喇叭基础知识

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.喇叭的零件

喇叭会发出声音,乃鼓纸受音圈的驱动,推动空气,人耳感受到空气的振动而感觉声音。驱动力F=BLIF:驱动力B:磁场强度L:被磁场包覆内的线圈长度I:线圈内的电流
间隙设计考虑的重点:
【纸管式的音圈:内间隙设计成一致,外间隙随阻抗的变化而改变;音圈线径可以因需求而变化】
【无纸管的音圈:外间隙设计成一致,我们考虑上音圈制具的一致;只要一个上音圈的制具,可以大部分解决不同阻抗的音圈厚度】

2.Fo(Lowestresonantfrequency;最低共振频率=

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SoMo

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Mo=振动系的重量包括鼓纸(振膜、音圈、弹波的附加、防尘盖、胶。So=振动系的柔顺性包括鼓纸、弹波。
比较正确的测试方式为用阻抗曲线测出的值,较准确。通常测定Fo的电压为1V但我们会碰上喇叭的功率不足1V的情形,在这种情况下,我们会改用0.5V测,但必须载明于规格书上。
Q值:代表在谐振点Fo的质量因素


Q值,和电子电路的Q值定义一样,可以从阻抗曲线上来求得。Q愈高表示曲线愈尖锐,以振动的现象来说,是振动不易停止,所以听起来,低音会变得浑浊。但在小喇叭的情况来说,因为低音都不易做好,所以Q值都高一些。
Q质的最大用处在于设计音箱时,着手点都从Q开始。当然我们也可以调整Q值,有其它资料参考。

3.响应曲线

喇叭对于(输入不同频率的电讯号,所产生音压的大小。通常将X轴设定为频率,Y轴为音压。主要作为判断一支喇叭好坏的重要依据,理想的曲线为一条直线,就是对认意频率输入的电讯号喇叭都做一样大小(声音的输出。
音压(dbDecibel定义为db=20log
測得的壓力
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2x10
压力的单位为Newton/m2
2x105Newton/m2(20uPa(2x104Dyne/cm2是人耳能听到的最低界限,我们拿来当音压位准(0db。注意:db是一个比较值,不是单位,所以我们可以改变【位准】的值来从新定义db
不加任何字尾的db表示为音压的db其它常用的单位如以1(V0db位准的称为dbV(

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用在麦克风的感度上600瓯姆0.7745V为位准值的,我们称为dbm;定义为600的负载,1mW的功率消耗,常用在测试仪器上的量测单位。
频率:每秒钟振动的次数,单位为Hz(Hertz。惯称K(Kilo=103HzM(Mega=106Hz有效频率范围:Fo~(AverageSPL-10db。这是JISCNS规范的标准。
中音谷:在1000~3000Hz的中音范围,当一个讯号送到鼓纸的固定边,反弹回来,恰好碰上后来赶上来的讯号,产生一个抵消的作用,在曲线上会有一个下跌的山谷形状。利用不产生反弹的形状、吸收振动的材质、涂怖吸震的胶来解决。
4.失真
当喇叭收到一个纯音的电讯号,鼓纸相应的震动并非如预期的只产生该讯号的震动,会有它一倍、二倍频率….等等的震动,这些震动产生的声音,我们称为[谐波Harmonic]失真=
2222p2p3p4p5....Pn2
x100%P1:基本波、P2:二次谐波….Pnn次谐波
P12P22P32....Pn2
依上式求得的失真,也惯称为THD(TotalHarmonicDistortion增加鼓纸本体的钢性,可以减少失真的现象。
5.功率
没有仪器能测定一下喇叭就知道喇叭的功率是多少,通常的方式都是用寿命试验来决定。我们以IEEE-219(InstituteofElectricandElectronicsEngineering的规范来做。
功率大并不表示声音就大,详细的关系参照它项说明。注意[功率][效率]意义上的不同。正常功率(Normal:是指长时间工作没有问题的功率。最大功率(Maximum:短时间,非连续工作的功率。
6.极性
以电池加在喇叭标示的正端,鼓纸是向前推出。---当有任何怀疑时,这是最基本也最正确的标准。
在双声道以上的设备里,对极性的要求就很严谨。
7.环境试验
包括:高温、低温、高湿、冷热循环、冷热冲击。震动、落下。盐雾。



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.扬声器单体的结构及各特性
1.悬边2.框体3.振动膜/鼓纸
惮性支座是连接振动膜与支架的部份.它由弹性物料造成,一方面固定振动膜,另一方面容许振动膜有轻微振动.支架框体由金属或塑料材料造成,作用是支撑起振膜,线圏等软弱的部份.
振动膜一般是由纸,塑料或金属所制造的,线圈与振动膜相连,当线圏振动时便会带动振动膜一起振动时,然后推动了周围的空气。振动的空气,变成声音.
磁回有内磁式和外磁式之分,但都有磁间隙,在磁间隙内形成磁场.
5.线圈
一条导电的金属线围绕成线圏后,一经通电便会造成电磁场,电磁场和磁回造成的磁场大致相同.但电磁场回是暂时性的,而且当电流的方向改变时,磁场的方向亦会改变.在音箱中的永久磁铁造成一道永久磁场,电流流过线圏时,线圏的电磁场或会和永久磁场相吸,又或会和永久磁场相拒.当电流方向改变时,磁场方向亦会对换.相吸的变成相拒,相拒的变成相吸.即每次电流方向改变时,线圏都会振动一下.
高低音的分别在于,空气每秘振动的次数,即频率.如现在要播放C(频率为256Hz,即每秒振动256,唱机就会输出256Hz的交流电,换句话说,在一秒钟内电流的方向会改变256次。每一次电流改变方向时,电磁铁上的线圈所产生的磁场方向也会随着改变。线圈的磁极不停地改变,与永久磁铁一时相吸,一时相拒,产生了每秒钟256次的振动。
6.中心盘
中心盘由环状弹性物料造成.它的所用是在上下左右平面上固定线圈,但又需让线圏可以前后振动.所以它被设计成风琴形,在平面上有如弹簧,给线圏一定压力.在线圏前后移动时,它又可向前后稍微伸展,不防碍线圏振动.
7.防尘盖8.电线
盖着线圏的中心,防止尘粒掉入.
电线与线圏相连,红黑两线的正负极不断交替更换,改变线圏的磁场,线圏前后移动带动振动膜振动,产生声音.
4.磁回

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1.音箱有多个作用。首先,它可把扬声器内的各部份固定及保护防止它们移位。第二,音箱可吸收扬声器的振动,如我们把扬声器的主体放在桌上,桌子会和扬声器一起振动,吸去扬声器的声音。第三,当振动膜在振动时,它不单振动前方的空气,振动膜后方的空气亦会同时被振动。音箱内的声波会由反射管道发方出外,倍大声音。一般音箱结构可分为以下几类
反射式音箱:为最多的设计方式。当单体振膜发声时,其声音打到后板所反弹的声波,藉由反射导管将反相的声波传递出来。其反射孔的大小与导管的长度皆会影响低频的延伸,因此必须根据单体的特性,设计出适合的孔径与导管的长度,以取得最佳的速度感与良好的低频延伸。
密闭式音箱:其音箱完全采密闭式,虽然能获得不错的低频音色,可是此种设
计方式会大大降低喇叭的效率,若要获得良好的控制力,就必须采用超大功率来推用,否则其低频的速度感会有迟顿的现象。

图解说明

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反射式音箱密闭式音箱传输式音箱



2.喇叭的重要参数
a.
音压(dbDecibel
測得的壓力
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210
定义为db20log压力的单位为Newton/m2(Pa
2x105Newton/m2(20Pa(2x104Dyne/cm2是人耳能听到的最低界限,我们拿来当音压位准(0db
b.响应曲线(FrequencyResponse
喇叭对于(输入不同频率的电讯号,所产生音压的大小的变化。通常X轴设定为频率,成对数刻度,Y轴为音压,线性刻度。主要作为判断一支喇叭好坏的重要依据,理想的曲线为一条直线,就是对任意频率输入的电讯号喇叭响应为一致的输出。
但在实际的产品中,大口径的喇叭无法再生高音,小口径的喇叭无法反应低频。
c.功率(PowerRating
没有仪器能一下就测定出喇叭能承受的功率是多少,通常的方式都是通过寿命试验来决定。
加在喇叭上的驱动电压V=
PR
P:喇叭的额定功率R:喇叭阻抗
功率大并不表示声音就大,请注意【功率】【效率】意义上的不同。功率:是指以电的讯号送给喇叭,消耗在喇叭上的电功率。
效率:喇叭是一个换能器件,将电能转换为声能,效率是指这个转换的比值。简单的指标参数就是db/WM
喇叭的效率都不高,依我们现生产的产品大概都不超过10%其余的能量大部分都转换成

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热能和动能了。还有一点要注意的是,比较两个不同环境下测出来的db/WM是没有意义的,必须放在相同的环境、相同的仪器下,比较值才具意义。
正常功率(NormalPower:是指长时间工作没有问题的功率。
最大功率(MaximumPower:短时间,非连续性,喇叭还能正常工作的功率。
功率、距离和音压的关系;
Sc(SPL换算值=St(SPL测试值+20Log
DtDc:分别为测试距离、计算距离
DtPt-10LogDcPc
PtPc:测试功率、计算功率

功率不变、距离增一倍功率不变、距离减一半距离不变,功率增一倍距离不变,功率减一半

d.音质
喇叭最终的目的还是要拿来听,去听一听音质,这比较主观,依各人的喜好而定。e.等效容积(Vs
把喇叭装入某一容积后,喇叭的最低共振频率不变的最小容积。假如产品被设计成很小的容积,那就不要冀望有好的低音。
f.阻抗匹配
能量转换的最佳状况是,音频放大器的输出阻抗等于喇叭的阻抗,那能量是被最合理安排及喇叭能获得最大能量的设计。
手提电脑的小功率功放IC因为都工作在低电压但还要有1~2W的输出,所以输出阻抗都设计成很低阻抗的输出,通常喇叭的阻抗都为48Ω
在手机的情况,工作电压为3.6VCODEC输出的阻抗安排也是高阻抗,主要为了能有更长的待机时间,通常使用32Ω
SPL6dbSPL6dbSPL3dbSPL3db
3.制程简介

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4.喇叭的使用要项
1.不论怎么设计,首要确保喇叭振膜的前后音源必须隔离。声波以振膜为界,振膜前的声波和振膜后的声波相位(Phase相差180,没有隔离,声波混合,声音听起来就变小。低频的情况尤其明显,因为低频的波长较长,喇叭振膜的前后没有隔离,声波到达你耳膜的时间几乎没有时间差,但相位相反,也就是完全相互抵消。
2.因为产品外观设计(IDIndustryDesign的要求日新月异,安装喇叭的地方往往不是平面的,但无论如何,外观不是平的,安装喇叭的内部部分却须是平的。

3.规格书上有列出【BaffleOpening,在机构设计上尽可能的把BaffleOpening的空间留出来。

4.通常建议在安装喇叭地方四边设计出凸出缘,用它来包住喇叭。要注意的是假如产品机构面板的出音孔是长条状,切勿将长条状出音孔的尺寸大过BaffleOpening

5.在可能的情况下,在喇叭的垫片上、或其相当位置上加上一圈软质的橡胶、发泡材料如PoronCREVAPEF…等。除了可以吸收喇叭的振动,对于隔离前后音源的混合也有极佳的效果,对于声音的要求较高时,这是有效且可行的建议。
6.喇叭后方的其它机构件尽可能不去挡住喇叭框体上的出音孔,当被堵住的面积到一个程度时,喇叭的Fo值将随之变化,低频的特性也将有很大的差异。

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7.在理想情况下,产品机构面板出音孔的总面积必须等于或不小于2/3喇叭框体上所留透气孔的总面积。这是基于振膜的前后空气的流量是相等的基础上。
8.假如是一个密闭的产品,在离喇叭安装适当的距离开孔,有助于舒缓因为容积过小,所导致喇叭低音闷闷的音质。假如产品有散热孔的设计,我们尽可利用该散热孔。但必须注意,要避免声波相混如(a所提到的问题。
9.至于机构面板的透气孔设计,原则上是接近振膜中央的空气的流动较大,振膜边缘的振动较小,把出音孔集中在喇叭的中央部分是基本原则。
10.有把喇叭下沉到机构内的设计,在安装喇叭的正面形成一个柱状,因这牵涉到更多喇叭安装的环境变化,必须要实测,才能得到比较有意义的数据,估计喇叭的下沉会对听者造成可听角度的变窄;就是指向性变差。
11.音箱的应用,尤其是在手提电脑及Monitor的产品上。
牵涉到较麻烦的设计,通常是希望工程师把3D的空间留出来,由我们的工程师来完成设计。重点在,出线孔、反射孔(不会被其它部件挡住要能明确标出。
还有重要的一点是:端看你们对这产品音效的要求,假如要有好的音质,那先把空间留出来。要不最后剩下的空间,喇叭的声音都好不了,尤其是手提电脑。
12.测试设备
测试的主机:专用型Bruel&Kjaer2012,已有新机种叫PulsePCBasedLMSLeapMellisaClio…etc.
量测麦克风:Bruel&Kjaer41334134(新型叫4191419213.使用注意事项
1包装箱轻拿轻放,勿挤压、倒置.(Pleasetakeandhandlepackageboxwithcare.Don'tpressorinvertit.
2拆解包装或使用时注意勿使喇叭重迭在一起.否则会造成喇叭无音或杂音.(Becarefulofnotpilingupspeakerswhenunpackingorusing,otherwisethatwillresultinnosoundornoise.
3严禁摸碰振动膜和锡点防护胶,否则会造成喇叭无音或杂.(Strictlyprohibittouchingdiaphragmandtheprotecitveguleofleadwire,otherwisethatwillresultinnosoundornoise.4严禁化学试剂溅在喇叭上,否则会造成喇叭报废.(Strictlyprohibitchemicalreagentfromsplashingspeakers.otherwisethatwillresultinfailedspeakers.
5如喇叭有加连接器,严禁拉折连接器,否则会造成锡点处断.(Weprohibitpullingorplyingthewiresforspeakerswithwires,otherwisethatwillresultinbreakingatleadwires.

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6如发现如下不良:无音、杂音、振动膜变形及框体变形,请立即知会本司,以便本司实时处理.(Ifyoufindfailedspeakersasfollows:nosound,noise,diaphragmdeforming,frame
deformingetc.,pleasedon'thesitatetonoticeus,sowecantryourbesttoserviceforyou.
7请注意存贮条件:相对湿度小于80%,温度10~40%%DC.(Pleasenoticestoragecondition:RHbelow80%,10~40%%DC8请注意喇叭不可放于高磁场范围内,否则会影响喇叭性能.(Pleasedon'tputspeakersnearmagnetfieldwithhigh
gauss,otherwisethatwilleffectperformanceofspeaker.
8.各零件及材料
1.框体2.端子板3.锦丝线4.垫片
5.轭铁、华司6.弹波
7.纸管(BobbinorFormer8.防尘盖9.音圈10.磁铁11.膜片12.鼓纸13.14.焊锡


本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/5fa74a284b73f242336c5fdf.html

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