音響基礎(chǔ)知識(shí)

1、基礎(chǔ)知識(shí)分貝概念：通常，在各種物理分析中，需要把兩個(gè)數(shù)值的比較進(jìn)行“級”的劃分。一般情況下，在電子、聲學(xué)技術(shù)中，把兩個(gè)具有功率含義的量之比的對數(shù)值劃分為“級”，得出的這個(gè)物理量叫做“貝爾”，它是一個(gè)無量綱的物理量。（bel）其簡單表達(dá)式為lgA/B（A 、 B 為任意兩個(gè)功率單位）但是，由于“貝爾”這個(gè)單位比較大，使用起來仍有不便，所以就起用了“貝爾”的1/10 的概念：分貝，即 dB 。物理量：分貝（ dB） =10 lg A/B意義：在電子技術(shù)和聲學(xué)知識(shí)中，分貝的概念經(jīng)常用到。從信號電平到增益量，從聲壓級到聲強(qiáng)級，“分貝”這個(gè)詞是一個(gè)中心，只有擁有了分貝這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，各種物理量的比較和計(jì)算才比

2、較方便和準(zhǔn)確。從數(shù)學(xué)方法上看，分貝這個(gè)物理量的意義就在：將變化很大的相對值，用變化量很小的值來表達(dá)。尤其是在電聲領(lǐng)域中，分貝這個(gè)量的變化關(guān)系恰恰和人耳的聽覺強(qiáng)弱感受非常吻合，這也給聲學(xué)計(jì)算打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。表達(dá)式：分貝這個(gè)概念可以表達(dá)多個(gè)物理量，就是說它是多個(gè)物理量的單位。常見的有下面幾種表達(dá)方式1電壓增益分貝值=20 lg U2/ U1（dB）2電流增益分貝值20 lg I2/ I1(dB)W 2/ W 1(dB)功率增益分貝值10 lg3從該式中我們可以看出，若 W2 = 2W1 ，那么 W2 和 W1 的功率比就是3dB 。這就是平常所說的：音響系統(tǒng)的功率增加一倍，換來的聲壓級增加是

3、3dB。=20 lgP4聲壓級分貝值5聲強(qiáng)級分貝值=10 lgI/(dB) (Pe 為基準(zhǔn)聲壓 )Pe(dB) (Ie 為基準(zhǔn)聲強(qiáng) )I e由這些物理量引申出的多個(gè)量也用dB 為單位，主要有：電平（ dB）、信噪比 （ dB）、靈敏度（ dB）、隔離度 （ dB）、濾波器衰減率（dB/oct ）、動(dòng)態(tài)范圍（ dB ）分類說明：由于分貝概念非常重要，使用場所也很多，為了計(jì)算方便， 下面直接將電壓、電流比、 聲級比、功率比的分貝值列表如下：電壓、電流、功率比的分貝值阻抗概念：阻抗是一個(gè)比較復(fù)雜的概念，在直流電路中，由于信號和電路特性都是線性的，所以只有電阻的概念；但是在交流電路中，由于存在信號頻率

4、的原因，電感和電容對信號就起了一定的作用，一般就把感抗、容抗、電阻的綜合作用參數(shù)叫阻抗。通?？梢詫⒆杩贡磉_(dá)為：放大電路中，感抗、容抗、電阻信號的綜合作用下表現(xiàn)出的一種電阻特性。一般用電阻的單位歐姆? 表示。意義：阻抗和意義很重要，在幾乎所有的設(shè)備中，很多重要的參數(shù)和配置都與阻抗有關(guān)。比如：功放的輸出功率、輸入輸出形式等。如果相連的兩個(gè)設(shè)備阻抗不匹配，就有可能產(chǎn)生電氣指標(biāo)下降、音質(zhì)變劣甚至設(shè)備受損的故障。表達(dá)式：在電氣設(shè)備中，阻抗表現(xiàn)形式有很多種。對于象話筒、耳機(jī)、音箱等電聲類設(shè)備，由于它們都是單純的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，所以通常它們涉及的阻抗只有一種，即通常所指的交流阻抗。不過，話筒、耳機(jī)、音箱的類型

5、不同，其阻抗的成分也不同。對于純電阻特性的設(shè)備，比如：早期的碳粒式話筒，它的直流電阻就是它的阻抗。而現(xiàn)代的電聲器材都存在感抗和容抗特性，這種特性在交變電流中呈現(xiàn)的電阻是完全不同的，所以只有用交流電阻才能正確表達(dá)它們的阻抗（通常，這類設(shè)備的額定阻抗是用頻率為1KH Z 的信號測得的標(biāo)準(zhǔn)值）的特性。1、 像電磁式、動(dòng)圈式話筒和音箱這類感抗性設(shè)備，它們的交流阻抗可表達(dá)為：Z=R2+式中R 為直流電阻（? ）L 為線圈電感（H ）為圓頻率=2 ?（ 為頻率H Z） 從式中可以知道，音箱和動(dòng)圈話筒和阻抗特性曲線是隨著頻率變化的。2、 像電容式話筒這類容抗性設(shè)備，其交流阻抗可表達(dá)為：Z=式中C 為電容（F

6、）為圓頻率=2 ?（ ?為頻率H Z）但是由于一般電容式器件的電容量很小，相應(yīng)它們的交流阻抗就很高，這在電聲設(shè)備雖很適用的。為了更方便地和其它設(shè)備達(dá)到阻抗匹配，一般都在電容話筒里設(shè)置阻抗變換器，將其阻抗變換到適當(dāng)?shù)臄?shù)值。3、 對于像調(diào)音臺(tái)、周邊設(shè)備、功放等電電設(shè)備，它們的阻抗主要涉及其輸出、輸入阻抗。根據(jù)多級放大器的等效電路分析方法（許多電聲設(shè)備內(nèi)部都是由各種類型的放大電路組成的）。其輸入電阻可以表達(dá)為：Ri = hie + (1 + hfe )RL式中RL 為發(fā)射極電阻與負(fù)載電阻并聯(lián)后的等效電阻hfe 為放大器的短路放大系數(shù)hie 為放大器的短路輸入電阻輸出電阻可以表達(dá)為：式中hie 為放大

7、器的短路輸入電阻hfe 為放大器的短路放大系數(shù)RS 為信號源內(nèi)阻由此可見，電聲設(shè)備的阻抗是一個(gè)比較復(fù)雜的參數(shù)，它在具體的應(yīng)用中很重要。通常，阻抗參數(shù)由廠家直接給出，它是一定條件下測得的具體值。分類介紹：在音響設(shè)備中，除電聲轉(zhuǎn)換設(shè)備外，一般都存在輸入和輸出阻抗，它們和設(shè)備內(nèi)部放大器的特性有關(guān)。由放大器電路分析可知：為了盡量充分利用輸入信號，設(shè)備和輸入電阻都很高；而為了提高設(shè)備的驅(qū)動(dòng)能力，其輸出阻抗都比較低。對于話筒，一般我們都把它看成一個(gè)電壓源，所以為了保證話筒信號能長距離、高質(zhì)量、高效率地傳輸，通常話筒都是低阻抗型的，一般其阻抗在200左右。相應(yīng)地，要求與其相連設(shè)備的輸入阻抗至少應(yīng)該在1K 以

8、上。對于音箱，它的阻抗可以看成是在其工作頻帶內(nèi)對放大器呈現(xiàn)出的最低歐姆數(shù)。所以一般所指、4僅僅是它的特性曲線上平坦部分的某一個(gè)數(shù)值（在諧振峰之后）。的 8、 2對于功放和其它周邊設(shè)備，經(jīng)常涉及它們的輸出阻抗。通常要求其輸入阻抗要高，以便充分、高效地利用上級設(shè)備提供的信號。現(xiàn)代音響設(shè)備的輸入阻抗都在幾K 幾十K 之間；而輸出阻抗要盡量低，以便盡量地將信號更好地提供給下級設(shè)備使用，現(xiàn)代音響設(shè)備的輸出阻抗都在幾十以下。由于功放驅(qū)動(dòng)的下級設(shè)備音箱的阻抗很低，所以功放的輸出阻抗就更低了，一般在百分之幾歐以下，否則它很難驅(qū)動(dòng)8 甚至 2 的音箱。靈 敏 度概念：在音響設(shè)備中， 器材的電聲或聲電轉(zhuǎn)換能力的大

9、小稱為器材的靈敏度。在實(shí)際使用中，設(shè)備的靈敏度是在一定的聲場中，該設(shè)備產(chǎn)生的開路輸出電壓或?qū)σ欢ㄘ?fù)載的輸出功率，或者在一定的輸入電平（功率）下，該設(shè)備在一定位置上所產(chǎn)生的聲壓級。意義：音響設(shè)備的靈敏度是一個(gè)非常有用的指標(biāo)，音響師和工程技術(shù)人員經(jīng)常需要它來計(jì)算錄音或擴(kuò)聲增益、電平、選擇話筒、確定系統(tǒng)的功率配置和擴(kuò)聲聲壓級以及系統(tǒng)的連接方式、端口設(shè)置等等。如果靈敏度的概念在音響技術(shù)中被忽視，可能出現(xiàn)設(shè)備失真、動(dòng)態(tài)不足、聲壓級不能滿足要求、設(shè)備負(fù)荷過重以及其它聲音指標(biāo)受到影響。表達(dá)式：在音響設(shè)備中，狹義的靈敏度概念主要涉及的電聲設(shè)備有話筒、音箱；涉及的電氣設(shè)備有功放、調(diào)音臺(tái)及周邊設(shè)備。1 根據(jù)采用的

10、單位和連接負(fù)載的不同情況，常見的話筒靈敏度有開路靈敏度和有載靈敏度。a、 開路靈敏度規(guī)定：在單位聲壓作用下，話筒的開路輸出電壓：其中E 為開路靈敏度，單位可以是mv/u pa或 mv/p，也可以是 v/paV 是開路電壓，單位是v 或 mvP 是話筒振膜上的聲壓，單位是 u bar或 pa如果以 dB 的形式表示，開路靈敏度可以表示為：E = 20 lgV/ P20 lg0(dB)V/ P0其中V0 和 P0 為基準(zhǔn)值，即 V0/P 0= 1v/u bar或 1v/pa基準(zhǔn)值的單位不同，所得到的開路靈敏度的計(jì)算結(jié)果也不同，我國一般采用mv/pa 或 v/pa為單位。可見用 dB 表示的靈敏度必

11、須注明基準(zhǔn)值（即0dB 值是以 v/ubar 還是以 v/pa為單位），否則靈敏度標(biāo)注將沒有參照價(jià)值。B 、有載靈敏度是靈敏度的功率表示法。它是指在單位聲壓下話筒輸出端在額定負(fù)載上的輸出功率，單位是 mw/u bar ，一般取額定負(fù)載為 600 。通常還可以采用dBm來表示電功率靈敏度，這時(shí)候的基準(zhǔn)值是1mv/u bar 。 同時(shí)話筒的靈敏度還和測取的頻率點(diǎn)有關(guān)系（一般取 1KHZ），這種靈敏度稱為某頻率靈敏度；如果在一定頻率范圍內(nèi)取平均值，就稱為平均靈敏度。話筒靈敏度概念還涉及聲壓的問題，如果是利用聲場中某點(diǎn)的聲壓值計(jì)算的，就稱為聲場靈敏度；如果是直接利用話筒振膜上的聲壓計(jì)算的靈敏度，就稱為

12、聲壓靈敏度。通常我們使用的聲場靈敏度，這時(shí)話筒靈敏度標(biāo)注為: ×× dB 或×× mv/u bar （空載、自由場、1KHZ ）。2 音箱的靈敏度類似于話筒，最早的定義中， 它被定義為： 單位電壓作用下音箱產(chǎn)生的聲壓值。即E=P/V但是這個(gè)定義沒有將輸入電壓結(jié)合揚(yáng)聲器的阻抗來考慮，也就使得靈敏度失去了參照價(jià)值；同時(shí)，音箱的靈敏度需要反映出它對具體功率的信號轉(zhuǎn)換能力，而不是電壓信號的轉(zhuǎn)換能力，所以為了更好地表征音箱的機(jī)電轉(zhuǎn)換能力，一般規(guī)定在音箱上施加一定功率的信號后，在一定距離上測得的聲壓級，稱為音箱的靈敏度，即dB/m/W。通常將音箱在1W輸入功率下在其

13、軸向正前方1 m 處產(chǎn)生的聲壓級，稱為其靈敏度。同樣，音箱的靈敏度與信號頻率有直接關(guān)系，而且還與信號的類型有關(guān)系。是1KHZ 還是500HZ的靈敏度，是粉紅色信號還是正弦波信號，音箱的靈敏度值都有不同的標(biāo)注。輸入輸出電平音響設(shè)備的輸入輸出接口一般都有電平值標(biāo)記或選擇鍵，比如：0dBm、 0.775v 、+4dB、 0dBu 等等。其中，設(shè)備輸入接口處的電平值一般就是該設(shè)備的輸入靈敏度，所以某些時(shí)候輸入輸出電平標(biāo)注可以歸為靈敏度范疇。但并非所有接口電平都具有靈敏度的含義。設(shè)備的輸入電平值表示該設(shè)備允許輸入的信號電平值 （多數(shù)時(shí)候有額定值和最大值） 。一般情況下，在額定電平值（ 0dB）輸入信號時(shí)

14、，該設(shè)備具有額定的輸出值（可能是功率，也可能是電平） 。一般情況下，規(guī)定：輸入電平基準(zhǔn)為0.775v = 0dB有時(shí)又標(biāo)注為0dBu 和 0dBm（見后）。通常，設(shè)備的輸入電平一般都與其輸入靈敏度有密切的聯(lián)系。各個(gè)設(shè)備和輸入電平或某種模式下的額定輸入電平范圍可能不同（即靈敏度不同），有的只標(biāo)注0dB ，有的有 -10dB 和 +4dB 或 +10dB供選擇。通常要根據(jù)設(shè)備或系統(tǒng)的情況來統(tǒng)一設(shè)定，否則如果輸入信號電平值低于輸入靈敏度，就會(huì)造成該設(shè)備輸出功率或電平不足；如果輸入信號電平值超出該設(shè)備輸入電平范圍，就會(huì)造成設(shè)備輸出失真。設(shè)備的輸出電平與輸入電平情況類似，但是設(shè)備輸出電平對連接的負(fù)載阻抗

15、要求更具體。一般情況下，輸出電平規(guī)定的0.775v = 0dB是以一定阻抗的負(fù)載為前提的（一般取600 ）。如果負(fù)載阻抗增加，輸出電平值還有可能提高。同樣，設(shè)備的輸出電平值也有幾種，有0dB 的，有 +4dB 的、還有 +10dB 的，但這和靈敏度沒有聯(lián)系。至于0dB 和0dBu 有什么不同，一般情況下規(guī)定：0dBm是在 600 負(fù)載上得到的電平值為0.775v ，即在該負(fù)載上得到的功率是這就是一般所說的靈敏度的功率表示法，這里的m 是指毫瓦級的功率電平。0dBu 是在開路情況下，該設(shè)備輸出口得到的電平值為0.775V 。 另外，1mW。還有一些輸入輸出電平是以DBV和DBU的形式表示的，一般

16、規(guī)定：0dBv=1.0V0dBu=1.0uV從上面關(guān)于靈敏度和電平的分析、比較可以看出：各類設(shè)備的靈敏度在數(shù)值上有所區(qū)別，含義也有不同，同時(shí)基準(zhǔn)參照值也不相同。即使是同一類型的設(shè)備，它們的靈敏度在數(shù)值上可能也有很大差別。話筒方面：一般動(dòng)圈話筒的靈敏度要低些，通常情況下為：0.2 mv/pa幾個(gè) mv/pa 而電容話筒的靈敏度要高些，通常情況下為：幾個(gè) mv/pa 十幾 mv/pa 甚至幾十mv/pa但是鋁帶式電容話筒的靈敏度要低些。音箱方面：一般高音揚(yáng)聲器的靈敏度高些，有的可以達(dá)到100dB/m/W 以上（這就是為什么音箱中要增加高音衰減網(wǎng)絡(luò)的原因） ；通常低音揚(yáng)聲器的靈敏度要低些，低的可能只

17、有80 dB/m/W 左右。對于其它設(shè)備，一般輸入靈敏度都是以0dB 為基準(zhǔn)的，但少數(shù)設(shè)備有-10dB 和 +4dB 可以選擇。而最大輸入輸出電平的情況就差別很大了，在不失真的情況下，有的可能是+10dB， +15dB，也有可能是 +24dB， +32dB 甚至更高。增 益概念：在電子技術(shù)中，放大器的輸出信號比輸入信號增高的倍數(shù)叫做放大器的放大倍數(shù)，通常稱為增益。它是放大器對信號放大能力的主要指標(biāo)。通常，由于放大器的放大倍數(shù)較高，用線性數(shù)字表示不太方便，所以常常用對數(shù)值表示增益，這樣可以在變化較小的對數(shù)值表達(dá)出較大范圍內(nèi)的線性值變化；使用對數(shù)值表示增益的原因還在于：聲音信號的放大倍數(shù)和人耳的聽

18、覺變化感受是符合對數(shù)關(guān)系的，所以在通信和音響技術(shù)中，增益用放大倍數(shù)的對數(shù)值來表示。意義：增益的意義在于，它明確地表達(dá)了放大器對信號的放大能力，無論該放大器是功率放大器還是電壓放大器（前置放大器）。表達(dá)式：各種增益的表達(dá)式有所區(qū)別，具體表示為：功率增益GP = 10 lg21（dB）P /P電壓增益GV = 20 lgU2/U1（dB）電流增益GI = 20 lgI2/I1（dB）另外，以下概念也類似于增益：聲壓級L = 20 lgP /P0 （ dB）P0 為基準(zhǔn)聲壓 0.0002 dN/cm21靈敏度=20 lg U1/ U0（dB）U0 為基準(zhǔn)電平 0.775 v說明：由增益的概念我們很容

19、易聯(lián)想到了聲壓級、靈敏度等概念。確實(shí)，像聲壓級、靈敏度等涉及到信號變化倍數(shù)的概念都可以看成是一種增益，只不過聲壓級是任意聲壓相對于基準(zhǔn)聲壓的變化倍數(shù)；而靈敏度是相對于基準(zhǔn)是平而言，設(shè)備的電聲或聲電轉(zhuǎn)換（放大）能力，所以聲壓級、靈敏度等許多參數(shù)的單位也都是分貝dB（有的設(shè)備的靈敏度直接用電平表示）。對比增益和分貝：增益是主要表示同一個(gè)信號的經(jīng)過處理、放大后，與原信號形成的一種變化量（級差）；而分貝反映的是任意兩物理相比較后形成的一種變化量（級差），所以從這點(diǎn)來看增益和分貝的含義是相似的。頻 響概念：無論任何用途的電聲設(shè)備，都需要對其工作頻段進(jìn)行限定。在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，設(shè)備對不同頻率信號具有相應(yīng)

20、的放大（處理）能力，這種范圍就叫設(shè)備的頻率響應(yīng)，簡稱頻響。意義：頻響的概念規(guī)定了設(shè)備的有效工作范圍，超出這個(gè)范圍，設(shè)備就會(huì)失真或損壞。可見，頻響是對設(shè)備有效工作條件的限定。表達(dá)：在頻響的概念里，頻率是中心，而放大處理能力是限定（增益），所以在電聲設(shè)備中，頻響一般表示為：×× ×× （±× dB）這里的±× d是控制頻響范圍的關(guān)鍵標(biāo)注由此可以看出頻響是受增益范圍的限制而有所變化的，增益限制越寬，頻響也越寬；增益限制越小，頻響也越窄。如圖所示：2dB4dB8010015k20k頻率（ Hz ）由圖示可以看出：原來100

21、 15kHz（ 2dB）的頻響標(biāo)注，很容易標(biāo)注為80 20kHz（ 4dB），所以說頻響的標(biāo)注如果沒有增益的限定是不科學(xué)的，也是沒有意義的。說明：對于電電設(shè)備，一般優(yōu)質(zhì)的功放、調(diào)音臺(tái)和周邊處理設(shè)備的頻響都可以達(dá)到：2020kHz（ 0.5dB ±或± 1.0dB ）對于電聲設(shè)備，一般話筒和音箱的頻響可以達(dá)到：幾十 Hz 幾、十幾或幾十kHz（± 1.5dB 或± 3dB） 顯然，某些設(shè)備上標(biāo)注的頻響范圍太寬，以至于完美無比時(shí)，這時(shí)它的±dB 數(shù)都不標(biāo)，或者有的標(biāo)注成±10dB 等，這樣的參數(shù)顯然是沒有意義的。失真概念：在電氣設(shè)備中，信

22、號的傳輸過程使得信號的輸出特性與輸入特性相比發(fā)生變化和差異，這種變化和差異總稱為失真。意義：在電聲領(lǐng)域里，失真的概念具有重要的意義，失真參數(shù)能在很大程度上反映設(shè)備性能的優(yōu)劣；也在很大程度上規(guī)定了設(shè)備的使用環(huán)境和條件，甚至可以這樣說：超出了規(guī)定的環(huán)境和條件，設(shè)備的失真會(huì)迅速增大，這種增大值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出技術(shù)參數(shù)規(guī)定的范疇，帶來的設(shè)備性能惡化也是無法預(yù)料的。表達(dá)式：通常設(shè)輸入電壓頻率為f1 ，輸入信號電壓為Ui ，輸出電壓中 f1的分量 UO1，高次諧波失真分量為UO2UO3Uon，則，Dn =Uonn 次諧波失真系數(shù)/ U01×100%由于采而總諧波非線性失真為用優(yōu)良的負(fù)反饋電路，在現(xiàn)代電聲

23、設(shè)備中，除了話筒的諧波失真可能在百分之幾的數(shù)量級以外，其它設(shè)備的諧波失真都可以做到千分之幾，甚至萬分之幾的水平。在一般的電聲設(shè)備中，比較有價(jià)值的失真指標(biāo)是諧波失真（非線性夫真） ，頻率失真（線性失真）。 頻率失真是指：由于放大器對不同頻率信號的增益不同而引起的失真，它與輸入信號的幅度無關(guān)，主要表現(xiàn)在隨輸入信號的頻率變化而呈現(xiàn)出的不均勻性。頻率失真較重的設(shè)備明顯表現(xiàn)出在某些頻率段的信號走樣。一般情況下，音箱具有幾個(gè)dB 的失真，人耳是聽不出來的；而其它現(xiàn)代電聲設(shè)備在普通聽音頻率范圍內(nèi)的頻率失真已經(jīng)非常小了。通常所指的線性失真就是頻率失真。非線性失真是指：放大器的輸出信號中產(chǎn)生了輸入信號中所沒有的

24、諧波成分。也就是說失真產(chǎn)生時(shí)，放大器的輸出特性不是線性的，它的斜率不是固定不變的，而是變化的（增益不是常數(shù)），這種失真就是非線性失真，一般用來表示。通常，在輸出信號中，除了具有輸入信號頻率的分量信號外，失真還產(chǎn)生高次諧波分量，這就是諧波非線性失真。非線性失真包括振幅非線性失真，相位非線性失真以及同步信號非線性失真（視頻電路）。功 率在電聲調(diào)和中，幾乎每件設(shè)備都會(huì)涉及功率的概念，但是除了功放和音箱以外，其它設(shè)備主要是電壓放大類或信號分配類設(shè)備，功率指標(biāo)在它們的電聲指標(biāo)里不是很重要，這里指的功率主要是與功放和音箱有關(guān)的功率功率概念。功放和音箱和各種功率概念對于正確選擇、使用設(shè)備十分重要，清楚各種功

25、率概念后才能正確根據(jù)設(shè)計(jì)要求（聲壓級、靈敏度、阻抗等指標(biāo)），來決定功放和音箱的搭配；也只有清楚各種功率概念后才能正確操作，使設(shè)備在正常的狀態(tài)下穩(wěn)定工作；功率的配置合理性還對系統(tǒng)音質(zhì)有一定影響。表達(dá)式：22R一般情況下，功放和音箱和功率都可以簡單表達(dá)為：P=U/R或 P=I其中， U 為有效輸入或輸出電壓， I 為負(fù)載上的有效電流，R 為負(fù)載的阻抗由此可見，功率與電壓（電流）和阻抗是密不可分的。在功放中，功放的增益決定了信號的放大倍數(shù)，也就影響了其輸出的電壓值，從而決定了該增益下功放的額定輸出功率。這里所指的額定，指的是在一定阻抗、一定失真限制下，功放的輸出值；而音箱是一個(gè)電聲轉(zhuǎn)換設(shè)備，是被動(dòng)地

26、接收信號，功率概念是與它的阻抗和流地音圈上面的電流有關(guān)的，所以音箱的功率應(yīng)該稱其為功率承受力，即在一定阻抗下，音箱（音箱）對流過其內(nèi)部的電流的承受能力。特別需要注意的是：功率指標(biāo)是一個(gè)標(biāo)定值，是測試后得到的結(jié)果，顯然，測試條件、測試信號的類型也決定功率的標(biāo)注。分類說明：對功放和音箱來講，它們的輸出功率和功率承受力是它們的電聲指標(biāo)中的重要參數(shù)。但是由于規(guī)定的條件不同、測試標(biāo)準(zhǔn)不同，這些功率的稱呼也有所不同，甚至數(shù)值上有很大差異。1 功放 功放的輸出功率標(biāo)定值一方面受額定值影響，一方面受失真的影響，另一方面還受測試信號的峰值系數(shù)影響。 在額定值下，如果不考慮失真和測試信號的類型，功放在最大增益處的

27、輸出功率就是軾放的標(biāo)稱功率。比如：一般標(biāo)注為 200 、 400 或橋接 350 的功放，就是指在某阻抗下，該功放一個(gè)聲道的最大額定功率。增益衰減后，在同樣阻抗下，功放的輸出功率也會(huì)降低，這就是為什么標(biāo)稱 200 的功放推 100 的音箱，原則上不存在什么問題的原因。在失真率因影響下的輸出功率可能發(fā)生很大的變化，所以一般對功放輸出功率的標(biāo)注都要強(qiáng)調(diào)失真。比如： 標(biāo)稱為 不失真功率為200的功放 （其實(shí)是在規(guī)定的失真范圍內(nèi)），如果失真率上升，超過規(guī)定值后，功放的輸出功率可以達(dá)到一個(gè)較高值（尤其是高頻諧波功率會(huì)迅速增大）。這就是為什么功放和音箱搭配不當(dāng)，容易產(chǎn)生失真，導(dǎo)致設(shè)備損壞的原因。在測試信號

28、因素作用下，功放的輸出功率將直接受信號的峰值系數(shù)影響。比如：標(biāo)稱為 200的功放（正弦波信號） ，如果用峰值系數(shù)很高的粉紅色信號來測試，在不產(chǎn)生信號失真的前提下，它的有效輸出電平將降低，顯然它的輸出功率值也將降低。這里的峰值系數(shù)是指：信號的峰值電平與有效電平值的差或比值，如圖所示：電平峰值有效值頻率正弦波信號的峰值與有效值關(guān)系電平峰值粉紅色噪聲的峰值與有效值關(guān)系顯然粉紅色噪聲信號的峰值系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高與正弦波信號。這就是為什么相對于無源分頻來講，使用同樣的高低音音箱，要達(dá)到同樣聲壓級的要求，電子分頻系統(tǒng)對功放的輸出功率要求要低于普通的無源分頻擴(kuò)聲系統(tǒng)，也就是說，電子分頻方式相當(dāng)于降低了功放的輸入信

29、號的峰值系數(shù)，使得功放沒有必要具有很高的不失真電壓輸出能力。比如：同樣是高、低音分別需要100W 的功率信號，無源分頻和有源分頻對功放的功率要求就有所區(qū)別，如下圖所示：無源分頻方式+56V+28V-28V-56V400W100W功放音箱分頻8歐100W功放輸出 P = 562 /8 = 400W+28V-28V在無源分頻時(shí)，輸入功放的信號是低音和高音的混合調(diào)制信號，具有較大的峰值系數(shù)，因此功放就必須能容納這種峰值系數(shù)較高的信號（增益足夠，且輸出信號不削波），當(dāng)然它應(yīng)該具有較高的電壓輸出能力（56V ），也就是說功放的功率必須選大一些的。有源分頻方式+28V-28V低音信號100W功放有源分頻1

30、00W功放高音信號-28V在有源電子分頻時(shí)，由于前級分頻器已經(jīng)將輸入功放的信號分成單獨(dú)的高、低音信號，它們各自的峰值系數(shù)比高低音復(fù)合信號都要低，這樣高、低功放就不需要具有較高的電壓輸出能力（只需分別具有28V 輸出），當(dāng)然功率也可以選擇小一些的了。2 音箱 音箱的功率承受能力（或功率消耗）一方面受阻抗影響，一方面受音圈的載流能力的影響，另一方面受測試信號類型的影響。同時(shí)由于音圈運(yùn)動(dòng)位置、機(jī)械動(dòng)作（行程）的限制，音箱的功率力還受信號帶寬的影響。在阻抗因素中，音箱的功率消耗大小將直接由阻抗大小來體現(xiàn)。比如：一個(gè)標(biāo)稱8 下額定輸出為 200W 的功放配接阻抗為8的音箱， 那么在音箱上得到（消耗）的功

31、率應(yīng)該在200W 左右， 但如果將音箱換成16的，那么音箱上得到（消耗）的功率將成倍下降了，顯然音箱（負(fù)載）的阻抗限制了功放的輸出功率，從而間接決定了音箱自身的功率消耗。在音圈載流能力因素中，音圈本身在正常條件工作狀況下的電流通過能力直接關(guān)系到音箱的功率承受能力。比如：同樣是8 的兩只音箱，如果其它條件完全相同，而一只音圈線圈粗，一只音圈線圈細(xì)些，這兩只音箱的電流承受能力就會(huì)不同，當(dāng)然音圈線圈粗的音箱電流承受能力強(qiáng)，那么這只音箱的功率承受能力就大些，這就是一般說的這只音箱的功率大些，那只音箱的功率小些。通過上面兩點(diǎn)，我們可以看出：阻抗指標(biāo)在音箱參數(shù)中的重要性要強(qiáng)于單純的功率指標(biāo)?；蛘呖梢赃@樣講

32、：僅從安全合理性上看，只要阻抗匹配得當(dāng)，相同阻抗不同功率的音箱是可以在連接上互換的；而功率相同阻抗不同的音箱是不能隨便互換的。當(dāng)然，阻抗和音圈載流能力指標(biāo)不是理論上那么簡單，因?yàn)橐粋€(gè)音圈要達(dá)到很低的阻抗（比如4 ）、很大的電流承受力（比如能承受到1200W ），理論上可以做到，但是在如此大的功率下，音盆的位移會(huì)很大、音圈的發(fā)熱會(huì)很嚴(yán)重、振動(dòng)也很大等等，這時(shí)，既要想音箱單元能承受這樣的工作條件，又要達(dá)到較高的音質(zhì)，就不是那么容易做到的了。比如音圈材料，比如散熱技術(shù)，比如音圈與骨架的粘接材料性能等等，這些都與材料科學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)。在測試信號因素中，音箱的功率承受能力會(huì)因?yàn)樾盘柕牟煌?，而達(dá)到的額定

33、值和最大值有所不同。在這點(diǎn)上，各國之間，甚至同一國家不同廠家之間的測試標(biāo)準(zhǔn)都可能不一致，稱呼也五花八門，有額定功率、最大功率、峰值功率、最大峰值功率等等。所以，迄今為止，國際上對音箱的功率承受力會(huì)有很多不同的標(biāo)注方式，同一只音箱按照不同的標(biāo)準(zhǔn)來標(biāo)注，得到的結(jié)果會(huì)有很大差別。一般情況下，音箱的測試信號都采用正弦波信號或者粉紅色信號，顯然，由于正弦波信號的峰值系數(shù)要小于或粉紅色信號，那么同一只音箱對正弦波信號的功率承受力肯定要高于粉紅色信號。比如：一個(gè)高音單元能承受 40 瓦的正弦波信號，但它也許只能承受 20 瓦的粉紅色信號，所以，看音箱的功率標(biāo)注，一定要看測試信號的種類。通常情況下：正弦波測試

34、信號的峰值系數(shù)為3dB ，該信號下的峰值功率= 2 倍額定功率；粉紅色噪聲測試信號的峰值系數(shù)在6dB 以上，該信號下的峰值功率= 4 倍額定功率；而沒有注明信號類型的所謂 RMS 連續(xù)功率（ root mean square 均方根功率），是在音箱（揚(yáng)聲器）上加上1 小時(shí)的正弦波測試信號得出的功率值，顯然這樣的功率測試標(biāo)注法可靠性就差些。為了進(jìn)一步規(guī)范音箱（揚(yáng)聲器）的測試條件，使得標(biāo)注結(jié)果更加客觀更加可靠，一些電工組織規(guī)定了音箱功率承受力的測試時(shí)間、信號加注方式等條件，這些規(guī)定就成為各個(gè)測試標(biāo)準(zhǔn)。比如：EIA （美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)）RS 426A 標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定一種類似粉紅色噪聲的測試信號加到音箱

35、（揚(yáng)聲器） ，要求被測試的音箱能承受該信號很長時(shí)間，并且還要求該音箱（揚(yáng)聲器）能瞬間承受幾倍于該信號功率的瞬時(shí)峰值而值不損壞，這樣得出的值才是額定標(biāo)稱功率和峰值功率值。雖然測試出的結(jié)果要比用正弦波信號短時(shí)間測試后得出的值要低不少，但是實(shí)際使用中，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測試出的值要可靠、安全得多，也更接近實(shí)際節(jié)目信號擴(kuò)聲的狀況，這種測試結(jié)果得到的標(biāo)注值，對設(shè)備的選型、功放與音箱的合理配置以及實(shí)際調(diào)音操作都具有非常重要的參考價(jià)值。下面是常見的一些測試標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)稱及它們之間的關(guān)系。EIARS 426A 標(biāo)準(zhǔn)：信號類型： 成型的隨機(jī)噪聲信號（連續(xù)粉紅色噪聲），具有 4 倍于平均功率的峰值，同時(shí)信號頻率需要根據(jù)揚(yáng)聲器的

36、工作頻帶來選取。測試時(shí)間： 8 小時(shí)標(biāo)稱額定承受功率：在該信號作用下8 小時(shí)后，揚(yáng)聲器不損壞的功率，稱為長時(shí)間平均功率。瞬時(shí)功率：4 倍于長時(shí)間平均功率。AES2 1984標(biāo)準(zhǔn)：信號類型：連續(xù)粉紅色信號，具有6dB（ 4 倍）的峰值系數(shù)測試時(shí)間： 2 小時(shí)標(biāo)稱額定承受功率：在該信號作用下2 小時(shí)后， 揚(yáng)聲器的機(jī)電性能永久變化不大于10%的功率。峰值承受功率：4 倍于標(biāo)稱功率。傳統(tǒng)測試法：傳統(tǒng)測試法得出的RMS 值就是以平穩(wěn)變化的正弦波信號作為測試信號，它的峰值系數(shù)只有3dB ，所以同樣的音箱（揚(yáng)聲器），如果用正弦波信號來測試功率容量，那么得到的平均功率承受力就要高許多，（傳統(tǒng)測試法得出的最大功

37、率值是RMS 值的 2 倍）。另外，在傳統(tǒng)的測試方法中，正弦波信號只要求加在音箱（揚(yáng)聲器）上1 小時(shí)即可。下面有圖形表示出這幾種測試信號的區(qū)別：峰值峰值6dB3dB平均值平均值傳統(tǒng)測試法EIA 和AES測試法在信號帶寬因素中，音箱（揚(yáng)聲器）的功率承受力在很大程度上受信號頻率范圍的限制。比如：額定標(biāo)稱為 200W ，有效工作頻率為 40 18kHz 的音箱，在輸入一個(gè) 50W 20 30Hz 的信號時(shí)就有可能損壞； 或者一個(gè)額定標(biāo)稱功率為 50W 有效工作頻率為 1k 20kHz 的高音單元， 輸入一個(gè) 20W 300Hz 以下的中低音信號也有可能損壞它。因?yàn)閾P(yáng)聲器紙盆（膜片）的位移與頻率高低成

38、反比，所以，標(biāo)注具有較高截止頻率的音箱（揚(yáng)聲器），比同樣一只標(biāo)注具有較低截止頻率的音箱的功率承受力可能要大些。例如：標(biāo)注為20W ，工作頻帶為500 20kHz 的高音單元，完全可能標(biāo)注為 40W ，工作頻帶為 1k 15kHz 。因此，看音箱（揚(yáng)聲器）的功率承受力，一定要看它的有效工作頻帶的標(biāo)注。通常，對同一只音箱而言，標(biāo)注具有寬帶工作頻率的功率承受力<標(biāo)注具有窄帶工作頻率的功率承受力 有效工作頻率范圍內(nèi)的功率承受力>由以上功率的工作頻率范圍以外的功率承受力敘述可以看出：要仔細(xì)準(zhǔn)確地進(jìn)行功率的評價(jià)和標(biāo)注是很難統(tǒng)一的，這里有傳統(tǒng)測量方法的原因。不過要想明確功率的概念，如果大家都準(zhǔn)確

39、地把功放的功率稱為功放的功率輸出能力，把音箱的功率稱為音箱的功率承受能力，那么那些國外著名廠家通用的嚴(yán)格測試、標(biāo)注方法就容易統(tǒng)一了。而那些不太正規(guī)的標(biāo)注就只能作為形式上的參考了。比如：某些所謂的音箱長期最大功率，只是模擬連續(xù)節(jié)目信號，持續(xù)1 分鐘，間隔2 分鐘，先后重復(fù)10 次作用于音箱上，而不至于使之產(chǎn)生永久性損壞的最大輸入功率。顯然，這種脈沖式的信號測試方法不足以說明音箱的功率參數(shù)。又比如：所謂功放的峰值音樂功率，僅僅是功放在處理短暫節(jié)目信號時(shí)的輸出能力而已，不僅這個(gè)短暫信號沒有量的概念，而且峰值系數(shù)也無法確定，所以峰值音樂功率和額定功率沒有固定的關(guān)系，可以是4 倍，也可以是6 倍，也可能

40、是10 倍，當(dāng)然這種標(biāo)注方法也沒有多大的實(shí)際意義。信噪比概念：在電氣設(shè)備中，通常以放大器輸出的信號功率與噪聲功率的比值來衡量放大器的放大性能，這種比值叫信噪比，一般用dB 作單位。意義：在音響系統(tǒng)中，信噪比的概念很重要，它直接反映出設(shè)備的內(nèi)部本底噪聲情況或輸出信號的質(zhì)量，尤其是對微弱信號的放大情況，因此信噪比是設(shè)備的一個(gè)重要參數(shù)指標(biāo)。表達(dá)式：一般情況下，信噪比是以功率比的形式來表達(dá)的，即：S/N = 10 lg S0 / N 0 (dB)其中S0 和 N0 是設(shè)備的輸出信號功率信噪比還可以用電壓比的形式表達(dá)：即S / N = 20 lg S0 / N 0 (dB)其中S0 和 N0 是設(shè)備的輸

41、出信號電平在某些設(shè)備的標(biāo)注中，有時(shí)也采用等效噪聲電平的方式間接表達(dá)出設(shè)備的信噪比情況。等效噪聲電平表示的是：要達(dá)到輸出端一定的噪聲電平，相當(dāng)于在輸入端加入了多大的激勵(lì)信號，比如：等效噪聲標(biāo)注為：-124dB 、 -128dB 。分類說明：由于元件質(zhì)量的提高以及線路設(shè)計(jì)更加合理，現(xiàn)代專業(yè)音響設(shè)備的信噪比指標(biāo)已經(jīng)非常的高。一般高檔優(yōu)質(zhì)的周邊設(shè)備的信噪比可以達(dá)到80 100dB之間；而調(diào)音臺(tái)和功放等重要設(shè)備， 以及CD、LD 、DVD等音源設(shè)備的信噪比還可以達(dá)到100dB甚至更高；對于象普通卡式錄音機(jī)、電唱機(jī)以及電容話筒、無線話筒這類弱信號放大電路的設(shè)備，其信噪比指標(biāo)就要低一些，一般在60 80 之

42、間。動(dòng)態(tài)范圍概念：動(dòng)態(tài)范圍是描述音響設(shè)備在規(guī)定信噪比、失真等條件下，輸出的最小有用信號和最大不失真信號之間的電平差，即信號的幅度變化范圍，單位通常用分貝（dB ）表示。說明：動(dòng)態(tài)范圍是一個(gè)很好的衡量音響設(shè)備性能優(yōu)劣的指標(biāo)。動(dòng)態(tài)范圍大，說明該設(shè)備能有效處理的信號的強(qiáng)弱范圍大；動(dòng)態(tài)范圍小，說明該設(shè)備本身噪聲大或?qū)?xì)節(jié)表現(xiàn)差或不能承受強(qiáng)烈信號的沖擊。顯然，動(dòng)態(tài)范圍是一個(gè)上下限范圍，它的上限主要受設(shè)備的輸出電平和失真的影響，而下限受設(shè)備的本底噪聲和輸入噪聲影響。一般來講，優(yōu)質(zhì)功放、話筒、周邊設(shè)備、CD 唱機(jī)、 LD 機(jī)等，它們的動(dòng)態(tài)范圍都較大，可以達(dá)到100dB 以上，甚至可以達(dá)到140dB ，而早期

43、電唱機(jī)、調(diào)諧器、低檔話筒的動(dòng)態(tài)范圍一般在70dB 左右。幾種常見設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍設(shè)備名CD唱機(jī)高檔唱機(jī)功放效果器高級話筒機(jī)普通卡座卡座優(yōu)質(zhì)無線話筒MDDAT動(dòng) 態(tài) 范110751008011095709595圍（）左右左右左右以上以上左右左右左右以上dB指向特性概念：在電聲設(shè)備中，指向特性是指話筒的靈敏度或音箱的聲壓分布隨聲波的入射或發(fā)射方向而變化的特性，一般用指向特性曲線表示。1 話筒指向性對話筒來說，指向性表明，在一定角度內(nèi)，聲波轉(zhuǎn)化為信號的頻響和靈敏度都是良好的，而在該角度外，頻響變化，電平衰減。這個(gè)方向角通常是以極坐標(biāo)的形式表達(dá)的，稱為指向性函數(shù)。表達(dá)式為：其中 為聲波入射角，是聲波方向

44、與話筒振膜法線間的夾角E（ 0）為聲波沿軸向（ =0 ）入射時(shí)的靈敏度E（）為聲波沿 角入射時(shí)的靈敏度同時(shí) D（ ）函數(shù)與入射聲波的頻率有關(guān)顯然，用數(shù)學(xué)表達(dá)式來計(jì)算話筒的指向特性比較抽象、繁瑣，所以通常用極坐標(biāo)圖來表示，有時(shí)也采用不同入射角時(shí)的話筒的頻響曲線表示指向特性，如圖所示：-60dB30 0-70dB-80dB-90dB60 0-100dB90033000030006003002700900240012002100180015001kHz125Hz8kHz顯然使用極坐標(biāo)圖和頻響曲線相對比較直觀。通常為了簡單地表明話筒的指向特性，人們根據(jù)極坐標(biāo)圖的輪廓形狀，將話筒特性分成：全方向性、心形

45、、8 字形、強(qiáng)指向型、超指向型等。在錄音和擴(kuò)聲技術(shù)中，怎樣利用話筒的指向性的其他技術(shù)指標(biāo)，對信號拾取質(zhì)量和反饋的抑制是專業(yè)音響工作的重點(diǎn)。2 音箱指向性對音箱來講，指向特性表明它的產(chǎn)生的聲壓在周圍空間的分布情況，通常它也是用方向角 的極坐標(biāo)函數(shù)來表達(dá)的。這個(gè) 角是觀察點(diǎn)的矢徑與揚(yáng)聲器振膜法線之間的夾角。在數(shù)學(xué)表達(dá)式中，可以有下面兩個(gè)公式：指向性因素Q( f ) = I 1 / I 2其中 I1 為在自由聲場中沿?fù)P聲器振膜法線的指定距離r 處的聲強(qiáng)I2 為在與 I1同一條件下，在同一位置，由總輻射功率相等的點(diǎn)聲源所產(chǎn)生的聲強(qiáng)?；蛘咧赶蛐灾笖?shù)D 1( f ) = 10 lg Q( f ) 同話筒指

46、向特性一樣，揚(yáng)聲器的指向特性也與聲音頻率有關(guān)。顯然，用數(shù)學(xué)公式來表達(dá)揚(yáng)聲器的指向特性也比較抽象和繁瑣，所以通常直觀地用水平和垂直方向上偏離揚(yáng)聲器正面軸向的規(guī)定角度內(nèi)，其聲壓級下降的最大分貝數(shù)表示。比如：某揚(yáng)聲器水平± 400 600 8kHz ，降低 <6dB，說明該揚(yáng)聲器在水平方向的±400 范圍內(nèi)，600 8kHz 的聲波，聲壓級下降小于6dB 。如果用極坐標(biāo)圖來表示，也可以得到像話筒指向特性一樣的指向圖，比如：某音箱在幾個(gè)主要頻點(diǎn)的指向特性圖330 000300330 000300300 060 0300 060 0270 090090 0240 01200240 01200210 0180 0150 0210 0180 0150 0500Hz1000Hz330 000330 00030 030 0300 060 0300 060090 090 0240 01200240 0120 0210 01