踏板参数化阵列音箱的设计、分析与实验验证

本研究探讨了踏板参数化阵列音箱（SPPAL）的设计与分析，该方案作为传统阵列式参数化音箱的替代方案。SPPAL采用单个兰格维尔型超声换能器配合挠性踏板，通过非线性声学相互作用产生窄束 audible 声。为评估和优化 SPPAL 的性能，开发了集成建模框架，包括用于换能器动力学的近似三维模型、用于关联踏板与刚性活塞行为的等效比率公式，以及用于非线性声场仿真的球面波展开方法。通过多目标分析优化换能器的双谐振行为，以提升低频音频性能。实验验证包括换能器的频率响应与模态分析，以及声场测量。进一步通过与实验数据比较验证了解析方法。此外，识别出组合谐振——一种由互谐波引起的意外结构激励——是SPPAL操作中固有的现象。研究结果为开发高效、紧凑且可制造的采用板基挠性振动的参数组音箱提供了实用指导。