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有线耳机的构造原理
有线耳机的构造原理基本上包括以下几个关键部分：
1. 扬声器（音频驱动单元）：扬声器是将电信号转换为声音的装置。
它通常由一个薄膜振动器组成，当通过电流流过时，薄膜就会振动产生声音。
2. 电磁线圈：电磁线圈是耳机的一个重要组成部分，位于扬声器后方。
当通过线圈的电流变化时，会产生磁场，与耳机磁铁相互作用，使得扬声器振动并产生声音。
3. 磁铁：耳机中的磁铁创造一个磁场，与电磁线圈相互作用，使得扬声器振动产生声音。
4. 装配结构：耳机的装配结构包括耳塞或耳罩，用于固定扬声器、电磁线圈和磁铁。
耳塞通常由柔软的材料制成，以适应不同大小的耳道。
另外，耳机还包括连接线，用于将音频信号传输到扬声器。
当用户连接有线耳机到音频源时，音频信号通过连接线进入耳机。
然后，信号被发送到电磁线圈中，产生磁场，与磁铁相互作用，使得扬声器振动并产生声音。
声音通过耳塞或耳罩传达到用户的耳朵中。
需要注意的是，这是一个简化的描述，实际的耳机可能会有更多的细节和复杂的
设计，但上述部分是构成有线耳机的基本原理。
微型扬声器知识讲义编著整理：游少林随着通信事业的发展，近几年以来我国通讯终端产品产量增长很快。
扬声器越来越趋向微型化，而微型扬声器体积小，质量轻，所以在性能设计上有很大的局限性，设计一款优秀的微型扬声器，给消费者带来优质的听觉享受，是我们电声工程师孜孜不倦的追求。
根据电声前辈们积累下来的精华结合本人对微型扬声器的实践经验，编写了本讲义。
不妥之处敬请各位批评指正。
一．微型扬声器的结构主要由这几部分组成（盆架，磁钢，极片，音膜，音圈，前盖，接线板，阻尼布等）耳机喇叭结构如下图：外径为15mm手机喇叭结构如下图：外径为20mm二微型扬声器的发声原理1 应用的基本原理-------电，磁，力带有电流的导线切割磁力线，会受到磁场的作用力。
导线在磁场中的受力方向符合左手定律。
作用力大小F=BLI（B为磁感应强度，L为导线长度，I为电流）2微型扬声器的发声原理A 扬声器的磁路系统构成环形磁间隙，其间布满均匀磁场（磁感应强度的大小与方向处处相同的磁场）。
B. 扬声器的振动系统由导线绕成的环形音圈和与之相连的振膜。
C. 音圈被馈入信号电压后，产生电流，音圈切割磁力线，产生作用力，带动振膜一起上下运动，振膜策动空气发出相应的声音。
D. 整个过程为：电—力---声的转换。
3 馈入信号与发出声音的对应A. 磁场恒定，音圈受到的电动力随着电流强度和方向的变化而变化，B. 音圈在磁间隙中来回振动，其振动周期等于输入电流周期，振动的幅度则正比于各瞬时作用的电流强弱。
B.音圈有规则的带动振膜一起振动，策动空气发出与馈入信号相对应的声音。
三微型扬声器磁路的设计1.1磁场的产生A，安培分子电流假设：在原子、分子等物质微粒内部，存在一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两极相当于两个磁极。
B，磁场的产生：从宏观上看，磁场是由磁体或电流产生的；从微观上看，磁场是由运动电荷产生的。
理解：⑴磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动电荷产生的。
A.Φ9mm~Φ13mm（喇叭外径）：后音腔最小容积1.5~3 ml。
B.泄露孔设计：>a. 能起到泄露作用前提下，泄露孔设计越小越好>b. 后音腔体积较小时(若A条件不能满足)，需要增大泄露孔声阻来减小>b泄露孔对声学性能带来的影响，可以通过额为的阻尼去实现（如：泄露孔外增贴阻尼布）>c>c. 泄露孔设计位置尽量远离speaker后出声孔C.前后音腔一定要完全隔离！A A.麦克风收音孔要求通畅，无堵塞；B.麦克风除收声孔外其余部分要求密封，减小Echo；C.对于异型麦克风的收声通道（导声管）设计，具体要求如下：>a.MIC收声孔直径D 0.8mm-1.1mm>a MIC D08mm11mm>b.声道（导声管）长度L< 8mm>c.尽量保证Mic胶套内腔体体积V尽量小（以避免共振的形成）。
mic的表面到mic胶套的内表面的距离的最小限制是：>0.5mm.1、后腔设计要求：后腔要求无限大，密封（手机扬声器振幅较小，空气压缩容积小）。
2、前腔设计要求：前腔要尽量小（扬声器曲线在理想的情况下），但由于扬声器参数的缺陷，前腔要为声音形成一个高频共振，使声音干净，前腔高度应在1.5mm-3.5mm之间。
3、前腔出声孔要求：出声孔面积要尽量的大（扬声器曲线在理想的情况下），但由于手机扬声器低频下限高，没有低频，过多的高频形成了燥音，因此出声孔最好控制在扬声器振动面积（泡棉内面积）5%-15%之间。
4、电池槽，卡槽孔要远离手机扬声器。
5、前后腔要完全隔开，后腔要密封好。
•出声孔作用：•1、出声。
•2、出声孔面积影响高频截止频率、中低频的灵敏度。
•3、出声孔面积一般在扬声器振动面积的5%-15%之间，过大可导致高频燥音过多，过小可能导致声音变小。
•出声孔：1、尽量不要开在正中，这样高频较多，声音做不大，并且伴随高频燥声。
2、开孔面积也不能太大，因为扬声器本身的原因和后腔因素，高音会显得比较尖锐，听起来声音刺耳。
微型扬声器知识讲义编著整理：游少林随着通信事业的发展，近几年以来我国通讯终端产品产量增长很快。
扬声器越来越趋向微型化，而微型扬声器体积小，质量轻，所以在性能设计上有很大的局限性，设计一款优秀的微型扬声器，给消费者带来优质的听觉享受，是我们电声工程师孜孜不倦的追求。
根据电声前辈们积累下来的精华结合本人对微型扬声器的实践经验，编写了本讲义。
不妥之处敬请各位批评指正。
一． 微型扬声器的结构主要由这几部分组成（盆架，磁钢，极片，音膜，音圈，前盖，接线板，阻尼布等）耳机喇叭结构如下图：外径为15mm手机喇叭结构如下图：外径为20mm手机受话器结构如下图：外径为11*7mm ，高为2.6，外磁式。
二 微型扬声器的发声原理1 应用的基本原理-------电，磁，力带有电流的导线切割磁力线，会受到磁场的作用力。
导线在磁场中的受力方向符合左手定律。
作用力大小F=BLI （B 为磁感应强度，L 为导线长度，I 为电流）2微型扬声器的发声原理A 扬声器的磁路系统构成环形磁间隙，其间布满均匀磁场（磁感应强度的大小与方向处处相同的磁场）。
B. 扬声器的振动系统由导线绕成的环形音圈和与之相连的振膜。
C. 音圈被馈入信号电压后，产生电流，音圈切割磁力线，产生作用力，带动振膜一起上下运动，振膜策动 空气发出相应的声音。
D. 整个过程为：电—力---声的转换。
3 馈入信号与发出声音的对应A. 磁场恒定，音圈受到的电动力随着电流强度和方向的变化而变化，B. 音圈在磁间隙中来回振动，其振动周期等于输入电流周期，振动的幅度则正比于各瞬时作用的电流强弱。
B.音圈有规则的带动振膜一起振动，策动空气发出与馈入信号相对应的声音。
三 微型扬声器磁路的设计1.1磁场的产生A ，安培分子电流假设：在原子、分子等物质微粒内部，存在一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两极相当于两个磁极。
B ，磁场的产生：从宏观上看，磁场是由磁体或电流产生的；从微观上看，磁场是由运动电荷产生的。
扬声器的结构设计扬声器是将电信号转化为声音信号的设备，其结构设计直接影响到声音的产生效果和音质的表现。
下面，将详细介绍扬声器的结构设计。
1.外壳设计：外壳是扬声器的外部保护结构，它的设计应该具有稳固性和吸音性能。
常见的扬声器外壳设计有封闭式、开放式和反射孔式。
封闭式外壳设计适用于低音扬声器，能够产生更浑厚的声音；开放式外壳设计适用于中高音扬声器，能够产生更明亮的声音；反射孔式外壳设计可增加低音的延展性。
2.振膜设计：振膜是扬声器的重要组成部分，它的设计直接决定了声音的发射效果。
振膜应该具有轻质、坚固和弹性，以便能够准确地模拟声音信号。
常见的振膜材料有纸质、塑胶、金属等，选择合适的振膜材料能够提高扬声器的音质表现。
3.音圈设计：音圈是扬声器的驱动器，它通过电磁感应原理将电信号转化为声音信号。
音圈的设计应注重提高磁场强度和线圈的响应能力，以实现更准确的音质表现。
通常，音圈由导线缠绕而成，导线的选择和缠绕技术都会对音圈的性能产生影响。
4.磁体设计：磁体是扬声器的重要组成部分，它产生的磁场能够驱动音圈振动，从而产生声音。
磁体应具有足够的磁场强度和稳定的磁场分布，以确保音频信号能够被准确地转化为声音信号。
常用的磁体材料有永磁铁、钕铁硼等，选择合适的磁体材料能够提高扬声器的灵敏度和音质表现。
5.阻尼器设计：阻尼器用于减震和减小音圈振动的过冲，以提高音频信号的准确性。
阻尼器的设计应注重提高耐高温性能和减震效果，以确保声音的稳定性和清晰性。
常见的阻尼器材料有橡胶、聚酯纤维等，选择合适的阻尼器材料能够改善扬声器的音质细节。
6.隔振设计：隔振设计旨在减少扬声器与外界的物理接触和共振效应。
通过合理的隔振设计，能够降低各个部件之间的干扰和失真，提高声音的纯净度和音质的表现。
常用的隔振材料有橡胶、泡沫、木材等。
综上所述，扬声器的结构设计对其声音的产生效果和音质的表现有着直接的影响。
合理选用各个部件的材料和设计，能够提高扬声器的音质细节、稳定性和清晰度，从而实现更好的声音效果。
耳机喇叭的结构设计
作者：周磊
来源：《信息技术时代·下旬刊》2018年第01期
摘要：随着科学技术的进步，耳机的设计制造得到了长足的发展。
然而耳机知名品牌都是国外品牌，如德国的Beyerdynamic（拜亚动力）和Sennheiser（森海塞尔），美国的Beats （节拍）和Bose（博士），奥地利的AKG（爱科技）；中国的耳机制造企业还处于萌芽发展阶段，如Merry（美特科技）和欧仕达（AST），相信不久的将来，它们也会像华为一样发展壮大，走出国门，走向世界。
关键词：耳机；喇叭；结构设计
随着中国城市化进程的加快，越来越多的人们选择通过户外运动方式来缓解面临的各种压力，各种各样的运动耳机也越来越被人们所使用。
下文讲解运动耳机中最重要的部件-喇叭，以及和喇叭相配合机构件的设计。
一、耳机的分类
耳机根据其换能方式分类，主要有：动圈方式、动铁方式、静电式。
1. 动圈式耳机是最普通、最常见的耳机，它的驱动单元基本上就是一只小型的动圈扬声器，由处于永磁场中的音圈驱动与之相连的振膜振动。
动圈式耳机效率比较高，大多可为音响上的耳机输出驱动，且可靠耐用。
通常而言驱动单元的直径越大，耳机的性能越出色，目前在消费级耳机中驱动单元最大直径为70mm，一般为旗舰级耳罩式耳机。
2.动铁式耳机是通过一个结构精密的连接棒传导到一个微型振膜的中心点，从而产生振动并发声的耳机。
动铁式耳机由于单元体积小得多，所以可以轻易的放入耳道。
这样的做法有效地降低了入耳部分的面积可以放入更深的耳道部分
3.静电耳机有轻而薄的振膜，由高直流电压极化，极化所需的电能由交流电转化，也有电池供电的。
振膜悬挂在由两块固定的金属板（定子）形成的静电场中，静电耳机必须使用特殊的放大器将音频信号转化为数百伏的电压信号，驱动，所能到达的声压级也没有动圈式耳机大，但它的反应速度快，能够重放各种微小的细节，失真极低。
二、喇叭的工作原理及结构
喇叭的工作原理：是由磁铁构成的磁间隙内的音圈在电流流动时，产生上下方向的推动力使振动体（振动膜）振动，从而振动空气，使声音传播出去，完成了电-声转换。
喇叭实际上是一个电声换能器。
喇叭的基本结构图如下：
三、喇叭型号的选择
动圈式扬声器是价格最便宜，技术最成熟，应用最广的扬声器，下面以一款直径
Ø9.2mm，高度3.4mm的扬声器为例，介绍其形状。
一款新的耳机项目开始时，声学工程师根据客户给出的声学要求和可靠性测试要求，挑选出合适的喇叭；然后把喇叭的3D和外观尺寸给到机构工程师，机构工程师根据客户给的ID，然后计算出是否有足够的空间摆放此喇叭，并保证机构部品的强度和满足可靠性测试的需求。
如果空间不够，还需和客户需求是否可以增大产品的尺寸。
如果客户不同意，机构工程师根据客户的ID给出喇叭的最大外形尺寸，声学工程师根据喇叭的最大外形尺寸，重新挑选合适的喇叭型号。
一个耳机项目的顺利开展，需要机构工程师，声学工程师，电子工程师反反复复的商量沟通，才能选择最优的方案进行。
四、耳机音腔的设计规范
耳机的声腔设计主要包括防尘网，出音孔，前音腔，后音腔，密封性五个方面，每部分的作用和设计都有所不同。
防尘网作用是防尘和削弱低峰峰值；出音孔的作用就是出声，出音孔面积影响高频截止频率，中低频的灵敏度，出音孔面积过大导致高频噪音过多，过小可能導致声音变小。
前音腔是让声音产生一个高频段的截止频率，并产生一个高频峰，并修正高频噪声，好的前腔可提高中频，减小高频噪声，降低高频段延伸，提高声音转换效率。
后音腔的设计很重要，直接影响音质的好坏和大小，主要是防止扬声器中低频的声短路，使低频声音有利，让人感觉声音圆润。
后音腔容积要求尽可能的大，根据喇叭的直径，推荐后腔容积如下表：
五、案例分析
耳机头部主要由喇叭前壳，喇叭后壳，喇叭，防尘网，前后腔网布，耳塞等组成。
下面根据客户的ID，我们来计算喇叭的最大尺寸外径。
如下图，喇叭前壳的最大尺寸为14mm，外壳的肉厚为1.0mm，外壳和喇叭固定RIB的间隙为0.8mm，固定喇叭的前壳RIB为0.5mm，前壳RIB和喇叭的间隙为0.1mm，所以喇叭的最大外形尺寸=14-（1+0.8+0.5+0.1）* 2=9.2mm。
喇叭的前腔面积和后腔面积，需要根据声学工程师的需求来进行设计。
如果客户需求ANC（主动降噪），还需和声学工程师检讨在喇叭后腔开孔，开孔的位置和大小需声学工程师提供。
六、结语
综上所述，我们可以初步了解耳机的分类，喇叭的工作原理，耳机音腔的设计规范，以及根据客户的ID来如何挑选喇叭的型号。
随着现代技术的飞速发展，耳机产品的更新速度也越来越快，大众们也都可以享受高品质耳机所带来的音乐享受。
作者简介：
周磊（1985.01-），男，江苏省苏州市人，当前职务：高级机构工程师，当前职称：初级工程师，学历：本科，研究方向：耳机结构设计。
