喇叭揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)后，驗(yàn)證很方便，只需將磁路充磁，測量其工作氣隙中的磁感應(yīng)密度磁感應(yīng)密度Bg的測量方法有兩種:磁感應(yīng)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(jì)（高斯計(jì)）直接測量；二是用帶標(biāo)準(zhǔn)線的韋伯表（磁通表）測量磁通?，然后換算成磁感應(yīng)密度，Bg=?/S,這里的S為標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)音圈的直流電阻Re一般要預(yù)先設(shè)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(jié)構(gòu)確定，同時(shí)要考慮功率見大功率大口徑揚(yáng)聲器的音圈卷寬及華司厚度均需較大。根據(jù)導(dǎo)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(dǎo)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(diǎn)為質(zhì)輕、絕緣好、價(jià)格低廉。其厚度有:200oC,具有耐高溫、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。鋁箔有黑、白200oC,具有耐高溫、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。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(diǎn)。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(zhì)輕、耐高溫、粘接力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。用它制成的揚(yáng)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(diǎn)為耐高溫、材料強(qiáng)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(diǎn)。導(dǎo)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(yáng)聲器。SV線使用溫度在200oC，為溶劑型，特點(diǎn)為固化后粘接性能很強(qiáng)，是音圈生產(chǎn)中最常用的線種之一。CCA（銅包鋁線）比銅線質(zhì)輕、比鋁線導(dǎo)電率高且拉力強(qiáng)，其高頻時(shí)阻抗與銅線相仿，用它制成的揚(yáng)聲器瞬態(tài)特性好、靈敏度高，是高靈敏度揚(yáng)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(diǎn)為換能效率高，適于制作大功率揚(yáng)聲器,扁鋁線更常用于專業(yè)揚(yáng)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(yáng)聲器各種電聲參數(shù)、音質(zhì)和使用壽命。鼓紙的性能主要取決于使用材料、設(shè)計(jì)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(zhì)量要輕，即要求材料密度要小，這可以提高揚(yáng)聲器的效率、同時(shí)改善瞬態(tài)特性。2）強(qiáng)度要高，即要求材料楊氏模量E要大，這可以改進(jìn)揚(yáng)聲器的效率、瞬態(tài)特性，拓寬高頻響應(yīng)。3）阻尼適當(dāng)，即要求材料內(nèi)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(yīng)平坦、過渡特性良好，同時(shí)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(yù)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(qiáng)或提高內(nèi)部阻尼處理。材料特性總的說來很復(fù)雜，很難定量描述，一般只有通過反復(fù)試驗(yàn)才能確認(rèn)其是否滿足使用要求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(yáng)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(yáng)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(guān)說明如下：Mm為揚(yáng)聲器的等效振動質(zhì)量，且有Mms二Mm1+Mm2+2Mm中Mm偽音圈質(zhì)量，Mm2為鼓紙等效質(zhì)量，Mmr為輻射質(zhì)量。Mmr=*po*a3,其中po=1.21kg/m3為空氣密度，a為揚(yáng)聲器等效半徑。Cms為揚(yáng)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(zhì)量為M1,彈波的共振頻率為F2、測試附加質(zhì)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(yáng)聲器的低頻共振頻率由鼓紙的質(zhì)量、順性（頻率），和彈波的順性（頻率）、音圈的質(zhì)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。可見，揚(yáng)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。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(yáng)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(shí)對振動系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)淖枘?，改善低頻響應(yīng)及品質(zhì)因數(shù)。一般要求彈波應(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(jī)械強(qiáng)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(xì)、浸膠濃度、成形熱壓溫度及時(shí)間等，均對彈波的強(qiáng)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(yáng)聲器的共振頻率影響較大，同時(shí)此值又是可以測量驗(yàn)證的，從而可以控制。彈波順性的經(jīng)驗(yàn)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(zhì)（纖維及其編織方式、經(jīng)緯密度、紗支粗細(xì)）有關(guān)，又與上膠濃度有關(guān)，因?yàn)榉尤渲菬峁绦圆牧?，加熱后變性變硬，由此而改變了材料的?qiáng)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(jié)合材料工藝等試驗(yàn)的結(jié)果，根據(jù)揚(yáng)聲器整體性能設(shè)計(jì)要求而確定。.揚(yáng)聲器主要參數(shù)綜合設(shè)計(jì)和分析揚(yáng)聲器性能是電學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)、磁學(xué)等物理參數(shù)共同作用的結(jié)果，由鼓紙、彈波、音圈、磁路等關(guān)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(shè)計(jì)。揚(yáng)聲器常用機(jī)電參數(shù)以及計(jì)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(yáng)聲器的等效振動質(zhì)量Mm列等效順性Cms決定，見公式(5)，F(xiàn)?？芍苯佑肍。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(jī)械