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Tutorial 1Sealed Highpass Enclosure教程 1 高通密闭箱的设计重点单元（转换器）模型介绍箱体模型介绍系统曲线和指引曲线介绍 参数曲线介绍单元模型的差异ES程序共同特性本例子介绍ES程序的一些共有特性，能解答许多初次使用箱体设计程序中的问题。本例子的焦点在于介绍针对同一单元 而使用3种不同类型参数建立的单元模型（分别是STD、TSL、LTD，LEAP5支持这3种类型的单元模型），并指出它们的仿真能力和差异。目的本设计从最基础开始，箱体为简朴的使用15英寸低音单元的高通密闭箱。本例不注重怎么选择特定的低频响应-但当然要按已知情况指定箱体尺寸。重要任务是设立仿真必须的程序参数。初始数据如下-箱体：高通密闭箱-形状：长方形-宽度：23英寸-高度：24.75英寸-深度：13.5英寸-内壁：0.75 英寸-填充材料:无-单元: TL1603-单元位置:前障板中心虽然这是非常简朴的箱体，也反映了ES程序能进行广泛的分析并提供大量的数据，同时会与真实的测量结果做对比。EnclosureShop1Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1单元在对设计进行仿真前，单元模型必须放在单元库文献中，否则我们应先建立该单元的条目。本例需要使用的几个单元模型已经在 Tutorial.Ltd 库文献中。开始新设计打开EnclosureShop程序，跟着下文中的环节一步一步来做。以下操作假定软件安装在C:盘。一方面我们新建一个设计，然后保存到Tutorial1文献夹中。 n 选择File | New 菜单.现在可以输入作者名字等信息 n 选择Graph | Notes 菜单.在 Person 域中输入名字, Company 中输入公司名, Project 中输入设计名称.- 点OK关闭对话框. n选择 File | SaveAs 菜单.现在我们将保存设计在文献夹Projects- Enclosures Tutorial-1下，文献名为Tutor-1，按上述途径定位后，输入文献名，按Save进行保存。2EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass Enclosure现在最大化任一个图表窗口。n 在任一图表窗口的最大化按钮上单击屏幕将会如下图中下方所示，当图表窗口最大化时，在工具栏处会出现一个图表按钮选择栏，通过点击图表的按钮（名字），即可在不同曲线之间切换。EnclosureShop3Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1TransducerParameters Enclosure ParametersAnalysisParametersCalculate3D LayoutParametersEdit 菜单Edit菜单是程序的控制中枢，该菜单涉及五个子项（也可以用上图的工具按钮来访问），该五项提供任何设计中定义参数的核心功能。最初的参数定义通常会按从左至右的顺序来进行。 n 选择 Edit | Transducer Parameters Transducer Parameters（单元参数） 对话框将如下页图所示，该对话框提供单元的建立、编辑和库管理的功能，分左右两个窗口，左窗口显示库文献，同时右窗口显示当前选择的库中的可用单元。对话框下方的 Graph按钮可查看某一选定的单元图表，这些图表是根据模型中各种参数计算出来的，左边的小按钮可以切换各种类型（如SPL、IMP等。本例中所用到的三个单元模型都可以在Tutorial 库中找到，它们是 TL1603/LTD、TL1603/TSL和TL1603/ STD. 这是同一15寸单元的三种类型的单元模型。注意：假如你安装程序的目录不是C盘，则应指定单元库的文献夹。4EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass EnclosureEnclosureShop5Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1- 在 TL1603.LTD 模型条目上双击，则出现明细参数的对话框， 这里进入单元参数编辑模式，单元可以在这里被建立、引入、编辑，根据不同的模型各编辑项的可用状态会改变。- 点 Cancel 按钮关闭编辑模式.既然单元库中已经存在本例子所用的单元，我们暂时不用新建。同时我们要注意这里选择的单元模型并不会立即使用在我们后面的箱体中，但我们在这里必须要选择包含后面设计将使用的单元的库文献。- 核对目前在左窗口中已经选择Tutorial.LTD文献.- 点 Exit 按钮关闭此对话框.6EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass EnclosureModel 菜单模型菜单用于选择设计的箱体模型，其菜单展开后和快捷工具按钮如上，涉及了8个可选类型，其中最后一个是自定义的模型用于建造随意的箱体结构。我们只能同时选择一种箱体模型 ，在这时候，菜单里的选中勾和工具按钮会突出显示，如上图我们选择的是高通密闭箱。稍后出现的箱体参数对话框的内容将会随箱体模型的改变而改变。-核对我们选择了Sealed Highpass Enclosure 即高通密闭箱模型. n 选择 Edit | Enclosure Parameters 编辑|箱体参数菜单项.该对话框定义设计箱体的参数，我们可以看到该对话框分为几个方框组： Shell/Chamber（外壳、内腔）, Domain（放置区域）, Chamber（内腔填充）, Transducer（单元）. 不同的箱体模型对话框将会有不同的组和内容。单元的组方框用于指定我们使用的单元，这里允许定义多个单元并可定义他们的安装方式（物理耦合）和电气接线方式（电耦合）。.EnclosureShop7Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1- 点黄色的文献夹图标.出现单元选择对话框。- 在左边窗口选择Tutorial.LTD 文献.- 在右边窗口选择名称为 TL1603, LTD Model 的单元 .- 点Ok关闭.单元名称和其库文献名会出现在箱体参数对话框中的Transducer（单元）方框组中。已选择的单元其参数会所有引入并包含到箱体参数内，因此就算原库文献或单元条目删除掉，该已选择的单元参数还是包含在箱体参数内。因此假如你以后更新库文献的单元参数，你或许需要更新你的箱体设计。Transducer 方框组中其余参数不变，在Chamber 方框组中，我们可定义箱体内部填充的吸音材料等，在本例中假设不填充任何材料。- 在 Vfill (Volume Fill，填充体积)比例域中填入0.0.8EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass Enclosure外壳/内腔方框组用于调整箱体的内外尺寸，由于本箱体很简朴只存在一个内腔，因此它们的规格是相同的。我们可以看到该域的数字为灰色表达不能直接输入体积，旁边有一个小立体方块，我们可点它来选择箱体的物理形状和尺寸。- 点击小立体方块. 出现体积参数对话框 如左图，. - 在 shape（形状）部分选择box（长方体）- 勾选 External dimensions（外部尺寸）- 点击Length（长度）按钮使其单位为In（英寸）- 点击Volume（体积）按钮令单位为 Ft（立方英尺）- 在Wall Thickness（板厚）中输入0.75- Depth（深度）为13.5- Width（宽度）为23- Height（高度）为26.5- 右方 Occupied（体积占用）中输入0.2可以看到内部净容积为 3.53 Ft 。- 点Ok 关闭.此时回到箱体参数对话框，最后我们在Domain（放置区域）中定义该箱体的外部环境，这里我们可以指定特定的环境空间体积。本例子我们选择Infinite Baffle（无限大障板）类型和Infinite（无限大）的体积- 核对已选择Infinite Baffle.- 点 Volume域中的小立体方块.- 选择 Infinite 形状，点OK关闭.- 点Ok关闭箱体参数对话框.EnclosureShop9Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1 n 选择 Edit | Analysis Parameters 菜单项.该对话框控制设计中的分析参数，许多参数已经设为合理的值，但这里我们更改输入功率为1W。- 在Power/Spk域中输入1。- 点OK关闭.现在准备定义箱体的3D布局，ES能精确模拟整个包围箱体的三维空间，因此单元和倒相孔的位置、方向和主目的仿真点必须先定义好，这些功能可在3D布局参数对话框中完毕。 n 选择 Edit | Layout Parameters （布局参数）菜单(或按F5).会出现如下图的大窗口对话框，并模拟出一个三维的空间，其中灰色的大平面象征无限大障板（我们在前面箱体参数设定放置区域为无限大障板），箱体嵌入障板中心，两个圆环状箭头分别表达水平和垂直极指向的途径，主目的位于两圆环的交点上。按下鼠标左键在3D图内拖动，我们可以旋转、移动观看角度和方位。在本例子中假设默认的位置已经对的，因此不用做任何的改动。-点OK关闭。10EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass EnclosureEnclosureShop11Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1现在已经定义好分析所需要的所有参数，使用 Edit | Calculate菜单项我们可以分析并获得需要的结果和曲线. n 选择 Edit | Calculate菜单项(或按F9).分析的过程在右下角的状态栏中显示，根据仿真的复杂限度一般分几个过程。本例中我们将箱体前障板嵌入无限大平面中，因此前障板边角的衍射变不用进行分析了，因此速度会不久。分析完毕后，系统曲线并不会立刻显示（指新设计中），我们需要将其展示。 n 选择 Graph | System Curves图表|系统曲线菜单(或按F4).系统分析产生的图表称为系统曲线，本例子中将产生34条曲线（其中有许多是极响应曲线），我们展示所有的曲线。- 点 Show All 按钮, 点OK关闭.12EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass Enclosuren 点 SPL图表选择按钮. n 选择 Scale | Auto（刻度|自动） 或 Up/Dn 上/下 菜单来观看，屏幕将会类似下图， 该图表中将显示4条曲线，2条大约位于95DB附近而另两条高出很多。低的两条中，其中一条砖红色的是主仿真点（即虚拟的测量MIC）处的频率响应，另一条则是功率响应。本例子中主仿真点为单元轴响，距离为1米-其实该点可以放置在空间任一点上，功率响应反映辐射在半场空间中的总声功率。我们可以看到由于单元的指向性，在频率趋向变高时总辐射功率变小，而在低频时由于辐射无指向的因此它跟轴响响应同样。同样我们在这两条曲线中可以看到，中高频部分由于箱体内腔的反射引起了响应的波动。SPL 0H,0VSPL PwrEnclosureShop13Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1使用刻度上移可以看到较高的两条曲线，绿色的那条曲线（接近130db）为内腔响应而接近117DB的那条为单元近场响应。注意内腔引起的急剧的初次反射（550HZ附近）影响了其余所有的响应曲线。ES会提供每一个腔体的响应和每一个单元、倒相孔的近场响应并将它们按规则进行叠加得到主目的和功率响应。通常为了避免混乱我们还会根据需要关闭一些曲线。 n分别点 Impedance（阻抗）, Excursion（位移）, Velocity（速度）, Acceleration（加速度）图表按钮. 同样会提供针对每一个单元或倒相孔的曲线，下几页的图是分析的一些结果。Internal ChamberSpkr Near14EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass EnclosureEnclosureShop15Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 116EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass Enclosuren 点极轴响应图表选择按钮.如下图所示，注意这里事实上涉及了水平和垂直两组，由于放置区域是无限大障板，因此他们是对称的并且水平和垂直是同样的。无限大障板引起的效应也很明显，在障板后部完全没有声辐射，所有的辐射只出现在障板前半部分。随着频率渐增单元的指向性变得越来越锋利，ES模拟的结果受单元振膜形状和剖面形状影响。同时极轴响应也可以规格化到它们的轴响响应上，这也是一种比较通用的观测极响应的方法，具体可以在分析参数中设立。EnclosureShop17Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1与实际测量的的对比按照不同的参数，制作了样箱并采用LMS系统进行测量，测量的结果位于Tutorial-1 文献夹中，将测量结果和ES分析的结果进行对比可以验证它们之间的相关性。 n 选择 Utilities | Import Curve Data （实用工具|导入曲线数据菜单）.出现如左图的对话框，可以导入SPL曲线.- 定位于 Tutorial-1 文献夹- 点选3个 SPL开头的文献- 选择 Guide Curve entry（指引曲线条目）为 #1- 设立Left Vertical data （左垂直轴数据）为SPL ，单位为dB.- 点 Execute（执行） 按钮.现在导入阻抗数据- 点选 IMP_Sealed 文献-选择 Guide Curve entry为 #5-设立Left Vertical data为Imp ，单位为 Lin/Log.- 点Execute 按钮.现在导入加速度曲线- 点选 Ams_Sealed文献, 选择Guide Curve entry 为#7, 设立 Left Vert 为Accel.- 点Execute 按钮.现在导入速度曲线- 点选 Vms_Sealed 文献, 选择 entry 为#8, 设立Left Vert 为 Veloc.- 点 Execute 按钮.现在导入位移数据.- 点选 Xms_Sealed 文献, 选择 entry 为#9, 设立Left Vert 为 Excur.- 点Execute 按钮.- 点 Exit 关闭对话框.18EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass Enclosure n 选择 Graph | Guide Curves 图表|指引曲线菜单项.指引曲线库将类似下图所示- 点 Ok关闭该对话框. n点 Acceleration图表选择按钮.如下页图所示，将显示2条加速度曲线，它们在整个频率范围内显示出极好的一致性，特别是在200HZ以下非常吻合，但在500HZ附近出现了一系列的谷值，这是反映该段频率附近内腔引起了驻波-由于本箱体并没有采用内部阻尼材料。在更高的频率上振膜已经不再类似活塞运动了。 n 点 Velocity 图表选择按钮.如下页图所示，将显示2条速度曲线，同样它们在整个频率范围内显示出极好的一致性，特别是在200HZ以下非常吻合，内腔在500HZ附近引起了驻波，在十分高的频率上，得到的已经是设备和加速计自身的本底噪音。EnclosureShop19Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1SimulationMeasurementMeasurementSimulation20EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass Enclosuren 点Excursion 图表选择 按钮.模拟和实际测量的位移曲线如下页的上图所示，200HZ以下十分接近，内腔的谐振出现在500HZ附近。 n 点 Impedance 图表选择 按钮.模拟和实际测量的阻抗曲线如下页的下图所示，整个频率范围内都十分接近，同时我们可以看见内腔谐振也会反映在阻抗曲线上（500-1000HZ间） n 点 SPL 图表选择 按钮.大量的曲线出现在 SPL 图表内，为更好进行对比，我们可以单独看模拟和实际测量的每一种SPL曲线。 n 选择 Graph | System Curves 菜单项.取消勾选 #2, #28, #29号曲线，点OK关闭对话框 n 选择 Graph | Guide Curves 菜单项.取消勾选 #2, #3号曲线，点OK关闭对话框。当调整好刻度后，轴向响应的对比如下页的上图所示，在十分低的频率下测量结果中包含了噪音干扰，该测量在仓库进行，因此整个频率范围内都出现了小量反射的影响，但总体走向是非常一致的。 n 选择 Graph | System Curves 菜单项.- 取消勾选 #1并勾选 #29号曲线，点OK关闭对话框 n 选择 Graph | Guide Curves 菜单项.- 取消勾选 #1, 勾选 #3号曲线，点OK关闭对话框EnclosureShop21Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1SimulationMeasurementMeasurementSimulation22EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass EnclosureOn-Axis ResponseMeasurementSimulationNear-Field ResponseMeasurementSimulationEnclosureShop23Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1当调整好刻度后，近场响应的对比如上页的下图所示，测量结果是将测量MIC十分靠近振膜表面（约0.1英寸）来获得的，在高频段测量结果变得无规则，同时我们也可以看到内腔谐振影响了500-1000HZ的近场测量结果，无论如何两者250HZ以下是非常一致的。 n 选择 Graph | System Curves 菜单项.- 取消勾选 #29勾选 #28号曲线，点OK关闭对话框 n 选择 Graph | Guide Curves 菜单项.- 取消勾选#3勾选 #2号曲线，点OK关闭对话框 当调整好刻度后，内腔体响应的对比如下图所示，测量MIC放置在腔体内以获得测量结果，我们可以看到在腔体内发生了巨大的反射，模拟的结果对这些反射进行了恰当的表达。Chamber ResponseMeasurementSimulation24EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass Enclosure基于单元 TSL模型的分析以上的所有分析都是基于TL1603单元的LTD模型来进行的，如前所述在单元库中有该单元的3个不同类型的模型，我们现在用TSL模型来看看。一方面我们保持此用LTD模型的文献，然后将使用TSL模型后的文献此外保存。 n 选择 File | Save 菜单项 (或按CTRL-S)n 选择 File | SaveAs 菜单项- 修改其名字为 Tutor-1_TSL.led，点OK保存。返回Enclosure Parameters箱体参数对话框以改变箱体使用的单元 n 选择 Edit | Enclosure Parameters 菜单项- 点小文献夹按钮.- 在右窗口选择 TL1603, TSL Model .- 点 Ok 按钮 - 再点Ok关闭箱体参数对话框 既然我们更改了单元，就必须重新进入3D布局对话框（就算箱体结构和单元布局不改变的情况下也必须进入），这是由于振膜模型是在布局对话框里建立的。 n 选择 Edit | Layout Parameters 菜单项 (F5).- 点OK关闭 (或直接按 ENTER).现在可以用新的TSL模型来进行分析了.n 选择 Edit | Calculate 菜单项 (F9).EnclosureShop25Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1我们的重要爱好在轴响响应上，因此我们可关闭掉当前的腔体响应并显示轴向及测量曲线。 n 选择 Graph | System Curves 菜单项.- 取消勾选#28勾选 #1号曲线，点OK关闭对话框。 n 选择 Graph | Guide Curves 菜单项.- 取消勾选#2勾选#1 #1号曲线，点OK关闭对话框。当调整好刻度后，对比如下图所示，也许不太明显的是，模拟结果中70HZ的隆起有点变低了，测量结果比模拟的结果高了一点，其他的结果则类似采用LTD模型，下一个阻抗曲线的对比图更能直观地反映接近谐振频率附近的不同。26EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass Enclosuren 点 Impedance 图表选择 按钮.下图的阻抗对比更能反映使用TSL模型后测量和模拟结果的差异，在谐振频率附近的模拟结果比实际测量的低了不少，但中高频还是比较吻合的。明显地LTD和TSL模型之间的不同发生在谐振频率附近，它们之间的改变反映了它们精确模拟Rms的能力。TSL模型假设在所有频率下Rms保持常量，Rms原定义是在28HZ（自由场谐振频率）时的值，但当单元安装到密闭箱后谐振频率上升至55HZ，但28HZ和55HZ时的等效Rms值并不相同，因此产生了阻抗的误差-由于悬挂系统损失并不是常数而是频率的函数，正如前面的示范，LTD模型更能对的反映Rms。EnclosureShop27Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1基于单元STD模型的分析现在我们看看STD模型，这其实就是标准通用的扬声器低频模型。前面我们已经保存了 采用TSL模型的文献，现在采用STD模型后我们保存为此外的文献名。 n 选择 File | Save 菜单项 (或者按 CTRL-S)n 选择 File | SaveAs 菜单项- 改变文献名为Tutor-1_STD.led。点OK返回Enclosure Parameters箱体参数对话框以改变箱体使用的单元 n 选择 Edit | Enclosure Parameters 菜单项- 点小文献夹按钮.- 在右窗口选择 TL1603, STD Model .- 点 Ok 按钮 - 再点Ok关闭箱体参数对话框 既然我们更改了单元，就必须重新进入3D布局对话框（就算箱体结构和单元布局不改变的情况下也必须进入），这是由于振膜模型是在布局对话框里建立的。 n 选择 Edit | Layout Parameters 菜单项 (F5).点OK关闭现在可以用新的STD模型来进行分析了 n 选择 Edit | Calculate 菜单项 (F9).28EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass Enclosure下图的阻抗对比了反映使用STD模型后测量和模拟结果的差异，在整个频率范围内都出现了较大的差别。标准的STD模型缺少精确反映磁路阻抗的能力，由于其采用了固定的音圈电感Levc和固定的音圈电阻Revc，会在中、高频产生明显的错误，下图证实磁路阻抗的误差甚至在低频直到10HZ时仍出现。对阻抗模拟的误差直接引致了SPL的误差，由于在动圈单元中声输出依赖与通过音圈的电流，而电流是阻抗的函数，假如阻抗升高则电流减少，声输出也减少。因此我们预期在STD模型中SPL曲线会有教大的改变，既然中频段的阻抗减少较多，该段的SPL应当会更高。EnclosureShop29Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1 n 点 SPL 图表选择 按钮.下图的SPL图表显基于STD模型的模拟和测量结果，测量结果在70HZ附近的隆起部分，模拟结果反映变平了很多，然而200-1000HZ间模拟结果高了几个DB，它改变了低频和中频之间的平衡。谐振频率附近的差异导致了系统Q值的差异，因此改变了70HZ附近隆起的状态，该错误同样出现在TSL模型中而产生了约0.5DB的差异。然而，STD模型在200-1000HZ间产生了2-3DB的差异，TSL在该频段内却没有差异。因此在STD和TSL模型之间的最大差异就是TSL可以更精确地模拟磁路阻抗，这在大磁路结构的单元上特别重要。30EnclosureShopApplication ManualTutorial 1Sealed Highpass Enclosuren 点 Design 图表选择 按钮.设计参数表中反映了箱体设计的文档，如下页所示，该页可打印成文档用途，该页涉及了设计中的一些参数和记录，我们现在保存该文献。 n 选择 File | Save 菜单(或按 CTRL-S)概述以上示范了用ES进行基本的输入和模拟设计，同时我们检查了使用3种不同类型的模型进行模拟的差异，对比真实测量的结果表白使用LTD模型能获得十分精确的结果，然而使用TSL或STD模型会产生约0.5-3DB的差异。因此，最重要的是要理解每一种模型使用时的精度和其局限性，LTD模型提供了高精度和高能力，下一个教程将会进一步探讨该模型在各种功率下的分析能力。然而，LTD模型参数的获得较为复杂和冗长，为获得对的的参数在测量时又必须很小心。TSL模型则提供了折中，因此一般推荐使用TSL模型。注：完毕本教程将产生如下文献 Tutorial-1.led, Tutorial-1_TSL.led, and Tutorial-1_STD.led.EnclosureShop31Application ManualSealed Highpass EnclosureTutorial 1