Transcript 扬声器
扬声器 扬声器 §1 扬声器的分类及其工作原理 传声器是将声音信号转化为电信号。 产生的振动 声音信号 声压作用 振膜 切割磁力线 由于 改变电容间距 在负载两端产生随声音变化而变化的电信号 产生变化的感应电流，即随声音的变化而变化的电信号 即速度型传声器，如动圈式传声器 幅度型传声器，如电容式传声器 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 可以这么说，扬声器正是传声器的可逆过程。其目 的就是要将放大的电信号重新变为声音（信号）。 扬声器是目前声频系统领域里最薄弱的一个环节。 电信号 切割 磁力线 机械振动 波动 声音传出 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 一、种类 按结构特点，辐射形式，电声变换原理等可分为电 动式纸盆扬声器、号筒扬声器、电磁式扬声器、压电 扬声器。 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 二、工作原理 （一）电动式纸盆扬声器 这是直接辐射声波的一种扬声器，使用最广泛。 如图所示，主要由振动系统和磁路系统两大部分组成。 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 折环 扬声器 1.振动系统 振动系统主要是音圈和振膜（纸盆）。为了使振膜和音 圈在固定方向上灵活振动，还设置了定心支片和折环。使 他们在振膜振动方向上呈现柔性。在与振动相垂直的方向 上呈现刚性。 在纸盆中心孔上加防尘罩以防灰尘阻塞振动系统。音圈、 振膜、防尘罩、定心支片、折环，构成振动系统。它的总 质量影响着振膜的振动，质量大，惯性也大，振动慢而缓， 因此低音喇叭的振动系统总质量较大。 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 折环和定心支片的顺性良好。有的折环改用橡皮制做。 振膜（纸盆）在振动过程中，要不变形，即要求纸盆的 刚性好。 低频扬声器，一般体积大，主要是因为质量M大 M：振动质量 K：弹性系数 C：顺性系数 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 2.磁路系统 磁路系统有内磁式和外磁式两种。 给音圈提供固定的磁路。 3.工作原理 磁路系统提供固定磁通。由于音圈流过变化的音频电流产生变 化的磁场，它与固定磁通相互作用。 作用力大小 F=BLI 式中 B为磁路系统的磁量应强度 L为音圈导体的长度 i 为音圈内流过的电流 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 F的大小与流过音圈的电流i形成正比。方向与电流的 方向有关。 这样改变音圈电流的大小和方向，音圈随之 带动纸盆振 动,继而策动纸盆周围的媒质振动，而将声音传播出去。 变化的音频电流（信号） 音圈 产生变化的磁场 与原有的固定磁（通）场相互作用 振膜一起振动 音圈带动 策动周围媒质振动 产生声 音信号 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 （二）号筒扬声器 此种扬声器间接辐射声能，它克服了纸盆扬声器电声转化效 率低的不足。造成纸盆扬声器效率低的原因是声音从比较小 的振膜直接辐射到很大的空间。波阵面变化快，辐射阻较小。 因此，为了增大辐射阻以提高转换效率。使用了一个截面积 逐渐变大的声管，形似号筒，故称“号筒”扬声器。 由于效率的提高，输出功率可以很大（声音大）人们又称之 为 “高音喇叭”。 此种扬声器主要由音头和号筒两大部件组成。 扬声器的分类及其工作原 扬声器 1.音头 音头是号筒扬声器的电声换能部件。可以是电动式和电 动式扬声器的原理相同。不过振膜采取轻金属“铂”或者 浸渍过塑料的纤维为材料。制成球顶形。可以提高振膜承 受较大声压的能力。 2.号筒 号筒其实是截面积逐渐展开来的声管。 人们在向远处喊话时，用双手组成喇叭状凑在嘴边，使 声音传得远一些，这便是最简单得喇叭或号筒。 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 号筒扬声器大多装有喉塞，以便延伸高声频重放频带。 采用喉塞的原因是，当振膜直径大时，由中心部分所发声 波与边缘部分所发声波在喉口处相位将不同。若振膜半径 大于半个声波波长，在这些频率上，由喉口发出的声功率 将降低，从而限制了重放频带的宽度。 号筒扬声器一般适宜于语言还音，频响较窄。 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 （三）电磁式扬声器 又名“舌簧式”扬声器。 振膜与可动铁心通过杠杆的形式相连。 可动铁心上有线圈，且处于永久磁铁中间。 变化的音频电流 线圈 可动铁心产生变化的磁场 与永久磁铁磁场发生相互作用 引起振动 声音传播出去 失真较大，一般已经不再使用，农村有线广播仍使用。 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 （四）压电扬声器 压电扬声器是利用逆压电效应制成的扬声器，它不需要 线圈，也不用磁铁提供磁路。 压电效益是指加给材料应力时产生电荷现象。逆压电效 应是指加给材料电后时产生应力现象。 扬声器的分类及其工作原理 扬声器 §2 扬声器的主要电声指标 （一）额定功率 又名标称功率，是指扬声器在长时间正常工作情况下， 所能承受的最大输入功率。 扬声器的主要电声指标 扬声器 （二）额定阻抗 扬声器的阻抗随频率变化的特性称阻抗特性。如图：阻 抗曲线 扬声器的主要电声指标 扬声器 （三）频率特性 指扬声器的输入信号幅度的一定时，其输出的声压与输 入信号的频率之间的关系。 （四）指向性 指轻入扬声器信号一定时，与扬声器等距离点 声压随方 向而不同的特性。可用极坐标来表示。 （五）灵敏度 指它输出的声压（ubar）和输入音频电压(v)之比。通常 是在轴向一米处测得。 扬声器的主要电声指标 扬声器 （六）失真 扬声器重放声音不能完全反映原来信号的变化。 线性失真——指扬声器对不同频率信号的转换效率不一 引起的。 非线性失真——指扬声器振动系统的振动和信号不够完 全一致引起的。 扬声器的主要电声指标 扬声器 §3 音箱 扬声器箱也称为音箱（声箱），它由扬声器箱体、分 频网络等组成。是改善音质为目的的扬声器系统。 （一 ）音箱在声音重放中的作用。 1.避免声短路效应。 扬声器振膜振动时，纸盆前面的声波与其后面的声波 正好反相。在低频情况下，声波绕射能力较强，而是前后 两列声波叠加，由于反相，结果使得部分声能抵消、声压 变小。辐射能力减弱。这种现象称为声短路效应。 音箱 扬声器 为避免声短路，则应加障板，或装在扬声器箱里，以 隔开扬声器前后的空气。 2.改善频率响应。 因采用了多扬声器的组合。使得整个放声系统的频率 响应大为改善。又因频带较宽音频信号，能不失真的重放。 音箱 扬声器 （二）扬声器的互连方法 一个扬声器系统扬声器有多种连接方法。 可以串连、并联、混联等等。 音箱 扬声器 1.分频电路 在一个扬声器系统里，当用一个高音喇叭与一个低音 喇叭连接时，实际上既不能简单地串连，也不能简单地并 联。这是因为： 一方面高音喇叭经不住低频大功率的冲击。 另一方 面，低音喇叭在高频下效率非常低，致使大量音频功率浪 费。因此，经常必须使用分频网络，才能有效地发挥扬声 器效率。分频网络是一种滤波器，它可以把放大器信号分 成几个频带，以供给不同的扬声器。 音箱 扬声器 如图是一种较简单的分频网络，低频时感抗较小，容 抗较大，故低音喇叭得到较多低频信号。 音箱 扬声器 2.扬声器的定相 扬声器系统能工作的最基本条件是要求所连接的两只 扬声器相位一致。否则扬声器之间辐射的声波会相互抵消。 （干涉现象） 如何判别扬声器相位。可用万用表两端测出扬声器的 输出电压，轻轻按下纸盆，看正负极或看其声音的强弱， 增强则为同相，减弱则为反相。 音箱 扬声器 （三）音箱的构成 音箱是包括三个主要部分： 喇叭单元：高频单元，中频单元和低频单元 分频器: 将音频信号按频率高低分割频段并送往相 应频 段的扬声器单元重放 箱体：材料的选取对音质影响很大 基本上音箱可分成全频，两分频和三分频这几类。 音箱 扬声器 一个设计良好的音箱，不仅要有一个性能优良的扬声器， 而且还要有能与扬声器性能相匹配的箱体，这个箱体称为 助音箱。根据箱体结构的不同，常将音箱分为封闭式和倒 相式两大类。 吸声材料 扬声器 助音箱 扬声器 倒相孔 助音箱 吸声材料 音箱 扬声器 封闭式音箱 封闭式音箱的箱体上除需安装设定的扬声器而开孔外，箱 体的其他地方均为密封的。 箱内除装有扬声器外还内衬着强吸声材料，采用密封的箱 体后，将扬声器前、后声波的辐射完全隔开，从而有效地 防止了“声短路”现象。 利用箱内的强吸声材料将纸盆后方辐射的声波强烈地吸收， 有效地吸收了箱内声波对扬声器的反射作用。 音箱 扬声器 倒相式音箱 倒相式音箱又称低频反射式音箱。 它是将扬声器向后辐射的声波经安装在箱体上的圆形或方 形的倒相孔移相1800后再送到前面去，与扬声器向前辐射 的声波同相迭加。 增加低频声辐射，提高声辐射的效率，扩展低频响应。 音箱 扬声器 音箱支架 专业的音箱都配有不同型号的支架或悬挂辅助件，以便于 安放。 音箱的支架应使用金属焊接而成或用坚硬的木料制成，并 充分考虑重心位置。 低音或超低音箱可以直接放在坚硬的地面上，不必使用支 架。 音箱 扬声器 （四）音柱 由一定数量相同型号扬声器以线列方式（或曲线方式） 安装在柱形声箱中，并且以通相位加以驱动的扬声器系统称 为声柱，也称为线列扬声器如图所示，由于各扬声器所辐射 声波之间的相互干涉，在工作频段内，声柱纵向指向性相当 尖锐，而横向指向性则相当宽阔，所以，声柱大多用于扩声 系统中。 音箱