揚(yáng)聲器知識(shí)自編.ppt

嘉善星龍電訊產(chǎn)品有限公司,揚(yáng)聲器知識(shí)培訓(xùn)資料 注：以下資料均編自同行及聲學(xué)研究機(jī)構(gòu)，本公司僅作內(nèi)部培訓(xùn)使用 編制：向陽 二零零八年六月,聲 音,一: 聲音的形成,物體圍繞平衡位置做來回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)叫做振動(dòng).振動(dòng)物體將它的振動(dòng)傳給周圍的彈性物質(zhì),彈性物質(zhì)又將振動(dòng)傳到人的耳朵.聽覺系統(tǒng)感受到振動(dòng),并對其中的20HZ20000HZ的頻率成分做出反應(yīng),就形成了聲音. 形成聲音的三個(gè)要素 :發(fā)出振動(dòng)的物體叫做振源(聲源),傳播振動(dòng)的物體叫做媒介以及人的聽覺系統(tǒng),二: 聲音的傳播 聲音在真空中是不能傳播的.除了氣體外,液體及固體都是傳播聲音的媒介. 聲音在各種媒體中傳播的速度是不一樣的.它與媒體彈性的平方根成正比,與密度成反比. 聲音在空氣中的傳播速度還和大氣的條件有關(guān),隨絕對溫度的升高而加快.0時(shí),聲音在空氣中的傳播速度為331m/s(米/秒).20時(shí)為344m/s,這是由于溫度低時(shí)空氣的密度大,溫度高時(shí),密度小,聲音在空氣中傳播的速度隨密度的減小而增大.同理,空氣在高山上傳播的速度就要高于地面.以此類推,聲音在鋼鐵中的傳播速度可能要因?yàn)樗拿芏缺瓤諝獯蠖冃?但聲速不僅與介質(zhì)的密度有關(guān),而且與介質(zhì)的彈性系數(shù)有關(guān),由于鋼鐵的彈性系數(shù)要比空氣大得多,所以聲音在鋼鐵中的傳播速度還是要比空氣中大,空氣中聲速與溫度之間的關(guān)系可用下式表示 與空氣中聲速隨密度的增大而減小相反,當(dāng)空氣中的濕度增大時(shí),聲音的傳播速度不是減小 ,而是增大.這是因?yàn)榭諝庵兴羝麜?huì)影響空氣的密度.由于水蒸氣的密度只有干燥空氣密度的62%,所以濕空氣的密度要比干燥空氣小,因此空氣的濕度增加后,聲速加快了. 聲音在空氣中傳播的距離則與自身的頻率及外部條件有關(guān).低音傳得遠(yuǎn),高音在空氣中衰減得快.研究發(fā)現(xiàn),聲波在介質(zhì)中的傳播,除了在傳播方向上,單位面積通過的聲能與距離的平方成反比外(即反平方定律),聲能還會(huì)發(fā)生其他衰減.這是因?yàn)榭諝庠诓▌?dòng)中,質(zhì)點(diǎn)相互之間存在作用力,即有黏滯性,而且相互之間還有摩擦力,有部分能量變成熱能而損耗掉,即介質(zhì)吸收了聲能. 空氣的濕度對聲音的傳播距離也有影響,與空氣的濕度增加并不減小聲速而是增加聲速一樣,濕度的增加也不減小聲音傳播距離,而是增大了傳播距離.,換句話說,干燥的空氣對聲音的衰減量更大,潮濕的空氣對聲音的衰減則減小,聲音的傳播方式 聲輻射 聲源振動(dòng)時(shí)，將一部分能量通過與其接觸的彈性媒質(zhì)（如水，空氣）以聲波的形式向四周傳導(dǎo)的過程叫聲輻射.空氣會(huì)對揚(yáng)聲器（聲源）起反作用 聲音的反射 聲音的反射如同一個(gè)球碰到墻壁彈回來一樣.精確地說是“波振面內(nèi)由兩種媒質(zhì)之間的表面返回的過程.類似光線，聲音的反射也有入射角等于反射角的性質(zhì).我們在房間（只要不是消聲室）聽揚(yáng)聲器.音箱發(fā)聲時(shí)，除了聽到揚(yáng)聲器的直達(dá)聲以外，還聽到來自地面，墻壁，頂棚，室內(nèi)家具等的反射聲，共同構(gòu)成我們對聲音的感受.在聲波的傳播過程中，如果物體大小比波長小，我們就不考慮它的反射影響.物體比較大時(shí)就不能不考慮反射的影響了 聲音的折射 一根筷子插入水中，看起來筷子變成兩段，這就是光線的折射.聲音也一樣具有折射現(xiàn)象，即“因媒質(zhì)中聲速的變化引起傳播方向改變的過程.在揚(yáng)聲器輻射過程，大家對折射似乎不注意.其實(shí)揚(yáng)聲器放在音箱箱體內(nèi)，如果箱體比較薄，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這是大家都關(guān)注的.另外聲波也會(huì)經(jīng)箱體折射出來，盡管這部分能量比較小，一種嚴(yán)格的分析也不是無益的. 知道了折射的原理，就可以用它來改變聲音的方向.方法之一是利用障礙物，障礙物的數(shù)量和幾何形狀都會(huì)影響聲音傳播的速度而產(chǎn)生相應(yīng)的折射.使聲波折射的另一個(gè)方法，就是將聲波的路程拉長，等效于降低了速度，從而改變聲傳播的方向. 聲音的衍射 衍射有時(shí)亦稱繞射.當(dāng)聲波從一個(gè)孔隙穿過時(shí)，就會(huì)發(fā)生變化，這種“由于媒質(zhì)中有障礙物或其他不連續(xù)性引起的波陣面畸變“稱做衍射.,駐波 由于頻率相同的同類自由行波互相干涉而形成了空間分布固定的周期波.駐波的標(biāo)志不是有固定于空間的波腹和波節(jié).振幅最大點(diǎn)稱為波腹.最小點(diǎn)稱為波節(jié).由于聲波的進(jìn)一步，使得一些地方振動(dòng)強(qiáng)烈，另一些地方振動(dòng)較弱.對于揚(yáng)聲器的箱體，在設(shè)計(jì)時(shí)要避免長寬高成整數(shù)比從而產(chǎn)生駐波.因此，我們平時(shí)看到許多箱體邊角的弧度，并不完全是為了美觀. 聲波的吸收與透射 在音箱箱體內(nèi)經(jīng)常裝有一些泡沫塑料，絨，毛等吸聲材料，在室內(nèi)也常用地毯，窗簾等吸聲.“當(dāng)聲波通過媒質(zhì)或射到媒質(zhì)表面時(shí)聲能減少的過程“稱做吸收. 當(dāng)聲波傳到一個(gè)界面時(shí)，一部分被反射，一部分被吸收，還有一部分聲波會(huì)透射過去，即“聲波在多媒質(zhì)中傳播時(shí)，經(jīng)過多媒質(zhì)分界面的多次反射，仍可能有部分聲波通過中間各介質(zhì)達(dá)到最后一種媒質(zhì)的現(xiàn)象“叫做透射. 橫波 質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播的方向是垂直的，這種波稱為橫波 縱波 在空氣中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向是平行的，這種波稱為縱波 波長 聲波在傳播過程中，相鄰的同相位的兩點(diǎn)之間的距離稱為波長.波長與頻率f和聲速c之間的關(guān)系為： cf 在空氣中的聲波為非色散波，即不同頻率的聲波傳播速度相同，因此頻率與波長成反比，頻率越低，聲波波長越長.,聲波在管中的傳播 在截面積均勻的管中傳播的聲波不同于自由空間傳播的聲波，它的波陣面因?yàn)槭艿奖诿娴南拗疲?不向四周擴(kuò)散，而是始終保持不變，因此在管中傳播的波是一種平面波.在管中傳播的波，能量不容易 分散，因此傳播的距離遠(yuǎn).如用管子通到各房間的中央空調(diào)，如果管壁不做吸聲處理，則送去冷風(fēng)的同 時(shí)將噪聲也一起帶進(jìn)了房間 對于有限長的管子，當(dāng)聲波傳播到管口時(shí)，面積有一個(gè)突變，聲阻抗發(fā)生變化，聲波一部分向外 輻射，一部分被反射回去.為了使聲波更多地向外輻射，我們常常將管口的面積做成逐漸增大的喇叭形 輻射口，這主要是使聲波傳播到管口時(shí)的聲阻抗能有一個(gè)比較緩慢的變化，逐漸接近自由空間傳播的 聲阻抗，有利于聲波的輻射. 我們在設(shè)計(jì)揚(yáng)聲器箱時(shí)，常常會(huì)用一小段管子作為倒相管，所用的管子的長度一般比聲波的波長 小得多，所以管中的空氣可以看作像活塞一樣作整體運(yùn)動(dòng)，這時(shí)管口附近有一部分空氣可以與管內(nèi)的 空氣一起運(yùn)動(dòng)，這部分空氣的質(zhì)量稱為同振質(zhì)量，它的存在好像使管子的長度增加了. 當(dāng)管子的長度與波長可比較時(shí)，理論分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)管子的長度正好等于四分之一波長的整數(shù)倍時(shí)， 管子的輻射功率可以得到很大的提高.管樂中的笛子就是利用手指按孔，改變管子的長度來得到不同頻 率的聲波輻射產(chǎn)生樂意的. 聲波在房間內(nèi)的傳播 聲波在房間內(nèi)的傳播，不同于自由空間，它受到墻壁的制約.就是說，在房間里聽一個(gè)聲源發(fā)出來 的聲音，除了直接從聲源傳來的聲音外，還有很多經(jīng)墻壁反射的聲音.前者稱為直達(dá)聲，后者稱為反射 聲.所以我們聽到是這兩種聲音疊加的效果，顯然比在室外聽到的要響（同一條件）室內(nèi)與室外的差別 取決于反射聲的強(qiáng)弱.假如在墻壁上裝了很多吸聲尖劈，把反射聲全吸掉，這樣的空間就與室外的自由 空間一樣.這種房間稱為消聲室. 假如將墻壁做得很光滑，使入射到墻壁的聲波吸收得很少，盡量反射出去，聲波在室內(nèi)經(jīng)多次反射 后，再逐漸消失，結(jié)果房間內(nèi)各點(diǎn)的密度比較均勻，從各方向到某一點(diǎn)的聲能流的概率相同，而且各方 向到達(dá)某一點(diǎn)的聲波的相位是無規(guī)的，這樣的聲場稱為擴(kuò)散聲場.這種實(shí)驗(yàn)室叫混響室.在混響室講話， 聲音的拖尾比較長，講快了不容易聽清楚.墻壁吸聲太強(qiáng)，主觀上聽音就感到“太干”，墻壁吸聲太少 則聲音聽起來就“發(fā)渾”. 反映室內(nèi)吸聲特性的一個(gè)重要指標(biāo)是混響時(shí)間.它的定義是：室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，切斷聲源，室內(nèi) 聲壓級衰減dB所需要的時(shí)間.它與房間的大小，室內(nèi)的吸聲特性有關(guān).,三: 聲壓 聲音的傳播,實(shí)際上聲源振動(dòng)發(fā)出的能量通過介質(zhì)由近及遠(yuǎn)的傳播.揚(yáng)聲器的發(fā)聲,其過程是電能通過音圈變成振動(dòng)板的機(jī)械能,機(jī)械能通過空氣的振動(dòng)向外傳播國.聲源發(fā)出的能量用E表示,單位為焦耳(J). 在音響技術(shù)中,人們關(guān)心的是聲能到過某一特定位置時(shí)的強(qiáng)度,即聲強(qiáng)或聲力.聲強(qiáng)用I表示,其定義是單位時(shí)間里通過垂直于聲傳播方向上單位面積聲能的大小,單位為瓦/平方米 聲音在傳播過程中,會(huì)對周圍的空氣產(chǎn)生壓力,這一壓力是在原來大氣靜態(tài)壓力的基礎(chǔ)上新增加的,稱為聲壓,用P表示.它代表垂直于聲傳播方向上,單位面積所受到的聲音壓力的大小,單位為帕斯卡(Pascal),簡稱帕(Pa).在國際單位制中,一帕等于一平方米面積上承受一牛頓的力,但至今仍有許多書采用厘米克秒制表示.單位為微巴(bar), 1Pa=10bar. 聲學(xué)家發(fā)現(xiàn),當(dāng)聲音的強(qiáng)度成10倍,100倍,1000倍地增大時(shí),人耳感覺到的聲音的大小只是1倍,2倍,3倍地增長.同樣,當(dāng)聲音的頻率升高時(shí),人們感覺到音調(diào)的提高 ,但音調(diào)提高的數(shù)值與頻率的增加也不成正比,而是與頻率增加比較值的對數(shù)成正比,這就是有名的韋伯(Web)定律,即人對外界刺激大小的反應(yīng)是遵從對數(shù)定律的.,度量揚(yáng)聲器的效率,人們采用計(jì)權(quán)聲壓級SPL表示: 人對3000HZ左右的聲音最敏感,而對低頻較遲鈍,30HZ以下的聲音,即使聲壓高達(dá)60dB,人一樣充耳不聞,四: 聲調(diào) 音調(diào)表示人對聲音振動(dòng)頻率高低的心理感受量,單位是美(mei),所謂美,是將頻率為1000HZ,聲壓級為40BB的純音的音調(diào)定為1000美.音調(diào)與聲源振動(dòng)頻率正相關(guān).聲源每秒鐘鐘振動(dòng)的次數(shù)少,發(fā)出的音調(diào)就低,振動(dòng)的次數(shù)多,音調(diào)就高.人耳對音調(diào)的感覺,不僅和頻率有關(guān)系,而且還和聲音的強(qiáng)度有關(guān).保持頻率不變,改變聲壓級,聽覺上會(huì)感到音調(diào)發(fā)生了變化.對于低頻,提高聲壓讓人覺得音調(diào)變低了.對于1000HZ以上的中高頻,提高聲壓,則會(huì)感到音調(diào)提高了. 音調(diào)的高低除了和聲源的振動(dòng)頻率有關(guān)外,還和聲源移動(dòng)的方向及速度有關(guān):當(dāng)聲源迎著聽者而來,音調(diào)加快,而且隨移動(dòng)速度增加而升高,反之,聲源離聽者而去,音調(diào)則降低,且速度越快,聲調(diào)越低.后人稱這一現(xiàn)象稱為”多普勒效應(yīng). 揚(yáng)聲器在低頻大功率時(shí),振動(dòng)板的沖程大,由于多普勒效應(yīng),這時(shí)低頻就會(huì)對高頻產(chǎn)生調(diào)制,不僅影響了高音的音調(diào),也會(huì)使揚(yáng)聲器產(chǎn)生互調(diào)失真,五: 音色 樂隊(duì)演奏時(shí),每一個(gè)相同的音符,各個(gè)樂器發(fā)出的音調(diào)(頻率)都是一樣的,但人們還是分得清不同樂器發(fā)出的聲音,原因就在于各個(gè)樂器發(fā)出的樂音的音色不一樣.音色顧名思義就是聲音的特色. 樂聲是一種復(fù)合聲,不同的樂器演奏同一種音符時(shí),發(fā)出的基音是相同的,因此調(diào)子相同.但泛音的個(gè)數(shù),頻率和幅度卻各有差別,這就構(gòu)成了不同樂器的不同音色.一般地說,諧泛音越多音色越圓潤,越好聽 將一個(gè)聲音分解成基音與泛音,這些基音與泛音就稱為被分解音的頻譜.以下,我們對若干聲音及其頻譜作個(gè)注釋: 純音: 聲音中只含有一個(gè)頻率成分,人們稱其為純音,純音的波形是正弦波,是單一波形 基音: 聲音分解后,其中頻率最低,幅度最大的純音就叫做基音 諧音: 聲音分解后那些頻率比基音高,而且是基音頻率的若干整數(shù)倍的聲音就叫諧音,也叫 做諧泛音.諧音的頻率成分很多.它的幅度一般都比基音小 泛音: 聲音分解后,那些頻率比基音大聲音統(tǒng)稱為泛音.泛音的頻率可以是基音頻率的整數(shù)倍,也可 以不是.泛音的幅度也都比基音小 單音: 由基音與其諧泛音組成的聲音叫做單音 復(fù)音: 由基音與其泛音組成的聲音叫復(fù)音 樂音: 能使人愉悅的聲音稱為樂音.樂音的頻譜是分立譜 噪聲: 能使人煩躁或不受人歡迎的聲音統(tǒng)稱噪聲.它具有共同性又具有各異性,共同性如調(diào)頻收音機(jī)收不到信號(hào)時(shí)的背景聲音就是噪聲.這種噪聲是隨機(jī)發(fā)出的,波形非常雜亂,頻譜是十分廣泛的連續(xù)譜.各異和性如,當(dāng)某些人在特定的環(huán)境里伴隨著某些聲音受到了極大的驚嚇,以后當(dāng)這一聲音重現(xiàn)時(shí),對當(dāng)事人無疑是不受歡迎的噪聲. 正常情況下,環(huán)境噪聲不應(yīng)大于60dB 國際上規(guī)定最高環(huán)境噪聲不應(yīng)大于8590dB,在這種環(huán)境里每天工作h8,30年后耳不聾,吸聲與人耳的聽覺特性,一: 吸聲 人們總是希望聲音在空氣中的傳播接近于無損耗的傳播,但在某些情況下,為了改變聲學(xué)效果,卻需要削弱乃至阻止聲音的傳播.如微型揚(yáng)聲器為了改變頻率響應(yīng)曲線,需要在透氣孔上貼上調(diào)音布. 吸聲材料需要一般需要滿足兩方面的要求,一是材料的特性阻抗要和空氣盡可能相同,以使空氣中的聲能盡可能的透到材料中去(在電子線路中,當(dāng)功放的輸出阻抗與揚(yáng)聲器的阻抗相同時(shí),功放與揚(yáng)聲器之間的傳輸最好).二是吸聲材料對傳入的聲能要盡可能大的吸收.要滿足上述兩點(diǎn)要求,首推內(nèi)有密密麻麻的毛細(xì)管的多孔材料了. 吸聲材料又叫聲阻材料,因?yàn)槁曇粼诿?xì)管中很難傳播,或者說毛細(xì)管對聲音具有很大的阻力. 可以看出毛細(xì)管的管長越長,尤其是半徑r越小,則其聲阻就越大,這和電學(xué)上的的電阻一樣.同理,也和電阻并聯(lián)一樣,當(dāng)吸音材料上的毛細(xì)管越多,聲阻越小.當(dāng)吸音材料越厚,或多層疊在一起,聲阻就越大. 常用的聲阻材料有海綿,棉布,羊毛,無紡布等.其內(nèi)部可以看成許許多多的毛細(xì)管組成.,二: 人耳的聽覺特性 人耳可聽的頻率范圍為20Hz-20000Hz,相當(dāng)于10個(gè)八度音. 人及樂器的基音頻率范圍約在30Hz-4000Hz 人耳分為外耳,中耳,內(nèi)耳3部分.外耳包括耳廓,耳道及鼓膜.耳廓的作用是削弱或擋住后方傳來的聲波,收集正前方的信號(hào). 對自然界而言,聲音的傳播僅僅是一個(gè)物理過程,但對人,卻是一個(gè)物理生理-心理過程,因?yàn)樽鳛槁曇舻氖荏w,人的聽覺不僅具有很強(qiáng)的心理特點(diǎn),而且由于各人的年齡,經(jīng)歷,修養(yǎng)及愛好的差別,對聲音的感受不同,因而具有很強(qiáng)的心理色彩. 振幅相同而頻率不同的聲音,在近距離用聲壓計(jì)測量,其聲壓級是相同的.但頻率不同的聲音,人聽后覺得其響度是不一樣的.由于人耳對中音的放大作用,聽了以后覺得它的響度最大,而對于低音或高音則不那么敏感,而且隨著頻率向兩邊延伸,敏感度會(huì)逐漸下降,聽起來會(huì)覺得聲音越來越小. 正因?yàn)槿说穆犛X有這一特性,而揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)又很難根據(jù)需要予太大的補(bǔ)償,尤其是低頻的過分提升,容易使曲線曲折,還會(huì)使低音顯得干癟,所以音響設(shè)計(jì)師一般在功率放大器上做文章,在機(jī)器上增加了高低音提升功能,聽者可以將放大器的增益調(diào)試,以對聽覺進(jìn)行補(bǔ)償. 聲學(xué)家發(fā)現(xiàn),不同頻率的聲音,給人的心理感受是各不相同的. 30Hz-80Hz的聲音給人一種深沉,震撼和地動(dòng)山搖的感覺,這段頻率理論上在人的聽覺范圍之內(nèi),但人耳對它們很不敏感,更多的是身體,皮膚,五臟六腑受壓迫來感覺到. 50Hz-120Hz的聲音,是人耳能聽到的最壯麗的低音,它給人以雄壯有力,而又寬廣宏大的感覺 100Hz-500Hz的聲音,聽起來敦厚,扎實(shí) 不管是放大器還是揚(yáng)聲器,低音重現(xiàn)不足,聲音必然單薄乏力,反之,如過分提升,又容易使聲音顯得渾濁不清.,從300Hz的中低音往上延伸,聲音逐漸進(jìn)入中頻段,力底感逐步消失,開始變得清楚,明亮,透明,越接近4000Hz聲音變得越來越銳利. 不管是語言還是樂器的聲音,中頻段所包含的信息,都是最豐富的,因?yàn)樵S許多多聲源的基音及大部分泛音,都落在這一區(qū)間,這部分表現(xiàn)不好,聲音就失去特色,因此不管是揚(yáng)聲器或揚(yáng)聲器系統(tǒng),中頻設(shè)計(jì)不好,便是敗筆.一般地講,中頻過強(qiáng),聲音會(huì)因?yàn)槭ジ叩鸵舻呐惆槎@得生硬,但如果壓得過低,又會(huì)使語言含混不清,在過強(qiáng)的高低音的干擾下而飄忽不定. 從3000Hz往上至10000Hz,聲音迅速接近高音區(qū),聲音開始由清楚明亮,變得清脆纖細(xì),邊界分明.高音嚴(yán)重不足,聲音則會(huì)顯得暗淡,失去色彩,但高音過度提升則會(huì)使人感到尖刺,煩躁. 10000Hz以上的高音,聽得清楚的人并不多,但如果成分足,細(xì)如游絲的聲音才會(huì)有挑動(dòng)心弦的感覺. 人對不同頻率的聲音敏感程度因性別,年齡而有很大的差異.隨年齡的增加,聽力在逐漸地下降,尤其是50歲以后下降加快. 年輕人對高音比老年人敏感 女性對高音比男性敏感. 三：音樂頻率與聽感 80Hz 80Hz以下主要是重放音樂中以低頻為主的打擊樂器，例如大鼓、定音鼓，還有鋼琴、大提琴、大號(hào)等少數(shù)存在極低頻率的樂器，這一部分如果有則好，沒有對音樂欣賞的影響也不是很大。這一部分要重放好是不容易的，對器材的要求也較高。許多高級的器材，為了表現(xiàn)好80（或80左右）Hz以上的頻段的音樂，寧愿將80（或80左右）Hz以下的頻率干脆切除掉，以免重放不好，反而影響主要頻段的效果。極低頻20Hz為人耳聽覺下限，可測試您的器材低頻重放下限，低頻中的25Hz、31.5Hz、Hz、40Hz、50Hz和63Hz是許多音箱的重放下限，如果您的音箱在這些頻率中某處聲音急劇下降，則表明這個(gè)頻率就是您的音箱低頻重放下限。,80160Hz 在80160Hz頻段的聲音主要表現(xiàn)音樂的厚實(shí)感，音響在這部分重放效果好的話，會(huì)感到音樂厚實(shí)、有底氣。這部分表現(xiàn)得好的話，在80Hz以下缺乏時(shí)，甚至不會(huì)感到缺乏低音。如果表現(xiàn)不好，音樂會(huì)有沉悶感，甚至是有氣無力。是許多低音炮音箱的重放上限，具此可判斷您的低音炮音箱頻率上限。 300500Hz 在300500Hz頻段的聲音主要是表現(xiàn)人聲的（唱歌、朗誦），這個(gè)頻段上可以表現(xiàn)人聲的厚度和力度，好則人聲明亮、清晰，否則單薄、混濁。 800Hz 800Hz這段一般設(shè)備都容易播好，但是要注意不要過多。這段要是過多的話會(huì)感到音響的頻響變窄，高音缺乏層次，低頻豐滿度不夠。 1000Hz 1 kHz是音響器材測試的標(biāo)準(zhǔn)參考頻率，通常在音響器材中給出的參數(shù)是在1 kHz下測試。 1200Hz 1.2kHz可以適當(dāng)多一點(diǎn)，但是不宜超過3dB，可以提高聲音的明亮度，但是，過多會(huì)是聲音發(fā)硬。 2000-4000Hz 24kHz對聲音的亮度影響很大，這段聲音一般不宜衰減。這段對音樂的層次影響較大，有適當(dāng)?shù)奶嵘梢蕴岣呗曇舻拿髁炼群颓逦龋窃?kHz時(shí)不能有過多的突出，否則女聲的齒音會(huì)過重。 8000-12000Hz 812kHz是音樂的高音區(qū)，對音響的高頻表現(xiàn)感覺最為敏感。適當(dāng)突出（5dB以下）對音響的的層次和色彩有較大幫助，也會(huì)讓人感到高音豐富。但是，太多的話會(huì)增加背景噪聲，例如：系統(tǒng)（聲卡、音源）的噪聲會(huì)被明顯地表現(xiàn)出來，同時(shí)也會(huì)讓人感到聲音發(fā)尖、發(fā)毛。如果這段缺乏的話，聲音將缺乏感染力和活力。,14000Hz 14kHz以上為音樂的泛音區(qū)，如果缺乏，聲音將缺乏感染力和高貴感，例如小提琴將沒有“松香味”。這一部分也不宜過多，基本平直或稍有衰減（不超過3dB）即可。 20000Hz 20 kHz 為人耳聽覺上限，可測試您的器材高頻重放上限。16 kHz20 kHz可能在一些器材中消失，此時(shí)有可能是您的器材無法重放此段頻率，如果您是年紀(jì)較大者，也有可能是您的聽覺衰減所至。 正弦波掃頻信號(hào) 20Hz20kHz正弦波掃頻信號(hào)是從20Hz到20kHz頻率自動(dòng)平滑改變播放，通過播放此段測試信息可快速判斷何處頻率存在問題。 如覺得某一頻段特別刺耳或特別弱，則表明器材頻率響應(yīng)不直，可對器材中的每一環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，找出有問題的器材；如器材無問題，可能是該頻帶引起室內(nèi)產(chǎn)生駐波，導(dǎo)致共振，您可通過移動(dòng)音箱，調(diào)整音箱擺位看能否有所改善。 四： 掩蔽效應(yīng)與哈斯效應(yīng) 掩蔽效應(yīng) 兩個(gè)不同響度的聲音同時(shí)進(jìn)入人耳,當(dāng)一個(gè)聲音大于另一個(gè)聲音許多倍(如10倍)時(shí),人耳就聽不到那個(gè)相對較弱的聲音.也就是說強(qiáng)的聲音將的聲音給掩蓋了.這就叫聲音的掩蔽效應(yīng).相比較,低頻的掩蔽能力要在些,而高頻的掩蔽能力則小些,也就是說高音頻更容易被低音頻所掩蓋. 一般地講,要保證一個(gè)有用的聲音不被無用聲(噪聲)蓋過,有用聲的聲壓級要比噪聲大1520.所以有些電子線路的降噪電路,是用提升有用電信號(hào)的電平來達(dá)到降噪目的.,無論是放大器或揚(yáng)聲器,在制作過程中設(shè)計(jì)師都會(huì)發(fā)現(xiàn),在保持輸出基本不變的情況下,如果過分提升低音,不可能感到高音不足,如果過分提升高音,又會(huì)顯得低音偏弱.對低音,高音的衰減也會(huì)出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象.這種一方的對強(qiáng)而導(dǎo)致另一方的削弱或一方的削弱而導(dǎo)致另一方的加強(qiáng)的現(xiàn)象就是聽覺的相對性. 微型揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì),通常需要由一個(gè)揚(yáng)聲器承載全部可聽音域的發(fā)聲.曲線理想的不多,有時(shí)低音過強(qiáng),高音不足,竭盡全力仍無法把高音提到要求的水準(zhǔn).則可利用削減低音的方法,以求發(fā)聲的平衡.在電聲學(xué)中,尤其是在電聲換能器中,由于產(chǎn)品常常難于全頻段做得很均衡,為了滿足某方面的需要,對某一頻段適當(dāng)提升或衰減是必要的,但特別需要適量,過尤不足在此就體現(xiàn)得十分明顯.基于這一原因,在揚(yáng)聲器的制作中,還要注意在頻響曲線上,不宜出現(xiàn)過大的諧振峰. 哈斯效應(yīng) 哈斯在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)兩個(gè)強(qiáng)度相等而其中一個(gè)經(jīng)過延遲的聲音同時(shí)到聆聽者耳中時(shí)，如果延遲在30ms以內(nèi)，聽覺上將感到聲音好像只來自未延遲的聲源，并不感到經(jīng)延遲的聲源存在.當(dāng)延遲時(shí)間超過 30ms 而未達(dá)到50ms時(shí)，則聽覺上可以識(shí)別出已延遲的聲源存在，但仍感到聲音來自未經(jīng)延遲的聲源.只有當(dāng)延遲時(shí)間超過 50ms以后，聽覺上才感到延遲聲成為一個(gè)清晰的回聲.這種現(xiàn)象稱為哈斯效應(yīng)，有時(shí)也稱為優(yōu)先效應(yīng)，該效應(yīng)與延遲聲源的位置無關(guān). 在舞臺(tái)設(shè)計(jì)中，為了得到好的音質(zhì)，特別注意早期擇期反射聲的形成，在臺(tái)口兩側(cè)設(shè)置大的反射面，加強(qiáng)30ms 內(nèi)的反射聲.增加直達(dá)聲的效果.讓聲音更加宏亮與豐滿. 在分區(qū)式的擴(kuò)聲系統(tǒng)中，為了防止相鄰區(qū)域中揚(yáng)聲器的相互干擾，要求在聽眾區(qū)兩揚(yáng)聲器到達(dá)同一位置的時(shí)間差在50ms以內(nèi)，這樣就避免了一個(gè)揚(yáng)聲器的聲音成為另一個(gè)揚(yáng)聲器的回聲.影響聽音效果.所以在安裝時(shí)，相鄰區(qū)域的揚(yáng)聲器之間的距離應(yīng)小于17M,電磁與磁路,一:磁場與磁力線 人們將能吸引鐵粉的性質(zhì)稱為磁性,將具有磁性的礦石稱為磁石.磁石周圍的空間也會(huì)對鐵粉產(chǎn)生作用,于是我們將磁石周圍存在的空間稱為磁場.人們將磁性物質(zhì)指向南極的一端稱為南極,用字母S表示,指向北方的一端稱為北極,用N表示.磁極同性相斥,異性相吸. 表征磁場大小與方向的虛擬線稱為磁力線.其具有以下特點(diǎn): 1. 磁場中,磁力線永不相交. 2. 磁力線在磁體外總是從N極指向S極,在磁體內(nèi)總是從S極指向N極,因此磁力線是封閉的,不存在起 點(diǎn)與終點(diǎn) 磁力線給我們提供如下的信息: 1. 磁力線密的地方,磁場就強(qiáng),反之就弱. 2. 磁力線是曲線,任何一點(diǎn)上切線的方向就是該點(diǎn)磁場的方向 二: 磁感應(yīng)強(qiáng)度B. 磁通量 通過與磁場方向垂直的某一面積上磁力線的總數(shù)叫做通過該面積的磁通，用字母表示，它的單位是韋伯（Wb),簡稱韋.工程上常用比韋小得多的單位麥克斯韋（MX)麥表示，簡稱麥，它們的關(guān)系是： 當(dāng)面積一定時(shí)，如果通過該面積的磁通越多，那么磁場就越強(qiáng)，它能定量地描述某一面積內(nèi)的磁場強(qiáng)弱,磁感應(yīng)強(qiáng)度 垂直通過單位面積的磁力線數(shù)目叫做磁通密度.用B表示.在均勻磁場中B=/S. 在任意 磁場中，取一很小的面積S,通過該面積的磁通為.因S很小，在S內(nèi)可看作均勻磁場.則 B=/S 當(dāng)S趨向于零時(shí)就成了一個(gè)點(diǎn).因此我們也將B叫做該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，它描寫的是某 點(diǎn)的磁場強(qiáng)弱. 當(dāng)磁通的單位用韋，面積用平方米時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位為韋平方米，稱為特斯拉. 簡稱特（T).如果磁通的單位用麥，面積的單位用平方厘米時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位為麥平 方厘米，稱為高斯（GS),簡稱高.它們的關(guān)系是：特（T)10000高斯(GS) 電流的磁效應(yīng) 1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特用實(shí)驗(yàn)證明：不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場.電流 能產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng). 我們在一根通電的直導(dǎo)體下面放置一個(gè)磁針，當(dāng)導(dǎo)體中無電流時(shí)，下方的磁針不偏轉(zhuǎn)， 當(dāng)導(dǎo)體中有電流時(shí)，磁針即發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而且其偏轉(zhuǎn)的方向和導(dǎo)體中電流的方向有關(guān). 再在通電直導(dǎo)體周圍散上鐵屑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鐵屑的分布是以導(dǎo)體為圓心的許多同心圓.這些 心圓磁力線的疏密是不一致的，距導(dǎo)體愈近磁力線就越密，距導(dǎo)體愈遠(yuǎn)磁力線越疏. 通電直導(dǎo)體周圍磁力線的方向與電流方向間的關(guān)系，可以用安培定則（右手螺旋定則） 來確定：用右手握住導(dǎo)線，使伸直的姆指指向電流方向，則彎曲四指的指向就表示磁力線的 方向. 通電螺旋管磁場的分布情況與條形磁鐵的磁場很相似，它的一端相當(dāng)于N極，別一端相當(dāng) 于S極.改變電流方向，它的極性就對調(diào).其電流方向與磁力線之間的關(guān)系也可用安培定則來確 定：用右手握住螺旋管，讓四個(gè)手指的方向和螺旋管的電流方向一致，則伸直的姆指所指的 方向就是磁力線的方向. 注意：當(dāng)安培定則用于直導(dǎo)體與螺旋管時(shí)，其四指及姆指所表示的對象恰恰相反.,磁導(dǎo)率與磁場強(qiáng)度 磁導(dǎo)率 我們再來觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn). 首先用一個(gè)通電空芯線圈去吸鐵片，吸力很小，然后在線 圈中插入銅棒去吸鐵片，吸力仍然很小.最后將銅棒換成鐵棒再去吸鐵片，吸力就大得多. 從實(shí)驗(yàn)中可知：線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度不僅與電流，線圈匝數(shù)有關(guān)，而且與磁場中的介質(zhì) 有關(guān).衡量介質(zhì)導(dǎo)磁性能好壞的物理量稱為磁導(dǎo)率.用字母表示.其單位為亨米（H/m). 由實(shí)驗(yàn)得測得真空的磁導(dǎo)率為： 我們把任一介質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空中的磁導(dǎo)率的比值叫做相對磁導(dǎo)率，用r表 示，即r 根據(jù)物質(zhì)磁導(dǎo)率的大小，自然界中的物質(zhì)可分為三類： 反磁物質(zhì) r的物質(zhì)叫反磁物質(zhì).如銅，銀，氫等.它們的磁導(dǎo)率比真空的稍小一點(diǎn) 順磁物質(zhì) r的物質(zhì)叫順磁物質(zhì).如空氣，錫，鋁等.它們的磁導(dǎo)率比真空的稍大一點(diǎn) 鐵磁物質(zhì) r的物質(zhì)叫鐵磁物質(zhì).如鐵，鑄鐵，鋼，鈷，鎳及其合金等.它們的磁導(dǎo)率大大 超過真空的，相對磁導(dǎo)率大到幾千甚至上萬 磁場強(qiáng)度 實(shí)驗(yàn)證明：通電線圈置于不同的介質(zhì)中，將有不同的磁感應(yīng)強(qiáng)度.我們把磁場中某點(diǎn)的 的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與介質(zhì)磁導(dǎo)率的比值定義為磁場強(qiáng)度.用H表示.即： 或B=H=r0H 磁場強(qiáng)度的單位為安米（Am)，較大的單位是奧斯特（Oe),簡稱奧 奧安米,不同介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率,抗磁質(zhì)的磁導(dǎo)率略小于，而趨近于. 順磁質(zhì)的磁導(dǎo)率略大于，也趨近于. 鐵磁質(zhì)的磁導(dǎo)率則遠(yuǎn)大于，從數(shù)百到數(shù)萬不等.,磁場強(qiáng)度H及其與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的區(qū)別 分子是由原子組成的，組成原子的核外電子及帶有正電荷的原子核自身都在高速地旋轉(zhuǎn)，它們各自在自己 周圍形成了磁場，原子核或核外電子云形成的磁場可能雜亂無章，相互抵消，所以平時(shí)，它們的周圍沒有磁場 出現(xiàn).但當(dāng)原子內(nèi)部所形成的磁場出現(xiàn)趨同時(shí)，原子就在其外部形成了磁場，所以說磁離不開電，電子的運(yùn)動(dòng)是 產(chǎn)生磁的根源.磁場中的磁電相互作用，歸根結(jié)底還是電的作用.,圖,圖2,在圖中，電流流經(jīng)螺旋管時(shí)，在螺旋管的內(nèi)外產(chǎn)生了磁場，電流停止流動(dòng)時(shí)，磁場也消失了，這也說明 是電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了磁場，但管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度與管中的磁介質(zhì)有關(guān)，當(dāng)螺旋管中充滿介質(zhì)時(shí)，則管中的部 的磁感應(yīng)強(qiáng)度Br為：Br= NI/L 式中， N-線圈的匝數(shù) I-通過線圈的電流 L-線圈的長度 大多數(shù)情況下，上式寫成: B=NI/L 指線圈中磁介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率. 將上式兩邊同時(shí)除以，則上式變?yōu)椋˙/)（NI)/L 令HB/ 則H代表通電線圈形成磁場的能力，與無關(guān)，此時(shí)的H稱磁場強(qiáng)度，單位是A/m.H是磁場的成因，是內(nèi) 在動(dòng)力，而磁感應(yīng)強(qiáng)度B是表示磁場中某點(diǎn)被磁化的狀態(tài)，是結(jié)果. 人們在研究通電導(dǎo)體在其周圍產(chǎn)生磁場的能力時(shí)，有如研究點(diǎn)電荷在其周圍產(chǎn)生電場的能力時(shí)使用了電 場強(qiáng)度一樣，引入了磁場強(qiáng)度H這一概念.據(jù)介紹，人們研究通電導(dǎo)體產(chǎn)生磁場能力在先，因而磁場強(qiáng)度H定 義也較早，而研究磁場強(qiáng)弱屬性在后，因而真正表示磁場強(qiáng)弱的物理量只好使用磁感應(yīng)強(qiáng)度B，正因?yàn)檫@一 歷史原因，磁場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度極易混淆. 順磁物質(zhì)的磁化曲線是條直線，而鐵磁物質(zhì)的磁化曲線則是條曲線.在圖中，當(dāng)含有鐵磁物質(zhì)的通電 螺旋管的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨流入的電流不斷增強(qiáng)時(shí)，將其周圍某點(diǎn)形成的磁感應(yīng)強(qiáng)度逐點(diǎn)標(biāo)出，我們發(fā)現(xiàn)B與H,并不呈線性關(guān)系.而是如下圖所示，是一條彎曲的曲線，我們稱之為初始磁化曲線.磁導(dǎo)率是介質(zhì)自身 的屬性，它可以由外加的磁場強(qiáng)度（H)，與產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度（B)通過式HB/推算出，這就如同通 電電路中的電阻，可以通過其兩端的壓降除以流經(jīng)的電流求出一樣，即RU/I.但與電阻不同的是，物 體的電阻是一個(gè)常數(shù)，而鐵磁質(zhì)的磁導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)。由HB/可以推出，B/H 結(jié)合下圖 可以看出，對于同一個(gè)鐵磁物質(zhì)，也不會(huì)是一個(gè)恒量，而是一個(gè)變量。它隨外加磁場的強(qiáng)度H的變化 而變化，圖為鐵磁質(zhì)的磁導(dǎo)率與外加磁場強(qiáng)度H的關(guān)系曲線圖。,4,3,1,o,B,Bmax,H,o,H,max,鐵磁物質(zhì)磁導(dǎo)率，特別是電磁式揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)中軟件材料的初始磁導(dǎo)率與最大磁導(dǎo)率都是一個(gè)必須考慮 的因素。為了提高磁路的工作效率，必須使線圈中的鐵磁物質(zhì)的工作在最大值上。,圖初始磁化曲線,圖4與外加磁場強(qiáng)度H的關(guān)系曲線圖,電路與磁路的區(qū)別,磁場對電流的作用力 我們再來做個(gè)實(shí)驗(yàn)，把一根自由懸掛的直導(dǎo)體放在磁鐵兩極間的磁場中，給導(dǎo)體通電流時(shí)，就 可以看到導(dǎo)體發(fā)生運(yùn)動(dòng).當(dāng)改變電流方向或改變磁場方向時(shí)，將會(huì)看到導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向也隨著改變. 由些可見：.磁場對載流導(dǎo)體能產(chǎn)生作用力，這種作用力稱為電磁力.電磁力的方向與電流的方向 和磁場的方向有關(guān).電磁力，磁場，電流三者的方向關(guān)系可以用左手定則來確定： 伸開左手，使大姆指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁力線垂直進(jìn)入手 心，并使四指指向電流方向，這時(shí)手掌所在的平面跟磁力線和導(dǎo)線所在的平面垂直，姆指所指的方 向就是通電直導(dǎo)體在磁場中的受力方向. 實(shí)驗(yàn)證明:在均勻磁場中，載流導(dǎo)體在磁場中所受的力F與導(dǎo)體中的電流i，導(dǎo)體在磁場中的長度l ,磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及導(dǎo)體與磁場間的夾角的正弦值成正比.即F=BliSin 式中：當(dāng)l單位為米，i單位為安培.B單位為韋平方米時(shí)，F(xiàn)的單位為牛頓. Bsin為B的電流 方向垂角分量.當(dāng)導(dǎo)體與磁場方向垂直時(shí)， 則Bsin=B為最大，此時(shí)F=Bli為最大. 當(dāng)導(dǎo)體與磁場方向平等時(shí)，則sin，無垂直分量，則導(dǎo)體不受電磁力的作用.通電導(dǎo)體在 磁場中受到電磁力，并且發(fā)生運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，在電氣工程中很有意義.電動(dòng)機(jī)就是根據(jù)這一原理制成的， 所以左手定則也稱為電動(dòng)機(jī)定則. 鐵磁物質(zhì)的磁化 磁化 在一定數(shù)值的電流條件下，用一個(gè)載流空芯線圈不能吸住一塊小鐵片，用一根鐵棒也不能將鐵片 吸住，然而將鐵棒插入剛才的載流線圈中，就能輕易將鐵片吸住.可見將鐵棒放入磁場中，磁場將顯著 增強(qiáng)，鐵棒呈現(xiàn)磁性. 使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程叫磁化.凡是鐵磁物質(zhì)都能被磁化 鐵磁物質(zhì)之所以能被磁化，是因?yàn)殍F磁物質(zhì)是由許多被稱為磁疇的自發(fā)磁性小區(qū)所組成.每個(gè)磁疇 相當(dāng)于一塊小磁鐵，在無外磁場作用時(shí)，磁疇排列雜亂無章，磁性互相抵消，對外不呈現(xiàn)磁性.在有外 磁場作用時(shí)，這些磁疇將先后發(fā)生偏轉(zhuǎn)，隨著外磁場的增強(qiáng)，磁疇將逐漸轉(zhuǎn)向與外磁場方向一致并有 規(guī)則地排列，鐵磁物質(zhì)呈現(xiàn)磁性，從而使磁場顯著增強(qiáng)，形成一個(gè)附加磁場.,O,A,B,B(),H(IN),起始磁化曲線 為了具體地分析研究某種材料的導(dǎo)磁性能，可以用實(shí)驗(yàn)的方法測試其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場 強(qiáng)度之間的變化關(guān)系，把這種關(guān)系繪成曲線，叫磁化曲線,如圖所示曲線是鐵磁物質(zhì)從完全無磁化狀態(tài)進(jìn)行磁化的過程中所測得的磁化曲線，稱它為起始磁化曲線.從曲線可以看到，當(dāng)磁場強(qiáng)度H較小時(shí)，如OA段，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨著H的增加而近似正比例地增加.這是因?yàn)樵谕獯艌鲎饔孟麓女牬蟛糠众呄騂方向使B驟增.當(dāng)H增大到一定值時(shí)，如A點(diǎn)以后，曲線上升比較緩慢，形成曲線的膝部.這是因?yàn)?此時(shí)大部分磁疇已經(jīng)轉(zhuǎn)向H的方向，隨H增大只能是剩下的少數(shù)磁疇繼續(xù)偏轉(zhuǎn),B增加緩慢，形成膝部.當(dāng)曲線到達(dá)B點(diǎn)以后，磁疇絕大部分已排列整齊，再增大H值，幾乎沒有磁疇可以偏轉(zhuǎn)了，曲線變得平坦，這種狀態(tài)稱為磁飽和. 磁滯回線,O,C,E,F,A,-Hmax,+Hmax,Bmax,Bmax,H,B,如圖所示，當(dāng)B隨H沿起始磁化曲線達(dá)到飽和后的點(diǎn)A時(shí)， （HA=Hmax)將H減小，我們可以發(fā)現(xiàn)H減小時(shí)B不是沿起始曲線減小，而是沿曲線AB下降.當(dāng)H減至零時(shí)，B值不等于零而保持一定的值0B,我們把OB表達(dá)的B值叫剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡稱剩磁. 改變H的方向，當(dāng)H反向增加到OC時(shí)，B才降到零，表示剩磁已完全消失.去掉磁所需加的反向磁場強(qiáng)度OC值叫做矯頑磁力.當(dāng)反向磁場繼續(xù)增大時(shí)，B從零值起改變方向，沿曲線CD變化，反向磁化達(dá)到飽和后的點(diǎn)D(HD=-Hmax).此時(shí)再使反向磁場減弱到零，B-H曲線將沿DE變化，在E點(diǎn),B,D,H=0,再逐漸增大正向磁場，BH曲線將沿EFA變化，而完成一個(gè)循環(huán).從整個(gè)過程來看B的變化總是落后于H的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象.經(jīng)多次循環(huán)可以得到一條封閉的對稱于原點(diǎn)的閉合曲線（ABCDEFA),我們叫它磁滯回線. 磁滯損耗 鐵磁材料反復(fù)交變磁化，會(huì)損耗一定的能量.這是由于在交變磁化時(shí)，磁疇要不停地來回偏轉(zhuǎn)，磁疇之間發(fā)生摩擦現(xiàn)象而發(fā)熱，消耗能量.這種能量損耗稱為磁滯損耗.磁滯回線的面積越大，磁滯損耗就越大.,矯頑磁力 帶上磁性的磁體，加上反向磁場強(qiáng)度，使其自身剩磁為零，這時(shí) 的反向磁場強(qiáng)度就稱為矯頑磁力，即圖中B為零時(shí)的H值，用Hc表示 ，單位為A/m.當(dāng)反向磁場強(qiáng)度消失時(shí)，磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度仍可能因內(nèi) 部磁疇的矢量和不為零而恢復(fù)部分剩磁，因此，只在Hc增加到一個(gè)較 大值時(shí)，才有可能使內(nèi)部的磁疇在外加磁場強(qiáng)度撤消后，能徹底地消 磁，此時(shí)的Hc就稱為磁體的內(nèi)稟矯頑磁力，用Hcj表示，為區(qū)別于Hcj, 前面的Hc則表示為Hcb.,O,Hc,Br,B,A,H,磁能積 永磁體退磁曲線上任意一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的乘積稱為磁能積，單位為Kj/ .由于退磁曲線 是一條曲線，而且會(huì)隨外加磁場強(qiáng)度的變化而變，因此，其乘積即對于同一塊磁體也是一個(gè)變量. 永磁體充完磁后，有些工作點(diǎn)就設(shè)在退磁曲線上，經(jīng)常是B-H曲線的第二象限，如上圖中的Hr-Br部分 這段曲線用作圖法可以求出一點(diǎn)，在這一點(diǎn)上BH相乘，其值最大，稱BHmax就是最大磁能積，有時(shí)也簡稱 為磁能積. 對結(jié)構(gòu)已定，磁隙已定的磁路，磁能積越大，磁隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越大，當(dāng)磁體工作在BHmax點(diǎn)上， 則磁體所需的體積最小.在電動(dòng)式與電磁式揚(yáng)聲器中，這是一個(gè)重要的參數(shù)，它表示磁體充磁后，能為磁 隙提供磁感應(yīng)強(qiáng)度能力的大小.,磁阻 使用磁性材料時(shí)，人們也經(jīng)常要了解磁導(dǎo)與磁導(dǎo)率，磁導(dǎo)是衡量特定磁介質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量， 但有時(shí)為了分析磁路方便，人們一樣也引入了磁導(dǎo)的倒數(shù)磁阻Rm這一概念 人們研究發(fā)現(xiàn)，如果設(shè)一均勻?qū)Т朋w的長度為L，其截面積為A，則磁阻Rm與磁導(dǎo)率，導(dǎo)磁體的 長度L及截面積A有如下的關(guān)系：Rm=L/(A) 磁阻這一表達(dá)方式與電阻的表達(dá)方式R= L/A相似,電阻率 可視為一個(gè)常數(shù)，因外部環(huán)境變化而 引起的變化很少，但磁阻中的磁導(dǎo)率不是個(gè)常數(shù)，它會(huì)隨著外加磁場強(qiáng)度H的變化而變化.所以導(dǎo)磁體 的磁阻在其幾何形狀確定后還不是一個(gè)恒定值，還會(huì)隨工作條件的改變而改變，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)電磁式揚(yáng) 聲器時(shí)尤其要考慮.,以下兩頁為南大講義,一、剩磁Br 磁性材料被磁化到飽和以后，當(dāng)外磁場降為零時(shí)所剩的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡稱剩磁，用Br 表示。但是永磁體由于磁路中存在空隙，因此處于開路應(yīng)用狀態(tài)。在這種工作狀態(tài)下，永磁體的工作點(diǎn)在退磁場作用下由Br 點(diǎn)移到D 點(diǎn)這時(shí)，永磁體具有的剩磁已不再等于Br，而是應(yīng)該等于Bd。一般，Bd 稱為表觀剩磁。退磁曲線上，連結(jié)永磁體的工作點(diǎn)D 和坐標(biāo)原點(diǎn)O 的連線OP 稱為開路磁導(dǎo)線，OP 的斜率稱為磁導(dǎo)系數(shù)，表示為： 式中， N 為退磁因子。由于N 與永磁體的形狀有關(guān)，因此P 值也是一個(gè)由永磁體的形狀所決定的一個(gè)量。例如，對于薄板磁體，沿厚度方向即使被磁化，由于N1，則P=0，Bd 也幾乎等于零。盡管是磁體，卻難以發(fā)揮永磁體的功能；但是，對于部分的微小面積磁化，只要保證磁化方向在相對較長的方向，由于N 較小，該微小部分依然可以發(fā)揮永磁體的功能。,二、矯頑力Hc 永磁材料的矯頑力Hc 有兩種定義：一個(gè)是使磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0 所需的磁場值，常用BHc 表示：一個(gè)是使磁化強(qiáng)度等于M=0 所需的磁場值，常用MHc 表示。在比較不同永磁材料的磁性能或設(shè)計(jì)永磁磁路時(shí)不能混淆。根據(jù)退磁曲線特征和基本關(guān)系: 可知,愛磁滯回線的第二象限中,B-H 退磁曲線將位于0M-H 退磁曲線下方,即有: 兩者之間的差別依賴于退磁曲線的特征.如果Br0HC,兩者將極為接近;如果Br=0HC,則兩者可以相差很大.另外,由式(6.9)可知,當(dāng)B=0 時(shí),BHC=-MMr,即BHCMr,或0BHCBr.這就是說,BHC 的最高值不可能超過材料的剩磁值。,三、最大磁能積(BH)max 下圖表示退磁曲線及該曲線對應(yīng)的Bd 和Hd 的乘積曲線.當(dāng)Hd=0 時(shí),BdHd=0,同樣,在曲線與H 軸的交點(diǎn),Bd=0,也有BdHd=0.在這兩點(diǎn)之間BdHd 存在最大值，稱其為最大磁能積(BH)max。如果永磁體的尺寸比取(BH)max 的形狀，則能保證該涌磁體單位體積的磁場能為最大。這樣，就可以根據(jù)(BH)max 確定各種永磁體的最佳形狀。在最佳形狀下，在根據(jù)能獲得磁場的大小來比較不同永磁體的強(qiáng)度。(BH)max 越高的永磁體，產(chǎn)生同樣的磁場所需的體積越??；在相同體積下，(BH)max 越高的永磁體獲得的磁場越強(qiáng)。因此，(BH)max 是評價(jià)永磁體強(qiáng)度的最主要指標(biāo)。,(a) 剩余磁化強(qiáng)度Mr=Ms,也就是說在永磁體內(nèi)不能有空洞和其他非磁性相存在,而磁體的易磁化軸與所加外磁場方向完全一致; (b)內(nèi)稟矯頑力MHCMS/2。由(6.11)式可知,一種永磁材料只有具備足夠高的內(nèi)稟矯頑里MHC 和盡可能高的飽和磁化強(qiáng)度MS,才能使(BH)max 最大程度地接近其理論值.,1四、穩(wěn)定性 永磁體的穩(wěn)定性是指它的有關(guān)磁性能在長時(shí)間使用過程中或受到溫度、外磁場、沖擊、振動(dòng)等外界因素影響時(shí)保持不變的能力.材料穩(wěn)定性的好壞直接關(guān)系到永磁體工作的可靠性.設(shè)描述永磁體磁性能的某一參數(shù)為Z,則某穩(wěn)定性可用他的變化率來表示: 式中,Z 是該參數(shù)的變化量.參數(shù)Z 可以代表永磁材料的剩磁Br,或者永磁體實(shí)際工作點(diǎn)所對應(yīng)的表觀剩磁Bd,還可以代表永磁材料的矯頑力Hc.,在矩形磁滯回線中，若矯頑力MHC 充分大，(BH)max 在數(shù)值上等于0MS 的1/2 與其對應(yīng)的磁場強(qiáng)度的乘積，即 式(6.11)描述的是理想條件下的永磁體,必須滿足下面兩個(gè)條件:,鐵磁材料的分類 根據(jù)鐵磁材料的磁滯回線的形狀及其在工程上的用途，大致可分為三類 .軟磁材料 指磁滯回線很窄的鐵磁材料，它的特點(diǎn)是磁導(dǎo)率很大，剩磁和矯頑力都很小，磁滯損耗小，容易磁 化，也容易去磁.常見的軟磁材料如純鐵，鑄鐵，軟磁鐵氧體，坡莫合金等. .硬磁材料 指磁滯回線較寬的磁性材料.它的主要特點(diǎn)是：必須用較強(qiáng)的外磁場才能使它磁化，但一經(jīng)磁化，取消 外磁場后磁性就不易消失，具有很強(qiáng)的剩磁，而且矯頑力很大. 常見的硬磁材料有：碳鋼，鈷鋼，鋁鎳鈷合金以及硬磁鐵氧體等.主要用于制造各種形狀的永久磁鐵. .矩磁材料 指磁滯回線是矩形的鐵磁材料.它的特點(diǎn)是只要在很小的外磁作用下就被磁化，且達(dá)到飽和，當(dāng)撤消 外磁場后，磁性仍和飽和時(shí)一樣. 常見的矩磁材料有：錳鎂鐵氧體. 鋰錳鐵氧體主要用于制造記憶原件,磁路 在電氣設(shè)備中，為了獲得較強(qiáng)的磁場，常常把鐵磁物質(zhì)按電氣設(shè)備的要求制成一定的形狀，形成磁 通的路徑，使磁通的絕大部分通過這一路徑閉合.這種磁通的路徑稱為磁路. 由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣的磁導(dǎo)率 ，所以磁通主要沿鐵芯閉合，只有很少部分磁通 經(jīng)過空氣或其它材料閉合.沿鐵芯所限定的磁路（包括空氣隙）中通過的所有磁力線決定的磁通叫做主磁 通，記作.穿出鐵芯，經(jīng)過空氣（或其它介質(zhì)）而閉合的所有磁通稱為漏磁通，記作s，一般情況下 s,漏磁通很小，可以忽略不計(jì). 在磁路中，內(nèi)外圈的路徑上B及H是有差異的. 電磁感應(yīng)定律 電和磁在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，運(yùn)動(dòng)的電荷（電流）可以產(chǎn)生磁場，運(yùn)動(dòng)（變化）的磁場可以在 導(dǎo)體回路中產(chǎn)生電流，簡稱為動(dòng)電生磁，動(dòng)磁生電.磁轉(zhuǎn)化為電的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象.,直導(dǎo)體中的電磁感應(yīng) 將一根直導(dǎo)體AB放在均勻磁場中，導(dǎo)體與一個(gè)檢流計(jì)接成閉合回路，在導(dǎo)體靜止不動(dòng)時(shí)，檢流計(jì)并 不偏轉(zhuǎn)，說明閉合回路中沒有電流.當(dāng)導(dǎo)體在磁場中沿著與磁力線垂直方向移動(dòng)時(shí)，我們可以看到檢流計(jì) 指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這說明導(dǎo)體中產(chǎn)生了電動(dòng)勢，回路中產(chǎn)生了電流.如果導(dǎo)體保持不動(dòng)，而磁場上下運(yùn)動(dòng)時(shí) ，檢流計(jì)也發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即這時(shí)回路中也產(chǎn)生電流，導(dǎo)體中存在電動(dòng)勢.但如果導(dǎo)體和磁場以相同速度一起 運(yùn)動(dòng).或?qū)w沿磁力線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢流計(jì)指針并不偏轉(zhuǎn).說明回路中沒有電流. 從實(shí)驗(yàn)可以得出一個(gè)結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)體和磁場之間有相對運(yùn)動(dòng)，且導(dǎo)體切割磁力線時(shí)，在導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn) 生電動(dòng)勢，如回路閉合就有電流產(chǎn)生.我們把導(dǎo)體中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫感應(yīng)電動(dòng)勢.由感應(yīng)電動(dòng)勢所引起的電 流叫感應(yīng)電流或感生電流 進(jìn)一步觀察上述實(shí)驗(yàn)可以看到：如果導(dǎo)休由上向下移動(dòng)時(shí)，檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)方向?yàn)檎?，?dǎo)體由下向上移動(dòng) 時(shí)檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)方向?yàn)樨?fù).說明回路中電流方向相反，也就是導(dǎo)體中產(chǎn)生的電動(dòng)勢相反.再改變磁場方向，重 作實(shí)驗(yàn)，結(jié)果正好與之相反. 由此可見，感應(yīng)電動(dòng)勢的方向與磁場方向以及導(dǎo)體對磁場的相對運(yùn)動(dòng)的方向有關(guān)，并且具有一定的規(guī) 律.這個(gè)規(guī)律我們總結(jié)為右手定則：伸開右手，使大姆指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)， 讓磁力線垂直進(jìn)入手心，大姆指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢的方向. 再仔細(xì)觀察檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角的大小.我們發(fā)現(xiàn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度愈大，導(dǎo)體在一定速度下切割的磁力線越 多，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢就越大.導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度愈快，在一定磁場中，單位時(shí)間里切割的磁力線越多. 感應(yīng)電動(dòng)勢越大.導(dǎo)體在磁場中的有效長度愈長，單位時(shí)間內(nèi)切割的磁力線越多，感應(yīng)電動(dòng)勢就越大. 實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)導(dǎo)體在磁場中沿著與磁力線垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小e與磁感應(yīng) 強(qiáng)度B，導(dǎo)體的有效長度l以及相對運(yùn)動(dòng)速度v成正比.即eBlv 如果導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向跟導(dǎo)體垂直，而跟磁力線方向成角，則eBlvsin 式中B的單位為特斯拉，l的單位為米，v的單位米秒時(shí)，e的單位為伏特.,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢 我們再來做個(gè)實(shí)驗(yàn)，將一個(gè)線圈經(jīng)過檢流計(jì)聯(lián)成一個(gè)閉合回路.當(dāng)把一個(gè)磁鐵插入線圈或從線圈中拔出 時(shí)，我們看到檢流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn).當(dāng)磁鐵停止在線圈中不動(dòng)時(shí)，檢流計(jì)的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn).這說明：只 要穿過線圈的磁通發(fā)生變化，線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，如回路閉合就產(chǎn)生感應(yīng)電流. 進(jìn)一步觀察可以看到：.磁鐵插入線圈與磁鐵從線圈中拔出時(shí)，檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)方向相反. .調(diào)轉(zhuǎn)磁鐵 ，即改變N.S的方向，重做步實(shí)驗(yàn)，檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)方向正好與步實(shí)驗(yàn)結(jié)果相反. .改變線圈繞向重做 步實(shí)驗(yàn)，檢流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向也與步實(shí)驗(yàn)結(jié)果相反. 實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)穿過線圈中的磁通發(fā)生變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的方向總是企圖使它的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁通 來阻止原來磁通的改變.這就是判定感應(yīng)電動(dòng)勢方向的楞次定律. 運(yùn)用楞次定律，用下面的方法較易掌握：當(dāng)磁鐵接近或離開線圈時(shí).線圈中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場要阻礙 磁鐵運(yùn)動(dòng).即當(dāng)磁鐵接近線圈