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1、扬声器知识讲座第一讲 扬声器的基本知识第二讲 扬声器的发展趋势 及平板扬声器第三讲 扬声器与电视机 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 作原理及主要性能指标介绍2011.10前 言本讲义主要是根据国家标准GB/T9396- 1996扬声器主要性能测试方法编制的， 为了大家更好的理解，增添了几个附录。可 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 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 ，不到之处敬请谅解。目 录一. 扬声器的分类 二. 直接辐射式扬声器的结构 三. 直接辐射式扬声器的工作原理 四. 直接辐射式扬声
2、器的主要性能指标 五. 附录一. 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 1. .按换能方式分类按换能方式分类l l 电动式扬声器电动式扬声器l l 电磁式扬声器电磁式扬声器l l 压电式扬声器压电式扬声器l l 静电式扬声器静电式扬声器l l 气流调制式扬声器气流调制式扬声器2 2. . 按辐射方式分类按辐射方式分
3、类l 直接辐射式扬声器 l 号筒扬声器 l 箱式扬声器3 3. . 按磁路形式分类按磁路形式分类l 内磁式 l 外磁式 4. 按重放频段分类按重放频段分类l l 低频扬声器低频扬声器 20800H20800Hz z l l 中频扬声器中频扬声器 5006KHz5006KHz l l 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 l 音箱用扬声器单元 l 电脑或显示器用扬声器 l 汽车用扬声器 l 多媒体扬声器 l 公共扩声用扬声器 l 电子乐器用扬声器 l 声源用扬声器6. 6. 按外形分类按外形分类l l 圆形扬声器圆形扬声器 l l 椭圆
4、形扬声器椭圆形扬声器 l l 跑道形扬声器跑道形扬声器 l l 矩形扬声器矩形扬声器 l l 薄形扬声器薄形扬声器 l l 平板形扬声器平板形扬声器7. 7. 按振膜材料分类按振膜材料分类l l 纸盆式扬声器纸盆式扬声器 l l PPPP盆扬声器（聚丙烯）盆扬声器（聚丙烯） l l 钛合金振膜扬声器钛合金振膜扬声器 8. 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二.直接辐射式扬声器的结构-纸盆扬声器总装图二.直接辐射式扬声器的结构-简单介绍l 磁路系统-由磁体、导磁上板、 板 柱（或导磁碗）组成 l
5、 振动系统-由纸盆、折环音圈、定 心支片、 防尘罩、引出线组成 l 辅助系统-由盆架、接线板、压边 组成二.直接辐射式扬声器的结构-磁路局部放大图二.直接辐射式扬声器的结构-磁路局部放大图三. 直接辐射式扬声器的工作原理-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：F=BLIF-电动力I-是通过音 圈的电流B-是磁隙中的磁通密度L-是音圈导线的有效长度式： F=BLI三. 直接辐射式扬声器的工作原 理 -纸盆扬声器的等效电路图中 Eg 音频放大电路的电动势 单位为伏特Rg 音频放大电路的内阻 单位为欧姆L 音圈电感 单位为亨利 RE 音圈直流电阻 单位为欧姆B 磁隙中的磁感应
6、强度 单位为韦伯/米2L 音圈导线的长度 单位为米MMDRMSCMSZMRUC UC UC fcVCI 流经音圈的电流 单位为安培VC音圈的振动速度 单位为米/秒fc磁场对音圈的作用力 单位为牛顿MMD振动系统的等效质量 单位为千克CMS支撑系统的等效立顺 单位为米/牛顿ZMR 振膜一面的辐射阻抗 单位为欧姆RMR和 MMR 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 RM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 RE越大，扬声器的辐射功率也越大，不过RE的 大小 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 扬声器的中频响应
7、基本上基本上是比较平坦的，数值 由上式决定。 扬声器的低频响应取决于XM的大小，在共振频率处， 出现峰值，其高低由共振峰的品质因数QT决定。 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。四.直接辐射式扬声器的主要性能指标1. 纯音检听特性解释：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。测量方法：扬声器单元检听，馈给 扬声器正弦信号的电功 率为1/2额定噪声功率，一般在0.3M处检听，在此距 离内应无反射物，扬声器单元不另加负载。注：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F0标准为 15020Hz，那么起始
8、频率应为130Hz。2. 额定阻抗和阻抗曲线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， 在确定信号源的有效电动率时，用它来代替 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 的极小值。注：注：一般纸盆扬声器的额定阻抗是音圈直流阻的 1.2-1.4倍具体倍数由扬声器的口径和磁体的大小决定 。阻抗曲线-把阻抗值表示为频率的函数（如下图）3. 输入电压1）短期输入电压：特性解释：扬声器单元或系统能承受持续时间为 1秒，间隔为60秒的模拟节目信号，而部产生永久性损 坏的最大信号电压。2）长期最大输入电压：特性解释：扬声器单元或系统能承受持续时间为 1分钟，间隔为2分钟重复10次的模拟
9、节目信号，而不 产生永久性损坏的最大信号电压。3）额定正弦电压 特性解释：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坏的持续信号电压 ，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1小时。注1：该电压值是频率的函数。注2：该电压值与扬声器的安装方式有关。4）额定噪声电压： 特性解释：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。4. 输入电功率1）短期最大功率特性解释：与短期最大输入电压对应的电功 率 ，其定为 其中Um 是短期最大输入电压，R 是额定阻抗。2）长期最大功率特性解释：与长
10、期最大输入电压对应的电功率。3） 额定正弦功率特性解释：与额定正弦电压对应的电功率。4） 额定噪声功率特性解释：与额定噪声电压对应的电功率。5. 频率特性1）额定频率范围特性解释：由制造厂规定的扬声器的频率范围。2）共振频率特性解释：a：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。b：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 率。f0ZRe ff0Zb：fc: 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 一个主要阻抗极大值后的某一个极小值时的频 率。a：倒相箱无源辐射箱f0Z测量点
11、 fu6.自由场和半空间自由场条件下的声压1）指定频带内的声压特性解释：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 点规定距离处所产生的声压。2）指定频带内的声压极L r L r =20lg - 单位 dB式中：Pr测得的指定频带内的声压单位PaPo：基准声压20Pa（即1000Hz声 音 的可听阈声压）如：80dB的声压级 对应的声压为0.2Pa90dB的声压级 对应的声压为0.6324PaPrPo3）指定频带内的特性灵敏度 特性解释：在指定频带内的声压换算成输入功率 为1W和参数轴上距离参数点1m处的值。4）指定频带内特性灵敏度级特性解释：特性灵敏度与基
12、准声压（20Pa）比 值的对数值乘以20以dB表示。例如： 馈给扬声器的功率增大1倍，声压提高 2， 倍，声压级提高3dB。馈给扬声器的电压增大1倍，声压提高1 倍，声压级提高6dB。馈给扬声器的功率增大至10倍，声压提高 10 倍，声压级提高10dB。由于测量时所加电压或测试时距离不同可用下式换算：Lp=20LgPr/Po-10LgPe/Peo+20Lgr/ro式中Lp换算到1m，1W时的电压级 dBPr在r处测得的声压 PaPo基准声压 20uPaPe测试时馈给扬声器的功率 WPeo参考功率 1Wr测试距离 mro参考距离1m5）指定频带内的平均声压特性解释：指定频带内所有1/3oct频带
13、测得到 声压方均根值 即P平均6）指定频带内的平均声压级特性解释：5）中的值和基准声压比值的对数值 乘以20以dB表示。说明 ：oct是倍频率（octive）的缩写，两个 声音的频率比值以2为底的对数称之谓频程，对数表达 式为: n为倍频程数，可以是分数或整数，例如n=1， 1/3则称为“倍频称”和“三分之一倍频程”，在电声 工程中常用这两种倍频程。如：100-200Hz，500-100Hz就是倍频程。100-125Hz，1600-2000Hz就是三分之一倍频程。 附件：常用带通滤波器中心频率和频率范围的一部分：中心频率 （Hz）1/1倍频程1/3倍频程低频（Hz）高频（Hz）低频（Hz）高频
14、（Hz）10089.111212589177110140160142.6179.52001762242501773542232803152813534003564495003547074465616305617078007138981000707141489111227.自由场和半空间自由场条件下的响应1）频率响应特性解释：在自由场或半空间自由场条件下，在相 对于参数轴和参数点的指定位置，以规定的恒定电压测得 的作为频率函数的声压级，所用的恒定电压为正弦信号， 或为频带噪声信号。(Hz)fSPL (dB)SPL (dB)2）有效频率范围特性解释：是上限频率和下限频率为界限的频 率范围。8. 指
15、向特性 1）指向性图形特性解释：在自由场条件下规定的平面内测得 的声压级表示为：测量轴和参数轴之间夹角的函数， 它可以随频率不同而变化。低频典型图形 高频典型图形00450900135022503150004509002）指向性频响曲线特性解释：在偏离参数轴不同角度处测得 的 一组曲线2250 13527003150(Hz)SPL (dB)f003003）辐射角特性解释：在包含参数轴的平面内，相对于参 数轴测得的角度在此角度上和规定的距离处，测得的声 压级比在参数轴上测得的声压级低10dB。4）振幅非线性总谐波失真 dt特性解释：以%计：dt=n次谐波失真 dn特性解释：以%计： dn= 以dB计：Ldn=20Lg如：扬声器的二次谐波失真为10% 即d2=10%那么以dB计的Ldn=20Lg =-20dB下图是扫频法失真值以d
