SPEAKER 基礎知識

1、揚聲器揚聲器簡介簡介SpeakerSpeakerSummarySummary第一節(jié):聲學基礎特性第二節(jié):揚聲器的工作原理第三節(jié):動圈式揚聲器簡介第四節(jié):揚聲器的主要原材料組成第五節(jié):動圈式揚聲器的主要電氣特性聲音的產(chǎn)生來源于振動第一節(jié)第一節(jié): :聲學基礎特性聲學基礎特性聲音是由物體振動產(chǎn)生的。當喇叭在低頻振動時，我們?nèi)庋劭吹剿恼衤曇羰怯晌矬w振動產(chǎn)生的。當喇叭在低頻振動時，我們?nèi)庋劭吹剿恼衲ぴ谏舷抡駝?，與振膜相接觸的空氣分子受到激勵而產(chǎn)生空氣疏密波，膜在上下振動，與振膜相接觸的空氣分子受到激勵而產(chǎn)生空氣疏密波，這種疏密波傳入人的耳膜，使我們聽到了聲音。這種疏密波傳入人的耳膜，使我們聽到了聲音

2、。-4-頻率：聲源每秒鐘振動的次數(shù)。單位Hz。在自然界里單頻的聲源很少，大多是復和音。信號發(fā)生器發(fā)出的聲音是單頻。人耳聽得見的聲波的頻率范圍稱為可聽聲范圍或音頻范圍。低于這個范圍的聲波為次聲.第一節(jié)第一節(jié): :聲學基礎特性聲學基礎特性-5-第一節(jié)第一節(jié): :聲學基礎特性聲學基礎特性1、聲壓: 聲音通過空氣的振動所產(chǎn)生的壓強叫做聲壓強，簡稱聲壓. 聲壓的單位為Pa(帕).2、頻率: 聲源每秒振動的次數(shù)稱為頻率,單位為Hz; 人耳可聽得見的聲波頻率範圍約為20Hz20KHz,即音頻範圍音頻範圍.3、聲速: 在介質(zhì)中傳播速度稱為聲速.固體最快,如:鋼鐵中約為6100m/s; 液體次之,例如:水中約為

3、1480m/s;空氣中最慢,約340m/s.第一節(jié)第一節(jié): :聲學基礎特性聲學基礎特性4、波長: 相鄰同相位的兩點之間的距離稱為波長 Co=*f Co為空氣中聲速,f為頻率5、聲壓級: Lp=20lg(P/Po) (dB) Po為基準聲壓:2x10-5pa 基準聲壓級為0dB，稱為聽閥 一般交談為60dB 紡織車間為100dB 高於120dB耳朵有痛感，稱這個聲壓級為痛閥。第一節(jié)第一節(jié): :聲學基礎特性聲學基礎特性6、聲壓級與功率的關係: L=10lg(W/Wo) (dB) Wo為參考功率,為10-12瓦特 功率增加一倍,聲壓級增加3dB7、聲壓級與距離的關係： L=-20lg(r1/ro)

4、(dB) ro為參考距離 距離增加一倍,聲壓級減小6 dB第一節(jié)第一節(jié): :聲學基礎特性聲學基礎特性產(chǎn)品類別： 1. 按磁路結構分：外磁式,內(nèi)磁式 2. 按工作原理分：動圈(電動)式、電磁式、壓電式、電容式等,而動圈式產(chǎn)品因具有電聲性能好、結構牢固、成本低等優(yōu)點而應用廣泛,我司目前用到的也都是動圈式的產(chǎn)品,後面會對動圈式產(chǎn)品做介紹. 3. 按工作頻率分：低音、中音、高音受話器把電能轉(zhuǎn)換為聲能,並與人耳直接耦合的電聲換能器稱為受話器(又稱為通信用的耳機) 揚聲器把電能轉(zhuǎn)換成聲能,對音頻信號進行重放。外磁式特點是磁體位於工作間隙的外面,優(yōu)點是磁體體積不受限制,缺點是漏磁較大.內(nèi)磁的結構是磁體位於工

5、作間隙的裏面,優(yōu)點是漏磁比較小,缺點是磁體體積受到限制.第二節(jié)第二節(jié): :電聲器件的工作原理電聲器件的工作原理電聲器件最典型的是揚聲器、受話器等,是一種聲電互相轉(zhuǎn)換的換能器件. 受話器&揚聲器不是將電能直接變換成聲能,而是利用載流導體（由音頻電流饋電的音圈）在永久磁體的磁場之間的相互作用,使音圈振動而帶動振膜振動,其能量變換方式是電能機械能聲能. 音圈在磁場中的受力情況如左圖示.第二節(jié)第二節(jié): :電聲器件的工作原理電聲器件的工作原理 中間是圓柱形的N極,外環(huán)為S極,磁場B的方向由N極至S極,在磁縫隙中有音圈（導線環(huán)）.若電流由“ ”端流入,由“”端流出,則音圈所受力F的方向由弗來明左手

6、定則決定（如左圖示）:音圈受力的方向,如圖中箭頭所示.如改變電流方向,則力F的方向隨之改變. 受話器&揚聲器的力效應由下式?jīng)Q定: F=B*L*I F-電動力的瞬時值N(牛頓） B-磁隙磁通密度T(特斯拉） L-音圈線長M(米） I-瞬時電流強度A(安培）第二節(jié)第二節(jié): :電聲器件的工作原理電聲器件的工作原理 隨著電流強度和方向的變化，音圈就在磁隙中來回振動，其振動週期等於輸入電流的週期，而振動的幅度，則正比於各瞬間作用電流的強弱。由於振膜與音圈粘連在一起，故音圈帶動振膜往返振動，從而向周圍媒質(zhì)(空氣)輻射聲波，實現(xiàn)電能機械能聲能的轉(zhuǎn)換。第二節(jié)第二節(jié): :電聲器件的工作原理電聲器件的工作

7、原理S揚聲器產(chǎn)品簡介揚聲器性能特點:1.大功率,微型化,高可靠;2.使用時朝開闊空間或室內(nèi)發(fā)聲;3.頻響範圍覆蓋20Hz20KHz;4.高音質(zhì),失真小;5.承受功率大,在0.5W以上.第三節(jié)第三節(jié): :動圈式揚聲器簡介揚聲器產(chǎn)品簡介動圈式嘜啦揚聲器的基本結構（內(nèi)磁式）主體導磁材料磁體引線膠墊振膜前蓋音圈PCB板第三節(jié)第三節(jié): :動圈式揚聲器簡介揚聲器產(chǎn)品簡介動圈式錐形揚聲器的基本結構（外磁式）導磁下板(T鐵)磁體導磁上板振膜(錐盆)音圈防塵帽折環(huán)第三節(jié)第三節(jié): :動圈式受話器和揚聲器簡介定心支片(彈波)盆(支)架揚聲器產(chǎn)品簡介動圈式錐形揚聲器的爆炸圖(外磁式)第三節(jié)第三節(jié): :動圈式揚聲器簡介

8、磁體導磁下板(T鐵)導磁上板振膜+折環(huán)墊片防塵帽音圈盆(支)架定心支片(彈波)第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要零部件組成1.振動系統(tǒng): -振膜 -音圈 -定心支片(針對錐形揚聲器) -防塵帽(針對錐形揚聲器)2.磁路系統(tǒng): -導磁材料(T鐵,華司,U杯) -磁體3.輔助系統(tǒng): -支架 -錦絲線(針對錐形揚聲器) -端子板揚聲器的主要結構組成第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要零部件組成振動系統(tǒng)振膜振膜振膜也叫鼓紙,對揚聲器的放聲性能有著至關重要的影響,他們決定了揚聲器由力到聲的轉(zhuǎn)換品質(zhì).振膜必須具有以下特性: 1、彈性模量要足夠大,也就是機械強度大,整體強度好. 2、材質(zhì)的密度要小,品質(zhì)要輕. 3、內(nèi)

9、部阻尼適中,材料內(nèi)部要有適當?shù)奈? 4、防潮性好. -19-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要零部件組成1.全紙2.泡棉邊3.布邊4.橡膠邊5.高泡邊6.PU邊7.高級發(fā)泡合成材料 -20-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要零部件組成1.紙質(zhì)2.玻纖3.碳纖4.PP盆5.鋁合金盆6.陶瓷盆-21-PET：聚對苯二甲酸乙二醇酯 （polyethylene terephthalate)PEI:聚醚洗亞胺 (polyethylene imide)PEN:聚苯二甲酸乙二酯 (polyethlene naphthalate)常用材質(zhì)有： PET（耐溫65度）、PEN（耐溫85度） PEI（耐溫85度）、PI(

10、耐溫180度) TBM（耐溫65度）PET：有透明白色、黑色、銀色、磨砂黑料PEI:有茶色、黃色、黑色PEN：有黑色、透明白色TBM：黑色第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成振動系統(tǒng)音圈音圈音圈揚聲器的心臟,是承受電功率的部件.當處於磁隙中的音圈輸入交流信號時,音圈就產(chǎn)生推動力,推動振膜產(chǎn)生聲音,由於音圈在很小的環(huán)形磁隙中工作,所以它應具有足夠的剛度、精度和耐熱強度.揚聲器的轉(zhuǎn)換效率很低只有2%5%,即有95%以上的能量轉(zhuǎn)化為熱能和其他能量消耗掉,只有5%左右的能量轉(zhuǎn)化為聲能.所以音圈在工作中會很快發(fā)熱,功率越大產(chǎn)生的熱量越大,對音圈的耐熱性要求也越高.為防止音圈因過熱而損壞,近年來對音圈骨

11、架和漆包線的漆包層都提出了耐高溫的要求。-23-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成音圈分類:有骨架與無骨架音圈的管材有:紙、金屬、合成樹脂等（常用的音圈Pl Ksv Psv Nsv Kl Asv Al Til)線材：SV耐熱銅線，CCAW銅包鋁線，LOCK線，鋁線等始終4060第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成振動系統(tǒng)定心支片(彈波)定心支片定心支片是紙盆揚聲器振動系統(tǒng)中的又一個主要元件,它是由棉布、絹、蠶絲布和CONEX等材料含浸酚醛樹脂後熱壓製成的波紋形圓環(huán),它的主要作用是: 1、保持音圈在磁縫隙中的正確位置,要求它的軸向順性大,使音圈能在磁縫隙中垂直振動,徑向則要求它們能可靠地限

12、制音圈的左右移動,使音圈不與導磁上板及T鐵接觸.彈波這個支撐件提供給揚聲器一個恢復力,並影響揚聲器阻尼特性。 2、彈波、振膜和音圈共同決定錐形揚聲器的共振頻率. 3、防止外部灰塵進入磁縫隙.-25-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成10 13 14 16 19 20 25 355060 75 10010 13 14 16 19 20 25 355060 75 100等等-26-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成彈波最重要的參數(shù)：變位（它是反應彈波的軟硬程度，直接會影響喇叭的F0）變位的決定因素是由材質(zhì)、波環(huán)的形狀、以及成型膠水的濃度第四節(jié)第四節(jié): :受話器和揚聲器的主要材料組成振動系統(tǒng)

13、防塵帽防塵帽防塵帽採用紙、無紡布、絹、聚酯和塑膠等材料製成,它的作用除防塵外還有以下作用: 1、當防塵帽安裝在音圈上方時,對揚聲器的高頻響應起到一定的作用. 2、當防塵帽安裝在紙盆的不同位置時,產(chǎn)品的高頻截止頻率不同.防塵帽形狀、大小和材質(zhì)不同對揚聲器的高頻響應有很大的影響. 3、當防塵帽的重量不同對揚聲器的高頻特性也同樣有很大的影響.所以防塵帽的選用也是不能忽視的,即要輕,強度又要好,尺寸還要選得恰當,外表還要美觀.第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成磁路系統(tǒng)外磁式外磁式磁路系統(tǒng)外磁式磁路系統(tǒng)由磁體、華司(導磁上板)和T鐵組成(見下圖),特點是漏磁場漏磁場較大較大. .它的主要作用是給揚聲

14、器提供一個均勻的縫隙磁場.磁體磁體一般外磁式磁體屬於燒結永磁鐵氧體(陶瓷型磁體),它的價格便宜,對外磁場穩(wěn)定,缺點是易碎.NSSNNNSS第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成磁路系統(tǒng)外磁式華司華司( (導磁上板導磁上板) )採用導磁性能良好的熱軋鋼板沖壓而成.T T鐵鐵有2種,真T鐵採用優(yōu)質(zhì)結構鋼冷拉圓鋼冷擠成型假T鐵柱芯與下夾板是鉚合在一起的,和華司一樣也要求導磁性能良好.-30-R平底第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成-31-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成磁路系統(tǒng)內(nèi)磁式內(nèi)磁式磁路系統(tǒng)內(nèi)磁式磁路系統(tǒng)由釹鐵硼磁體、華司和U杯組成(見下圖):它

15、最大的優(yōu)點是不漏磁優(yōu)點是不漏磁. .過去磁體採用鋁鎳鈷或釤鈷磁體,因鈷和鎳是稀有金屬,世界的存儲量都很低,價格昂貴.目前們使用的釹鐵硼磁體是當今性價比最好的磁體,它不含貴重金屬,體積小,不易退磁.SSSNNS-33-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成-34-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成華司的圓角是工藝圓角,自然形成.-35-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成磁體：鐵氧體主要成份是Mo*6Fe2O3(其中Mo為Pb、Ba、S等),揚聲器中主要應用各向異性鋇鐵氧體、鍶鐵氧體，用氧化鋇（鍶）和三氧化二鐵粉末混合，高溫焙燒而成，其特點是來料容易，價格低，矯頑力大，對外磁場穩(wěn)定等。-3

16、6-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成v稀土類磁體以NdFeB為代表,磁能積是鐵氧體的十倍以上,缺點是易生銹v鐵氧體的磁性能種類:vY35 Y30 Y25 Y20等v釹鐵硼的磁性能種類:vN35 N35H N38 N38H N40H N42 等-37-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成外 徑 的 2%內(nèi) 徑 2%-38-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成輔助系統(tǒng)支架支架支架在揚聲器中主要起支撐作用.在錐形揚聲器中彈波和紙盆的邊緣分別要與盆架二個面膠合;在嘜啦揚聲器中除起到支撐作用外,它還是磁路系統(tǒng)的一部份.在高音揚聲器中盆架還起到密封腔的作用.

17、-40-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成有普通鐵盆架（料厚有0.3-1.0MM) 塑料盆架(材料有ABS、HIPS、PC等）及鑄造盆架（鋁、鐵）等鐵盆表面處理有鍍彩鋅、鍍白鋅、烤黑、鍍鎳、鍍鉻等盆架重要尺寸有：紙盆安裝直徑、有效高、彈波安裝直徑等-41-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成-42-第四節(jié)第四節(jié): :揚聲器的主要材料組成第四節(jié)第四節(jié): :受話器和揚聲器的主要材料組成輔助系統(tǒng)錦絲線錦絲線錦絲線揚聲器的兩條錦絲線雖然不起眼,但是絕不可輕視,因為他們是承受功率的零件.不同口徑、不同功率的產(chǎn)品要使用不同規(guī)格的錦絲線,目前使用的錦絲線有普通銅編線、耐熱銅絞線、耐熱銀編線及耐熱銀絞線

18、等. 第四節(jié)第四節(jié): :受話器和揚聲器的主要材料組成輔助系統(tǒng)端子板端子板端子板要注意的三個問題: 一,是它與盆架的鉚接品質(zhì)(或是粘接品質(zhì)); 二,是其焊片的可焊性; 三,是與盆架的絕緣性(點絕緣膠).第五節(jié)第五節(jié): :動圈式受話器和揚聲器的主要電氣特性1.靈敏度/聲壓級SPL-Sound Pressure Level 產(chǎn)品的電壓靈敏度,標志著電聲轉(zhuǎn)換能力的大小,反映的是聲音的大小,例如重放一個聲音,選靈敏度高的Speaker,其對應的額定輸入功率要求就越小. 靈敏度：在時指定輸入電壓時喇叭所輸出信號的高低。聲壓級：聲音通過空氣的傳播所產(chǎn)生的壓強叫做聲壓強，反映聲波的強弱。第五節(jié)第五節(jié): :動圈

19、式揚聲器的主要電氣特性2.最低共振頻率F0:Resonance Frequency 是指揚聲器從低音域開始振動時，振動板最強烈振動(振幅最大)所在點對應的頻率,一般來說一個系統(tǒng)有多個共振頻率,在這些頻率上振動比較容易,在其他頻率上振動則比較困難. 阻抗曲線上第一個極大值對應的頻率點即為最低共振頻率. F0與揚聲器的質(zhì)量和順性有關，振動系統(tǒng)的質(zhì)量越大，折環(huán)定心支片越柔軟，則順性越大，揚聲器共振頻率越低，反之，則越高。第五節(jié)第五節(jié): :動圈式揚聲器的主要電氣特性3.有效頻寬Frequency Range 即頻率響應的有效範圍是下限頻率和上限頻率為界限的頻率范圍，通常是從低音諧振F0到高音域的有效頻

20、率部分(可正常工作且不失真) 第五節(jié)第五節(jié): :動圈式揚聲器的主要電氣特性4.總諧波失真THD: Total Harmonic Distortion由於放大器不夠理想,輸出的信號除包含了放大的輸入成分之外,還新添了一些原信號的2倍、3倍、4倍甚至更高倍的頻率成分(諧波),致使輸出波形走樣.這種因諧波引起的失真叫做諧波失真.所有附加諧波電平之和稱為總諧波失真.一般說來,1KHz頻率處的總諧波失真最小,因此很多產(chǎn)品均以該頻率點的失真作為它的指標. 第五節(jié)第五節(jié): :動圈式揚聲器的主要電氣特性5.頻率響應曲線: Frequency Response Curve 產(chǎn)品的SPL隨頻率變化的曲綫,了解產(chǎn)品

21、頻率響應特性,判定產(chǎn)品的品質(zhì)第五節(jié)第五節(jié): :動圈式揚聲器的主要電氣特性6.額定阻抗: Rated Impedance 產(chǎn)品的標稱值,額定阻抗是指阻抗曲線上緊跟在第一個極大值後面的極小值.額定阻抗通常比直流電阻大a+b+ca- 音圈的直流電阻，不隨頻率變化b- 電感，感抗隨頻率的上升而增加c- 反電動勢部分，當音圈振動時會產(chǎn)生一個反電動勢，反電動勢產(chǎn)生的電流與輸入的電流方向想反，相當于減少輸入電流，即阻抗增加。 第五節(jié)第五節(jié): :動圈式揚聲器的主要電氣特性7.純音檢聽: Rub & Buzz 在揚聲器的額定頻率範圍內(nèi)饋以正弦信號進行純音檢聽不應出現(xiàn)垃圾聲,碰圈聲,機械聲及其他嚴重異常聲。測試方法：1.饋給揚聲器正弦信號的