扬声器能够利用电流进行扩音，自发明以来，给广大听众带来了极大的便利。扬声器也由于不断创新得到人们广泛认可，不断改进设备并积极开发它的新用途。今年是扬声器发明 100 周年纪念，我们将带您一起探索它的悠久历史，以及仿真在推动设计进步中的重要作用。
Magnavox 扬声器的“大嗓门”
回顾扬声器的历史时，我们不会错过 Peter L. Jensen 这个重要的名字。Jensen 先生 1886 年出生于丹麦，最早在丹麦工程师 Valdemar Poulsen 的实验室中做学徒。1909 年，共事几年后，Poulsen 将 Jensen 派到美国，协助成立波尔森无线电话和电报公司。
在美国期间，Jensen 遇到了电气工程师 Edwin S. Pridham。1911 年，二人合作成立了一个小研究实验室，试验 Poulsen 无线电发射机。他们对设备进行了改装，将更厚的电线连接到膜片上，并在磁体之间安装了铜丝线圈；不过这类改装并没能像 Jensen 和 Pridham 预期的那样引起人们的兴趣。
最后受到爱迪生照片的启发，Jensen 和 Pridham 在设备上加装了一个鹅颈状喇叭，设计出了扬声器，他们把它叫作 Magnavox，即拉丁语“大嗓门”。虽然当时人们已经发明了较原始的扬声器，但这却是首款动圈式扬声器。他们最初希望能将 Magnavox 作为公共广播 (PA) 系统进行推广。
Magnavox 扬声器。
Jensen 和 Pridham 继续改进扬声器的设计，1915 年 12 月 10 日，他们在加利福尼亚旧金山的金门公园首次正式公开展示了这款扬声器。之后，他们尝试在旧金山市政厅门前播放音乐，并播放了加州州长 Hiram Johnson 的一次演讲。
1919 年，Magnavox 扬声器已经吸引了足够的注意，时任美国总统伍德罗·威尔逊就在一次演讲中使用了这款扬声器。Pridham 和 Jensen 全程参与了演讲过程，Pridham 负责监督喇叭的安装，Jensen 则与总统一起站在演讲台上。 Magnavox 扬声器在这次活动中的表现非常成功，即使站在体育场一公里外的人群也能听见总统的演讲。
现代扬声器：应用及设计
截止 20 世纪 20 年代，扬声器已在美国深受关注，并被广泛用在收音机、留声机和剧院的音响系统中。今天，该设备仍然广泛应用，例如汽车车厢、助听器、音乐厅及剧场等等。
公共广播系统及电影院是两个较常用到扬声器的场景。左：图片为 A.D. Balasubramaniyan 自行拍摄。已获 CC BY-SA 3.0 授权，并通过 Wikimedia Commons 分享。 右：图片为 Greg O’Beirne 自行拍摄。已获 CC BY-SA 3.0 授权，并通过 Wikimedia Commons分享。
这些年来，虽然扬声器的设计基本没变，但材料与形状方面的改进也极大提升了它的效率和可靠性。除音质的改进外，它还不断被用在各种创新技术中。例如，Ultrahaptics 公司及 Bristol and Sussex 大学的研究人员基于扬声器发出的声波开发了世界首款声波牵引杆，它能够举起并移动小型物体。该技术将变革外科手术过程，它实现了通过遥控方式在人体组织中传送药用胶囊和微外科器械。
我们接下来将讨论正持续推动扬声器技术进步的重要工具：仿真。
借助仿真分析扬声器设计
如希望提供清楚的广播，扬声器不仅音质要好，还要能在较大的空间中进行广播，比如商场和办公室等场景。之前只有经过漫长的物理样机开发才能得到扬声器的设计，现在可以借助仿真在虚拟环境中高效评估设计的性能。QSC Audio Products 公司的 Riccardo Balistreri 利用此方法研究并改进了 PA 扬声器的设计。
PA 扬声器的方向性模拟图。图片由 Riccardo Balistreri 提供，取自他在 COMSOL 用户年会 2015 波士顿站提交的海报。
如前所述，多年来，扬声器工作机制的变化并不大。但随着数字时代的带来，也许我们很快就需要对它进行更大的改进。也因此，一个研究团队使用 COMSOL Multiphysics 测试了他们的静电膜设计，他们开发了多个膜阵列，用于重构由声换能器（扬声器的主要部件）发出的声音。正如这类研究表明的，仿真为这类创新设计提供了一个高效的测试平台，同时也是帮助老旧技术更好应对日益增长新需求的全新方式。
值此庆祝扬声器发明 100 周年之际，我们非常期待这款影响深远的设备在未来的更好发展。
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