音圈参数表
- 格式:xls
- 大小:45.50 KB
- 文档页数:1


下面是音圈的一些参数:VOICE COILFORMULA:音圈主要参数设计音圈的直流电阻Re一般要预先设定,或按额定阻抗Znom确定:Znom =(1.05~1.10)* Re音圈的直径Dvc根据磁路结构确定,同时要考虑功率承受能力以及扬声器的灵敏度、品质因数等电声参数。
音圈直径太小,则其功率承受能力必然有限,因为线径决定了其允许通过的电流大小,同时T铁中柱太小又影响到其散热能力;音圈直径太大,则导致其质量加重,同时Bg值下降,从而导致灵敏度降低,并且增加了材料成本。
音圈的卷宽Tvc亦需根据磁路结构确定, 同时也要考虑功率承受能力以及扬声器的灵敏度、品质因数、最大振幅、失真等电声参数。
一般低音单元均采取长音圈结构,即音圈卷宽Tvc=(1.4~3.0)*Tp,则有最大线性振幅Xmax=(Tvc-Tp)/2=(0.2~1.0)*Tp,可见大功率大口径扬声器的音圈卷宽及华司厚度均需较大。
根据导线的电阻率或电阻系数及所需直流电阻,可以很容易地算出音圈线长Lvc=Re/电阻系数,则绕线圈数n = Lvc/[π*(Dvc+2*骨架厚度+层数*线径)],卷宽Tvc=n*1.03*线径/层数,此处线径指导线的最大外径。
2 音圈材料性能与选择2.1音圈骨架材料常见的有牛皮纸(Kraft Paper)、杜拉铝(Aluminium Duralumin)、NOMEX、TIL、KAPTON等。
主要特性如下:牛皮纸(Kraft Paper)采用最高连续工作温度180 o C的电缆纸(牛皮纸),其特点为质轻、绝缘好、价格低廉。
其厚度有:0.03 0.05 0.07 0.10 0.13 0.17杜拉铝(Aluminium Duralumin)采用加以表面硬化及清洁处理的合金铝箔,最高连续工作温度200 o C,具有耐高温、强度高等特点。
铝箔有黑、白两种,黑色铝箔更具有绝缘性能佳、传热快等优点。
其厚度有:0.03 0.04 0.05 0.07 0.08 0.10 0.12NOMEX采用芳香族聚酰亚胺制成箔膜,最高工作温度300 o C,具有绝缘、质轻、耐高温、粘接力强等优点。
TS参数及其使用方法逐渐增大.这主要是由音圈的电感分量引起的扬声器的阻抗特性是通过电气测量得到的.但实际上影响阻抗特性的素很多,包括电气,机械,空气等诸多因素.,当把这些r六J素全部等效为电气因素时.可以得到图2所示的扬声器的等效电路整个等效电路由电阻.电感和电容组成在图巾.Re是音圈的电阻(纯电阻).Le是音圈的电感Res,Cmes,Lces是用并联谐振电路表示纸盆低频谐振特性的电路元件.可以用13式来表示通过测量TS参数可以知道扬声器的Fs,Qms和Qes如果能从产品说明查到扬声器的Be,Rind,Cmd的话,就可以用下面的式子计箅Res,Cmes~11LcesRes=(Qms/Qes)?Re=B1/Rmd(1式)222Cmes=Qes/2叮TFsRe=(Mmd/Bl+8po?Ad)/3B1(2式)Lces=Re/2订FsQes=Cmd?B1(3式)Re是音圈的直流电阻.Ad是纸盆的有效半径.都可以借助仪表和量尺直接进行测量如果高频端阻抗开始上升的频率与谐振频率相比是够高的前提条件成立的话.高频端扬声器的等效电路如图3所示,仅由Re和Le两个元件组成,可以不考虑Res,Cmes和Lces的影响三,补偿电路图4是常见的扬声器的阻抗补偿电路.补偿电路分为两部分.一部分对扬声器阻抗的高频特性进行补偿.另一部分对扬声器的低频谐振特性进行补偿在设计补偿电路时首先要确定高频补偿电路中的电阻R的数值.一段将R1的值取得与Re相等.即用6式进行计算为了让阻抗特性在高频端不再随频率增加而增大.在补偿电路中接人了与Le相反的电抗元件电容C..所以R.和C的值可以用图6式和7式确定Rl=Re(6式)CI=Le/R:(7式)在确定谐振特性补偿电路的R,C,三个元件的参86实用影音技术数时.只需要把前面讲到的扬声器的等效电路中的有关谐振的元件抵消掉就可以了.所以可以用下面的三个式子分别计算,C,和的数值R2=(Re+Re?Qes)/Qms(8式)C2=l/2wFsReQes(9式)Lr=ReQes/2~Fs(10式)四,Le的值为了计算C1的值.必须事先知道音圈的电感Le电路的负载有电阻分量和电抗分量两部分电阻分量是纯电阻,电抗分量可以是电感(感抗)或者是电容(容抗).纯电阻消耗能量.并产生热而电抗则是存储能量不消耗能量它们之间的关系稍稍有些复杂.由于电阻和电抗的性质不相同.所以在坐标中不能在同一条直线上表示如图5所示的那样.电抗分量在数学表达式中是用虚数表示的.在其前面附加有i.而电阻在数学表达式中是用实数表示的.图5中电阻用横轴表示,电抗则用纵轴表示电阻的负值称为负电阻.在这里没有使用纵轴的正侧(横轴的上方)表示感抗.纵轴的负侧(横轴的下方)表示容抗阻抗Z与频率有关.而只由纯电阻分量决定的阻抗Z则与频率无关,用11式表示.另一方面,由电感决定的电抗分量Z.用正的i表示,由电容决定的电抗分量Z用负的溺黧圈豳FiltOat~圄l鳃翻豳隧黛翮嬲一一.嘲嘲一一一髓隧圣ondel:Zd17Wate:eApneDFs77.8154HzV AS0.0000LRE52000Q7.05890.81560.73118.10.0000T?maBsPL0.0000)Zc=-jkoC(13式)由R(纯电阻),L(电感),C(电容)组成的电路的阻抗Z是这三个分量的合成,用下式表示.舶(14式)上式中在Z的上面加了一点是因为阻抗Z是矢量.在相加时不是简单的数值相加,而是矢量相加.由于感抗和容抗都在i轴上表示,所以两者可以直接进行相减运算.阻抗Z如图6所示的那样.由电阻分量和电抗分量两个矢量组成,Z的大小就是计算矢量的长度.因此.阻抗是具有相位关系的.由图6的矢量关系可知,Z可以用下面的式子进行计算电抗为感抗时z=v耳(15式)电抗为容抗时Z=X/R%(1/o~c)(16式)下面回过头来谈谈如何确定扬声器音圈的电感量.其测量步骤如下①用电阻计测量音圈的直流电阻Re.②读取5kHz~10kHz附近的阻抗值z和对应的频率f. 2009卑赛9强<,>0③把电抗分量只假定为感抗,在15式中代入R和z即可求得L这里求得的L就是Le把Le的值代人7式就可以求得C但是用这样的方法求得的参数误差较大.调整时难度较大.所心先暂时放一放.先举一个实例来加以说明.五,阻抗与相位特,陛的测量图7是实际测得的扬声器的阻抗特性由图7的阻抗特性可以求得图8所示的必需的几个TS参数图9是该扬声器的相位特性这里是用CL10得到的也可以用个人计算机借助于软件来测量.不怕麻烦的话也可以用手工操作来测量CL10的场合如图lO所示的那样.得知音圈的电感在lkHz时为LlkHz=0.2503fmH110kHz时为L10kHz=0,1502 [mU].看到这样的结果一定会感觉到有些诧异.感到无法88实用影音技术理解图为前边曾提到过阻抗与频率有关.可用12式计算.在频率增大时阻抗会随之增加.但是电感量应该是固定不变的.当然,电阻分量Re也是固定不变的.如果以上的假定是成立的话.与图9的结果就出现了矛盾.如果Z(由电阻分量Re决定的阻抗值)不变化.Z.(由电感分量决定的阻抗值)随着频率的增加.单调增大的话.相位应该不断增大才对但图9所示的相位关系并不是这样.由图7可知.22kHz时的阻抗为22nRe经测量得知为5.2Q.依照图6的关系.可以计算出此时的相位角应该为74~才对但是观察图9中20kHz处的相位还不到54~.这是为什么呢?再有图10中lkHz和10kHz时的电感值.随着频率增加电感值是减小的当再次查阅有关书藉时得知扬声器阻抗的问题非常玄妙.很难测量.随着频率的增加.音圈的磁通变化也随之加快.会在极片上引起感应电压.感应电压会产生涡流电流.涡流电流的出现会产生损耗发生热量.消耗热量与电阻分量有关.因此.Re并非恒定不变.Re在高频时的变化对阻抗特性在高频时的上升所产生的影响要比想像中的更大对于扬声器的设计者来说必须设法尽力减小这种损耗,所以采取了在极片上套上铜环等措施.尽量减小涡流损耗,改善高频特性.总之,实际上在高频端Re和Z.都在变化.所以要想测量Le很困难为了准确地测量应该让纸盆固定不动,使用阻抗电桥进行测量最后经测量得到图1l所示的相位特性在低频部分相位是正的,表明在低频时音圈的电抗呈感性并且越靠近FS相位也随之急剧增大.当达到F时相位突然发生翻转变成了容性,相位变为负值.随后随着频率的增加相H蠡譬0:j毒譬薯ll}13∞摄的Ts毒暾ll_j图露高频补偿后的低膏扬声器的鼹挽特性变为零,此时ZI.一Z.曲线过零之后相位再次为正值,即电抗重新变为感性,在高频端相位基本不变于饱和状态. 六,用简便方法测量Le和计算补偿值要想同时测量Re和L|e是很麻烦的,这里介绍一种Le 的简便计算方法前面已提到,当图11中频率为f时,由于Z=Zc,所以相位为零.此时只有电阻分量没有电抗分量.从阻抗特性来看.该点的阻抗值很小,为所谓的扬声器的标称阻抗. 也就是说.由于该点的zZ的绝对值相等,两者相互抵消,电抗为零.即2”rdLe=l/2”MCmes(17式)Cme的大小可以用2式求得.所心只需对17式稍微整理就可以得到求取Le的值的数学表达式.Le=1,4叮r~Cmes=0.0523/fzcmes(18式)很显然这里用来计算Le的方法与前面的用15式的方法不同将这种新方法的测量步骤归纳如下,①在图7的阻抗特性中找出阻抗值最小时所对应频率f(如果有相位特性的话.找出图l1的相位特性中相位为零的点所对应的频率f)②用2式计算Crees的数值.④用18式计算Le的数值.因此.仍可以用图3的电路来作为扬声器的高频等效电路.但必须把Re和都看成是随频率变化的量七,以DLX一217W为例这里12~Alpine的低音扬声器DLX—Z17W%J例说明补偿电路的计算过程由图7的阻抗特性或者图9的相位特性都可以从阻抗最小的点或者相位为零的点得知所对应的频率f为350Hz.因此.所计算的Le是频率为f时的电感值.将DLX—Z17W的Fs,Re,Oes的值代A2式即可求得Crees=0.0003209m,再将Crees和f的值代入18式即可求得k:0.0006435[HI.即IJe=0.6435mH.将Re,Le,Qes,Qm.,Fs的值代A6~10式即可求得补偿电路的元件参数Rl=5-2QCl=241xFR2=l_3QL2:8.7mHC2=4801~F由于实际的频率特性并不平坦有凹凸存在,所以必须以计算值为基础.一边对特性进行测试一边进行元件参数的调整.为了抑制低频谐振补偿必须使用容量很大的电容器.因此谐振补偿通常只在中音扬声器和高音扬声器的补偿电路中采用.低音扬声器一般不采用.但是如果考虑得严密点的话,对于在谐振点处阻抗特性变化大的扬声器来说,放大器的驱动特性也会发生微妙的变化.所以要想消除对放大器的影响低音扬声器的谐振补偿电路也是不可少的八,以DLX-Z30T为例2009年第9羯,>一Qc;∞∞∞∞.∞∞∞∞”∞∞∞明∞00140;缸协下面以Alpine的高音扬声器DLX—Z30T为例说明补偿电路参数的计算图12是DLX—Z30T的阻抗特性.罔13是它的TS参数. 计算TS参数时是根据图12q~900Hz处的谐振峰得到的,其结果是.R=40n90实用影音技术Fs=902.56HzQms=2.352Qes=7.28Cmes=321txF相伴特性省略.其零相位点出现在2.5kHz处.所以得知Le=O.013mH.代入前面的6~10式得R1=4.0QCl=O.81”FR2=14F~LF5.2mHCz=6.1lxF九,补偿电路的实验根据前面的计算结果.选择数值接近的元件组成实验用的补偿电路先介绍低音扬声器补偿电路在前面的计算中得知低音扬声器补偿电路的C2=4801xF.其容量太大.手中没有这么大的电容.所以将谐振补偿电路省去.只在补偿电路中接入了高频补偿电路,Rl:5.2Q,Ct:231xF经高频补偿后的低音扬声器的阻抗特性如图l4所示.高频部分的特性曲线大体上是平坦的.虽然此时低频谐振峰依然存在,但由于TS参数在测量时扬声器处于自由空间.而实际使用时扬声器是安装在音箱的箱体内.所以谐振峰所对应的频率R和0值都会有所不同.图15是R~=411.C1=llxF.只采用高频补偿电路时的高音扬声器的阻抗特性与低音扬声器的情况一样.阻抗特性高频端变得较为平坦,但900Hz处的谐振峰依然存在很显然只用一个补偿电路是无法使阻抗特性曲线变得平坦的.图16是只采用谐振补偿电路时的阻抗特性曲线此时R2=14ft,Cz=6txF,L=lOmH.由图16可以清楚地看出原来出现在900Hz处的谐振峰被削除掉了为了便于比较在图l5和图16中都同时画出了补偿前与补偿后的阻抗特性曲线.这一回详细地介绍了如何利用TS参数计算扬声器阻抗补偿电路的元件参数.并以实物为例讲述了补偿电路的计算过程和测量的结果在制作补偿电路时计算的结果只能作为参考.另外实际的元件值与计算值也不可能完全一致.所以必须通过实验,通过调整元件的数值,寻找最佳的补偿效果下一回将介绍放大器的输出阻抗对音箱特性的影响丽。