喇叭基础知识
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[声学和扬声器基础知识]扬声器喇叭基础知识及制作方法篇一: 扬声器喇叭基础知识及制作方法目录第一章扬声器材料的认识…….…………………………………..………………...……. 第一节部品材料的认识…….……………………………………………………………………一、扬声器材料的构成……….…………………………………………………… ……………………、支架………………………...…………………………………………………………..、铁片………………………...…………………………………………………………..、铁心………………………...…………………………………………………………..、磁铁………………………...…………………………………………………………..、磁液……………………...………………………………………………………、后壳………………………...…………………………………………………………、鼓纸………………………...…………………………………………………………、垫片………………...…………………………………………………………………、弹波……………...……………………………………………………………………、音圈………………………...………………………………………………………… 、防尘盖……………………...………………………………………………………… 、端子……………………...………………………………………………………… 、锦丝线……………………...……………………………………………………… 、电线……………………...……………………………………………………… 、接着剂……………………...……………………………………………………… 、分音器……………………...………………………………………………………第二章扬声器简介………………..……...………………………………………………….一、扬声器的定义………………..…...……………………………………………………….二、扬声器的分类………………..…...……………………………………………………….第三章扬声器的性能………………..…...……………………………………..………….一、扬声器的电气特性………………..…...…………………………………………………...1、阻抗………………..…...……………………..……………………………….……………...2、最低共振周波数或谐振频率…...…..………………..………………………………...3、扬声器的Q 值…...…………..……………………………………………..……………...4、力的系统…...……………………..………………………………………………….……5、出力音压…...……………………..…………………………………………..…………...6、实际周波数带域…...……………………..…………………………………………….....7、定格入力与最大入力…...……………………..…………………………………….……8、失真…...……………………..……………………………………………………….……9、指向性...……………………..……………………………………………………..……..10、总磁通量与磁束密度..……….…..………………………………………………….…. 11、异常音与外碰..…………..………………………………………………….…….…….12、极性与极性标示..……………………..……………………………………….………..13、信赖性..……………………..……………………………………….…………….…….1第四章新机种的开发试作………………..…...……………………………………..………….一、开发试作………………..…...…………………………………………………………………...第五章量产………………..…...………………………………………………………………..………….一、量产………………..…...…………………………………………………...第六章生产技术………..…...………………………………………………………………..………….一、作业流程………………..…...…………………………………………………...2第一章扬声器材料的认识第一节各部品材料的认识一、扬声器材料的构成原材料的好坏很大程度上决定的产品品质,同时直接决定了产品的成本。
一. 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 = B L IF :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 ( Lowest resonant frequency ;最低共振频率) =21MoSoMo = 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(db Decibel):定义为 db = 20 log 5102-x 測得的壓力 压力的单位为 Newton / m 22 x 105- Newton / m 2 (20 uPa)(或 2 x 104- Dyne / cm 2) 是人耳能听到的最低界限,我们拿来当音压位准(0 db)。
喇叭和⾳箱的基础知识喇叭和⾳箱的基础知识构成⾳箱的元器件有扬声器、分频器和箱体,下⾯介绍这些组件的⼀些分类知识。
⼀、扬声器DTSAIC扬声器有多种分类式:按其换能⽅式可分为电动式、电磁式、压电式、数字式等多种;按振膜结构可分为单纸盆、复合纸盆、复合号筒、同轴等多种;按振膜开头可分为锥盆式、球顶式、平板式、带式等多种;按重放频可分为⾼频、中频、低频和全频带扬声器;按磁路形式可分为外磁式、内磁式、双磁路式和屏蔽式等多种;按磁路性质可分为铁氧体磁体、钕硼磁体、铝镍钴磁体扬声器;按振膜材料可分纸质和⾮纸盆扬声器等。
1、电动式扬声器电动式喇叭解剖图特点:应⽤最⼴,它利⽤⾳圈与恒定磁场之间的相互作⽤⼒使振膜振动⽽发声。
电动式的低⾳扬声器以锥盆式居多,中⾳扬声器多为锥盆式或球顶式,⾼⾳扬声器则以球顶式和带式、号筒式为常⽤。
2、锥盆式扬声器锥盆式喇叭结构图特点:结构简单,能量转换效率较⾼。
它使⽤的振膜材料以纸浆材料为主,或掺⼊⽺⽑、蚕丝、碳纤维等材料,以增加其刚性、内阻尼及防⽔等性能。
新⼀代电动式锥盆扬声器使⽤了⾮纸质振膜材料,如聚丙烯、云母碳化聚丙烯、碳纤维纺织、防弹布、硬质铝箔、CD波纹、玻璃纤维等复合材料,性能进步提⾼。
3、球顶式扬声器球顶型喇叭结构图特点:有软球顶和硬球顶之分。
软球项扬声器的振膜彩蚕丝、丝绢、浸渍酚醛树脂的棉布、化纤及复合材料,其特点是重放⾳质柔美;硬球顶扬声器的振膜彩铝合⾦、钛合⾦及铍合⾦等材料,其特点是重放⾳质清脆。
4、号筒式扬声器号筒式扬声器结构特点:辐射⽅式与锥盆式扬声器不同,这是在振膜振动后,声⾳经过号筒再扩散出去。
其特点是电声转换及辐射效率较⾼、距离远、失真⼩,但重放频带及指向性较窄。
5、带式扬声器带式喇叭结构特点:⾳圈直接制作在整个振膜(铝合⾦聚酰亚胺薄膜等)上,⾳圈与振膜间直接耦合。
⾳圈⽣产的交变磁场与恒磁场相互作⽤,使带式振膜振动⽽辐射出声波。
其特点是响应速度快、失真⼩,重放⾳质细腻、层次感好。
关于扬声器原理首先,我们来谈谈如何认识一个扬声器,随着电子技术的发展,扬声器在不断地改进,扬声器品种繁多,若按扬声器换能原理来分类,则可为电磁式扬声器、励磁式扬声器、静电式扬声器,压电陶瓷式扬声器、电动式扬声器、挂画式平面扬声器.本书主要介绍电动式喇叭(耳机喇叭).第一章扬声器的类型扬声器(喇叭)器件是一种电能与声转换器件,扬声器品种繁多,若按扬声器换能原理来分类,则可为电磁式扬声器、励磁式扬声器、静电式扬声器,压电陶瓷式扬声器、电动式扬声器、挂画式平面扬声器。
一、电磁式扬声器电磁式扬声器(舌簧式)主要由永久磁铁(马早蹄形)、衔铁(舌簧)、线圈、纸盘和盆架等组成。
电磁式扬声器的特点:灵敏度高,结构简单,成本低。
但其阻抗高,频率特性差,较高和较低的音频都有发不出来,失真大,振幅小,声压低,承受功率在1/4-1/2W之间.这是一种老式扬声器,20世纪50年代农村广播网曾大量使用,现今已逐渐被电动式纸盘扬声器所取用.二、励磁式扬声器励磁式扬声器与永磁电动式扬声器相似,主要区别在于磁体部分。
励磁式扬声器的大形线圈是整流系统中的扼流圈,它通过高电压大电流产生磁力,并与音频信号电流互相作用,推动音圈作活塞式振动,带动纸盘发出声音.这种扬声器主要用于老式交流电子管式收音机上。
收音机不工作时,扬声器没有磁力存在;只当收音机工作,电流通过励磁线圈产生磁力时,扬声器才能正常工作。
可见,这种扬声器的使用有着极大的局限性,现今逐渐被沟汰。
三、静电式扬声器静电式中高频扬声器的工作原理极简单,它是以电容器原理制作而成,可以看做是一个能振动发声的电容器。
按结构类型,静电扬声器可分单极式、推挽式和驻极式。
1、单极式它用一块属板作固定极板,用导电材料制成轻且的动膜片作另一块电极(辐射极),两极板小,振动膜片采用金属箔或金属化涤纶薄制成。
2、推挽式推挽式静扬声器是在单极式静电扬声器中增加地一电极而成。
它用两块固定的电极板,振动电极片置于固定电极板之间.3、驻极体式驻极体式扬声器是将电容器的极板改用驻极体材料(如四氟乙烯、聚全氟乙烯等)制成的。
喇叭基础知识、扬声器的种类(按工作原理分):……按扬声器的工作原理为分为:电动式(动圈式)、电磁式、静电式、压电式、离子式、气动式等.在各种类型的扬声器中,运用最多、最广泛的是电动式扬声器(动圈式),它是应用电动……原理的电声换能器• 、电动扬声器的组成:1. 磁路系统:T 铁、磁铁、华司2. 振动系统:鼓纸、弹波、音圈3. 辅助系统:支架、压边、防尘帽、端子、导线、磁路系统中的各零件作用与要求:1. T 铁、华司:作用:起导磁作用. 要求:磁阻小,导磁率高的材料.目前,导磁率最高的材料是坡莫合金,其次为电工钝铁、硅钢片、低碳钢;因坡莫合金价格昂贵,不易加工,故喇叭界几乎没有人使用它,电工钝铁在高要求时有使用到,比如高档汽车喇叭,目前普遍使用的是低碳钢(含碳量在0.1%-0.6%之间),其优点是:(1) .硬度适中,易加工成型;(2) .价格便宜,在成本上有很大的优势;(3) .导磁率高;2. 磁铁:扬声器所用的磁体大致可分为三类:(1) .铝、镍、钴磁体:它是由铝、镍、钴、铁为主要成分浇铸而成,特点是磁能积高、剩磁高曾在扬声器中广泛应用,但终因钴的缺乏,价格高逐步被铁氧体取代.使用注意事项:A. ALNico(铝镍钻)是高Br、低He的永磁材料,导磁率在3以上宜做成长柱体或长棒体,尽量减少退磁场作用.B. ALNico 永磁构成的磁路,必须整体饱和充磁,如拆卸之后再重新组装时,须再次饱和充磁.C. ALNico 磁体本身矫顽力低,在使用过程中严禁使用任何铁器接触ALNico 永磁体.D. ALNico 磁体温度系数小.E. 电阻为47U Q.(2) .铁氧体磁体:永磁铁氧体由氧化铁和锶(钡)等元素组成,具有较高的磁通密度和矫顽力,不氧化,性能稳定,是目前广泛应用的磁体,其成分为MO、6F62O3,扬声器中主要应用各向异性(参数特性)钡铁氧体,锶铁氧体,用氧化钡(锶)和三氧化二铁粉末混合,在高温炉中熔烧而成,它具有材料来源容易、价格低廉、矫顽力大、对外磁场稳定等一系列优点.特性:A. He大,适合设计成扁平形状,即高与直径尺寸比小于1.B. 价格便宜,耐氧化、腐蚀,重量轻.C. 磁结晶的各向异性常数大,钡铁氧体K=3.2X 10-1J/cm 2..D. 退磁曲线近似直线.E. 电阻率高,P=10f ~1O 6Q .m(电阻 1010us 2).3 3F. 密度为 4.6~5.1X 10 Kg.m .G. 导磁率低,为1.05~1.3.钡铁氧体与锶铁氧体优缺点:钡铁氧体:矫顽力大,相对磁场稳定,尺寸收缩性小,外观美观,但易碎.锶铁氧体:矫顽力要小,相对磁场稳定性差,尺寸收缩性大,易跑锶(在潮湿环境中吸收空气中的二氧化碳,表面呈现白色痕迹),不易碎.(3) .稀土类磁体:稀土类磁体以钕铁硼磁体为代表,它的磁能积为铁氧体的10倍以上,资源丰富,是具有发展潜力的磁性材料,缺点是易生锈,居里温度低.钕铁硼最高使用温度:普通v 80C , “H”v 120C ,SH v 150C ,UH v 180C .铁氧体最高使用温度:普通-40C ~85C ,-55C ~125°C .电阻:50U Q .磁铁作用:提供音圈磁场.性能要求:A.剩余磁感应强度(Br)大.B. 矫顽力(Hc)高.C. 最大磁能积(B x H)max 大.四、 磁场的形成:在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流 分子电流.分子电流使每个 物质微粒都成为一个微小的磁体,它的两极相当于两个磁极,在未被磁化时,内部各分子电 流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外界不显磁性.当受到外界磁场的作用时, 各分子电流的取向大致相同,从而对外显示出磁性.磁场可以由电流激发,也可由变化的电 场激发.安培定则:用右手握螺线管,四指指向电流方向,则拇指指向为螺线管内部磁力线的方向. 注意:磁力线是闭合曲线,在磁体外部磁力线从N 极到S 极,在磁体内部从S 极到N 极.由于空间的每一点都只能有一个磁场方向,因此两条磁力线不可能相交于一点.五、 制程中磁间隙的磁通密度以及极性管理:影响磁体磁场大小的因素:厂A.电压厂线圈圈数I 太少:电阻小,元件承受功率达不到 台V 线径:原则上粗一点较好.R= L/S.P 铁芯直径B.电容量r 太多:体积大,电阻大. 电流铁芯高度磁通密度:(1) .充磁机:A. 电压设定与监控.B.电容定期(半年或一年)检查•(2) •充台:A.型号.B.主副线圈.(3) .极性接线:A.外磁:左“ + ” ,右.B.内磁:左“―”,右“ + ” .六、电动扬声器工作原理:磁场的基本特性:是对其中的运动电荷或电流产生力的作用.载流导体通过磁场时,会受到一个电动力,其方向用左手定则判定. 左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手伸入磁场中,让磁力线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流的方向,则大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向(通电导线在磁场中的运动方向).方向与电流和磁场方向互相垂直,受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比,即F=BIL.工作原理:当音圈输入交变音频电流时,音圈受到一个交变推动力,产生交变运动,带动纸盒振动,反复推动空气而发声.磁路的形状:磁路的形状可分为外磁式和内磁式.(1) .内磁式磁路:磁体置于中心,周围内导磁轭环绕.这种结构漏磁小,通常采用铝镍钴或钕铁硼磁体.(2) .外磁式磁路:磁体位于磁路外,通常采用铁氧体,这种结构简单方便,但是漏磁较多. 八、磁通密度:磁路设计除了满足结构方面的要求,还希望得到更大的磁通密度,以及尽可能小的失真.磁通密度是单位面积的磁通量,要加大磁通密度思路很明确,减小磁阻,选择良好的磁性材料,减小磁间隙处的面积.如图示:另一种增加磁通的办法是加宽磁通的通路,如上图示:T铁底部有一个锥形部份. 对于高频扬声器,音圈振幅是较低的,这时可以将磁隙处导磁板减薄,提高单位面积磁通.信频程:表示一段频率范围(频率)大小的相对量. Fmax/Fmin=2n.周期:往复振动一次所需的时间.频率:每秒钟振动的次数.声压:有声波时, 由于声波引起大气压力的变化.(Pa)声压级:有效声压P和基准声压Pr的比值的常用对数乘以2O.(dB) LP=20Lg(P/Pr) 额定阻抗:是在阻抗曲线上低频共振频率以上的第一个阻抗最小值,在额定频率范围内, 阻抗模值的最低值不应小于额定阻抗的80%. P=U 2/R.阻抗曲线:是指扬声器的阻抗模值随频率变化的曲线. 在最低共振频率附近急剧上升, 在高频率部分随音圈电感增加而加大.曲线的峰是由纸盆、音圈、弹波等振动系统共振造成的, 而此曲线中部最小值相当于扬声器的额定阻抗, 通常比直流电阻抗大10%-30%.①.VC直流阻抗②.电感部分③.反电动势部分共振频率:在低频率某一频率其阻抗值最大, 此时的频率称之为扬声器共振频率F0, 即在阻抗曲线上扬声器阻抗模值随频率上升的第一个主峰对应的频率• 扬声器是一个振动系统,共振频率与扬声器的质量和顺性有关,即振动系统的质量愈大 纸盆折环、弹波愈柔软,则顺性愈大,共振频率愈低,反之共振频率愈高.F0=1/2 n V 1/mc 增加振动系统质量固然可以降低共振频率,但质量增加会使扬声器输出声压降低,增加振动系统的柔软性(顺性)在一定范围内可以降低共振频率品质因数是扬声器共振曲线尖锐程度的一种量度.(Q O )Q 是抑制阻尼共振的重要参数,Q O 愈高,共振就愈强,由扬声器的阻抗曲线确定2maxRVC O 与振动系统质量成正比,与磁隙磁通密度平方成反比,公式为7 m o x i/C o Qo= 2 (BL) /RV等效容积(Veq):指在这个容积中空气的声顺与扬声器的声顺相等.它与共振频率、 品质因素是音箱设计必须考虑的三个参数Veq=Vb[( f b /f o )-1]其中,Vb 表示箱体的内容积与被扬声器单元所占空间容积之差 ,f b 指装箱后的f 。
.f 0指单体f 0.九、低失真磁路:1. 磁体非线性引起的失真:(1) .在低频大振幅,音圈对磁隙相对位置变化较大,使磁性材料平均磁导率变化,影响音圈电感,使电流产生失真.(2) .由于构成该磁路的磁性材料本身磁导率引起的失真,磁体本身具有磁滞回线的磁化结构. 在音圈周围的导磁柱及导磁板附近以三次谐波失真为主.通过磁体的磁通一般以二次谐波失真为主.1、电动式扬声器的工作原理是什么?答:当音圈输入交变音频电流时,音圈受到一个交变推动力产生交变运动,带动纸盆振动, 反复推动空气而发声.2、影响扬声器F0的主要因素有哪些?Qo= Qo=m o x 1/C 0 (BL) 2/RVQ0=几 XX答:主要因素有:弹波,鼓纸的顺性以及振动系统的质量.3、影响扬声器灵敏度的主要因素有哪些?答:音圈的直流阻抗(DCR), 磁间隙中的磁通密度以及振动系统的质量.4、弹波材质60 支纱棉布与32 支纱棉布在变位与承受功率方面有何差别? 答:在同等条件下,60 支纱棉布比32 支纱棉布变位要大,承受的功率要小.5、鼓纸悬边有哪两个重要功能?答:(1).支持和保持振膜的振动,使振膜能沿轴向方向自由振动,却不能横向移动,它保证音圈也能在磁隙中轴向移动.(2).悬边和弹波(无弹波例外)的顺性,共同构成扬声器的顺性,确定扬声器的谐振频率6、音圈阻抗会对喇叭造成哪些影响?答:(1).交流阻抗(2).频率响应7、一般如何决定实效周波数带域?答:在用正弦信号测得的频率响应曲线上,在灵敏度最大的区域内,取一个信频程带宽在其中按1/3oct 取四点计算声压级的算术平均值,下降10dB 划一条平等于横坐标的直线,它与频率响应曲线高低两端的交点(即F2和F1)所对应频率范围,即为实效周波数带域.。