扬声器基础知识培训资料

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1、TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部TCL AV事业部-电声实验室培训资料赵福彬 2010-12-17V0.11/43扬声器基础知识1、扬声器的一般介绍 2、电动式扬声器的工作原理 3、电动式扬声器的结构TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部1.扬声器的一般介绍2/431.扬声器是一种电声换能器，它通过某种物理效应把电能 转换成声能。用以实现电声能转换的物理效应有很多 ，因此，按物理效应的不同，可能把扬声器分成若干 类型。 1.1如利用馈有音频电流的电磁铁与连有振膜的衔铁之 间相互作用来实现电声能之间的转换的，称为电 磁式扬声器。（利用

2、了磁极之间的互相吸引力）TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部1.扬声器的一般介绍3/431.2利用压电体的反向压电效应来实现电声能之间转换 的，称为压电扬声器。 TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部1.扬声器的一般介绍4/431.3 利用作用于电极间的吸引力来发声的扬声器. 该speaker是将可动电极（振动板）和固定电极放置在相 反方向，形成一种电容，在这两电极间增加电压，利用 电荷产生的吸引力而做成的speaker。两电极间增加bias用 的直流电压和声音电压，为了改变吸引力而使振动板（ 膜）振动，使得声音辐射出去。TCL Hom

3、e Networking BU TCL家庭网络事业部1.扬声器的一般介绍5/431.4电容式扬声器 利用电容器极板之间的静电力来实现电声能转换的称为 电容式扬声器或电放型扬声器。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部1.扬声器的一般介绍 1.5 利用磁场对载流导体的作用来实现电声能之间的 转换的，称为电动式扬声器。 如果将磁场中的导体做成线圈的形式，则又称为动圈 式扬声器。上述各种扬声器中，电动式扬声器结 构简单，性能良好，品种繁多，使用最为广泛， 是当前扬声器生产的主流。6/43TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部1.扬声器的一般介绍

4、1.5.1.近几年来，随着数码技术的发展以及人们欣赏能 力的提高，对扬声器的音质提出了更高的要求。 要求扬声器同时具备承受功率大，动态范围大， 失真小，频响宽广平坦和瞬态响应良好的特性。为了适应这一要求，人们设计了各种各样的电动 式扬声器，按其振膜的不同，可分为： 1.5.1.1锥形扬声器（其振膜为圆锥形） 。7/43TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部8/431.扬声器的一般介绍1.5.1.2球顶形扬声器（其振膜为球顶形） 。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部9/431.扬声器的一般介绍 1.5.1.3平板形扬声器 (其振膜为一平

5、板）1.5.1.4带式扬声器（其振膜为金属薄带） 。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部10/431.扬声器的一般介绍1.5.1.5号角扬声器 (其外观为喇叭口形状） 。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部11/432.电动式扬声器的工作原理电动式扬声器自1925年创立至今，已有80年的历史， 结构上作过很多改进，使扬声器的性能有较大的 改善。锥形扬声器多为直接辐射式扬声器，其振 膜直接向周围介质（空气）辐射声波。其圆锥形 的振膜，通常为纸质，俗称纸盆。 1.使电动式扬声器的振膜发生振动的力，即为磁声对 载流导体的作用力，称为电动式换

6、能器的力效应 ，其大小由下式决定：F=Bli式中B为磁隙中的磁感应密度（单位：Wb/m2)TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部12/432.电动式扬声器的工作原理i为流经音圈的电流（A）。 l为音圈导线的长度（m）。 F为磁场对音圈的作用力（N）。 然而，一旦音圈受力运动，就会切割磁隙中的磁力线 ，从而在音圈内产生感应电动势，这个效应称为 电动势换能器的电效应，其感应电动势的大小为 ： E=Blv 式中v为音圈的振动速度（m/s）。 E为音圈中的感应电动势（V）。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部13/432.电动式扬声器的工作原理

7、电动式换能器的力效应和电效应总是同时存在， 相伴而生的。以后我们将会看到，由于电效应 的存在，将对扬声器的电阻抗特性产生极大的 影响。 音圈在磁场中的受力情况，如下图所示。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部14/432.电动式扬声器的工作原理中间是圆柱形（T铁中柱）的N极，外面是环状（ 华司）的S极，磁场（B）的方向由N极至S极。 环形气隙内为导线环（音圈）l，若电流由 “”端流入，由“”端流出，则音圈所受的 力F的方向，由左手定则决定：左手平伸，使 拇指和其它四指垂直，若磁场（B）的方向指 向指心，其余四指指向电流的方向，则拇指所 指的方向即为音圈受力的方向，

8、如上图中箭头 所示的力F的方向。若改变电流的方向，则力F 的方向亦随之改变。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部15/432.电动式扬声器的工作原理如果流经音圈的电流强度和方向均随时间不断的 化，则电动力F也就随着电流强度和方向的变 化而变化。显然，电动力的方向就是音圈的移 动方向，这样，随着电流强度和方向的变化， 音圈就在空气隙中来回振动，其振动周期等于 输入电流的周期，而振动的幅度，则正比于各 瞬时作用电流的强弱，若将音圈固定在一个膜 片（纸盆）上，并输入音频电流，则振膜在音 圈的带动下产生振动，从而向周围介质辐射声 波，实现了电声能之间的转换。TCL Hom

9、e Networking BU TCL家庭网络事业部16/433.电动式扬声器的结构3.1电动式锥形扬声器的结构如下图所示不防磁扬声器半防磁扬声器全防磁扬声器TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部17/433.电动式扬声器的结构3.2电动式球顶内磁扬声器的结构 音膜U铁/磁铁/华司TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部18/433.电动式扬声器的结构3.3 扬声器的各种部件简介： 按其作用的不同，可分为振动系统和磁路系统两部分 。磁路系统提供策动音圈所必需的磁场，与音圈一起 组成策动元件，通过电动力效应，激发振动系统的机 械振动，从而向空

10、所辐射声波。此外，还有把上述两 部分组成牢固的整体所必须的部件，如盆架。现分别 对扬声器的振动系统和磁路系统作进一步的简介： 3.3.1扬声器的振动系统 扬声器的振动系统，包括策动元件音圈、辐射 元件振膜和保证音圈在磁隙中正确位置的弹波 ，另外，还要加上防尘盖。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部19/433.电动式扬声器的结构3.3.1.1音圈 音圈是整个振动系统的策动源，是用漆包线 在纸质或金属的线架上绕制而成。前一种线 圈架是用浸过胶的纸制成，后一种是用铝箔 或杜拉铝箔制成，通常用自粘漆包线边绕边 喷酒精，绕成后稍稍加热烘干即成。线圈的 绕制层数,通常都为偶

11、数，因此线圈引出线的 那端都在靠近振膜的那一端，便于引出。为 了充分利用磁隙的空间，还常常采用矩形截 面的导线来绕制音圈，常用的导线材质为： 铜、铜包铝、铝、高级音圈采用纯银线。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部20/433.电动式扬声器的结构 3.3.1.2振膜 振膜是振动系统的主要部件，最常用的纸质振膜（ 纸盆）。目前我国生产纸盆的方法是：Press,Non- Press,Semi-Press. 鼓纸音膜TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部21/434.电动式扬声器的部品3.3.1.2振膜 扬声器的频响特性，在很大程度上取决于纸

12、盆的性 能，而纸盆的性能又决定于纸盆的材料，几何形状 和加工工艺。一般说来，对于纸盆材料的要求，是 三种特性综合较好，即纸盆好： A）材料的密度（P）要小。 B）材料的机械强度要大，或者说，材料的杨氏模量 要大，与A）合在一起，即E/P大。 C）具有适当的内部阻尼。 为了综合上述三个要求，人们采用了各种各样的措 施：TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部22/433.电动式扬声器的结构3.3.1.2振膜 a：在纸浆中渗入适量的复合材料，如碳纤维，羊 毛，用此制成的扬声器有较好的性能，具体表现 在：纸盆刚性大，可展高扬声器作活塞振动的频 率范围，展宽高频宽度；在与同等

13、厚度的纸盆喇 叭相比，用此纸盆的喇叭的输出声压要高；有适 当的内部阻尼，可以抑制纸盆的分割振动，使频 响特性比较平坦。 b：在纸盆上镀金属材料，以提高杨氏模量。 c： 采用金属材料，为获得适当内部阻尼， 常常在反 面贴发泡板。 d：采用强化发泡材料，如发泡PP，发泡镍TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部23/433.电动式扬声器的结构 3.3.1.2振膜 e：采用蜂巢结构。蜂巢芯的空隙率约为90%，因蒙 皮采用刚性高的材料，所以具有既轻而刚性又高的 特点。又因芯和蒙皮是粘接而成，具有较大的内部 阻尼，因此是较为理想的振膜材质，目前平板扬声 器的膜，多采用此种材质。

14、 f：采用高分子复合材料。如在纸盆内加云母，加 石墨。因E/P大和阻尼适当，这些材料做成的喇叭 可获得宽而平坦的频响和低失真。 综上所述，是对扬声器振膜材料的一般要求，以及 为达到这些要求而采取的一些措施。当然，对于不 同用途的扬声器，对振膜材料的性能要求也是不同 的。如高音喇叭，主要着重的是E/P，而不是内部 阻尼。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部24/433.电动式扬声器的结构3.3.1.2振膜 扬声器振膜的形状，可以分成各种各样，可以是圆形 的，也可以是椭圆形的。在圆形纸盆中，又要分为球 顶形，平板形，锥形。而在锥形纸盆中以可按母线的 形状，分为直线形和

15、曲线形。曲线形纸盆的母线有的 采用圆弧的一段，有的采用抛物线或指数曲线。有的 在纸盆上还有一圈圈的波纹。纸盆的形状和顶角的大小，对于扬声器性能影响极大 ，必须按照扬声器的设计要求加以适当选取 一般说来，直线形纸盆抄纸和加压的模具比较简单， 但有一个缺点，即当加给扬声器的功率超过一定限度 时，纸盆表面会产生某些频率的振动，从而影响放声 质量，而曲线形纸盆就可避免这一现象。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部25/433.电动式扬声器的结构3.3.1.2振膜 为了改善高频的重放，纸盆的厚度往往从基部向顶部 逐渐加厚。而为了降低纸盆的谐振频率，改善低频的 重放，就必须使

16、纸盆基部的支撑部分具有较大的顺性 。通常把基部做薄一些，软一些。 随着音箱的小型化，对扬声器提出了小口径，高顺性 的要求。因此，各种复合边扬声器相继出现。目前常 见的高顺性折环材料为：橡胶边，泡棉边。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部26/433.电动式扬声器的结构 3.3.1.3 弹波 弹波的作用是保证音圈在磁隙中的正确位置而不与磁 体相碰，它的外缘常固定在盆架上，而内缘则与音圈 相连。因它在保证音圈在磁隙中的正确位置的同时， 必须尽量减少对音圈运动的影响，这就要求它同时具 有极大的径向劲度和极小的轴向颈度。弹波波纹的深 度和形状决定了扬声器的振幅。对于大功率的扬声器 ，为了增加径向颈度，经常做成双弹波。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部27/433.电动式扬声器的结构3.3.1.4 防尘盖 弹波的作用主要是防尘。另外还有改善扬声器特性的 作用。TCL Home Networking BU TCL家庭网络事业部28/433.电动式扬声器的结构3.3.2扬声器的磁路系统.(外磁式） 这种结构的磁铁尺