揚聲器參數(shù)整合.doc

揚聲器T/S參數(shù)：磁力系數(shù) BL 額定阻抗 Znom 電氣品質(zhì)因數(shù) Qes 機械品質(zhì)因數(shù) Qms 總品質(zhì)因數(shù) Qts 等效容積 Vas 共振頻率 Fo 額定正弦功率 Psin 額定噪聲功率 Pnom 長期最大功率 Pmax 額定頻率范圍 Fo-Fh 平均聲壓級 SPL音圈中孔尺寸一般大于T鐵中柱外徑 0.30.6 mm ，小音圈取值相應(yīng)小些。華司中孔尺寸(內(nèi)鉚的為鉚后尺寸)一般要大于音圈最大外徑(為繞線部位) 0.30.6 mm ，間隙太小容易碰圈、影響到裝配合格率，間隙太大又會降低磁性能、從而導(dǎo)致靈敏度下降。鼓紙中孔與彈波中孔的距離，中小口徑的揚聲器以 0.52 mm 為佳，大口徑可以加大到 25 mm ，距離大些定位效果會更好、更能承受大功率，只是鼓紙中心膠和彈波中心膠需分開打。磁路設(shè)計一是給定磁體規(guī)格(已知材料性能和尺寸),設(shè)計出磁路結(jié)構(gòu),使其工作氣隙磁感應(yīng)密度Bg值為最大,Bg值的大小對揚聲器的靈敏度及電氣品質(zhì)因數(shù)Qes影響很大；二是給定Bg值,設(shè)計出磁路結(jié)構(gòu),使所用磁體尺寸為最小,從而達到節(jié)約成本的目的。磁路設(shè)計的方法有多種，這里采用的是經(jīng)驗公式法。Kf*Bg*Sg = Bd*Sm Kr*Hg*Lg = Hd*Lm Bg: 工作氣隙中的磁感應(yīng)密度 Bd: 磁體內(nèi)部的磁感應(yīng)密度Sg: 工作氣隙截面積 Sm: 磁體截面積Kf: 漏磁系數(shù) Hg: 工作氣隙中的磁場強度Hd: 磁體內(nèi)部的磁場強度 Lg: 工作氣隙寬度Lm: 磁體高度 Kr: 漏磁阻系數(shù) 對于內(nèi)磁結(jié)構(gòu)的磁路: Kr漏磁系數(shù)= 1.11.5Kf漏磁阻系數(shù)= 1.82.5導(dǎo)磁板厚度:Tp = 5*Lg導(dǎo)磁板直徑:Dp = 4.1*Tp對于外磁結(jié)構(gòu)的磁路: Kr漏磁系數(shù) = 1.11.5Kf 漏磁阻系數(shù)= 2.04.0華司厚度:Tp = 5*Lg中柱外徑:Dp = 4.3*Tp華司外徑 = 磁體外徑-磁體厚度/2Sg工作氣隙截面積=*(Dp+Lg)*TpBg工作氣隙中的磁感應(yīng)密度=o* Hg (3)o = 4*10-7 H/m為真空磁導(dǎo)率.根據(jù)磁體材料退磁曲線和最大磁能積曲線,可以確定最佳工作點的Bd和Hd值,在此工作點,磁體體積最小(給定Bg值時),工作氣隙中的磁感應(yīng)密度最大(給定磁體尺寸時)。Bg2 = (o*Sm*Lm*Bd*Hd)/(Kr*Kf*Sg*Lg) (4)磁路設(shè)計的驗證選擇了一種磁路結(jié)構(gòu)后，驗證很方便，只需將磁路充磁，測量其工作氣隙中的磁感應(yīng)密度Bg就行。音圈直流電阻Re一般要預(yù)先設(shè)定，或按額定阻抗Znom確定:Znom =(1.051.10)* Re要考慮功率承受能力以及揚聲器的靈敏度、品質(zhì)因數(shù)等電聲參數(shù)。音圈直徑太小,則其功率承受能力必然有限,因為線徑?jīng)Q定了其允許通過的電流大小,同時T鐵中柱太小又影響到其散熱能力；音圈直徑太大,則導(dǎo)致其質(zhì)量加重,同時Bg值下降,從而導(dǎo)致靈敏度降低。音圈的卷寬Tvc揚聲器的靈敏度、品質(zhì)因數(shù)、最大振幅、失真等電聲參數(shù)。一般低音單元均采取長音圈結(jié)構(gòu),即音圈卷寬Tvc=(1.43.0)*Tp,則有最大線性振幅Xmax=(Tvc-Tp)/2=(0.21.0)*華司厚度Tp,可見大功率大口徑揚聲器的音圈卷寬及華司厚度均需較大。鼓紙與電聲特性直接相關(guān)的定量參數(shù)主要有重量、厚度、順性、楊氏模量等，重量、順性等決定了揚聲器的低頻特性，重量、厚度、錐頂角度、楊氏模量等則決定了高頻特性。對于錐型揚聲器，低頻共振頻率Fo和高頻上限頻率Fh可由下列公式確定：(2Fo)2 = 1/(Mms*Cms) (2Fh)2 = (Mm1*Mm2)/(Mm1+Mm2)*Cmh Cmh為鼓紙根部的等效順性，Cmh = sin/(*E*t*cos2) Mms為揚聲器的等效振動質(zhì)量,且有Mms =Mm1+Mm2+2Mmr,其中Mm1為音圈質(zhì)量, Mm2為鼓紙等效質(zhì)量, Mmr為輻射質(zhì)量。Mmr =2.67*o* a3,其中o=1.21kg/m3為空氣密度, a為揚聲器等效半徑。Cms為揚聲器的等效順性，且有Cms =(Cm1*Cm2)/(Cm1+Cm2), Cm1為鼓紙順性、Cm2為彈波順性。單位需換算為國際單位制：m/N, 若鼓紙的共振頻率為F1、測試附加質(zhì)量為M1，彈波的共振頻率為F2、測試附加質(zhì)量為M2，則有（2F1）2 = 1/(M1+Mm2+2Mmr)*Cm1 （2F2）2 = 1/(M2*Cm2) （2Fo）2 = (M1+Mm2+2Mmr)*F12+M2*F22/(Mm1+Mm2+2Mmr) 揚聲器的低頻共振頻率由鼓紙的質(zhì)量、順性，和彈波的順性、音圈的質(zhì)量等確定。， 揚聲器的高頻上限頻率由鼓紙的質(zhì)量、音圈的質(zhì)量，鼓紙根部厚度、半頂角及楊氏模量等確定。其中，E為鼓紙材料的楊氏模量，t為鼓紙根部厚度，為鼓紙的半頂角。1.1 彈波要求應(yīng)該具有很大的徑向剛性和很大的軸向順性，以保證良好的機械強度和較低的共振頻率及較小的失真。彈波主要的參數(shù)就是其順性Cm2（或頻率F2），由公式（7）可知其對揚聲器的共振頻率影響較大，同時此值又是可以測量驗證的，從而可以控制。彈波順性的經(jīng)驗公式如下：Cm2 = (A*n*L3)/(E*b*h) (9)其中，A為修正系數(shù)（其值視波紋形狀而異），n為波紋數(shù)，L為波紋深度，b為折環(huán)所形成的圓周長度，h為材料厚度，E為楊氏模量。由公式（9）可知，波紋數(shù)越多、波紋越深、材料越薄，則彈波的順性越大。 5.1直流電阻Re由音圈決定，可直接用直流電橋測量。5.2共振頻率Fo由揚聲器的等效振動質(zhì)量Mms和等效順性Cms決定，見公式(5)， Fo可直接用Fo測試儀測量或通過測量阻抗曲線獲得。5.3共振頻率處的最大阻抗Zo由音圈、磁路、振動系統(tǒng)（鼓紙、彈波）共同決定，可用替代法測量或通過測量阻抗曲線獲得。Zo = Re+(BL)2/(Rms+Rmr) (10)5.4 機械力阻Rms由鼓紙、彈波的內(nèi)部阻尼及使用膠水的特性決定，可由測量出機械品質(zhì)因數(shù)Qms后通過下列公式計算：Rms =(1/Qms)*SQR(Mms/Cms) (11)這里SQR( )表示對括號( )中的數(shù)值開平方根，下同。5.5 輻射力阻Rmr由口徑、頻率決定，低頻時可忽略。Rmr = 0.022*(f/Sd)2 (12)5.6 等效輻射面積Sd只與口徑(等效半徑a)有關(guān)。Sd =* a2 (13)5.7 機電耦合因子BL由磁路Bg值和音圈線有效長度L決定，也可通過測量電氣品質(zhì)因數(shù)Qes后用下列公式計算:(BL)2 =(Re/Qes)*SQR(Mms/Cms) (14)5.8 等效振動質(zhì)量Mms由音圈質(zhì)量Mm1、鼓紙等效質(zhì)量Mm2、輻射質(zhì)量Mmr共同決定， Mms可由附加質(zhì)量法測量獲得。Mms=Mm1+Mm2+2Mmr 5.9 輻射質(zhì)量Mmr只與口徑(等效半徑a)有關(guān)。Mmr =2.67*o* a3 (15)其中o=1.21kg/m3為空氣密度， a為揚聲器等效半徑。5.10 等效順性Cms由鼓紙順性Cm1、彈波順性Cm2共同決定，此順性即是我們所稱的變位，只是單位需換算為國際單位制：m/N, 而變位可以用變位儀直接測量。Cms可由附加容積法測量獲得。Cms=(Cm1*Cm2)/(Cm1+Cm2) 5.11 等效容積Vas只與等效順性、等效輻射面積有關(guān)。Vas =o*c2*Sd2*Cms 此處c為空氣中的聲速，c=344m/s5.12 機械品質(zhì)因數(shù)Qms由振動系統(tǒng)的等效振動質(zhì)量Mms、等效順性Cms、機械力阻Rms共同決定，Qms可由阻抗曲線的測量獲得。Qms =(1/Rms)*SQR(Mms/Cms)=(Fo/f)*(Zo/Re) f 為阻抗曲線上阻抗等于SQR(Zo*Re）所對應(yīng)的兩個頻率的差值。5.13 電氣品質(zhì)因數(shù)Qes由振動系統(tǒng)的等效振動質(zhì)量Mms、等效順性Cms、機電耦合因子BL共同決定，由阻抗曲線的測量獲得。Qes =Re/(BL)2*SQR(Mms/Cms)=(Fo/f)*SQR(Zo*Re）/(Zo-Re) 5.14 總品質(zhì)因數(shù)Qts 由機械品質(zhì)因數(shù)Qms和電氣品質(zhì)因數(shù)Qes共同決定。Qts =(Qms*Qes)/(Qms+Qes)=(Fo/f)*SQR(Re/Zo） 5.15 參考電聲轉(zhuǎn)換效率o由機電耦合因子BL、等效輻射面積Sd、等效振動質(zhì)量Mms共同決定。o =(o/2c)*(BL*Sd/Mms)2/Re 5.16 參考靈敏度級SPLo與參考電聲轉(zhuǎn)換效率o直接相關(guān)。SPLo = 112+10lgo 5.17 參考振幅與參考電聲轉(zhuǎn)換效率o、電功率Pe、等效半徑a、頻率f有關(guān)。 = 0.481*SQR(Pe*o)/(a*f)2 揚聲器的額定正弦功率以及純音檢聽功率，基本上由低頻最大振幅o決定。一般低頻最大振幅是在共振頻率Fo處。揚聲器的低頻最大振幅主要取決于磁路結(jié)構(gòu)和音圈卷寬，與振動系統(tǒng)也有很大的關(guān)系。揚聲器正常工作時，音圈不能跳出磁間隙，即有oXmax，否則會產(chǎn)生很大的非線性失真（表現(xiàn)為振幅異常音）、甚至會導(dǎo)致音圈損壞（卡死或燒毀）。Fo處最大振幅o可由下列公式計算：o = 1.414*BL*I*Cms*Qts 式中I為饋給揚聲器的電流，I=SQR(Pe/Re)?？梢?，假使揚聲器的基本機電參數(shù)（BL、Cms、Qts）確定，其電流I決定的功率Pe=I2*Re就受到低頻最大振幅oXmax的限制。反之，假使揚聲器的功率必需達到一定值，則揚聲器的等效順性就不能太大，亦即Fo不能太小。當有(BL)2/ReRms時，公式（25）又可簡化如下：o = 0.225*V/(BL*Fo) 式中V為饋給揚聲器的電壓，V=SQR(Pe*Re)。此式更直觀地顯示出最大振幅o與電壓V、機電耦合因子BL、共振頻率Fo的關(guān)系。一般所稱的總品質(zhì)因數(shù)Qts對低頻振幅的控制能力就由公式（25）、（26）體現(xiàn)和反映，其中BL值的作用更明顯。揚聲器的低頻聲功率Pa同樣也受到限制：Pa= Pe*o=4.33*2*a 4*f 4 可見，聲功率Pa既與電功率Pe有關(guān)、又與電聲轉(zhuǎn)換效率o直接相關(guān)，實際上最終與揚聲器的振幅、口徑、頻率有關(guān)。為了達到一定的聲功率Pa，在頻率一樣的條件下，口徑越小、則其振幅越大，而振幅一般都受到限制，所以口徑就不能太