒論.....16
1-1前言.....16
1-2研究動機.....17
1-3文獻回顧.....18
1-4文章架構.....21
第二章 應用理論.....23
2-1 聲學等效迴路理論.....23
  2-1.1 電路類比 .....23
  2-1.2 力學元件類比電路.....25
  2-1.3 聲學元件類比電路.....26
  2-1.4 轉換機制 .....29
2-2 揚聲器溫升等效迴路模型.....33
  2-2.1 熱參數類比電路.....33
  2-2.2 溫升等效電路的暫態行為.....35
第三章 揚聲器溫升模擬與量測.....41
3-1 量測設備介紹.....41
  3-1.1 KLIPPEL系統的LPM與LSI模組.....42
  3-1.2 SoundCheck軟體搭配B&;K量測系統.44
  3-1.3 揚聲器溫升測試儀(ODR-204).....46
3-2 溫升對揚聲器頻率響應的影響.....47
  3-2.1 以等效電路法探討溫升對揚聲器頻率響應的影響.....48
3-3 以量測驗證溫升對揚聲器頻率響應的影響....51
  3-3.1 實驗方法.....51
3-4 揚聲器溫升模擬與實測比較.....54
  3-4.1 輸入定電壓下電流與頻率的關係.....55
  3-4.2 揚聲器溫升模擬與實測比較.....56
3-5 結果與討論.....62
第四章 微型揚聲器溫升有限元素法模擬.....63
4-1 微型揚聲器溫升模擬.....63
  4-1.1 微型揚聲器構造.....64
  4-1.2 輸入之材料參數.....64
  4-1.3 輸入之空氣層與熱對流係數.....66
  4-1.4 定義音圈熱對流係數.....67
  4-1.5 模擬結果與實驗比較.....69
  4-1.6 高頻與低頻的模擬結果與實驗比較....70
4-2 溫升熱參數獲得.....72
  4-2.1 最小平方法擬合.....72
  4-2.2 新溫升熱參數.....73
  4-2.3溫升熱參數驗證.....74
4-3元件尺寸對溫升的影響.....77
  4-3.1熱參數基本理論.....77
  4-3.2以音圈質量改變音圈熱容Ctv對溫升曲線的影響.....78
  4-3.2以音圈尺寸改變音圈熱阻Rtv對溫升的影響.....79
4-3.2.1改變音圈內徑.....80
4-3.2.2改變音圈長度.....82
  4-3.3以磁鐵質量改變熱容Ctm對溫升之影響..83
  4-3.4以磁鐵尺寸改變磁鐵熱阻 Rtm對溫升的影響.....85
4-3.3.1改變磁鐵直徑.....85
4-3.3.2改變磁鐵厚度.....87
  4-3.6以上極片質量改變其熱容對溫升之影響..88
  4-3.7改變上極片尺寸.....90
4-3.7.1改變上極片直徑.....90
4-3.7.2改變上極片厚度.....92
  4-3.8資料庫.....94
4-4揚聲器溫升改善方法.....95
  4-4.1改變音圈軸材料對溫升的影響.....95
  4-4.2增加磁路結構鰭片對溫升的影響.....96
4-5預測最大耐功率.....98
  4-5.1音圈耐溫測試.....99
  4-5.2最大耐功率模擬.....100
4-6結論.....103
第五章 結論與未來展望.....104
5-1 結論.....104
5-2 未來研究方向.....106
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