There are many factors which affect the acoustical properties of a micro-speaker. Among the factors, the shape of the diaphragm is considered in this study. As an investigating method, the finite element methods and measurement techniques applied to study the acoustical properties according to diaphragm shape. In order to vary the stiffness of the diaphragm, the some patterns of comb teeth, such as the angle and the number of comb teeth, are applied to diaphragm. We can confirm that the change of the stiffness by the changing diaphragm shape affects the vibration and sound properties of the speaker. As a result, the reduction of the angle of the comb teeth increases the diaphragm stiffness and shifts the resonance frequency to a higher frequency range. The number of the comb teeth is related to the stiffness of the edge part.
Recently, various acoustic artifacts that contains speaker have been produced such as cellular phone. Speaker consists of diaphragm generating sound and coil vibrating diaphragm. Generally, good speaker means that it has a wide frequency range, high output power rate to input power and flat sound pressure level in specified frequency range. Acoustic characteristic was estimated through the experiment and computer simulation, or sound power was controlled with acoustic sensitivity in a natural frequency range fer last decade. However, the flatness of sound pressure level has not been considered to enhance the sound quality of a speaker. Tn this study, a method for speaker design is proposed for a good acoustic characteristic, which is flatness of SPL(sound pressure level) and wideness between the first and second natural frequency. SYSNOISE is used fer acoustic analysis and ANSYS is used for harmonic response analysis and modal analysis. Optimization for acoustic characteristics of a speaker diaphragm is performed using ModelCenter. All analyses are done within a frequency domain. And we confirm that the experimental and computational simulations have similar trend.
Micro speakers are used to reproduce sound in small electric and information and communications devices, such as cellular phones, PMPs, and MP3 players. The acoustical properties and sound quality, which are changed due to the decreased size of the speaker, are often adjusted varying the type and thickness of the diaphragm. The most widely used diaphragm material is thin polymer. It was previously reported by the author of this paper that the resonance frequency of a micro speaker is changed by the type and thickness of a polymer diaphragm. In this paper, the frequency response near the resonance frequency of a micro speaker was studied as functions of the type and thickness of the polymer diaphragm. While $R_{max}$ and $R_{DC}$ were affected by the type and thickness, an analysis of the electrical impedance curve revealed that $R_o(= R_{max}/R_{DC})$ and ${\Delta}f$ were not changed. Thus, $Q_{TS}$ which was function of $R_o$, ${\Delta}f$, and the resonance frequency, is only related to the resonance frequency. The increase of the resonance frequency led to a proportional rise of $Q_{TS}$. The change of the frequency response near the resonance frequency was not dependent on the type or thickness of the polymer diaphragm, but was affected by the resonance frequency.
This study uses a characteristic function to explain correlations between the objective function and design variables. Analysis of means and table of orthogonal array were carried out. The change of shape of diaphragm, thickness of diaphragm and voice coil weight based on the table of orthogonal array is made. Therefore this study carried to decide shape of diaphragm, voice coil weight and thickness of diaphragm for minimizing 1st natural frequency and maximizing 2nd natural frequency of diaphragm using design of experiments and characteristic function with constraints. we showed improved design factors that minimized 1st natural frequency and maximized 2nd natural frequency of diaphragm.
In this work, a new type speaker which features various resonant frequencies is proposed utilizing a magneto-rheological (MR) fluid and its performance is evaluated in terms of the change of the field-dependent sound pressure level. In order to achieve this goal, a whole concept of the speaker system is firstly discussed and subsequently a controllable diaphragm is made using MR fluid whose rheological properties such as viscosity are controllable by the magnitude of magnetic field. Then, the proposed speaker system consisting of the inner structure and the squeeze mode type of MR diaphragm is established in an anechoic room The effectiveness of the proposed speaker system is experimentally evaluated at two different conditions; with and without the magnetic field. It is shown from experimental tests that the sound pressure level at different sound source can be controlled which is not able to achieve using one conventional speaker system.
Micro-speaker diaphragms play an important role in generating a desired audio response. The diaphragm is generally a circular membrane, and the cross section is a double dome, with an inner dome and an outer dome. To improve the sound quality of the speaker, a number of corrugations may be included in the outer dome region. In this study, the role of these corrugations is investigated using two kinds of finite element method (FEM) calculations. Structural FEM modeling was carried out to investigate the change in stiffness of the diaphragm when the corrugations were included. Modal FEM modeling was then carried out to compare the natural frequencies and the resulting vibrational modes of the plain and corrugated diaphragms. The effects of the corrugations on the vibration characteristics of the diaphragm are discussed.
본 연구에서는 마이크로스피커에 사용되는 진동판의 재질에 따른 음향특성을 연구하였다. 진동판의 재료가 달라지면 영률과 밀도가 바뀌게 되고, 그로 인하여 재질에 따라서 음속과 스티프니스 값이 변하게 된다. 그 결과로써, 공명진동 수는 PEl, PPS, PET, PEN의 순서로 점차 높게 나타났으며, 이는 이론적으로 예측된 결과와 정확히 일치하였다. 진동판의 재질은 저음으로부터 최저공명진동수 ($f_s$)까지 음압이 증가하는 변화율이나 최고한계공명진동수 ($f_h$)에는 영향을 주지 않았다. 그러나 임피던스 특성에서 얻어진 공명진동수가 낮은 재질의 순서대로 저음영역이 강하게 나타났다.
This study uses a characteristic function to explain correlations between the objective function and design variables. Analysis of means and table of orthogonal array were carried out. The change of shape of diaphragm, thickness of diaphragm and voice coil weight based on the table of orthogonal array Is made. Therefore this study carried to decide design variables for minimizing 1st natural frequency and maximizing 2nd natural frequency of diaphragm using design of experiments and characteristic function with constraints. we showed improved design variables.
Information technology devices, such as cellular phones, MP3s and so on, due to restrictions of space, require thin and small micro-speakers to generate sound. The reduction of the size of micro-speakers has resulted in the decrease of sound quality, due to such factors as frequency range and sound pressure level. In this study, the acoustical properties of oval microspeakers has been studied as a function of pattern shape on the diaphragm. The other conditions of micro-speakers, except for the pattern, was not changed. When the pattern is present on the diaphragm and the shape of pattern was a whirlwind, the resonance frequency was reduced due to the decrease of tensile strength of diaphragm. The patterns presented in the semi-minor axis of diaphragm did not effect a change of resonance frequency. However, increasing the number of patterns in the semimajor axis of diaphragm became a reason for the decrease of resonance frequency on edge side. When the depth of pattern on edge side was increased, the resonance frequency was decreased due to reduction of geometrical stiffness. If the height of edge and dome were increased, the resonance frequency and geometrical stiffness rapidly increased. After reaching the maximum values, they began to decrease with the continuous increase of height.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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