揚(yáng)聲器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)資料課件

TCLAV事業(yè)部-電聲實驗室培訓(xùn)資料2010-12-17V0.11/43揚(yáng)聲器基礎(chǔ)知識1、揚(yáng)聲器的一般介紹2、電動式揚(yáng)聲器的工作原理3、電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)1.揚(yáng)聲器的一般介紹2/431.揚(yáng)聲器是一種電聲換能器，它通過某種物理效應(yīng)把電能轉(zhuǎn)換成聲能。用以實現(xiàn)電聲能轉(zhuǎn)換的物理效應(yīng)有很多，因此，按物理效應(yīng)的不同，可能把揚(yáng)聲器分成若干類型。

1.1如利用饋有音頻電流的電磁鐵與連有振膜的銜鐵之間相互作用來實現(xiàn)電聲能之間的轉(zhuǎn)換的，稱為電磁式揚(yáng)聲器。（利用了磁極之間的互相吸引力）

1.揚(yáng)聲器的一般介紹3/431.2利用壓電體的反向壓電效應(yīng)來實現(xiàn)電聲能之間轉(zhuǎn)換的，稱為壓電揚(yáng)聲器。1.揚(yáng)聲器的一般介紹5/431.4電容式揚(yáng)聲器利用電容器極板之間的靜電力來實現(xiàn)電聲能轉(zhuǎn)換的稱為電容式揚(yáng)聲器或電放型揚(yáng)聲器。1.揚(yáng)聲器的一般介紹1.5利用磁場對載流導(dǎo)體的作用來實現(xiàn)電聲能之間的轉(zhuǎn)換的，稱為電動式揚(yáng)聲器。如果將磁場中的導(dǎo)體做成線圈的形式，則又稱為動圈式揚(yáng)聲器。上述各種揚(yáng)聲器中，電動式揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)簡單，性能良好，品種繁多，使用最為廣泛，是當(dāng)前揚(yáng)聲器生產(chǎn)的主流。6/431.揚(yáng)聲器的一般介紹1.5.1.近幾年來，隨著數(shù)碼技術(shù)的發(fā)展以及人們欣賞能力的提高，對揚(yáng)聲器的音質(zhì)提出了更高的要求。要求揚(yáng)聲器同時具備承受功率大，動態(tài)范圍大，失真小，頻響寬廣平坦和瞬態(tài)響應(yīng)良好的特性。為了適應(yīng)這一要求，人們設(shè)計了各種各樣的電動式揚(yáng)聲器，按其振膜的不同，可分為：1.5.1.1錐形揚(yáng)聲器（其振膜為圓錐形）。7/439/431.揚(yáng)聲器的一般介紹1.5.1.3平板形揚(yáng)聲器(其振膜為一平板）1.5.1.4帶式揚(yáng)聲器（其振膜為金屬薄帶）。10/431.揚(yáng)聲器的一般介紹1.5.1.5號角揚(yáng)聲器(其外觀為喇叭口形狀）。11/432.電動式揚(yáng)聲器的工作原理電動式揚(yáng)聲器自1925年創(chuàng)立至今，已有80年的歷史，結(jié)構(gòu)上作過很多改進(jìn)，使揚(yáng)聲器的性能有較大的改善。錐形揚(yáng)聲器多為直接輻射式揚(yáng)聲器，其振膜直接向周圍介質(zhì)（空氣）輻射聲波。其圓錐形的振膜，通常為紙質(zhì)，俗稱紙盆。1.使電動式揚(yáng)聲器的振膜發(fā)生振動的力，即為磁聲對載流導(dǎo)體的作用力，稱為電動式換能器的力效應(yīng)，其大小由下式?jīng)Q定：F=Bli

式中B為磁隙中的磁感應(yīng)密度（單位：Wb/m2)13/432.電動式揚(yáng)聲器的工作原理電動式換能器的力效應(yīng)和電效應(yīng)總是同時存在，相伴而生的。以后我們將會看到，由于電效應(yīng)的存在，將對揚(yáng)聲器的電阻抗特性產(chǎn)生極大的影響。音圈在磁場中的受力情況，如下圖所示。14/432.電動式揚(yáng)聲器的工作原理中間是圓柱形（T鐵中柱）的N極，外面是環(huán)狀（華司）的S極，磁場（B）的方向由N極至S極。環(huán)形氣隙內(nèi)為導(dǎo)線環(huán)（音圈）l，若電流由“×”端流入，由“?”端流出，則音圈所受的力F的方向，由左手定則決定：左手平伸，使拇指和其它四指垂直，若磁場（B）的方向指向指心，其余四指指向電流的方向，則拇指所指的方向即為音圈受力的方向，如上圖中箭頭所示的力F的方向。若改變電流的方向，則力F的方向亦隨之改變。15/432.電動式揚(yáng)聲器的工作原理如果流經(jīng)音圈的電流強(qiáng)度和方向均隨時間不斷的化，則電動力F也就隨著電流強(qiáng)度和方向的變化而變化。顯然，電動力的方向就是音圈的移動方向，這樣，隨著電流強(qiáng)度和方向的變化，音圈就在空氣隙中來回振動，其振動周期等于輸入電流的周期，而振動的幅度，則正比于各瞬時作用電流的強(qiáng)弱，若將音圈固定在一個膜片（紙盆）上，并輸入音頻電流，則振膜在音圈的帶動下產(chǎn)生振動，從而向周圍介質(zhì)輻射聲波，實現(xiàn)了電聲能之間的轉(zhuǎn)換。17/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.2電動式球頂內(nèi)磁揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)音膜U鐵/磁鐵/華司18/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3揚(yáng)聲器的各種部件簡介：按其作用的不同，可分為振動系統(tǒng)和磁路系統(tǒng)兩部分。磁路系統(tǒng)提供策動音圈所必需的磁場，與音圈一起組成策動元件，通過電動力效應(yīng)，激發(fā)振動系統(tǒng)的機(jī)械振動，從而向空所輻射聲波。此外，還有把上述兩部分組成牢固的整體所必須的部件，如盆架。現(xiàn)分別對揚(yáng)聲器的振動系統(tǒng)和磁路系統(tǒng)作進(jìn)一步的簡介：3.3.1揚(yáng)聲器的振動系統(tǒng)揚(yáng)聲器的振動系統(tǒng)，包括策動元件音圈、輻射元件振膜和保證音圈在磁隙中正確位置的彈波，另外，還要加上防塵蓋。19/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.1.1音圈音圈是整個振動系統(tǒng)的策動源，是用漆包線在紙質(zhì)或金屬的線架上繞制而成。前一種線圈架是用浸過膠的紙制成，后一種是用鋁箔或杜拉鋁箔制成，通常用自粘漆包線邊繞邊噴酒精，繞成后稍稍加熱烘干即成。線圈的繞制層數(shù),通常都為偶數(shù)，因此線圈引出線的那端都在靠近振膜的那一端，便于引出。為了充分利用磁隙的空間，還常常采用矩形截面的導(dǎo)線來繞制音圈，常用的導(dǎo)線材質(zhì)為：銅、銅包鋁、鋁、高級音圈采用純銀線。21/434.電動式揚(yáng)聲器的部品3.3.1.2振膜揚(yáng)聲器的頻響特性，在很大程度上取決于紙盆的性能，而紙盆的性能又決定于紙盆的材料，幾何形狀和加工工藝。一般說來，對于紙盆材料的要求，是三種特性綜合較好，即紙盆好：A）材料的密度（P）要小。B）材料的機(jī)械強(qiáng)度要大，或者說，材料的楊氏模量要大，與A）合在一起，即E/P大。C）具有適當(dāng)?shù)膬?nèi)部阻尼。為了綜合上述三個要求，人們采用了各種各樣的措施：22/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.1.2振膜a：在紙漿中滲入適量的復(fù)合材料，如碳纖維，羊毛，用此制成的揚(yáng)聲器有較好的性能，具體表現(xiàn)在：紙盆剛性大，可展高揚(yáng)聲器作活塞振動的頻率范圍，展寬高頻寬度；在與同等厚度的紙盆喇叭相比，用此紙盆的喇叭的輸出聲壓要高；有適當(dāng)?shù)膬?nèi)部阻尼，可以抑制紙盆的分割振動，使頻響特性比較平坦。b：在紙盆上鍍金屬材料，以提高楊氏模量。c：采用金屬材料，為獲得適當(dāng)內(nèi)部阻尼，常常在反面貼發(fā)泡板。

d：采用強(qiáng)化發(fā)泡材料，如發(fā)泡PP，發(fā)泡鎳23/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.1.2振膜e：采用蜂巢結(jié)構(gòu)。蜂巢芯的空隙率約為90%，因蒙皮采用剛性高的材料，所以具有既輕而剛性又高的特點。又因芯和蒙皮是粘接而成，具有較大的內(nèi)部阻尼，因此是較為理想的振膜材質(zhì)，目前平板揚(yáng)聲器的膜，多采用此種材質(zhì)。f：采用高分子復(fù)合材料。如在紙盆內(nèi)加云母，加石墨。因E/P大和阻尼適當(dāng)，這些材料做成的喇叭可獲得寬而平坦的頻響和低失真。綜上所述，是對揚(yáng)聲器振膜材料的一般要求，以及為達(dá)到這些要求而采取的一些措施。當(dāng)然，對于不同用途的揚(yáng)聲器，對振膜材料的性能要求也是不同的。如高音喇叭，主要著重的是E/P，而不是內(nèi)部阻尼。25/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.1.2振膜為了改善高頻的重放，紙盆的厚度往往從基部向頂部逐漸加厚。而為了降低紙盆的諧振頻率，改善低頻的重放，就必須使紙盆基部的支撐部分具有較大的順性。通常把基部做薄一些，軟一些。隨著音箱的小型化，對揚(yáng)聲器提出了小口徑，高順性的要求。因此，各種復(fù)合邊揚(yáng)聲器相繼出現(xiàn)。目前常見的高順性折環(huán)材料為：橡膠邊，泡棉邊。26/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.1.3彈波彈波的作用是保證音圈在磁隙中的正確位置而不與磁體相碰，它的外緣常固定在盆架上，而內(nèi)緣則與音圈相連。因它在保證音圈在磁隙中的正確位置的同時，必須盡量減少對音圈運動的影響，這就要求它同時具有極大的徑向勁度和極小的軸向頸度。彈波波紋的深度和形狀決定了揚(yáng)聲器的振幅。對于大功率的揚(yáng)聲器，為了增加徑向頸度，經(jīng)常做成雙彈波。27/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.1.4防塵蓋彈波的作用主要是防塵。另外還有改善揚(yáng)聲器特性的作用。29/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.2.1T鐵導(dǎo)磁材料T鐵的性能要求.如:日本行業(yè)要求的SWRCH6A

美國行業(yè)要求的1008STEEL30/433.電動式錐形揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.2.1T鐵制造工藝主要是沖壓：有冷鍛和熱鍛（比較大的）還有機(jī)加工：鉆孔，攻牙，車溝&背凸.注：S-鋼W-線R-圓C-冷H-鍛6-0.08%(含碳）A-脫氧鋁T鐵的表面處理：

為增強(qiáng)物體表面粘接力，大部分會先進(jìn)行噴砂處理再進(jìn)行電鍍處理：鍍藍(lán)鋅，白鋅，五彩，黑鋅，電著黑，環(huán)保三價鉻，六價鉻.電鍍方式又分掛鍍和滾鍍，主要是根據(jù)電鍍工藝和產(chǎn)品的外觀要求來選擇.31/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.2.2磁鐵（外磁式一般用鐵氧體）鐵氧體是目前應(yīng)用廣泛的磁性材料，細(xì)分為鋇鐵氧體和鍶鐵氧體，由氧化鋇（鍶）和三氧化二鐵粉末混合經(jīng)高溫?zé)径?，它有以下?yōu)點：1.材料來源容易.價格低廉.2.矯頑力大.對外磁場穩(wěn)定.（稱為永久性磁鐵）注：鍶鐵氧體較黑32/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.2.3華司一般由熱軋鋼板（SPHC—STEEL/PLATE/HOT/C{Commercial)含碳量）沖壓而成.33/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.2.3華司形狀以圓形為主.也有組裝需要及特殊設(shè)計成異形的（方形.三角形…）為獲得較高的磁束密度，通常有在中孔部位倒角加工外觀要求通常是與T鐵配套.表面處理方式同T鐵.組裝方式有沖壓.鉚接和螺絲緊固.等幾種.外徑根據(jù)有無防磁蓋而作不同的設(shè)計（通常比磁鐵?。〢有後蓋----比磁鐵小B無後蓋----比磁鐵大34/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.2.4后蓋（防磁罩）主要是屏蔽揚(yáng)聲器的磁場不要外漏，不要對外部產(chǎn)生影響。（原理就是形成一個外磁路，不讓磁場直接與外部接觸）一般家庭影院的中置都為防磁。35/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.2.5盆架（支架）盆架是揚(yáng)聲器的振動系統(tǒng)與磁路系統(tǒng)支撐和連接的重要零件。一般為鈑金沖壓而成，也有塑膠、合金等材料。36/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.2.6端子端子是揚(yáng)聲器與音源之間連接器。一般為分正負(fù)極，如下圖所示。37/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.3揚(yáng)聲器的磁路系統(tǒng).（內(nèi)磁式）U鐵磁鐵華司38/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.3.1揚(yáng)聲器的磁路系統(tǒng).（內(nèi)磁式）這種結(jié)構(gòu)較外磁式漏磁小，且體積小，磁鐵材料有鋁鎳鈷和稀土類（釹鐵硼代表），這些都有共同的優(yōu)點：最大磁能積高，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度高.但相對于外磁的鐵氧體，價格較貴.目前應(yīng)用較多的是釹鐵硼.39/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.3.2.揚(yáng)聲器的磁路系統(tǒng).（內(nèi)磁式）U鐵：組裝方面常見的有外鉚和內(nèi)鉚，主要根據(jù)喇叭的大小和音圈芯數(shù)的大小決定.它的體積限制了內(nèi)部磁鐵的體積大小.內(nèi)磁式的U鐵作用相當(dāng)于外磁的T鐵生產(chǎn)工藝和材料以及表面處理基本上與T鐵是一樣40/433.電動式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)3.3.2