第5章 扬声器及扬声器系统 现代音响与调音技术 知识 .ppt

图5―18 电动式纸盆扬声器原理结构与对应元件图 第一，穿过音圈防尘帽质量元件MM1与惯性系平衡，终止于地； 第二，穿过纸盆质量元件MM2与惯性系平衡，终止于地； 第三，穿过纸盆轭环力顺CM1与弹性力平衡，终止于刚性壁(地)； 第四，穿过中心盘力顺CM2与弹性力平衡，终止于刚性壁(地)； 第五、第六、第七分别穿过振动系统的力阻RM、纸盆两面辐射阻RMR、RMR，终止于刚性壁； 第八、第九分别穿过纸盆两辐射面的同振质量元件MMR、MMR与辐射力平衡，终止于地。扬声器的电力等效线路图见图5―19。 图5―19 扬声器电力等效图 图中，eg表示信号电动势(V)；Rg表示信号内阻(Ω)；L表示音圈电感(H)；RE表示音圈直流电阻(Ω)；B表示气隙中磁感应密度(Wb/m2)；f表示磁场对音圈的作用力(N)；v表示音圈的振动速度(m/s)；各元件的名称前已叙述。 将图5―19进一步简化，可等效为图5―20的形式。 图5―20 阻抗型类比简化线路 图中 ZM为总的力导纳。通过等效类比线路，可以根据实际工作情况分别研究扬声器在某一声频区的工作状态和特性，并可计算出相应的技术指标。 5.3 扬声器系统(音箱)的设计原理 5.3.1 开口扬声器系统(音箱)的设计原理 有限大障板和背面敝开型就属于开口扬声器音箱。当低音扬声器不加障板让其自由辐射时，则扬声器的较低频段的声音就会在振膜两面的空气压缩和稀疏过程中互相抵消，因而没有低频声辐射，这种现象称为声短路。 把扬声器装在障板上是避免声短路的最简单的方法，障板的形状可异，障板越大，声短路的频率就越低，低音就越丰富。因而，使用无限大障板就可以获得没有声短路现象的理想低频辐射。 实际上，障板不可能做成无限大，只能使用有限尺寸的障板。当采用圆形障板且扬声器对称安装时，则在某一频率开始以下就会产生声短路现象，该频率称为截止频率。 由于扬声器前后两面所辐射的声波到达接收点的声程差d等于声波半波长的奇数倍时，前后两面所辐射的声波到达接收点时相位相同；当声程差d等于声波波长的整数倍时，两者相位相反。而声程差d小于声波半波长时，则产生声短路，假设声程差就等于圆障板的直径d(半径为r)，那么，截止频率fc可通过 求得 (5―41) 式中，L是扬声器前后辐射的声波到达无限远点的声程差。 式中r的单位为m,fc的单位为Hz。 开口扬声器系统的低频下限频率为 (5―42) 开口扬声器系统被广泛用于收音机、收录机、电视机中，这种系统是由障板向后弯折而形成了小障板和声管组合。有时为了重放低频声音就需要大的箱体，但要特别避免出现振动。另外，在设计中为避免箱内部产生驻波而引起共振，应尽量使侧板互相不平行，箱体尺寸比例彼此间不能为整数倍，并在箱内贴玻璃棉或其它吸声材料控制共振。 5.3.2 封闭式扬声器系统(音箱)的设计原理 封闭式扬声器系统在设计过程中应注意解决两个问题：一是声短路问题；二是低频性能问题。第一个问题比较容易解决。由图5―21可知，在此系统中，扬声器装在完全封闭的箱体内，把扬声器背面所辐射的声波完全隔绝，从而避免了低频时扬声器背面声波的干涉，以利改善低频效果，免除了声短路现象。它的作用相当于一个无限大障板，对于避免声短路现象，封闭式扬声器系统是一个理想的结构。 图 5―21 封闭式扬声器系统的谐振频率fc与扬声器单元本身的谐振频率f0之比可表示为 (5―43) 式中，CA、CAB分别为振膜支撑系统声顺和箱内空气的声顺(m2/N);Veq、VAB分别为扬声器的等效容积(m3)和箱内空气的净容积(m3)。 一般CA都比CAB大，所以，扬声器装入封闭式箱内，且其谐振频率必然上升，而且空气的净容体积越小，频率上升得就越高。这意味着封闭式扬声器系统的低频响应上移，对低频性能不利。因此，封闭式扬声器系统的设计既要使扬声器的低频性能好，又要把箱体做得小，就成为封闭式扬声器系统设计中的一对矛盾。这就是要讨论的低频性能控制问题。通常，我们解决这类问题采用以下几种方法。 ? 1.采用小口径扬声器 由式(5―43)可得 (5―44) SD为扬声器的有效辐射面积。