天津11选5玩法:揚聲器的技術原理

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一、概念:

     揚聲器又稱喇叭,是一種電能轉換器,它是通過某種物理效應把電信號轉換成聲信號并向周圍媒質輻射的電聲換能器,實現電聲能轉換的的物理效應。 無論在放音系統還是在電擴聲系統中,它都是將電最終還原成聲的最后環節,是整個電聲音響系統的喉結。

     音響技術其最重要的研究目的在于獲得最佳的聽音效果。而電聲技術是音響技術的核心,音響技術較電聲技術有更廣的范疇,可以認為:音響技術包含電聲技術、建筑聲學、心理物理聲學及音樂學的部分內容。

     音響是一門綜合性的技術,又有很強的藝術性,從事音響工作的人員在電子技術、電聲技術、建筑聲學、音樂學等方面都具有較豐實的知識儲備,且要有較高的藝術修養。具體如下:

       1)、音響工作者應深入掌握電聲技術、電子技術,以及必要的物理學尤其是聲學知識;

       2)、要熟練掌握電聲器材、設備的基本原理和操作方法;

       3)、應切實掌握各種聲源的聲音特征和特性,以及人耳的聽覺特性;

       4)、必須具備敏銳的聽覺能力以及對聲音色彩的辯析能力;

       5)、應具有較高的文藝修養,尤其是音樂修養;

     電聲音響技術的最終目的是要得到聽感良好的聲音,最終的評判標準是人耳的聽感。

  二、揚聲器的種類:

揚聲器單元品種繁多,對揚聲器的合理選擇和正確使用,要了解揚聲器的種類和特性以及主要技術指標的意義。

1)、按其振膜結構可分錐體揚聲器(振膜為圓錐形)、球頂形揚聲器(振膜呈球缺形)、平板形揚聲器(振膜為一平板)和帶式揚聲器(振膜為金屬簿帶);。

2)、按其用途可分:高保真用揚聲器;擴聲用揚聲器;監聽用揚聲器;樂器用揚聲器;電視機。收音機用揚聲器;汽車用揚聲器;警報、船用揚聲器等等。  

3)、按其結構分單紙盆揚聲器;復合邊揚聲器;復合號筒揚聲器;同軸復合揚聲器。

4)、按重放頻帶分類:低頻揚聲器;中頻揚聲器;高頻揚聲器;全頻帶揚聲器。

5)、按磁路結構分類:外磁式揚聲器;內磁式揚聲器;屏蔽式揚聲器。

6)、按物理效應可分電磁式揚聲器(利用饋有音頻電流的電磁鐵與連有振膜的銜鐵之間的相互作用來實現電聲能轉換)、壓電式揚聲器(利用壓電體反向壓電效應來實現電聲能的轉換)、電容式揚聲器(利用電容器極板之間的靜電力來實現電聲能的轉換)、電動式揚聲器(利用磁場對載流導體的作用來實現電聲能的轉換)、動圈式揚聲器(將磁場中的導體做成線圈的形式)等等;上述各揚聲器中,電動式揚聲器結構簡單牢固,保真度高,頻響較寬且適合制成大功率驅動單元,性能良好,品種繁多,是當前揚聲器生產的主流。

隨著立體聲技術的發展以及人們欣賞能力的提高,對揚聲器的音質提出了更高的要求,要求揚聲器同時具備承受功率大、動態范圍大、失真小、頻響寬廣平坦和瞬間響應良好的特性;所以根據場地、用途的不同選擇適用的揚聲器,以達到完美。其錐體揚聲器是最普通、產量最大、應用最廣的揚聲器;

 揚聲器的工作原理:

根據左手定則使線圈通電產生磁場,與固有磁?。?/span>T鐵、夾板、磁體)產生相互排斥和吸引使之振動,通過電動力效應激發振動系統的機械振動,從而向空氣輻射聲波,引起周圍媒質產生波動形成聲音,完成電能轉換成機械動能,再轉換成聲能的現象。此為揚聲器的發聲原理。

使電動勢揚聲器的振膜發生振動的力即磁場對載流導體的作用力稱電動勢換能器的力效應其大?。?/span>F=Bli;一旦音圈受力運動,就會切割磁隙中的磁力線,從而在音圈內產生感應電動勢,這種效應稱為電動式換能器的電效應,其大?。?/span>e=BLv;(B:磁感應密度;L:音圈導線長度;I:流經音圈的電流;v:音圈的振動速度;e:音圈中的感應電動勢)。電動式揚聲器的力效應與電效應是同時存在的,相伴而生的。由于電效應的存在,將對揚聲器的電阻抗特性產生極大的影響。

音圈在磁場中受力,由左手定則決定:左手平伸,使拇指和其它四指垂直,若磁場的方向指向掌心,其余四指指向電流的方向,則拇指的方向即為音圈的受力方向;若改變電流的方向,則力F的方向也隨之改變。

如果流經音圈的電流強度和方向隨時間不斷變化,電動力F也就隨著變化;則電動力的方向也就是音圈的運動方向。隨著電流強度和方向的變化,音圈就在空氣隙中來回振動,其振動周期等于輸入電流的周期,而振動的幅度,則正比于各瞬時作用電流的強度。若將音圈固定在一個膜片(紙盆)上,并輸入音頻電流,則振膜在音圈的帶動下產生振動,從而向周圍介質輻射聲波,實現了電聲能之間轉換。以錐動式揚聲器為例。此揚聲器多為直接輻射式揚聲器,其振膜直接向周圍介質(空氣)輻射聲波。當音頻電流通過電動式揚聲器音圈時,就會使音圈受到磁場力的作用而產生相對應于電信號的振動,因為音圈和音盆粘接在一起,從而也就帶動音盆一起振動,將聲波輻射出去。

采用電動式換能原理的揚聲器經歷了很長的發展歷史,其性能得到了不斷的完善和提高,成為最廣泛的揚聲器,基于這種換能方式的揚聲器各項指標的提高,仍尚有潛力,提高其性能的主要途徑:

1)、提高音圈所處的磁隙的磁通密度和均勻度;設法制造出具有較大振幅而又不至于超出磁場有效范圍的“長沖程”揚聲器。

2)、解決音圈發熱問題,提高揚聲器能承受的功率。

3)、采用新材料、新工藝、新結構不斷提高輻射器的性能。

三、電動式揚聲器的電聲參數:

揚聲器的電聲性能可以用一系列的電聲參數加以描述,稱為揚聲器的電聲參數或電聲性能。這些性能主要有:最大噪聲功率、額定阻抗、效率、頻率響應、有效頻率范圍、指向特性、非線形失真等等。

1)、最大噪聲功率:

指該揚聲器在額定頻率范圍內,用規定的噪聲信號測試結果為基礎所規定的功率值。揚聲器應能承受在額定頻率范圍內饋以該功率值的模擬節目信號進行負荷試驗。

2)、額定阻抗:

用一個純電阻代替揚聲器作為負載,這個純阻就是揚聲器的額定阻抗。是計算饋給揚聲器的電功率的標準。

揚聲器的輸入阻抗(音圈兩端的電壓與流經音圈的電流之比)是隨頻率而變,其摸值隨頻率的變化曲線稱揚聲器的阻抗曲線。廠家規定的額定阻抗即為阻抗曲線上第一個最大值后面的最小阻抗摸值(見圖f1)。從圖上可看出,在低頻斷f0處,曲線有一個很突出的峰,這一點就是揚聲器機械振動系統的諧振頻率f0。此時揚聲器的輸出大,靈敏度高,同時非線性失真也大,瞬態特性很差。揚聲器的低頻下限也取決于諧振頻率f0;隨著頻率的增高,在f1處出現一個反諧振峰,此時揚聲器達到有效頻率范圍內阻抗的最小值,即揚聲器的標稱阻抗。

揚聲器的標稱阻抗采用4Ω、8Ω、16Ω、32Ω的系列。

f0        f1

f:諧振頻率         f1:額定阻抗值

3)、效率:

指在某一頻帶內的效率,是該揚聲器在該頻帶內所輻射的聲功率與饋給揚聲器的電功率之比。η=Pa/Pe*100%Pa:揚聲器在一定頻帶內所輻射的聲功率,Pe:饋給揚聲器的電功率),表明了輸入揚聲器的電功率大部分轉換成聲功率。對于直接輻射式揚聲器,電聲效率極低。

4)、頻率響應:

指饋給揚聲器的電壓為恒定時,揚聲器在參考軸(通過參考點垂直于參考面的直線,參考點即為盆口平面的幾何中心;參考面是用來定義點的位置和參考軸方向的面,通常平行于輻射面或盆口平面)上所產生的直達聲壓隨頻率變化的特征;用曲線表示,稱為頻率響應曲線。它反映了揚聲器對不同頻率的聲波的輻射能力。

5)、有效頻率范圍:

在頻響曲線上靈敏度最大的區域內,取一個倍頻程帶寬,并在此頻帶內饋給揚聲器以規定電壓值的粉紅噪聲信號時,在參考軸上指定距離處測得該頻帶內的聲壓級,進而從此聲壓級下降10dB,作一條平行于頻率軸的直線,與頻響曲線的高低兩端分

別相交,則此兩交點所對應的頻率f1f2之間的頻率范圍稱為有效頻率范圍(不計1/8Oct的各點)。

對于電動式揚聲器,通常把諧振頻率看作是有效頻率范圍的低限頻率。

6)、特性靈敏度(級):

在揚聲器的有效頻率范圍內,饋給揚聲器以相當于在額定阻抗上消耗1瓦電功率的粉紅噪聲電壓時,在參考軸上離參考點1米處所產生的聲壓。在此1m的概念很重要,因為在對揚聲器靈敏度的測試中,具體測其聲壓級必須在“遠場”區域內進行,然后再折算到1m處的聲壓級。

揚聲器靈敏度的高低,在揚聲器振動系統的性能及氣隙中磁通密度B的大小有關。揚聲器的靈敏度高,則意味著在同樣輸入功率情況下,可產生較高的聲壓。

7)、指向特性:

是揚聲器所輻射的聲壓在空間的分布狀況。

低頻時,揚聲器輻射面的線度,要比揚聲器所輻射的聲波波長小得多,其輻射是無指向性的;但隨著頻率的增加,聲波波長越來越短,當波長與輻射面的線度可以比較或小于輻射面的線度時,揚聲器的輻射將出現明顯的指向性。表示揚聲器輻射指向性的方法:a、指向性頻率響應;b:指向性圖形。

揚聲器輻射指向性的出現,輻射面不同部位所輻射的聲波相互干擾的結果。振膜越大、頻率越高,其指向性就越強;揚聲器的指向性還與振膜的形狀、紙盆頂角的大小因素有關。

8)、非線性失真:

重放時,出現電信號中所沒有的頻率成分的那種失真稱為非線性失真?;サ魘д?、諧波失真都是非線性失真。

1)、諧波失真:當輸入揚聲器某一頻率的正弦信號時,揚聲器輸出的聲信號中,除了原輸入的信號(基波)外,同時出現二次、三次諧波;

其產生的原因:

a:在大振幅(低頻時)時,由折環及定心片所組成的支撐系統不再符合線性的胡克定律;

b:由于工作間隙內磁感應密度沿軸向的不均勻性;

c:中頻時,主要是音圈內鐵心的非線性所致。

2)、互調失真

當揚聲器同時重放使迎圈作大振幅振動的低頻信號和音圈作小振幅振動的高頻信號時,重放聲中除了低頻信號、高頻信號及諧波成分外,還會出現新的頻率成分,這種稱為互調失真。

由于低頻信號周期地改變著機電轉換系數(BL)的值,而此周期又顯著地大于高頻信號的周期,從而高頻信號的振幅受到低頻信號的調制而出現失真。

9)、瞬態失真:

由于揚聲器的振動系統跟不上快速變化著的電信號而引起的輸出波形的失真。這種失真與頻響曲線的平滑有關,在頻響曲線的峰谷處更為嚴重。為了改善揚聲器的瞬態失真,通常把揚聲器的頻響擴展至超聲頻段,以改善其前沿特性;控制揚聲器的阻尼來縮短其拖尾時間。``  

對揚聲器各項性能的要求,隨揚聲器的不同要求而定,有的揚聲器可以低些,有的則必須有較高的要求;在一系列的電聲性能中,也不能一味追求其中某個性能的高要求,而必須統籌兼顧;或者按照客戶的要求、按照設計揚聲器的場地的不同,全面完成設計要求。

四、揚聲器系統的種類:

低頻揚聲器振膜在振動時,振膜向前運動會對振膜前面的空氣進行壓縮,同時使振膜后面的空氣變的稀疏,振膜前后的聲波在相位上相差180度,即相當于所輻射聲波的半個波長;在低頻時,振膜前后的聲波相互作用,幾乎完全抵消,聲音十分微弱。這種效應稱為聲短路。這種現象只出現在較低的頻段。

為了避免聲短路,采用各種形式的重放方法,如障板、后敞開式音箱、封閉箱、倒相箱、聲曲徑箱、帶通式音箱和聲柱等。

1)、封閉箱

在結構和分析方面都是箱式揚聲器系統中最簡單的。實質上是一個完全密閉的箱子,僅在箱體上開揚聲器的安裝孔。其典型設計有無限大障板式設計和空氣懸浮式設計。無限大障板式設計其體積很大,箱內空氣的力順遠大于揚聲器驅動單元的力順;其系統的諧振頻率基本上決定了揚聲器驅動單元的等效力順和等效質量。而空氣懸浮式設計箱體很小,箱內空氣的力順遠小于揚聲器驅動單元的力順,因此,系統的諧振頻率基本上決定于箱內空氣的等效力順和揚聲器驅動單元的等效質量。

當揚聲器單元至封閉箱以后,封閉箱的諧振頻率將大于揚聲器單元的諧振頻率,封閉箱的總品質因數也將大于揚聲器單元的總品質因數。

2)、倒相箱

封閉箱使揚聲器振膜前后兩面的聲波隔絕,從而避免了聲短路,但是由于振膜背面的輻射無法利用,聲能量嚴重浪費。同時,揚聲器系統的諧振頻率和品質因數必將高于揚聲器單元的諧振頻率和品質因數。要盡量降低封閉箱的諧振頻率和品質因數,封閉箱的體積往往要做得很大。在封閉箱的表面上開一孔安裝倒相管(或空紙盆),使揚聲器單元和倒相管(或空紙盆)直接向媒質中輻射,利用管道(或空紙盆)等與箱體的相互作用,將揚聲器單元振膜背面所輻射的聲波進行適當的相位變化,使與揚聲器單元正面所輻射的聲波在主要頻段內相位相同,以增加低頻輻射,其結構的音箱稱倒相箱。

倒相箱巧妙地利用了揚聲器單元振膜背面的能量以有效地輻射低頻;如果低頻重放下限相同,用相同揚聲器單元制成的倒相箱比封閉箱體積更??;如果音箱體積相同,用同樣的揚聲器單元制成的倒相箱比封閉箱的低頻重放下限更底。

3)、聲曲徑式音箱

一般是指內壁鋪有吸聲材料的導管,導管的一端緊密地耦合在正面向媒質輻射的直接輻射式揚聲器驅動單元的振膜背面,另一端與周圍媒質相耦合,導管常常是折疊著的,也稱聲迷宮箱或聲傳輸線揚聲器系統。

4)、帶通式音箱

帶通式音箱因其聲頻響曲線類似于帶通濾波器而得名,其重放頻段一般為低頻段。帶通式音箱有兩種:一種是將揚聲器單元裝在音箱表面上(如封閉箱或倒相箱)直接向空間輻射,用電子濾波器將高頻段過濾掉,另一種是將揚聲器單元裝在音箱的內部(不直接想空間輻射),用箱體與揚聲器單元的相互作用形成的聲學濾波器將高頻段濾掉,因此也稱內置單元式音箱。除非特別聲明,帶通式音箱一般是指后一種音箱。

根據帶通式音箱聲頻響曲線上升沿和下將沿的斜率不同,將帶通式音響分為四階、五階、六階、七階、八階等等。其中市場上常見的是四階帶通式音箱。

5).聲柱

聲柱是將一定數量的直接輻射式揚聲器直線排列,裝在柱狀箱中,以獲得預期的指向性和最大軸向聲壓級的裝置,這些揚聲器通常排列在平面(或曲面)上同向工作。聲柱內多個揚聲器的排列使聲柱輻射時產生聲波干涉。因此,聲柱的水平指向性很尖銳,而聲柱的水平指向性較寬,與一個普通的揚聲器差不多。聲柱能將聲波輻射較遠的距離且產生較均勻的聲場。在離聲柱較近處,聲柱上的多只揚聲器輻射到該點的聲波相位差較大而彼此削弱。

常用的聲柱有線列聲柱、曲線聲柱、凹曲面寬頻帶聲柱等。線列聲柱是聲柱中最簡單的一種,由多個直接輻射式電動揚聲器排列成一直線組成。各揚聲器的間距相等,同相工作,并輻射相同的聲功率。線列聲柱具有許多優點,其結構簡單,方向性強,功率容易控制,頻率范圍寬等。曲線聲柱有許多同相振動、相距很近且分布在圓弧上的揚聲器組成。凹曲面寬頻帶聲柱由分頻段重放的若趕直接輻射是揚聲器和若干號筒式揚聲器組成,一般用于高質量擴聲系統。

聲柱的優點結構簡單,指向性強,效率較高,功率易于控制,頻率范圍能滿足一般要求。利用聲柱的指向性,可以補償遠距離時聲強衰減過多之缺陷,使整個場內的聲場均勻。

聲柱的垂直指向性強是聲柱的突出優點。但是,為了使直達聲覆蓋比較大的區域,有時也需要展寬聲柱的高頻垂直指向性。此時可采用:(1)曲線性聲柱;(2)多排聲柱;(3)階梯型聲柱;(4)鋸齒型聲柱。聲柱的基本性能可用指向性、諧振頻率和輻射效率三個基本參數描述。

6)、分頻器:

運用衰減器進行各單元的幅度平衡后,一般需要對各單元采取頻段平衡措施,以避免各單元輻射頻段過多重疊。這種平衡器元件就是分頻器。

分頻器有兩類:一類為功率分頻器,特點是分頻器在功放之后,揚聲器單元之前。另一類為電子分頻器,其特點是分頻器在功放之前。分頻器也可分串聯型和并聯型。其中并聯型濾波器以絕對優勢成為揚聲器產業界最受歡迎的選擇。其優點是多路揚聲器單元中的每一只都可視為獨力的部分,而串聯型濾波器任一元件的變化都可能引起較復雜的變化。

分頻器按衰減率可分為一階(6dB/ct)、二階(12dB/oct)、三階(18dB/oct)、四階(24dB/oct)等。

揚聲器系統的電聲參數:頻率響應、特性靈敏度、額定阻抗、最大功率、指向性、失真等等。

五、揚聲器電聲參數的測試

1、測試的聲場

1)   自由聲?。?/span>

可以忽略邊界影響的均勻的個向同性的媒質中的聲場稱為自由聲場。理想的自由聲場是傳播聲波的介質均勻地向各個方向無限延伸,使聲源輻射的聲波能“自由”地傳播;即無障礙物的反射,也無環境噪聲的干擾。顯然必須制造一“消聲室”即采取良好的隔聲和隔振裝置,避免外界環境的干擾,在室內個界面上鋪設吸聲性能好的材料,使聲能的吸聲系數達99%以上。其性能的好壞,在低頻主要決定于吸聲材料和結構的吸聲性能,在中、高頻主要決定于室內裝置對聲波的反射。

自由聲場的鑒定是利用球面波的聲強隨著測試點到點聲源之間的距離的平方成反比的規律,即聲壓與距離成反比的關系。

在自由聲場鑒定中應注意:一是聲源應該滿足球面聲源的條件;二是測試距離應該從聲源的聲中心算起;三是當房間的體積較大或頻率較高時,應考慮空氣吸收而引起的衰減修正。

2)、混響聲?。?/span>

產生一個理想的混響聲場必須具備:(1)、空間各點的聲能密度均勻;(2)、從各個方向到達某一點的聲能流的幾率相同;(3)、由各方向到某點的聲波的相位是無規的。

直達聲的聲能與混響聲的聲能相等的點到聲能的平均距離稱為混響半徑;混響半徑以外的聲場稱為混響聲場?;煜彀刖隊肷吹鬧趕蛐砸蚴?、混響室的體積、混響時間(室內聲場關閉后,聲壓級減少60dB所需要的時間)有關;因此,在混響室中測量,測試點離開聲源的距離應大于混響半徑。

2、測試的規定

1)測試條件:測試點在軸向離開聲源的距離r滿足:rdrd2/λ時,軸向聲壓隨距離的增大而減??;聲壓與距離成反比。該點的聲場近似地可以看作為球面自由聲場。在遠場測試必須滿足以上兩條件。

2)、按裝條件:

1)障板

揚聲器的輻射聲功率主要決定于揚聲器單元的特性,同時也決定于其負載;聲負載由揚聲器的按裝方式決定,不同的安裝方式,其輻射阻不同。揚聲器不裝在障板上時,它類同于偶極子輻射,其紙盆前后兩面都向外輻射聲波,又相位相反;當頻率比較底時,兩列波發生干擾,因為相位相反而抵消;頻率越低,干擾越厲害,輻射阻也就越小,輻射聲功率也就越低。如有一無限大障板把前后兩列聲波隔開,就不會發生干擾現象而影響聲波的輻射。

由于無限大障板不現實,有必要規定一標準的障板,因此,揚聲器向后輻射的聲波,在頻率比較低時,仍將會饒過障板與向前輻射的聲波發生干擾,在揚聲器頻率響應曲線上出現不應有的峰谷。這是障板引起的,不是揚聲器頻響不好。測量的曲線的低頻段的起伏隨測試距離不同而有所變化,這也是障板前后干擾引起的。

標準障板的表面要求做成平整以利于聲波反射,它應由高內阻尼的硬材料制成,同時要有足夠的厚度以保證其振動可以忽略。單個揚聲器單元應該置于障板上測試,對于揚聲器系統,則按照實際使用情況測試。

2)、參考點和參考軸

參考點就是測量時測試傳聲器對準被測揚聲器輻射平面上的那一點;參考軸是通過參考點垂直于輻射平面的一條直線。

參考點選擇不合適,將會影響到被測揚聲器的靈敏度以及高頻時的頻率特性。揚聲器的輻射特性隨頻率增加將出現明顯的指向性。頻率越高,指向性越強。對于單個揚聲器一般選在輻射口面的中心;對于揚聲器系統,一般選在高音單元,因高音單元的指向性比低音單元的強。原則上,測試傳聲器的位置應該是在個通道指向性圖形主瓣最大能量點附近。

3、揚聲器的頻率特性

揚聲器的頻率特性是指饋給揚聲器一定電壓時,揚聲器在參考軸上所輻射的聲壓隨頻率變化的特性。它是揚聲器的重要參數之一。反映了揚聲器對各種頻率的聲波的輻射力。

揚聲器的頻率特性一般包括:聲壓頻率響應曲線、有效頻率范圍和不均勻度。

1)聲壓頻率響應曲線

測量時應該在自由聲場中進行,揚聲器按裝在標準障板上,測試傳聲器應該放在參考軸上,離揚聲器的參考點的距離要滿足遠場條件。采用恒壓法測量,即保持輸給揚聲器的電壓恒定不變。測量時饋給揚聲器電壓應等于相當在標稱阻抗上耗散1W功率的電壓,或為標稱功率的1/10W。

2)有效頻率范圍

對于電動紙盆揚聲器,其頻率范圍的下限應從其低頻機械共振頻率算起,低于這共振頻率部分,揚聲器處于勁度控制,其輻射功率的降低以每倍頻程12dB的速度下降。但考慮到人耳對[頻率的鑒別能力,把頻率曲線上小于1/9倍頻程的峰谷忽略不計。

在頻響曲線圖上經?;岢鮒釁倒鵲?,對其分析原因:

a:紙盆設計與工藝上的不合理;

b:對R環設計過寬;

c:紙盆毛坯含水量太高;

d:墊壓時壓力過大;

e:紙盆R環過緊;

3)不均勻度

在聲壓頻率響應曲線的有效頻率范圍內,聲壓級最大與最小值之差(小于1/9倍頻程的峰谷不計),稱為揚聲器的不均勻度。

4、揚聲器的靈敏度

揚聲器的靈敏度是指揚聲器輸入端饋給單位電壓,在其參考軸上距離參考點1m遠處產生的聲壓值。其數學表達式:

         ML=Pf/E

式中:E為饋給揚聲器的電壓(V);Pf為距揚聲器參考點1m遠處的聲壓值(Pa)。

如果測試傳聲器的靈敏度級在測試頻率范圍內保持不變(即靈敏度頻率響應曲線平直),又饋給揚聲器的電壓保持不變(恒壓法),則傳聲器輸出電壓隨頻率的變化就反映了揚聲器所輻射的聲壓隨頻率變化的特性。因饋給揚聲器的信號不同,有兩種測試方法和兩種表達方式。即揚聲器的平均特性靈敏度和揚聲器的特性靈敏度。

5、揚聲器的阻抗

揚聲器的阻抗特性反映了揚聲器的振動系統歲頻率變化的特性,這是揚聲器機械系統設計的直觀反映。在阻抗曲線上可以測量機械諧振頻率、振動系統的Q值、最佳匹配的阻抗,以及高頻時感抗部分變化的情況。這對揚聲器與信號源的匹配,揚聲器低頻信號的設計,以及揚聲器箱設計的考慮等來講是很重要的參數。常用阻抗曲線和額定阻抗來表示揚聲器的阻抗特性。

1)、揚聲器的阻抗曲線:

揚聲器的等效輸入電阻抗(ZE)隨頻率變化的情況表示在對數坐標刻度的圖上,這曲線稱為揚聲器的阻抗曲線。為了測量等效輸入電阻抗隨頻率變化的曲線,信號源必須是恒流源。

揚聲器的等效電阻抗也可以不在消聲室內測量,但應注意在揚聲器輻射平面正前方1m處不要有障礙物。

從阻抗圖上可以看出,在f0|ZE|達極大值,其物理本質是電動揚聲器存在有機械諧振頻率f0,在這頻率處振動系統的振動速度的幅值達到最大,因而,在磁場中運動的音圈感應的反電動勢也達到最大值。在f0以下,揚聲器處于勁度控制,揚聲器輻射聲波的能力以每倍頻程12dB的速度下降。因此,f0又稱揚聲器的低頻截止頻率;根據這諧振峰的高度還可以計算揚聲器的Q值。

阻抗曲線在f1處,|ZE|達極小值。如果選用f1時的|ZE|與信號源匹配,揚聲器可以獲得最大功率;在f1處匹配好后,在其它頻率也同樣能與信號源有較好的匹配。因此,制造廠常用這個頻率的阻抗作為標稱阻抗或稱為額定阻抗。

6、揚聲器的指向性

揚聲器輻射的聲波隨頻率的增加,波長變短,當波長與揚聲器的線度可以比擬時,由于聲波的相互干擾,揚聲器輻射的聲波將出現明顯的指向性,頻率越高,指向性越強。

揚聲器的指向特性一般用指向性圖案、指向性因數和指向性指數來描述。也有用等聲壓級曲線來表示揚聲器指向性特性的,它是一張以頻率為橫坐標,以與揚聲器的參考軸的夾角為縱坐標的等聲壓級曲線圖。它的基礎仍為指向性圖案。

1)、指向性圖案:

指揚聲器輻射聲波的聲壓級隨輻射方向變化的曲線。

2)、指向性因數:

指在自由聲場的條件下,場聲器膜片法線上,指定距離r處的聲強I1與同一位置上,有總輻射聲功率和它相同的點源所產生的聲強I2之比。

3)、指向性指數:

揚聲器的指向性指數定義為指向性因數的對數乘以10。

7揚聲器的效率

消聲室測法是將揚聲器置于消聲室內,揚聲器輸入端饋給一定頻率的電壓,在揚聲器周圍足夠大的半徑的球面上測出不同方位角的聲壓值,然后求和得到聲功率。

混響室測法是將揚聲器置于混響室內,饋給一定帶寬和一定功率的噪聲信號,測出空間各點聲壓的平均值P和該帶寬中心頻率的混響時間,即可求得揚聲器的輻射聲功率。

8、揚聲器的失真

揚聲器的失真是影響音質的主要因素,人耳對頻率的變化是敏感的,經過訓練的人可以分辨到1Hz以下。

造成非線性失真的原因:

a:低頻:磁場的不均勻度;振動系統的振動。

b:高頻:阻尼的大小。

其非線性失真主要有:諧波失真、互調失真、瞬態失真。

諧波失真是振幅非線性引起的一種失真,其測試方法有純音信號測試法和窄帶噪聲信號測試法;

互調失真分量的振幅比較大,頻率分量較多,包含的能量也多,對人的聽覺影響大,它也是系統非線性的一個重要的量,測試方法一般有解調法和頻譜分析法。

瞬態失真與它的頻率響應,相位特性以及振膜的阻尼和受力情況有關。揚聲器對快速變化的電信號迅速作出反應,頻率響應必須要寬,此外,揚聲器的高頻響應與揚聲器振動系統的質量,質量輕則高頻特性好,為了減輕振動系統的質量,已用金屬膜取代紙盆和薄金屬來代替音圈等措施,擴展頻率響應,改善瞬態特性;其次,揚聲器振動系統的阻尼小,即Q值高,則瞬態特性差,反之,阻尼大,瞬態好。









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