电容传声器的建模及性能分析

摘要

本文针对某军品声学测量系统对电容传声器的需求，结合电容传声器的理论研究和分析，通过对电容传声器建立数学物理模型进行性能分析，为电容传声器的研究提供一定的理论基础和性能改进的建议。
　　通过对周围张紧的圆形薄膜自由振动的研究，本文在合理假设的基础上建立了圆形薄膜自由振动的二阶偏微分运动方程，并使用分离变量法得到该方程的解，从而确定了圆形薄膜自由振动时有多种振动模态和振动频率，以及振幅与径向位置有关的特性。这两个特性相对于集中参数系统有着显著的不同。
　　上述圆形薄膜的分布参数模型及计算公式过于复杂，因此通过寻求等效的集中参数将其简化为集中参数模型，即质点的振动模型，并对其振动的位移、速度和加速度幅度进行控制。通过机电类比的方法建立了电容传声器极头的等效电路，分析了其后接前置放大器的重要性，并推导出电容传声器极头与前置放大器组合的传输函数。
　　估算了一种1/4吋电容传声器的设计参数，从参数计算公式、传输函数和等效电路模型等三个方面验证了上述集中参数模型的有效性。对该电容传声器的材料和工艺要求进行了详细说明，并对提高电容传声器稳定性、频响范围和动态范围等性能参数的方式提出了建议。

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1绪 论

1.1传声器的应用

1.2常见传声器类型及其发展

1.3某军品传声器的特殊要求

1.4国内外电容传声器的现状和本文研究的意义

1.5论文主要的研究内容与章节安排

2周围张紧圆形薄膜的振动模型

2.1电容传声器的换能原理

2.2圆形薄膜自由振动的数学物理方程

2.3偏微分方程求解及分析

2.4等效集中参数

2.5自由振动和强迫振动

2.6本章小结

3电容传声器模型的简化和传输函数

3.1工程设计中模型的基本要求

3.2电容传声器的集中参数振动方程

3.3电容传声器等效电路的建立

3.4前置放大器

3.5传输函数

3.6本章小结

4电容传声器设计计算和分析

4.1 1/4吋电容传声器结构和设计参数

4.2设计计算实例

4.3传输函数仿真与分析

4.4传声器模型的等效电路

4.5本章小结

5电容传声器工艺及性能分析

5.1材料和工艺要求

5.2传声器的稳定性

5.3传声器的低频响应

5.4传声器的高频响应

5.5传声器的动态范围

5.6本章小结

6结论与展望

6.1论文总结

6.2创新点

6.3工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢