入耳式耳机的仿真模型

这里所有的仿真都是基于Spectrum Software公司出的MicroCAP 11 电路仿真软件，里面集成了KTI建立的声学库。下面讨论的是在这个声学库的基础上，如何组建一个完整的入耳式耳机的声学仿真模型，并和实际测试结果对比。

入耳式耳机通常的佩戴方式如下图所示，最右边是我们将要进行仿真的耳机。

图1

而入耳式耳机的测试示意图，下图所示。

图2

其详细的入耳式耳机内部结构，大致可以分为无泄漏设计和平衡泄露设计

图3  无泄漏设计

图4 平衡泄漏设计

即使在非常小的器件里，Thiele-Small参数仍然适用，需要结合器件内部的腔体和管道，建立起耳机芯的声学模型

图5 耳机芯结构截面图

图6 耳机芯声学模型

耳机芯的声学模型里面所使用的TS参数，都是通过激光测距配合电压曲线（如下图），电流曲线，外加已知量Sd或灵敏度，测得所需要的参数。

图7 激光测距在TS参数测试中的使用

如此，可以将耳机测试转化成如下图所示的等效电路图。

图8 耳机仿真模型

其中，耳机芯为依照图6中耳机芯模型建立起来的宏。在耳机芯的后部贴有后网布，后部的体积速度经过后网布终止于后腔。耳机芯前部的体积速度，经过前腔，前管道，前网布，通过橡胶套耦合到IEC711的耳道里。

下面继续讲解一下网布，声导管和IEC711耳朵的模型。

薄的均匀细密网布可以看成纯声阻, 可以根据网布公司提供的数据进行计算

图9 Sefar网布参数

红色框内标注的是声学阻尼，分成MKS和CGS的，我们需要使用MKS单位制。

这里的声阻，实际是比流阻, R = Δp / U 这里的Δp是网布两面的压力差，u流速，参数跟面积无关；在特定面积上的阻尼，表示为R = Δp / U , 这里的U是体积流速。

图10 后网布

如上图，后网布的有效透气面积约为2mm²,  计算得到的阻尼如下，该值用于赋给耳机芯后面的网布。

另外，可以用KTI的声阻仪直接测量得到

图11 声阻测试仪

声导管的模型是使用MicroCAP里面的延时线建立的，输入的

图 12，IEC711人工耳模

以上，可以建立起一个完整的入耳式耳机的仿真模型，仿真和实际测试结果的对比，请看下一篇文章。

在仿真模型中，建立了两套耳机芯模型，不同的TS参数和管道参数，具体参数如下图所示

Type A，仿真曲线Vs测试曲线

Type B 仿真曲线Vs实测曲线

改变后网布阻尼对频响曲线的影响 （按照箭头方向，网布阻尼逐渐减弱）

改变后腔大小对频响曲线的影响 （按照箭头方向，后腔逐渐增大）

改变前网布阻尼对频响曲线的影响 （按照箭头方向，网布阻尼逐渐减弱）

无泄漏设计的耳机，在佩戴过程中，会对耳膜产生较强的压迫感。就出现了平衡泄漏设计，如图所示，分别在前腔和后腔增加微孔并贴厚实的网布，得到的仿真结果如下图。

无泄漏设计Vs 平衡泄漏设计