扬声器的基础讲座之一(直接辐射式扬声器的结构、工作原理).ppt
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1、扬声器知识讲座 第一讲第一讲 扬声器的基本知识扬声器的基本知识 第二讲第二讲 扬声器的发展趋势扬声器的发展趋势及平板扬声器及平板扬声器 第三讲第三讲 扬声器与电视机扬声器与电视机的配合的配合扬声器的基本知识扬声器的基本知识直接辐射式扬声器的结构、工直接辐射式扬声器的结构、工作原理及主要性能指标介绍作原理及主要性能指标介绍 2011.10前前 言言 本讲义主要是根据国家标准本讲义主要是根据国家标准GB/T9396-GB/T9396-19961996扬声器主要性能测试方法扬声器主要性能测试方法编制的,编制的,为了大家更好的理解,增添了几个附录。可为了大家更好的理解,增添了几个附录。可作为初步涉足扬
2、声器设计同志的学习资料,作为初步涉足扬声器设计同志的学习资料,也可供工作中对扬声器的基本知识有所需求也可供工作中对扬声器的基本知识有所需求的相关技术人员参考。的相关技术人员参考。由于本人的知识面所限和讲课经验不足,由于本人的知识面所限和讲课经验不足,不到之处敬请谅解。不到之处敬请谅解。目目 录录一一.扬声器的分类扬声器的分类二二.直接辐射式扬声器的结构直接辐射式扬声器的结构三三.直接辐射式扬声器的工作直接辐射式扬声器的工作 原理原理四四.直接辐射式扬声器的主要直接辐射式扬声器的主要 性能指标性能指标五五.附录附录一一.扬声器的分类扬声器的分类 1.1.按换能方式分类按换能方式分类 2.2.按辐
3、射形式分类按辐射形式分类 3.3.按磁路形式分类按磁路形式分类 4.4.按重放频段分类按重放频段分类 5.5.按用途分类按用途分类 6.6.按外形分类按外形分类 7.7.按振膜材料分类按振膜材料分类 8.8.按折环材料分类按折环材料分类1.按换能方式分类按换能方式分类l 电动式扬声器电动式扬声器l 电磁式扬声器电磁式扬声器l 压电式扬声器压电式扬声器l 静电式扬声器静电式扬声器l 气流调制式扬声器气流调制式扬声器2.按辐射方式分类按辐射方式分类l 直接辐射式扬声器直接辐射式扬声器l 号筒扬声器号筒扬声器l 箱式扬声器箱式扬声器3.按磁路形式分类按磁路形式分类l 内磁式内磁式l 外磁式外磁式4.
4、按重放频段分类按重放频段分类l 低频扬声器低频扬声器 20800H20800Hz zl 中频扬声器中频扬声器 5006KHz5006KHzl 高频扬声器高频扬声器 4K20KHz4K20KHz5.5.按用途分类按用途分类l 电视机用扬声器电视机用扬声器l 音箱用扬声器单元音箱用扬声器单元l 电脑或显示器用扬声器电脑或显示器用扬声器l 汽车用扬声器汽车用扬声器l 多媒体扬声器多媒体扬声器l 公共扩声用扬声器公共扩声用扬声器l 电子乐器用扬声器电子乐器用扬声器l 声源用扬声器声源用扬声器6.按外形分类按外形分类l 圆形扬声器圆形扬声器l 椭圆形扬声器椭圆形扬声器l 跑道形扬声器跑道形扬声器l 矩形
5、扬声器矩形扬声器l 薄形扬声器薄形扬声器l 平板形扬声器平板形扬声器7.按振膜材料分类按振膜材料分类l 纸盆式扬声器纸盆式扬声器l PPPP盆扬声器(聚丙烯)盆扬声器(聚丙烯)l 钛合金振膜扬声器钛合金振膜扬声器8.按折环材料分类按折环材料分类 全纸盆型全纸盆型 泡沫折环型泡沫折环型 布折环型布折环型 合成树脂型合成树脂型 复合纸盆型复合纸盆型全全二二.直接辐射式扬声器的结构直接辐射式扬声器的结构 -纸盆扬声器总装图纸盆扬声器总装图二二.直接辐射式扬声器的结构直接辐射式扬声器的结构 -简单介绍简单介绍l 磁路系统磁路系统-由磁体、导磁上板、由磁体、导磁上板、板板柱(或导磁碗)组成柱(或导磁碗)
6、组成l 振动系统振动系统-由纸盆、折环音圈、定由纸盆、折环音圈、定心支片、心支片、防尘罩、引出线组成防尘罩、引出线组成 l 辅助系统辅助系统-由盆架、接线板、压边由盆架、接线板、压边组成组成二二.直接辐射式扬声器的结构直接辐射式扬声器的结构 -磁路磁路局部放大图局部放大图二二.直接辐射式扬声器的结构直接辐射式扬声器的结构 -磁路磁路局部放大图局部放大图三三.直接辐射式扬声器的工作直接辐射式扬声器的工作 原理原理-基本原理基本原理电动力计算 电动力计算公式:F=BLI电动力计算公式:电动力计算公式:F=BLI F-电动力电动力 I-是通过音是通过音 圈的电流圈的电流 B-是磁隙中的磁通密度是磁隙
7、中的磁通密度 L-是音圈导线的有效长度是音圈导线的有效长度式:F=BLI 三三.直接辐射式扬声器的工作原直接辐射式扬声器的工作原理理 -纸盆扬声器的等效电路纸盆扬声器的等效电路 图中图中 Eg 音频放大电路的电动势音频放大电路的电动势 单位为伏特单位为伏特 R Rg g 音频放大电路的内阻音频放大电路的内阻 单位为欧姆单位为欧姆 L L 音圈电感音圈电感 单位为亨利单位为亨利 R RE E 音圈直流电阻音圈直流电阻 单位为欧姆单位为欧姆 B B 磁隙中的磁感应强度磁隙中的磁感应强度 单位为韦伯单位为韦伯/米米2 2 L L 音圈导线的长度音圈导线的长度 单位为米单位为米MMDRMSCMSZMR
8、UCUCUCfcVC I 流经音圈的电流流经音圈的电流 单位为安培单位为安培 V VC C音圈的振动速度音圈的振动速度 单位为米单位为米/秒秒 f fc c磁场对音圈的作用力磁场对音圈的作用力 单位为牛顿单位为牛顿 M MMDMD振动系统的等效质量振动系统的等效质量 单位为千克单位为千克 C CMSMS支撑系统的等效立顺支撑系统的等效立顺 单位为米单位为米/牛顿牛顿 Z ZMRMR 振膜一面的辐射阻抗振膜一面的辐射阻抗 单位为欧姆单位为欧姆 R RMRMR和和 M MMR MR 分别为振膜一面的辐射阻和固振质量分别为振膜一面的辐射阻和固振质量 BL越高,扬声器的辐射声功率也越高越高,扬声器的辐
9、射声功率也越高RM越大,扬声器的辐射功率也越高越大,扬声器的辐射功率也越高XM越小,扬声器的辐射功率也越大越小,扬声器的辐射功率也越大RE越大,扬声器的辐射功率也越大,不过越大,扬声器的辐射功率也越大,不过RE的的 大小大小同时取决于音圈导线的直径和长短。同时取决于音圈导线的直径和长短。影响扬声器输出频率响应的基本关系影响扬声器输出频率响应的基本关系扬声器的中频响应基本上基本上是比较平坦的,数值扬声器的中频响应基本上基本上是比较平坦的,数值由上式决定。由上式决定。扬声器的低频响应取决于扬声器的低频响应取决于X XM M的大小,在共振频率处,的大小,在共振频率处,出现峰值,其高低由共振峰的品质因
10、数出现峰值,其高低由共振峰的品质因数QTQT决定。决定。扬声器的高频响应由振动系统的重量、口径大小及扬扬声器的高频响应由振动系统的重量、口径大小及扬声器的方向性多种因素决定。声器的方向性多种因素决定。四四.直接辐射式扬声器的主要直接辐射式扬声器的主要 性能指标性能指标 1.纯音检听纯音检听 特性解释特性解释:在额定频率范围内,馈给扬声器规定电压的正弦在额定频率范围内,馈给扬声器规定电压的正弦信号检查扬声器的装配质量。信号检查扬声器的装配质量。测量方法测量方法:扬声器单元检听,馈给扬声器单元检听,馈给 扬声器正弦信号的电功扬声器正弦信号的电功率为率为1/21/2额定噪声功率,一般在额定噪声功率,
11、一般在0.3M0.3M处检听,在此距处检听,在此距离内应无反射物,扬声器单元不另加负载。离内应无反射物,扬声器单元不另加负载。注:注:全频带及低频扬声器检听时,应以共振全频带及低频扬声器检听时,应以共振频率允许偏差下限开始向高频扫描;如频率允许偏差下限开始向高频扫描;如F0F0标准为标准为15015020Hz20Hz,那么起始频率应为,那么起始频率应为130Hz130Hz。2.额定阻抗和阻抗曲线额定阻抗和阻抗曲线 特性解释特性解释 扬声器的额定阻抗是由制造厂规定纯电阻的阻抗,扬声器的额定阻抗是由制造厂规定纯电阻的阻抗,在确定信号源的有效电动率时,用它来代替在确定信号源的有效电动率时,用它来代替
12、 扬声器。扬声器。额定阻抗是指阻抗曲线上紧跟在第一个极大值后面额定阻抗是指阻抗曲线上紧跟在第一个极大值后面的极小值。的极小值。注:注:注:注:一般纸盆扬声器的额定阻抗是音圈直流阻的一般纸盆扬声器的额定阻抗是音圈直流阻的1.2-1.41.2-1.4倍具体倍数由扬声器的口径和磁体的大小决定。倍具体倍数由扬声器的口径和磁体的大小决定。阻抗曲线阻抗曲线-把阻抗值表示为频率的函数(如下图)把阻抗值表示为频率的函数(如下图)3.3.输入电压输入电压 1)短期输入电压:短期输入电压:特性解释特性解释:扬声器单元或系统能承受持续时间为扬声器单元或系统能承受持续时间为1 1秒,间隔为秒,间隔为6060秒的模拟节
13、目信号,而部产生永久性损秒的模拟节目信号,而部产生永久性损坏的最大信号电压坏的最大信号电压。2)长期最大输入电压:长期最大输入电压:特性解释:特性解释:扬声器单元或系统能承受持续时间为扬声器单元或系统能承受持续时间为1 1分钟,间隔为分钟,间隔为2 2分钟重复分钟重复1010次的模拟节目信号,而不次的模拟节目信号,而不产生永久性损坏的最大信号电压。产生永久性损坏的最大信号电压。3)额定额定正弦电压正弦电压 特性解释:特性解释:在额定频率范围内馈给扬声器以规在额定频率范围内馈给扬声器以规 定的定的模拟节目信号,而不产生热和机械损坏的持续信号电压,模拟节目信号,而不产生热和机械损坏的持续信号电压,
14、该电压为在规定的持续时间内,使用正弦信号测量时电该电压为在规定的持续时间内,使用正弦信号测量时电压的极限值,如无特殊规定,持续时间应为压的极限值,如无特殊规定,持续时间应为1 1小时。小时。注注1 1:该电压值是频率的函数。:该电压值是频率的函数。注注2 2:该电压值与扬声器的安装方式有关。:该电压值与扬声器的安装方式有关。4)额定噪声电压:额定噪声电压:特性解释:特性解释:在额定频率范围内馈给扬声器以规定的在额定频率范围内馈给扬声器以规定的模拟节目信号,而不产生热和机械损伤的信号电压。模拟节目信号,而不产生热和机械损伤的信号电压。4.4.输入电功率输入电功率 1)短期最大功率短期最大功率 特
15、性解释:特性解释:与短期最大输入电压对应的电功与短期最大输入电压对应的电功 率,率,其定为其定为 其中其中Um Um 是短期最大输入电压,是短期最大输入电压,R R是是额定阻抗。额定阻抗。2)长期最大功率长期最大功率 特性解释:特性解释:与长期最大输入电压对应的电功率。与长期最大输入电压对应的电功率。3)额定正弦功率额定正弦功率 特性解释:特性解释:与额定正弦电压对应的电功率。与额定正弦电压对应的电功率。4 4)额定噪声功率额定噪声功率 特性解释:特性解释:与额定噪声电压对应的电功率。与额定噪声电压对应的电功率。5.频率特性频率特性 1)额定频率范围额定频率范围 特性解释:特性解释:由制造厂规
16、定的扬声器的频率范围。由制造厂规定的扬声器的频率范围。2)共振频率共振频率 特性解释:特性解释:a:在扬声器单元的阻抗模值随频率递增变化的:在扬声器单元的阻抗模值随频率递增变化的曲线上,出现某一个阻抗极大值时的频率。曲线上,出现某一个阻抗极大值时的频率。b:闭箱扬声器系统(包括分频器)的阻抗模值闭箱扬声器系统(包括分频器)的阻抗模值随频率递增变化的曲线上,出现第一个极大值时的频随频率递增变化的曲线上,出现第一个极大值时的频率。率。f0ZReff0Zb:f c:倒相或无源辐射扬声器系统(包括分频倒相或无源辐射扬声器系统(包括分频器)的阻抗模值随频率递增变化的曲线上,某器)的阻抗模值随频率递增变化
17、的曲线上,某一个主要阻抗极大值后的某一个极小值时的频一个主要阻抗极大值后的某一个极小值时的频率。率。a:倒相箱倒相箱无源辐射箱无源辐射箱f0Z测量点测量点fu 6.6.自由场和半空间自由场条件下的声压自由场和半空间自由场条件下的声压 1)指定频带内的声压指定频带内的声压 特性解释特性解释:馈给扬声器以规定频率范围、规定:馈给扬声器以规定频率范围、规定电压值的粉红噪声信号时,扬声器在参数轴上离参数电压值的粉红噪声信号时,扬声器在参数轴上离参数点规定距离处所产生的声压点规定距离处所产生的声压。2)指定频带内的声压极指定频带内的声压极L r L r L r=20lg-L r=20lg-单位单位 dB
18、dB 式中:式中:PrPr测得的指定频带内的声压单位测得的指定频带内的声压单位PaPa Po Po:基准声压:基准声压2020PaPa(即(即1000Hz1000Hz声声 音音的可听阈声压)的可听阈声压)如:如:80dB80dB的声压级的声压级 对应的声压为对应的声压为0.2Pa0.2Pa 90dB 90dB的声压级的声压级 对应的声压为对应的声压为0.6324Pa0.6324PaPrPo 3)指定频带内的特性灵敏度指定频带内的特性灵敏度 特性解释:特性解释:在指定频带内的声压换算成输入功率在指定频带内的声压换算成输入功率为为1W1W和参数轴上距离参数点和参数轴上距离参数点1m1m处的值。处的
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