音箱的音腔計(jì)算

1、asw 計(jì)算公式開(kāi)口腔計(jì)算公式：va = (2s x q。)² x vas(l)通帶紋波系數(shù)是帶通式音箱的重要設(shè)計(jì)參數(shù)。選取合適的封閉腔帶通 q 值 qb，查表得出 fl 和 fh，用 f。/q。分別乘以這兩個(gè)系，求出 音箱頻響曲線上下降 3db 的兩個(gè)頻率點(diǎn)，要求與設(shè)計(jì)值相符。帶通 q 值越高，音箱的靈敏度越高，但通頻帶越窄；帶通 q 值取得越低，音箱的靈敏 度越低，但通頻帶越寬。導(dǎo)相管的調(diào)振頻率 fb = qb x ( f。/ q。)導(dǎo)相管長(zhǎng)度 l=(c²s/(4*3.14²*fb²*v) -0.82*s²密封腔計(jì)算公式：vb = vas

2、/ a順性比 a = (qb² / q。²) 1箱體總?cè)莘e為 v = va + vb單腔倒相式音箱計(jì)算公式1.低頻揚(yáng)聲器單元的品質(zhì)因數(shù) q。、諧振頻率 f。及等效容積 vas 是決定音箱低頻響應(yīng)的重 要參數(shù)。品質(zhì)因數(shù) q。、諧振頻率 f。及等效容積 vas 由喇叭供應(yīng)商給出，或自己根護(hù)喇叭的基本性 能參數(shù)進(jìn)行公式計(jì)算，在已知品質(zhì)因數(shù) q。、諧振頻率 f。的前提下計(jì)算 vas。2.箱體容積計(jì)算公式：vb = vas / a箱體順性比 a 值可由倒相音箱設(shè)計(jì)圖表查出(91 頁(yè)圖 3-9)，設(shè) ql=7。也可由下面的簡(jiǎn)表 進(jìn)行估算，如下表：3. 確定倒相管截面積。4. 確定導(dǎo)相管

3、長(zhǎng)度，可用公式：l=(c²s/(4*3.14²*fb²*v) -0.82*s²5.音箱的調(diào)整要點(diǎn)：原則是將倒相箱的諧振頻率調(diào)整到最合適的頻率點(diǎn)，使音箱的低頻響應(yīng)平坦。調(diào)整音箱的系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)，使音箱的低音深沉，聽(tīng)起來(lái)即不干澀也不混濁；調(diào)整分頻網(wǎng)絡(luò)的分頻點(diǎn)和 相位特性，使音箱各頻段的聲壓均勻，頻率響應(yīng)曲線平坦。一般的設(shè)計(jì)流程 多媒體音箱并不是簡(jiǎn)單的將功放音箱結(jié)合到一塊，因?yàn)槭褂铆h(huán)境上的不 同，所以在設(shè)計(jì)上也應(yīng)該注意到這個(gè)問(wèn)題。但是很少有廠家注意到這個(gè)問(wèn)題，這些廠家大多 只是注意到了音箱外表的美與丑，根本沒(méi)有考慮到音箱的工作環(huán)境，也就是說(shuō)根本沒(méi)有進(jìn)行 正確的音

4、箱設(shè)計(jì)，所以其音質(zhì)平平也就不足為奇了。有關(guān)這個(gè)問(wèn)題以前曾先生寫(xiě)過(guò)不少文章， 大家可以參看，我在此著重的談一談作為一款高質(zhì)量重放聲音的多媒體音箱的具體的設(shè)計(jì)過(guò) 程，以及如何處理在設(shè)計(jì)時(shí)所遇到的問(wèn)題。一 選擇合適的單元多媒體音箱工作狀態(tài)處于近場(chǎng)小環(huán)境聽(tīng)音，因此決定了我們只能使用小容積箱體，選擇 小口徑單元，這要求單元擁有合理的重放聲壓，以及足夠?qū)挼闹胤艓挕５珡男阅軆r(jià)格比來(lái) 看，在中高檔多媒體音箱中還是采用稍大一些口徑的單元為好，4.5 寸的口徑可以認(rèn)為是最 易于做到性能價(jià)格比的一種尺寸，同時(shí)如果要生產(chǎn)高保真產(chǎn)品的話 5 寸是一種不錯(cuò)的口徑。 我覺(jué)得現(xiàn)在的多媒體音箱大都體積偏小，不過(guò)惠威的 m20

5、0 是一種不錯(cuò)的入門(mén)產(chǎn)品。我認(rèn)為 現(xiàn)代多媒體音箱應(yīng)該將箱體控制在 4-8 升之間，當(dāng)然還要與相關(guān)參數(shù)相配合，也就是我們 常說(shuō)的 thiele-small 參數(shù)一定要合適，而不是片面的夸大某一參數(shù)。由于低音單元口徑小，所以更應(yīng)該注意低頻大動(dòng)態(tài)性能，因?yàn)榈鸵魡卧恼饎?dòng)系統(tǒng)最大 線性位移量即反映了揚(yáng)聲器系統(tǒng)的大動(dòng)態(tài)性能。如線性位移量偏小，則在高聲壓級(jí)大動(dòng)態(tài)時(shí)， 不但低音不能有效重放而且各種失真也會(huì)增大，特別是影響音質(zhì)的奇次諧波失真。現(xiàn)在大多 數(shù)多媒體音箱的磁路設(shè)計(jì)也欠佳，磁體小，上下夾板導(dǎo)磁率低，對(duì)振盆控制能力低，因此而 引起的非線性失真也較大。因此在現(xiàn)代多媒體音箱中的總的失真率將達(dá)到 7%左右或更

6、高。 這在 hi-fi 看起來(lái)是不可容忍的。還有就是振盆材料，由于近年來(lái)低檔 pp 盆，防彈布盆，玻璃纖維盆，碳纖維盆的價(jià)格日益低下，再加上外觀好，因此更多的被用在了多媒體音箱上 來(lái)，但殊不知，后三種振盆的自阻尼很小，工作狀態(tài)是極難控制的，一般在中高端的某一頻 率點(diǎn)上會(huì)產(chǎn)生很多的失真，大到不可忍受的地步，這個(gè)頻率點(diǎn)就是我們常說(shuō)的盆分裂點(diǎn)。因 為現(xiàn)代多媒體音箱都沒(méi)有分頻器，再加上設(shè)計(jì)不合理的箱體，是很難壓制這個(gè)分裂點(diǎn)的。而 第一種振盆即 pp 盆，雖然聽(tīng)起來(lái)韌性好，中頻飽滿，低頻富有彈性，但由于剛性相對(duì)較低， 因而在大音量下引起的失真也較大。中頻的層次感也不是很好。而相對(duì)個(gè)性較小，較容易控 制的

7、質(zhì)量好的紙盆單元，卻很難見(jiàn)到有廠家應(yīng)用。就個(gè)人 diy 制作而言，南京的 110，150 系列防磁低音，銀笛的 qg4,qg5 系列防磁高音 單元，都是不錯(cuò)的 diy 選擇，要求高一點(diǎn)的還可以選擇惠威，發(fā)友等廠家專為多媒體音箱 設(shè)計(jì)的單元。選用這些廠家的單元經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)制作后能夠得到質(zhì)量相當(dāng)高的高保真多媒體 音箱來(lái)。二 根據(jù)單元確定音箱形式并設(shè)計(jì)出符合單元的箱體其實(shí)挑選單元確定單元工作狀態(tài)是放在一起通盤(pán)考慮的，但為了讓大家對(duì)多媒體音箱的 工作原理和設(shè)計(jì)過(guò)程有個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，我盡力而為，將他們分開(kāi)，單獨(dú)羅列出來(lái)，較為程序 化的介紹一下。等選定了適合的單元后就開(kāi)始根據(jù)單元的一些特性來(lái)確定讓單元工作于

8、何種的工作環(huán)境 （即音箱形式）在多媒體音箱上常見(jiàn)到的音箱形式有密閉箱，倒相箱以及帶通式音箱（所謂 的低音炮）這里告訴大家一個(gè)較為簡(jiǎn)便的方法，根據(jù)廠家提供的 fs 和 qts 的比值來(lái)確定單 元是適合于工作在密閉箱還是倒相箱，或者是帶通式音箱。fs/qts 的比值在 4080 之間時(shí)是 適合于制作密閉箱的。而當(dāng)這個(gè)比值在 80120 之間的時(shí)候這個(gè)單元更適合于制作倒相箱， 制作帶通式音箱主要要求較低的 qts（約 0.3-0.4 之間）較小的等效容積 vb 以及較低的諧振 頻率 fs，為了保證有足夠的聲壓還要求單元擁有足夠高的聲壓及線性位移能力。設(shè)計(jì)密閉箱當(dāng)揚(yáng)聲器單元裝入箱體后，由于箱體內(nèi)部的空

9、氣與外部隔絕，揚(yáng)聲器在工作時(shí)箱體內(nèi)的 空氣會(huì)給單元增加一個(gè)額外的阻尼，這個(gè)阻尼會(huì)使箱體諧振頻率升高，但換來(lái)的是清晰而深 沉的低音，速度上感覺(jué)也要比倒相箱要快一些。在多媒體音箱中使用密閉箱的形式，主要是應(yīng)用于 x.1 的多聲道系統(tǒng)中的衛(wèi)星箱中。因 為衛(wèi)星箱不要求有很低的低頻下限，這樣箱體就可以做的很小，以節(jié)約成本。當(dāng)然，用專門(mén) 開(kāi)發(fā)的單元安裝在合理的密閉箱中，也可以做出很優(yōu)秀的音箱來(lái)，例如在 hi-fi 界擁有悠久 歷史的 ls3/5a 就是一例，體積很小，但聲音優(yōu)美。由于密閉箱擁有能夠嚴(yán)格的控制低頻響 應(yīng)和瞬態(tài)特性，以及相對(duì)較容易獲得正確的箱體參數(shù)，所以密閉箱最適合于 diy 的制作， 特別是

10、初學(xué)者。設(shè)計(jì)音箱有很多種方法這里就簡(jiǎn)單的介紹一種，以供讀者參考。其它的設(shè)計(jì)程序請(qǐng)讀者 參考有關(guān)資料。首先，要設(shè)計(jì)一款密閉箱需要知道以下幾個(gè)揚(yáng)聲器的參數(shù)：揚(yáng)聲器的諧振頻率 fs，揚(yáng)聲 器的系統(tǒng)總 q 值 qts，揚(yáng)聲器的等效容積 vas。接下來(lái)我們要確定合適的密閉箱的諧振頻率 fc，一般說(shuō)來(lái) fc 大約比 fs 高 1.2 到 2 倍（在這里不要貪心呀，這個(gè)比值越低音箱的低頻下限 也越低，當(dāng)然音箱的體積也要幾何級(jí)的增大）確定 fc 后就可以計(jì)算出整個(gè)系統(tǒng)的聲順比 a （a=(fc/fs)(fc/fs)-1）根據(jù)聲順比我們就可以求得密閉箱的箱體體積 vb（vb=vas/a）最后確 定音箱的箱體尺寸

11、就可以了，當(dāng)然并非音箱的長(zhǎng)，寬，高可以任意取值，因?yàn)閾P(yáng)聲器后面輻 射出的聲波會(huì)在箱體內(nèi)部多次反射，當(dāng)音箱的某一邊長(zhǎng)度等于聲波波長(zhǎng)的 1/2 倍或是整數(shù)倍 時(shí)，箱體就會(huì)在這一頻率點(diǎn)產(chǎn)生駐波，當(dāng)大量駐波集中到某一頻率時(shí)就會(huì)嚴(yán)重影響音箱的聲 音回放，所以需要使整個(gè)駐波均勻的分布在整個(gè)頻帶內(nèi)。比較理想的箱體尺寸比例是7：5： 3 或 7：5：2。需 要 注 意 的 是 ， 在 設(shè) 計(jì) 完 箱 體 參 數(shù) 后 ， 應(yīng) 該 計(jì) 算 一 下 音 箱 的 總 品 質(zhì) 因 數(shù) qtc （qtc=fc/fsqts）qtc 參數(shù)是影響音箱低頻表現(xiàn)的主要參數(shù)之一，它表明了音箱對(duì)振動(dòng)系 統(tǒng)的控制能力，一般 qtc 的值

12、應(yīng)該介于 0.6-1.2 之間。qtc 低（小于等于 0.65）音箱處于過(guò)阻 尼狀態(tài)這時(shí)瞬態(tài)特性優(yōu)良，細(xì)節(jié)表現(xiàn)力好但低音稍欠缺；qtc 高（大于等于 0.85）音箱處于 欠阻尼狀態(tài)這時(shí)低音更為強(qiáng)烈，但瞬態(tài)特性很差，細(xì)節(jié)表現(xiàn)力差。qtc 適中（0.707）這時(shí)音 箱擁有最佳的低頻平坦響應(yīng)及延遲特性。設(shè)計(jì)密閉箱的要點(diǎn)就是要密封箱體，不能使箱體出現(xiàn)泄漏，這可以通過(guò)在膠接處涂抹熱 融膠來(lái)達(dá)到密封的效果。箱體可以使用 1.0 到 1.2cm 的進(jìn)口中密度或是國(guó)產(chǎn)高密度板材。制 成的箱體還應(yīng)該在內(nèi)部填充一定量的吸音棉可以起到吸收緩沖箱體內(nèi)部的駐波，調(diào)節(jié)產(chǎn)品設(shè) 計(jì)偏差的作用。設(shè)計(jì)倒相箱倒相箱能夠利用倒相管將

13、揚(yáng)聲器背部輻射出的低頻能量反轉(zhuǎn) 180 度與揚(yáng)聲器正面的輻射 出的低頻能量同相，使有效低頻范圍內(nèi)的聲音利用率被提高，從而獲得更多更好的低頻。倒相箱的優(yōu)點(diǎn)在于有效低頻范圍內(nèi)的高效率，在理箱條件下，用同樣的低音單元制作出 來(lái)的倒相箱其低頻下限可以擴(kuò)展至密閉箱的 0.7 倍左右，而在同樣的低頻響應(yīng)前提下，倒相 箱的箱體容積僅為密閉箱的 60%左右。由于聲學(xué)效率的提高，使有效范圍內(nèi)的聲音失真明顯 減小并放寬了對(duì)揚(yáng)聲器單元性能的要求。這也是為什么倒相箱能夠主導(dǎo)現(xiàn)今多媒體2.0 市場(chǎng) 的主要原因?，F(xiàn)在流行的設(shè)計(jì)倒相箱的方法有好幾種，最簡(jiǎn)單的是查表法。查表法的基本思想是通過(guò) 在倒相式音箱響應(yīng)表選擇和調(diào)節(jié)有關(guān)

14、參數(shù)來(lái)獲得某個(gè)特定期望低頻響應(yīng)所需的箱體容積和 調(diào)諧頻率，由于倒相式音箱擁有多種低頻響應(yīng)期望，并且考慮到市售單元的特性參數(shù)，這里 就不平坦響應(yīng) bb4 響應(yīng)（表 1）為期望響應(yīng)來(lái)簡(jiǎn)單的介紹一下倒相式音箱的設(shè)計(jì)流程。首先我們根據(jù)單元的 qts 值在圖表中選擇相對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，從而可以算出箱體凈容積為 vb=vas/a ， 然 后 接 著 計(jì) 算 調(diào) 諧 頻 率 fb （ fb=(fb/f0)f0 ） 和 倒 相 管 的 長(zhǎng) 度 lv （lv=(2350dvdv)/(fbfbvb)-0.73dv(mm)），同時(shí)還可以計(jì)算出來(lái)的還有音箱的重放頻 率下限 f3（f3=(f3/f0)f0）(dv 到想管的

15、截面積）同樣，倒相箱的制作也許要對(duì)箱體進(jìn)行嚴(yán)格的密封，可以用跟密閉箱同樣的方法來(lái)對(duì)倒 相箱進(jìn)行處理，倒相箱內(nèi)也要填充吸引棉，但主要作用是吸收揚(yáng)聲器背面的中頻段以上的能 量，因?yàn)橛械瓜喙艿拇嬖谒圆豢杀苊獾挠兄懈哳l段的聲能量從倒相管內(nèi)泄漏，所以要特別 注意這個(gè)問(wèn)題，還有就是倒想管不要放置于箱體表面的各個(gè)對(duì)稱中心或是 1/2，1/3 處，會(huì) 影響聲音品質(zhì)。倒箱箱的擺放也與密閉箱稍有區(qū)別，密閉箱的擺放比較隨意，對(duì)環(huán)境要求不高；倒相箱 就不同了，倒相孔在前面的擺放比較容易，倒相孔在后面的一定不要貼墻擺放，而是要有一 定的距離，此時(shí)音箱的低音會(huì)顯得格外溫暖，而遠(yuǎn)離墻壁時(shí)則顯得冷艷。帶通式音箱帶通式音箱就

16、是我們經(jīng)常說(shuō)的低音炮。它實(shí)際上是由密閉箱和倒相箱組合而成的。因?yàn)?這種音箱輻射出的低頻響應(yīng)呈雙峰帶通特性，所以稱之為帶通式音箱。由于它的特性所至，帶通式音箱特別適合于制作家庭影院系統(tǒng)中的超低頻音箱。它的特 點(diǎn)總的來(lái)說(shuō)有以下這么幾點(diǎn)：低音單元在 fb 以下的頻率時(shí)振盆位移幅度比倒相箱小，而與 密閉相差不多，因此失真也就更小，而且部分失真已落入頻帶范圍之外，被箱體所濾除，因 此可以提供深沉有力的低頻能量。而且用專門(mén)為帶通音箱設(shè)計(jì)的單元制作出來(lái)的音箱體積較 小，擺放容易。因此，在 x.1 系統(tǒng)中，被廣泛的應(yīng)用。由于設(shè)計(jì)帶通式音箱相當(dāng)?shù)姆爆崳沂袌?chǎng)上很難覓到符合要求的單元，所以具體的設(shè) 計(jì)過(guò)程被免去

17、。有興趣的讀者可以參考有關(guān)書(shū)籍，或來(lái)信大家共同探討。三 其他箱體設(shè)計(jì)完畢，接下來(lái)該考慮的就是分頻器以及內(nèi)置功放了。現(xiàn)代中低檔多媒體有原音 箱，其絕大部分都未裝有分頻器，這在 hi-fi 界幾乎是不能容忍的。因?yàn)橐粋€(gè)設(shè)計(jì)合理的扎 實(shí)得分頻器，對(duì)一對(duì)單元起到了調(diào)整頻率曲線，分配高低音單元功率（聲功率與電功率）， 融合單元之間的差異，使各單元都工作在自己的最佳工作頻段內(nèi)的重要作用。我在自己做土炮音箱時(shí)用電腦掃頻儀就曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)-國(guó)內(nèi)某些大廠名廠的 4 寸中低音單元， 在工作于 10-12.5khz 時(shí)就能聽(tīng)出失真開(kāi)始增大，根據(jù)原理及單元材料設(shè)計(jì)意圖，可以分析 出這個(gè)失真是由防塵帽和磁路設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的，（

18、注意只有在掃頻時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，單聽(tīng)單一頻 率不會(huì)有）而且大多數(shù)單元都有中頻谷及高頻聲壓爬升的現(xiàn)象，如果不通過(guò)分頻器對(duì)單元進(jìn) 行校正的話，其最終重放聲音品質(zhì)會(huì)如何？設(shè)計(jì)分頻器要考慮到許多問(wèn)題，業(yè)余條件下很難設(shè)計(jì)完成考慮全面得分頻器，而且繞制 電感線圈也是一大頭疼的事情。所以推薦 diy 人士選用廠家推出的配套分頻器產(chǎn)品，雖然 不如專門(mén)設(shè)計(jì)的分頻器效果好，但由于是廠家推出的折衷產(chǎn)品，所以用在任何環(huán)境下效果都 還不錯(cuò)，沒(méi)有太大的差異。直到現(xiàn)在為止，所有的多媒體有源音響都在使用集成電路功放，原因有兩點(diǎn)：1，性能穩(wěn) 定可靠，外圍元件簡(jiǎn)單，組裝后無(wú)需調(diào)試即可投入使用，價(jià)格低廉，適合大批量的集成化生 產(chǎn)。2，發(fā)

19、展到現(xiàn)在，集成電路功放的性能已接近分離元件功放的性能，因此一大批名管被 窮人追捧，像 tda1521a，lm3886，lm1875/6，tda1514，tda7296 等等。其音質(zhì)要比街 上一，二百元的家用功放強(qiáng)的多，所以絕大多數(shù)廠家也樂(lè)得其所，順其自然的采用了集成電 路功放。對(duì)此我也沒(méi)什麼好說(shuō)的，因?yàn)槎嗝襟w音箱有其局限性，硬要讓其使用大型分離元件 功放，也是不可能的，因?yàn)閺膬r(jià)格到維修，都會(huì)大大的提升，而音質(zhì)的提升并不如金錢(qián)的提 升那樣明顯。一般說(shuō)來(lái)，現(xiàn)在絕大多數(shù)廠家在高檔音響上用的都是 lm1875/6 芯片，從音質(zhì)到功率都 已能滿足家用需求（發(fā)燒友除外）但是，關(guān)鍵在于變壓器，這幾乎是多媒體

20、劣聲的主要根源。在所有的多媒體音箱中，全 部用的都是普通 e 型變壓器，e 型變壓器本沒(méi)有什麼壞處（雖然現(xiàn)在都在炒環(huán)變，但 e 型 在國(guó)外卻還有廠家在使用）但多媒體音箱廠家的的制造工藝令人擔(dān)心。讓我們先來(lái)看一看 e 型變壓器的結(jié)構(gòu)，這是目前使用最為廣泛的一種變壓器。其特點(diǎn)是： 初，次級(jí)共用一個(gè)骨架，窗口占空系數(shù)較高；鐵心散熱面積較大；鐵心可保護(hù)繞組；使之不 易受到機(jī)械損傷；制作簡(jiǎn)單。但它銅線用量大（效率低）損耗大，初次級(jí)漏感大，易受外來(lái) 磁場(chǎng)干擾。所以當(dāng)它裝到了音箱內(nèi)部時(shí)，一切惡聲皆由它引起，因?yàn)?e 型變壓器在工作時(shí) 會(huì)產(chǎn)生很大的漏磁，這個(gè)磁場(chǎng)會(huì)與揚(yáng)聲器，功放電路產(chǎn)生相互調(diào)制，引發(fā)多種我們不

21、需要的 聲音。而且其內(nèi)部電流變化速度慢，因此在大動(dòng)態(tài)時(shí)有聲音發(fā)渾，底氣不足的情況。而且所 有的功放內(nèi)至電源功率都很小，大都在二十瓦左右，大的也不過(guò)五十余瓦，在這樣小的功率 下，再加上損耗，實(shí)際上功放輸出的功率不足十瓦（按電源功率二十瓦算）一旦遇到大動(dòng)態(tài)， 強(qiáng)音壓時(shí)，就會(huì)因?yàn)殡娫垂?yīng)不足，出現(xiàn)電源電壓低落，功放得不到應(yīng)有的電壓，輸出功率 自然要打折扣，同時(shí)因?yàn)榫w管電路的特性所至，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量的削波失真，表現(xiàn)在聲音 上就是不堪入耳。此時(shí)整個(gè)音響系統(tǒng)已進(jìn)入嚴(yán)重的失真中。因此在選擇有源音響時(shí)有必要知道電源質(zhì)量的好壞。多媒體音箱的發(fā)展趨勢(shì)多媒體音箱發(fā)展到現(xiàn)在，基本上還是很不成熟的，沒(méi)有國(guó)家規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，造成質(zhì)量 控制不過(guò)關(guān)（這里指的是音質(zhì)）但由于原先 hifi 廠家的介入，使得原先的市場(chǎng)格局有了新 的變化，我想以后在 hifi 廠家的帶領(lǐng)下，市場(chǎng)會(huì)逐步規(guī)范化，多媒體音箱的總體質(zhì)量會(huì)有 較大的提