喇叭揚聲器設計與制作分析

VLOzJ編VLOzJ編Bg2=(o*Sm*Lm*Bd*Hd)/(Kr*Kf*Sg*Lg)(4)Bg就行Bg就行選擇了一種磁路結構后，驗證很方便，只需將磁路充磁，測量其工作氣隙中的磁感應密度磁感應密度Bg的測量方法有兩種:磁感應密度Bg的測量方法有兩種:是用帶超薄霍爾探頭的特斯拉計（高斯計）直接測量；二是用帶標準線的韋伯表（磁通表）測量磁通?，然后換算成磁感應密度，Bg=?/S,這里的S為標準線圈在磁場中切割磁力線的有效面積。音圈音圈主要參數(shù)設計音圈的直流電阻Re一般要預先設定，或按額定阻抗Znom確定:VLOzJ編VLOzJ編11Znom二?*Re音圈的直徑Dvc根據(jù)磁路結構確定，同時要考慮功率見大功率大口徑揚聲器的音圈卷寬及華司厚度均需較大。根據(jù)導線的電阻率或電阻系數(shù)及所需直流電阻 ，可以很容易地算出音圈線長 Lvc=Re/電阻系數(shù)，則繞線圈數(shù)n二Lvc/[n*(Dvc+2*骨架厚度+層數(shù)*線徑)]，卷寬Tvc=n**線徑/層數(shù)，此處線徑指導線的最大外徑。音圈材料性能與選擇音圈骨架材料常見的有牛皮紙(KraftPaper)、杜拉鋁(AluminiumDuralumin)、NOMEXTIL、KAPTO等。主要特性如下：牛皮紙(KraftPaper)

采用最高連續(xù)工作溫度180oC的電纜紙（牛皮紙），其特點為質輕、絕緣好、價格低廉。其厚度有:200oC,具有耐高溫、強度高等特點。鋁箔有黑、白200oC,具有耐高溫、強度高等特點。鋁箔有黑、白采用加以表面硬化及清潔處理的合金鋁箔，最高連續(xù)工作溫度兩種，黑色鋁箔更具有絕緣性能佳、傳熱快等優(yōu)點。其厚度有：NOMEX采用芳香族聚酰亞胺制成箔膜， 最高工作溫度300oC,具有絕緣、質輕、耐高溫、粘接力強等優(yōu)點。用它制成的揚聲器音色柔和圓潤、悅耳動聽。其厚度有：11TIL采用玻璃纖維為基材，上面加聚酰亞胺合成，最高連續(xù)工作溫度不易變形KAPTONVLOzJ編VLOzJ編230oC，其特點為耐高溫、材料強度高、剛性好、VLOzJ編VLOzJ編11KAPTO有采用聚酰亞胺箔膜，最高連續(xù)工作溫度220oC,KAPTO有褐色、黑色兩種，黑色KAPTO還有散熱快、表面硬度高等優(yōu)點。導線材料常見的有LOCK線、SV線、CCA（銅包鋁線）、扁線等，其主要特性如下：LOCK線使用溫度在140oC，為溶劑型，一般用于小型低功率揚聲器。SV線使用溫度在200oC，為溶劑型，特點為固化后粘接性能很強，是音圈生產(chǎn)中最常用的線種之一。CCA（銅包鋁線）比銅線質輕、比鋁線導電率高且拉力強，其高頻時阻抗與銅線相仿，用它制成的揚聲器瞬態(tài)特性好、靈敏度高，是高靈敏度揚聲器中常采用的材料。扁線磁場利用率較圓線大（圓線磁場利用率為78%~91%扁線為96%,特點為換能效率高，適于制作大功率揚聲器,扁鋁線更常用于專業(yè)揚聲器（大功率、高靈敏度）。鼓紙（振動板）鼓紙?zhí)匦灾苯佑绊懼鴵P聲器各種電聲參數(shù)、音質和使用壽命。鼓紙的性能主要取決于使用材料、設計形狀、制造工鼓紙材料一般要求具有下述三種基本特性:1）質量要輕，即要求材料密度要小，這可以提高揚聲器的效率、同時改善瞬態(tài)特性。2）強度要高，即要求材料楊氏模量E要大，這可以改進揚聲器的效率、瞬態(tài)特性，拓寬高頻響應。3）阻尼適當，即要求材料內部損耗適中，這可以有效地抑制分割振動，藉以降低高頻共振的峰谷，使頻率響應平坦、過渡特性良好，同時改善失真。錐盆常用的鼓紙材料有紙、聚丙烯（PR、杜拉鋁、玻璃纖維、碳纖維等，球頂局音用振動板材料有絲、鋁、鈦、MYLARPEI等。鼓紙的形狀一般為錐形，球頂高音及中音則為半球形。因材料所用不同，其制造工藝也各有不同。紙盆工藝比較特殊，需經(jīng)打漿、抄制、熱壓或烘干等各道工序，代表性的有緊壓、半松壓、非壓等三種類型。聚丙烯盆制作工藝有兩種：吸塑成型、注塑成型。 MYLARPEI、絲膜等均為熱壓成型，絲膜還需預先上膠。無論使用何種材料，或多或少均需添加其他材料，作增強或提高內部阻尼處理。材料特性總的說來很復雜，很難定量描述，一般只有通過反復試驗才能確認其是否滿足使用要求鼓紙與電聲特性直接相關的定量參數(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：(2nFo)2=1/(Mms*Cms)(5)(2nFh)2=(Mm1*Mm2)/[(Mm1+Mm2)*Cmh](6)相關說明如下：Mm為揚聲器的等效振動質量，且有Mms二Mm1+Mm2+2Mm中Mm偽音圈質量，Mm2為鼓紙等效質量，Mmr為輻射質量。Mmr=*po*a3,其中po=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),Cm為鼓紙順性、Cm2為彈波順性。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，或通過測量鼓紙、彈波的共振頻率來換算。若鼓紙的共振頻率為F1、測試附加質量為M1,彈波的共振頻率為F2、測試附加質量為M2則有(2nF1)2=1/[(M1+Mm2+2Mmr)*Cm1]Fo=SQR{[(M1+Mm2+2Mmr)*F12+M2*F22]/(Mm1+Mm2+2Mmr)}⑺可見，揚聲器的低頻共振頻率由鼓紙的質量、順性（頻率），和彈波的順性（頻率）、音圈的質量等確定。公式,（6）中，Cmh為鼓紙根部（錐頂部）的等效順性，且有Cmh=sin0/(n*E*t*cos20)(8)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?？梢姡瑩P聲器的高頻上限頻率由鼓紙的質量、音圈的質量，鼓紙根部厚度、半頂角及楊氏模量等確定。VLOzJ編VLOzJ編22彈波（定位支片）彈波主要作用有二：一是固定音圈的中心位置，使音圈保持在磁間隙中間，避免音圈與磁路碰觸；二是控制揚聲器的低頻共振頻率，限制音圈的最大位移，避免音圈跳出磁路，同時對振動系統(tǒng)提供適當?shù)淖枘?，改善低頻響應及品質因數(shù)。一般要求彈波應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。彈波常用材料有棉布、篩絹、人造絲、NOME纖維布等，一般都是浸漬酚醛樹脂酒精溶液后熱壓成形。常用的形狀為波紋形。布的編織方式、經(jīng)緯密度、紗支粗細、浸膠濃度、成形熱壓溫度及時間等，均對彈波的強度、順性、抗疲勞性能有很大的影響；另外，彈波的尺寸、形狀、波紋數(shù)等對其性能也有影響。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。而楊氏模量既與材料本身的材質（纖維及其編織方式、經(jīng)緯密度、紗支粗細）有關，又與上膠濃度有關，因為酚醛樹脂是熱固性材料，加熱后變性變硬，由此而改變了材料的強度、硬度。因受支架、音圈等材料尺寸的限制，彈波的尺寸選擇余地較小，最終其形狀及參數(shù)必須結合材料工藝等試驗的結果，根據(jù)揚聲器整體性能設計要求而確定。.揚聲器主要參數(shù)綜合設計和分析揚聲器性能是電學、力學、聲學、磁學等物理參數(shù)共同作用的結果，由鼓紙、彈波、音圈、磁路等關鍵零部件的性能共同確定，其中一些參數(shù)相互制約相互影響，因而必須綜合考慮和設計。揚聲器常用機電參數(shù)以及計算公式、測量方法簡述如下：直流電阻Re由音圈決定，可直接用直流電橋測量。共振頻率Fo由揚聲器的等效振動質量Mm列等效順性Cms決定，見公式(5)，F(xiàn)。可直接用F。測試儀測量或通過測量阻抗曲線獲得。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)機械