本發(fā)明涉及車載揚聲器領(lǐng)域，特別涉及一種通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車工具的日益普及，汽車的車載音響與人們的關(guān)系越來越緊密。汽車內(nèi)音質(zhì)的優(yōu)劣成為當前市場關(guān)注的熱點。汽車音響涉及到物理器件的設(shè)計，包括揚聲器，腔體，以及汽車聲學(xué)環(huán)境的優(yōu)化等；汽車音響還涉及到音頻信號處理，例如均衡，環(huán)繞聲調(diào)整等。一個優(yōu)秀的高品質(zhì)汽車音響系統(tǒng)，低音單元尤為重要。當前，普遍的設(shè)計方案是將低音揚聲器單元設(shè)計成一個封閉的或者開孔的箱子放置在后備箱中，通過后備箱與車廂的間隙傳輸?shù)皖l聲波；也有第二種設(shè)計方案，在車廂與后備箱的隔板鈑金上開一個洞，讓低音單元直接輻射。上述第一個方案中，揚聲器的前向輻射受后備箱的腔體容積和空隙的聲質(zhì)量的共同作用，形成一個聲學(xué)濾波器，而該聲學(xué)濾波器的參數(shù)是不可控的，極有可能會抑制某些頻段聲波的傳輸；第二個方案中，低音單元的尺寸通常較大，在鈑金上開這么大孔，會影響鈑金的牢靠性，甚至容易隨著揚聲器單元的振動而發(fā)生結(jié)構(gòu)性振動損壞。此外，上述兩種方案中，揚聲器單元需要安裝在箱體內(nèi)，本身箱體的容積會受到后備箱的尺寸限制，進而影響了低音揚聲器的低頻輻射。

如果將揚聲器的前向或者后向聲波輻射的能量通過一個波導(dǎo)管引導(dǎo)進車廂，車廂后的鈑金僅需要開一個小口徑的孔，不會影響鈑金的牢靠性；同時揚聲器的另一面將以整個后備箱作為腔體。如果后備箱與外界空氣是連通的，那么可以認為低音揚聲器單元的后腔是無限大的。這種結(jié)構(gòu)稱為通風(fēng)式揚聲器，這將極大地增加揚聲器的低頻能量輻射。而這也是專利US8804991和專利US2013/0142380中的核心內(nèi)容所在。其主要通過一個管子將揚聲器后向輻射的能量導(dǎo)入車廂內(nèi)。管子與揚聲器的后腔作為一個赫姆霍茲共鳴器，可以通過調(diào)整后腔的大小和管子的長短粗細來調(diào)整低音揚聲器系統(tǒng)的低頻共振頻率和高頻截止頻率。

但是需要指出的是，目前的研究，包括上述兩篇專利中，均沒有給出具體調(diào)整揚聲器的低頻共振頻率的方法，也沒有給出管子的大小和后腔的大小設(shè)計會得到什么樣的頻響曲線；而且僅僅從赫姆霍茲共振器的設(shè)計角度出發(fā)，能夠調(diào)整的自由度太少，很可能滿足指標要求的管子長度不適合安裝在汽車中。

針對以上諸多問題，本發(fā)明提出了基于波導(dǎo)管理論進行設(shè)計通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)的方法，同時提出了一種通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)及其設(shè)計方法，該設(shè)計方法基于波導(dǎo)管及進行設(shè)計，可以調(diào)整控制的參數(shù)較多，自由度較大。

為達到上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案為：

一種車載通風(fēng)式低音揚聲器系統(tǒng)的設(shè)計方法，包括如下步驟：

S1、計算揚聲器系統(tǒng)當前的波導(dǎo)管的輻射阻抗；

S2、根據(jù)步驟S1得出的波導(dǎo)管輻射阻抗構(gòu)建揚聲器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；

S3、根據(jù)步驟S2建立的數(shù)學(xué)模型計算揚聲器系統(tǒng)的輻射聲場；

S4、將步驟S3得出的輻射聲場和期望的輻射聲場進行比較，若不滿足期望的輻射聲場，則調(diào)整波導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，步驟S1包括：

S1-1、計算波導(dǎo)管末端開口輻射組抗Z_ar，可以將管末端的開口看做無限大障板上的活塞輻射。波導(dǎo)管末端截面積為S_L，半徑為S_L，開口輻射組抗Z_ar如下式，

Z_ar＝R_ar+jωM_ar

其中，聲學(xué)輻射阻R_ar如下式，

聲學(xué)輻射抗M_ar如下式，

且，j為虛數(shù)單位，定義為j²＝-1，ω為角頻率，ρ₀為聲波傳播的介質(zhì)密度，本發(fā)明應(yīng)用于空氣介質(zhì)中，因此為空氣的密度，c₀為聲波在空氣中傳播的速度，k為波束，具體定義為k＝ω/c₀；

S1-2、計算波導(dǎo)管分布式阻抗，由于波導(dǎo)管并不一定是一個恒定截面的管子，其截面是隨長度變化的，因此在計算中需要考慮分布式參數(shù)。根據(jù)波導(dǎo)管的曲率變化將波導(dǎo)管劃分為n段，每一段為一個圓柱體，截面積為S_i、長度為Δl_i的第i段波導(dǎo)管的輻射感ΔL_i和輻射抗ΔC_i分別如下式所示，

其中，1≤i≤n；

S1-3、由于波導(dǎo)管的阻抗屬于分布式參數(shù)，通過步進計算得到波導(dǎo)管總的輻射阻抗，

計算第n段截面管與開口輻射組成的總阻抗Z_n，

計算第n-1段截面管與Z_n之間的總阻抗Z_n-1，

依此類推，到波導(dǎo)管與輻射開口的總的輻射阻抗Z_ao為

優(yōu)選地，步驟S2中的揚聲器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型用于描述揚聲器單元和波導(dǎo)管，整個揚聲器系統(tǒng)可以分為三個部分考慮：電路部分、振動部分和聲學(xué)部分。

優(yōu)選地，步驟S2包括：

S2-1、電路部分由音圈中的直流電阻、音圈的電感和音圈運動產(chǎn)生切割磁力線的動生電動勢。揚聲器系統(tǒng)電路的回路方程如下式，

其中，U(t)是揚聲器單元的前端功放輸出的電壓，R_e是音圈的直流電阻，i(t)是音圈中的電流，L_e是音圈的電感，Bl是電磁力感應(yīng)系數(shù)，v(t)是音圈的運動速度，t是時間；

S2-2、振動部分是指音圈和音圈連接的紙盆受到電磁驅(qū)動力和折環(huán)以及定心支片的彈性回復(fù)力的共同作用，產(chǎn)生往復(fù)振動，揚聲器系統(tǒng)的振動回路方程如下式，

其中，M_m是振膜和音圈的質(zhì)量、R_m是振動阻抗、K_m是折環(huán)等彈性部件的彈性力系數(shù)，x(t)是音圈和振膜的振動位移隨時間變化的關(guān)系；

S2-3，聲學(xué)部分是指揚聲器的紙盆振動作用空氣，使得空氣運動從而向外輻射聲波，聲學(xué)振動反之對紙盆也產(chǎn)生作用力需要進行考慮。這其中包括揚聲器一面面向空氣的自由輻射阻抗，以及另一面受到波導(dǎo)管作用的輻射阻抗的影響。將波導(dǎo)管的輻射阻抗對聲學(xué)振動的影響作為振動回路的聲學(xué)負載添加到所述振動回路方程中，波導(dǎo)管的輻射阻抗R_ao是輻射阻，包含了空氣直接作用和波導(dǎo)管作用，M_ao是輻射質(zhì)量，同時包含了一面空氣的直接作用，以及波導(dǎo)管的輻射影響，也叫做同振質(zhì)量。雖然該公式似乎沒有給出輻射抗的作用，其實輻射抗包含在輻射阻R_ao和輻射質(zhì)量M_ao中，因此，輻射阻和輻射質(zhì)量其實也包含了頻率，應(yīng)該是隨著頻率變化的函數(shù)，不能視作常量。振動回路方程改寫為，

其中，K_ms＝K_m，S_D是揚聲器紙盆的等效面積；

S2-4、考慮揚聲器系統(tǒng)的所有回路，所述數(shù)學(xué)模型如以下微分方程組所示，

優(yōu)選地，步驟S3中，求解所述數(shù)學(xué)模型，得出揚聲器系統(tǒng)的不同頻率點上的聲壓，根

據(jù)聲壓計算不同頻率點上的升壓級，得到揚聲器系統(tǒng)的聲壓級曲線。

更優(yōu)選地，根據(jù)步驟S3得到的聲壓級曲線，比較該曲線是否滿足期望的輻射聲場；若不滿足，設(shè)置新的波導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)參數(shù)，返回步驟S1，按照步驟S2、S3，重新求解得到新的聲壓級曲線，與期望的輻射聲場作比較；循環(huán)往復(fù)，直至得到滿足期望的輻射聲場的聲壓級曲線，保存對應(yīng)的波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)參數(shù)。

進一步地，所述波導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括截面積、變化曲率、長度。

進一步地，在重新設(shè)置波導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)參數(shù)時，只改變其中一個參數(shù)，其它參數(shù)保持不變。即，步驟S4中，根據(jù)步驟S3得到的聲壓級曲線，比較該曲線是否滿足所要求的性能指標；如果不滿足，返回步驟S1，設(shè)置新的波導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)，包括截面積大小，變化曲率以及波導(dǎo)管的長度等參數(shù)。按照步驟S2，步驟S3，重新計算求解得到新的聲壓級曲線，與性能指標進行比較；如此循環(huán)往復(fù)，直至得到滿足性能指標的聲壓級曲線，保存對應(yīng)的波導(dǎo)管的參數(shù)。在波導(dǎo)管的參數(shù)重新設(shè)置過程中，可以保持大多數(shù)的參數(shù)不變，只改變其中一個參數(shù)，變大或者變小，重新計算聲壓級，并與目標曲線進行對比，得到誤差，根據(jù)誤差的大小變化，進行調(diào)整，例如誤差變大了，就需要將該參數(shù)向反方向調(diào)整。

更優(yōu)選地，步驟S3包括：

S3-1、將所述微分方程組初始化，設(shè)置揚聲器單元的參數(shù)，結(jié)合步驟S1得出的波導(dǎo)管輻射阻抗，帶入到微分方程組中；

S3-2、采用前向歐拉法對微分方程組求解，

揚聲器系統(tǒng)的輸入輸出如下式所示，

y＝Ax

其中，A＝[0 1 0]，X^T＝[x₁ x₂ x₃]＝[i(t) x(t) dx/dt]；向量X滿足如下關(guān)系式

其中，

在離散時間域，將微分形式寫成一階前向差分形式，例如上述關(guān)系式改寫為

X(n+1)＝(ΔT·F+I)X(n)+ΔT·GU

其中，X(n)^T＝[x₁(n) x₂(n) x₃(n)]，I是單位向量，ΔT是采樣間隔時間；

S3-3、求解輻射聲壓，

根據(jù)步驟S3-2得到揚聲器單元振膜的振動速度，即x₃(n)，繼而得到揚聲器整個輻射面的體積速度x₃(n)S_D，記做U₀；

然后考察聲波經(jīng)過波導(dǎo)管，由于波導(dǎo)管是分布式的，因此，需要對每一節(jié)進行分析，首先，經(jīng)過第一節(jié)波導(dǎo)管后，體積速度U₁為

以此規(guī)律，逐步計算經(jīng)過每一節(jié)波導(dǎo)管后的體積速度，直至最末一節(jié)，也就是第n階波導(dǎo)管后的體積速度U_n為

最后，計算整個揚聲器系統(tǒng)不同頻率點的輻射聲壓p_r

得到不同頻率點上的聲壓，進而計算聲壓級，得到聲壓級曲線。

一種由所述的設(shè)計方法得到的通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)，包括盆架、磁路系統(tǒng)、設(shè)置在所述盆架上的具有正面和背面的紙盆、設(shè)置在所述盆架上的呈環(huán)形的定心支片支架以及設(shè)置在所述定心支片支架上的定心支片，所述定心支片、所述定心支片支架的內(nèi)壁以及所述盆架之間構(gòu)成內(nèi)容腔，所述磁路系統(tǒng)設(shè)置在所述內(nèi)容腔內(nèi)，所述紙盆背面、所述定心支片支架的外壁以及所述盆架之間構(gòu)成外容腔，其特征在于，所述通風(fēng)式車載低音揚聲器還包括至少一個用于將聲音穿至車廂內(nèi)的波導(dǎo)管，所述波導(dǎo)管包括至少一個位于所述外容腔內(nèi)的導(dǎo)向部以及和所述導(dǎo)向部連通的用于自汽車后備箱穿至車廂內(nèi)的出口部。

本發(fā)明還提供了一種通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)，包括：

波導(dǎo)管輻射阻抗計算模塊，引入傳輸線理論模型，采用分布式參數(shù)，離散化計算變截面的波導(dǎo)管的聲阻抗；

揚聲器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，建立考慮了波導(dǎo)管的輻射阻抗的影響的揚聲器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，波導(dǎo)管的輻射阻抗的存在將會影響揚聲器單元的振動特性，同樣也會影響揚聲器系統(tǒng)的輻射聲場特性；

揚聲器系統(tǒng)的求解模塊，采用時域狀態(tài)空間模型，求解揚聲器系統(tǒng)的微分方程，構(gòu)建系數(shù)矩陣，引入一階差分等效公式，得到遞進的求解表達式；

揚聲器系統(tǒng)的優(yōu)化模塊，比較計算得到的聲壓級曲線與目標曲線之間的誤差，根據(jù)誤差的變化，調(diào)整波導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)參數(shù)。在參數(shù)重新設(shè)置過程中，可以保持大多數(shù)的參數(shù)不變，只改變其中一個參數(shù)，變大或者變小，如果誤差變大了，就需要將該參數(shù)向反方向調(diào)整。

本發(fā)明采用以上方案，相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點：

1、將波導(dǎo)管的設(shè)計概念引入到通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)中，相比現(xiàn)有的基于赫姆霍茲共振器的設(shè)計方案，具有更高的設(shè)計自由度，可以調(diào)整控制的參數(shù)更多；

2、提出了基于傳輸線理論的波導(dǎo)管輻射阻抗的解析式計算方法，可以適用于各種變截面的波導(dǎo)管，對于實際工程操作具有較好的指導(dǎo)意義；

3、給出了考慮波導(dǎo)管的輻射阻抗的揚聲器系統(tǒng)的小信號參數(shù)數(shù)學(xué)模型，可以計及波導(dǎo)管的輻射阻抗對揚聲器單元的振動特性的影響；

4、本發(fā)明給出了采用狀態(tài)空間方程迭代計算波導(dǎo)管輻射聲場的方法，有利于工程計算，具有實用價值；

5、給出了通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法，通過誤差的大小變化，結(jié)合最小誤差迭代準則，調(diào)整波導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)參數(shù)，具有實際的工程意義，非常有利于實際的操作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提出的基于波導(dǎo)管設(shè)計的低音揚聲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2一維Volterra濾波器的框架結(jié)構(gòu)圖變截面波導(dǎo)管的分段示意圖；

圖3(a、b、c、d、e)是變截面波導(dǎo)管的不同結(jié)構(gòu)形式示意圖；

圖4是本發(fā)明的一種通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖1的車載低音揚聲器系統(tǒng)的波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)簡圖；

圖6是車載低音揚聲器系統(tǒng)的內(nèi)部示意圖；

圖7、8是車載低音揚聲器系統(tǒng)的兩種不同視角的內(nèi)部示意圖，圖中省略紙盆。

圖9是測量結(jié)果對比圖。

以上附圖中，

1、盆架；11、聲波導(dǎo)向板；110、第一斜面；12、第二聲波導(dǎo)向板；120、第二斜面；2、紙盆；3、波導(dǎo)管；31、導(dǎo)向部；32、出口部；4、障板；5、定心支片支架；50、透聲孔；6、內(nèi)容腔；7、外容腔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解。

本實例中采用一只低音揚聲器單元，其小信號參數(shù)如下：直流阻R_e＝3.53Ohm，電感L_e＝0.375mH，共振頻率f_s＝66.5Hz，振動質(zhì)量M_ms＝12.95g，阻尼R_ms＝0.994kg/s，定心支片和折環(huán)的彈性系數(shù)K_ms＝2.26N/mm，電磁驅(qū)動力系數(shù)Bl＝3.9N/A。

很明顯，如果選用封閉箱，整個低音揚聲器系統(tǒng)的共振頻率將會更高，遠遠不能達到低音系統(tǒng)的要求；如果選用倒相孔式音箱，可以拓展低頻，但是需要較大的箱體。如果采用現(xiàn)有的基于赫姆霍茲共振器設(shè)計低音揚聲器系統(tǒng)，需要一個腔體，同時一個管子，構(gòu)成赫姆霍茲共鳴器，在低頻段提供一個共振頻率，拓展低頻響應(yīng)，本實例中按照現(xiàn)有的設(shè)計方法設(shè)計了一個赫姆霍茲共鳴器式的通風(fēng)式低頻揚聲器系統(tǒng)作為對比。

本實例中采用波導(dǎo)管方式設(shè)計的通風(fēng)式車載低音揚聲器設(shè)計方法中，如圖1所示，揚聲器的背向聲波通過波導(dǎo)管沿箭頭所示方向向外輻射，揚聲器的正向聲波向自由空間或者一個較大的箱體(封閉或者開孔)輻射，波導(dǎo)管輻射的聲場與揚聲器正向輻射聲場之間有一個無限大的障板。在實際應(yīng)用場景中，該障板可以是后備箱與車廂之間的密封鈑金，鈑金上開一個孔，作為波導(dǎo)管的輻射孔。本實例中，設(shè)置波導(dǎo)管的長度、截面積變化特性后，計算波導(dǎo)管的聲學(xué)阻抗。如圖2所示，將波導(dǎo)管劃分為很多段，可以是不均勻地劃分。波導(dǎo)管的形狀可以是隨意變化的。設(shè)置好波導(dǎo)管的參數(shù)，計算得到聲學(xué)阻抗，就可以帶入到本發(fā)明給出的計算方程中求解得到波導(dǎo)管的輻射聲場，并對波導(dǎo)管的形狀結(jié)構(gòu)做一些調(diào)整修正。圖3給出了一些常規(guī)波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。波導(dǎo)管的截面可以是恒定的，如圖3(a)所示；也可以是逐漸增大的，如圖3(b)所示，逐漸增加截面積的波導(dǎo)管類似于號筒，可以減少聲波的傳輸損失；號筒也是一種特殊結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)管。圖3(c)是截面積逐漸減小的波導(dǎo)管，這樣的波導(dǎo)管的缺點是約束了聲波的傳播，帶來了一定的聲能量損失，但是該結(jié)構(gòu)可以有效地拓展揚聲器的低頻響應(yīng)。圖3(d)是截面積逐漸減小而后逐漸增加的波導(dǎo)管，因此同時兼具拓展揚聲器系統(tǒng)的低頻響應(yīng)和減少聲能量的傳播損失的優(yōu)點，本發(fā)明正是采用這樣的結(jié)構(gòu)。同時需要注意的是，該結(jié)構(gòu)中，最小截面積的大小設(shè)置，以及最小截面積所處的位置都是需要按照本發(fā)明指出的設(shè)計方法，反復(fù)進行迭代運算，尋找出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)。圖3(e)是截面積不變的波導(dǎo)管，與圖3(a)不同的是，波導(dǎo)管與揚聲器單元的相對位置不同。

下面參照圖4-8對該通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行詳細介紹。

如圖4-8所示，一種通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)，包括盆架1、磁路系統(tǒng)(圖中未示出)、設(shè)置在所述盆架1上的具有正面和背面的紙盆2、設(shè)置在所述盆架1上的呈環(huán)形的定心支片支架5以及設(shè)置在所述定心支片支架5上的定心支片(圖中未示出)，所述定心支片、所述定心支片支架5的內(nèi)壁以及所述盆架1之間構(gòu)成內(nèi)容腔6，所述磁路系統(tǒng)設(shè)置在所述內(nèi)容腔6內(nèi)，所述紙盆2背面、所述定心支片支架5的外壁以及所述盆架1之間構(gòu)成外容腔7。該通風(fēng)式車載低音揚聲器還包括至少一個用于將聲音傳至車廂內(nèi)的波導(dǎo)管3，波導(dǎo)管3包括至少一個位于所述外容腔7內(nèi)的導(dǎo)向部31以及和所述導(dǎo)向部31連通的用于自汽車后備箱穿至車廂內(nèi)的出口部32，除波導(dǎo)管3出口部32的末端外，該揚聲器系統(tǒng)的其它部分都位于汽車的后備箱內(nèi)。揚聲器單元與波導(dǎo)管3的結(jié)構(gòu)是一體的。揚聲器的紙盆2背面通過波導(dǎo)管3結(jié)構(gòu)向外輻射聲波。圖中給出了該低音揚聲器系統(tǒng)的障板4(相當于汽車后備箱與車廂連接的鈑金件)，在實際安裝中，將在一個無限大，或者近似無限大的板上開一個口，其余波導(dǎo)管3的出口和障板4實現(xiàn)無縫連接，以保證揚聲器紙盆2正面輻射與波導(dǎo)管3的輻射是隔離的。

導(dǎo)向部31包括設(shè)置在所述外容腔7內(nèi)的第一聲波導(dǎo)向板11和第二聲波導(dǎo)向板12，聲波導(dǎo)向板11、12具有用于構(gòu)成所述波導(dǎo)管3的一部分內(nèi)壁并將聲音導(dǎo)向至所述出口部32的斜面110、120。各聲波導(dǎo)向板11、12和所述盆架1固定連接或一體成形。具體地，第一聲波導(dǎo)向板11具有用于對聲波進行導(dǎo)向的第一斜面110，第二聲波導(dǎo)向板12具有用于將聲波再次導(dǎo)向至所述出口部32內(nèi)的第二斜面120，第二斜面120與第一斜面110相對設(shè)置。通過第一聲波導(dǎo)向板11和第二聲波導(dǎo)向板12對外容腔7進行分割，形成聲波在外容腔7內(nèi)的傳播通道，即波導(dǎo)管3的導(dǎo)向部31。出口部32為中空且兩端開放的矩形管狀，導(dǎo)向部31和盆架1固定連接或一體成形。波導(dǎo)管3包括兩個導(dǎo)向部31和一個出口部32，兩個導(dǎo)向部31分別連通出口部32并相對出口部32的中心軸對稱。定心支片支架5上開設(shè)有連通內(nèi)容腔6和波導(dǎo)管3(具體為導(dǎo)向部31)的透聲孔50。

具體而言，紙盆2的背面有兩個波導(dǎo)管3導(dǎo)向部31，兩個波導(dǎo)管3導(dǎo)向部31最后匯集到一個方形管狀的出口部32，向外(即，車廂內(nèi))輻射聲波，兩個波導(dǎo)管3導(dǎo)向部31的結(jié)構(gòu)是完全對稱的。該車載低音揚聲器的優(yōu)勢在于，根本不需要現(xiàn)有技術(shù)方案中揚聲器單元的后腔，因此，本實例中就將后腔改為波導(dǎo)管3導(dǎo)向部31，減小了整個揚聲器系統(tǒng)的體積，使得結(jié)構(gòu)相對緊湊。另外，這里的波導(dǎo)管3導(dǎo)向部31的通道并不是直線型，而是類似彎曲的“之”字形。當紙盆2向背向運動，壓縮空氣，產(chǎn)生聲波，聲波經(jīng)過第一斜面110導(dǎo)向后，再經(jīng)過第二斜面120導(dǎo)向，經(jīng)過一個準直線型管道的出口部32向外輻射。另外需要特別指出的是，透聲孔50可以連通定心支片背面的空氣和定心支片與紙盆2之間的空氣，使得兩個腔的聲波能量相加，都通過波導(dǎo)管3向外輻射，充分利用紙盆2背向的所有聲能量，提高系統(tǒng)的靈敏度。

從圖2給出了波導(dǎo)管3的結(jié)構(gòu)簡圖，從圖中可以更直觀地看出來，整個波導(dǎo)管3的截面積呈現(xiàn)逐漸減小然后逐漸增大的變化趨勢。這種結(jié)構(gòu)有利于拓展低頻，并且盡可能地減小了聲能量的傳輸損耗。從圖4、5可以看出揚聲器單元的結(jié)構(gòu)與聲波導(dǎo)管3是一體的，另外，定心支片與定心支片的支架形成了一個封閉的內(nèi)容腔6，內(nèi)容腔6內(nèi)的空氣和聲波能量均通過透聲孔50與外界連通，這樣可以有效提高系統(tǒng)的聲壓級，同時避免封閉腔體內(nèi)的空氣壓縮帶來的系統(tǒng)非線性失真。

本實例中，對基于本發(fā)明方法設(shè)計的通氣式低音揚聲器進行了性能測試，同時作為對比，還測試了基于現(xiàn)有技術(shù)方案的赫姆霍茲共鳴器式的通氣式低音揚聲器。實驗在全消聲室內(nèi)進行，揚聲器系統(tǒng)安裝在一個障板上，障板尺寸遠大于所研究頻帶內(nèi)的聲波的波長，在障板上預(yù)留方形孔與本實例中波導(dǎo)管出口口徑一致。距離波導(dǎo)管出口1m處放置B&K傳聲器4189，用來采集揚聲器的系統(tǒng)輸出信號。揚聲器和傳聲器在同一高度，距離地面(鋼絲網(wǎng)面，并不是真實的反射地面)1m。此外，實驗還選用其他硬件裝置，包括功率放大器，Klippel公司的R&D測量系統(tǒng)。

測量結(jié)果如圖9所示，圖中虛線是揚聲器單元安裝在障板上的頻響曲線，點劃線是現(xiàn)有的赫姆霍茲共鳴器式的揚聲器系統(tǒng)的頻響曲線，可以看到該結(jié)構(gòu)可以有效拓展揚聲器的低頻響應(yīng)；圖中實線是基于本發(fā)明方法設(shè)計的波導(dǎo)管式的低音揚聲器系統(tǒng)的頻響曲線，對比可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明方法設(shè)計的系統(tǒng)低頻拓展更為明顯，同時，由于波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)是一個多自由度的共振系統(tǒng)，將會引入更多的共振頻率點，因此在拓展低頻的同時，可以在別的頻點形成共振峰，例如本實例系統(tǒng)，在26Hz頻率出形成了明顯的共振峰，可以呈現(xiàn)更強勁的低音效果，這正是本發(fā)明所提出的基于波導(dǎo)管理論設(shè)計通風(fēng)式車載低音揚聲器系統(tǒng)的最大優(yōu)勢所在。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，是一種優(yōu)選的實施例，其目的在于熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明的精神實質(zhì)所作的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。