微型揚聲器知識

微型揚聲器知識講義編著整理：游少林隨著通信事業(yè)的發(fā)展，近幾年以來我國通訊終端產(chǎn)品產(chǎn)量增長很快。揚聲器越來越趨向微型化，而微型揚聲器體積小，質量輕，所以在性能設計上有很大的局限性，設計一款優(yōu)秀的微型揚聲器，給消費者帶來優(yōu)質的聽覺享受，是我們電聲工程師孜孜不倦的追求。根據(jù)電聲前輩們積累下來的精華結合本人對微型揚聲器的實踐經(jīng)驗，編寫了本講義。不妥之處敬請各位批評指正。一.微型揚聲器的結構主要由這幾部分組成（盆架，磁鋼，極片，音膜，音圈，前蓋，接線板，阻尼布等）耳機喇叭結構如下圖：外徑為15mm手機喇叭結構如下圖：外徑為20mm接線板手機喇叭結構如下圖：外徑為20mm接線板「盆架手機受話器結構如下圖：外徑為11*7mm,高為2.6,外磁式。二微型揚聲器的發(fā)聲原理1應用的基本原理——電，磁，力帶有電流的導線切割磁力線，會受到磁場的作用力。導線在磁場中的受力方向符合左手定律。作用力大小F=BLI（B為磁感應強度，L為導線長度，I為電流）2微型揚聲器的發(fā)聲原理A揚聲器的磁路系統(tǒng)構成環(huán)形磁間隙，其間布滿均勻磁場（磁感應強度的大小與方向處處相同的磁場）。B.揚聲器的振動系統(tǒng)由導線繞成的環(huán)形音圈和與之相連的振膜。C.音圈被饋入信號電壓后，產(chǎn)生電流，音圈切割磁力線，產(chǎn)生作用力，帶動振膜一起上下運動，振膜策動空氣發(fā)出相應的聲音。D.整個過程為：電一力---聲的轉換。3饋入信號與發(fā)出聲音的對應A.磁場恒定，音圈受到的電動力隨著電流強度和方向的變化而變化，B.音圈在磁間隙中來回振動，其振動周期等于輸入電流周期，振動的幅度則正比于各瞬時作用的電流強弱。B.音圈有規(guī)則的帶動振膜一起振動，策動空氣發(fā)出與饋入信號相對應的聲音。三微型揚聲器磁路的設計1.1磁場的產(chǎn)生A，安培分子電流假設：在原子、分子等物質微粒內(nèi)部，存在一種環(huán)形電流一一分子電流，分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體，它的兩極相當于兩個磁極。B，磁場的產(chǎn)生：從宏觀上看，磁場是由磁體或電流產(chǎn)生的；從微觀上看，磁場是由運動電荷產(chǎn)生的。理解：⑴磁體的磁場和電流的磁場一樣，都是由運動電荷產(chǎn)生的。⑵一切磁現(xiàn)象都可以看成是運動電荷和運動電荷之間通過磁場發(fā)生相互作用。C，磁性材料：揚聲耨所用磁體大致可以分為三類：(I)鋁、鑲，鉆磁體.它是由鋁、鉆、鐮、鐵為主要成分澆鑄而成.特點是磁能積高I剩磁高，曾在揚聲器中被廣泛應用，但終因鉆的缺乏I價格高逐步被鐵氧體取代.⑵ 鐵氧體磁體「鐵氧體磁體是目前廣泛應用的磁體;其成分為Mu*6F電5(其中M為Pb,Ba、%等).揚聲器中主要應用各向異性領鐵氧體、鋸鐵氧缽,用氧化鎖(ffi)和三氧牝二鐵粉末混合，在高溫爐中焙燒而成，它具有材料來源容易、價格低廉、矯頑力大、對外磁場穩(wěn)定等一系列優(yōu)點.(3)稀土類磁體.稀土類磁體以鈦鐵硼磁體為代表.它的磁性積為鐵氧體10倍以上匕我國鈦資源豐富，是有發(fā)展?jié)摿Φ挠残圆牧?瞅點是生銹和居里點低」三種磁體的磁化特性如圖I」所示，基本性能如表1-2所列.磁感或強星磁感或強星T項目鋁銀鉆類鋼鐵氧體類稀二元素鉆類最大磁能積(kTAm-l)8.2-726.4-34.414,8—286剩磁強度Br/T0.45-]30.2-0.440.6-1.06矯頑力Hc/(A-m-L)36-]0712g?24g310-640溫度系數(shù)T%戶b)-0.0]6-0.19-0.04電阻AlG4710⑷50密度735.083磁路形成內(nèi)磁式或外磁式幾乎完全是外磁式內(nèi)磁式或外磁式導磁板、導磁柱、導磁碗等導磁材料通常采用低碳鋼(含碳01%~0.6%)，在高要求時可選用磁導率高的電工純鐵.1.2,磁場的描述。磁場最基本的特性是對放入其中的磁體或電流有磁場力的作用。A.磁感應強度：用來描述磁場的強弱和方向。定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的安培力F跟電流I和導線長度L的比值。八F大小：B—IL方向：磁場的方向，用放在磁場中的小磁針N極受力方向表示。注意：⑴，B是磁場本身的性質，只與產(chǎn)生磁場的磁體或電流有關。⑵，通電導線不能太長。

⑶，通電導線必須與磁場相垂直。⑷，B是矢量，方向就是磁場的方向。⑸，用磁感線描述磁場的分布。⑹，在國際單位制（SI）中磁感應強度單位是特斯拉1T=1N/A.m=10KGs等于10的四次方高斯產(chǎn)⑹，磁感應強度的測量：（一般采用特斯拉計）B.磁感線：用來形象地描述磁場強弱和方向的假想曲線。常見磁場的磁感線分布:特點：⑴，磁感線的疏密表示磁場的強弱。⑵，磁感線的切線方向表示磁場的方向。⑶，任意一條磁感線都組成一閉合曲線。⑷，任意兩條磁感線都不相交。C.磁通量，可形象地表示為通過磁場中某個面的磁感線的條數(shù)。勻強磁場中中=BS工其中S工為面積在垂直磁場方向上的投影。單位：韋伯（Wb）1Wb=1T.m2由于B=?,B可表示為單位面積上的磁通量，稱為磁通密度。S微型揚聲器的磁路形狀主要有：根據(jù)磁鋼的數(shù)量來分：單磁與雙磁根據(jù)磁鋼的位置來分：內(nèi)磁與外磁內(nèi)磁：磁體置于音圈中心，周圍有磁罩環(huán)繞。這種結構漏磁小。外磁：磁體位于磁路處，在音圈的外面。這種結構漏磁較多。一般用于體積小的受話器磁路。單磁也是內(nèi)磁式單磁也是外磁式雙磁（內(nèi)圓形磁鋼，外環(huán)形磁鋼）,微型揚聲器的磁路設計與工藝要領.磁鋼+極片的高度一般與U杯（磁罩）的內(nèi)高相等。.極片的外徑要比磁鋼的外徑大0.1mm。.一般采用的是釹鐵劍磁鐵（有N35,N38,N45等）。.雙磁作業(yè)時要分開充磁，充好磁后再粘貼。不能先把兩磁鋼粘好后再充磁。.微型揚聲器的磁路單邊間隙一般為0.2-0.3mm。.膠水一般采用AB膠粘貼磁路。設計低失真的磁路（I）閂于磁體非線性引起的失真,這種失真在兩種情況下產(chǎn)生?一是在低頻大振幅,音圈對磁隙相對位置變化較大，使磁性材料平均磁導變化，影響音圈電感，使電流產(chǎn)生失真口二是"于構成該磁躋的磁性材料本身磁導率引起的失真，磁體本身具有磁滯回線的磁化結構?如圖4-1所示口對T揚聲器來說，永磁體形式成一個較大的類似偏壓的直流磁場,而音頻電流弓I起的磁場變化是相當小的?這種交流磁場變化會形成一個小的磁滯回線,結果是登音頻電流失其「音頻電流的失真會閂于一磁通通過的地方的不同而不同，如圖4々所示e在音圈周圍的導磁柱及導磁板附近中a以三次諧波失真為主，一而通過磁體的磁通中日一般以二次諧波失真為主口為了減少這類失真，可以采用線性良好的磁性材料,即磁滯性能較小的材料，例如硅鋼根，如圖4-3（心所示,還可以采用銅制或鋁制短路環(huán)?如圖4-3（b）所示?短路環(huán)套在導磁柱頂部?還可以套在導磁柱根部或磁體內(nèi)環(huán)片短路環(huán)起到音圈次級線圈作用一丁「短路的作用使音圈的電感接近丁零「短路環(huán)使磁性材料非線性的電感量變化減小，也使失真減小.導磁柱短路環(huán)主要對三次失真減小有效.磁體內(nèi)徑短躋環(huán)主要對二次諧波失真減小有效.還有另一種辦法，如圖4-3（c）所示，是把磁隙附近的導磁柱去掉一塊?變之飽和，也對減小三諧波失真有效匚

A圖磁體的磁化結構圖七立圖4-2音圈產(chǎn)生的磁通力AA圖磁體的磁化結構圖七立圖4-2音圈產(chǎn)生的磁通力A一大多產(chǎn)生三次失真⑦B—大多產(chǎn)生二次失真宣流醴叱出綬L交詼班化由拄{a} (*) (勺4-3 減低電流失真的二種方法(aj采用線性良好的材料(硅鋼板)：Cb)采用短路環(huán)(銅舞隙等)二(C)飽和磁通u(2)由于磁通分布不均勻引起的失真匚解決由于磁通分布不均勻引起的失真，一是讓音圈工作在磁通分布均勻的區(qū)域；二是營造盡可能大的磁通均勻分布區(qū)域.按第一種思路的辦法是采用短音圈方式，把音圈振動范圍局限在磁場均勻范圍，如圖平4(a)所示匚這種辦法要求有較大的磁路，不僅成本高也不容易做到匚另一種是長音圈方式，如圖4-4(b)所示匚由■廣音圈高度大于導磁極板厚度,所以磁隙內(nèi)的磁通與音圈在振動范圍內(nèi)經(jīng)常有10U%的耦合匚這種方法的缺點是效率降低，而且利用了一部分不均勻區(qū)域的磁通匚要營造、設計更大區(qū)域的磁通分布均勻范圍，.主要是使磁通分布對稱匚JBL公司首先推出的T型對稱磁路很好地解決了這一問題，如圖4-5所示"旦是這種方法相對結構復雜匚后來許多揚聲器廠都發(fā)現(xiàn)，只要將導磁柱高于導磁板，就叮以得到對稱磁場,如圖4-6所示，是一個相對方便的方法匚圖4-4為降低失真青圈和磁路的關系化為振動振幅)期在度方式：小)長音圈方式圖4-4為降低失真青圈和磁路的關系化為振動振幅)期在度方式：小)長音圈方式H圖小5T型對稱磁路四.微型揚聲器音圈的設計音圈是揚聲器振動系統(tǒng)的重要組成部分，可以說是揚聲器的心臟。音圈的名稱來自“通過音頻電流的線圈，簡稱“音圈”。音圈的性能會影響揚聲器的聲壓頻率特性、效率、失真、承受功率和壽命、瞬態(tài)特性、音質。承受功率使音圈不因過熱而損壞。音圈的作用.當處在磁隙中磁場強度為B的音圈通過電流I時，受到的力為F=BIL,受力方向按左手定則。如下圖??左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那么,大拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向..當振膜以速度V振動時，會在音圈內(nèi)產(chǎn)生感應電壓BLV,其方向符合右手定則，起阻尼作用。.音圈的質量影響揚聲的諧振狀況。.音圈與磁路關系非常密切，特別是失真，如下圖所示，由于磁通密度分布不均勻面產(chǎn)生非線性失真。當音圈通過音頻電流時，會產(chǎn)生交變磁場，由于磁性材料的非線性會出現(xiàn)電流失真。圖$76音鴻與磁路的關系音圈的結構.有骨架音圈的結構。一般用于多媒體揚聲器，筆記本揚聲器（$36,$40,4028等）它由以下幾個部分組成：.繞線管（線圈骨架）。它是支持線圈的骨架，通常由紙，耐熱塑料，鋁箔等組成。.繞線。由漆包銅線，鋁線，銅包鋁線組成。.壓線紙?？梢允抢@線管的一部分，也可以是單獨的壓線紙。.引出線和引線。引出線是導線的一部分，引線由別外的編織線組成。如下圖a是間接引線型，在揚聲器裝配中還要另加引線。如下圖b是直接引線型，在裝配過程中不再另加引線。

⑺㈤圖+74音圈的結構圖一）相鄰引線型;（七）中心對稱引線型E2.無骨架音圈的結構。一般用于手機揚聲器，手機受話器，耳機喇叭等。它只由一根漆包線繞制而成.音圈導線介紹.導線的結構：由導體，絕緣層，粘接層組成。.按導體材料分：銅線，鋁線，銅包鋁線等。.按材料形狀分：圓線，扁線，空心線。：.按絕緣厚度分：圓線：薄漆膜-1厚漆膜-2加厚漆膜-3。.按粘著方式可分為：酒精線——在酒精作用下自行粘合的線材（如:Lock）.熱風線——經(jīng)過熱的作用下自行粘合的線材（如:PEI）.雙用線——在酒精或熱的作用下自行粘合的線材.按絕緣材料分：聚氨酯和聚酯兩類聚氨酯導線的漆膜以聚氨酯樹酯為主體。在焊接時漆膜易熔，焊接容易。另一個優(yōu)點是容易著色。缺點是耐磨擦性能差，耐溶劑性弱。音圈的耐熱溫度約為160℃。聚酯漆包線的漆膜以聚酯樹酯為主體。其焊接性能差，耐磨擦性與耐溶劑性強。音圈的耐熱溫度約為180℃.漆包線的檢驗：包括外觀和尺寸的檢驗測量，性能的測試。其中性能包括：機械性能，化學性能，熱性能和電性能。漆包線表面（外觀）應光潔，色澤均勻，無粒子，無氧化，發(fā)毛，陰陽面，黑斑點，脫漆等影響性能的缺陷，排線應整齊，平整緊密，地繞在線盤上，不壓線，收放自如影響表面的因素很多，它與原材料，漆料，設備，工藝，環(huán)境等因素有關。械性能：包括伸長率，回彈角，柔軟度和附著性，刮漆，抗拉強度等項目伸長率反映材料的塑性變性，用其來考核漆包線的延展性?；貜椊牵彳浂葎t反映材料的彈性變形：用其來考核漆包線的柔軟度。伸長率和回彈角，柔軟度的好壞反映了銅材質量和漆包線退火程度影響漆包線伸長率：回彈角主要因素為（1）線材質量：（2）外力的影響。（3）退火的程度有關。漆膜的韌性包括卷繞，拉伸，即漆膜隨導體拉伸變形而不破裂的允許拉伸變形量漆膜的附著性包括：急拉斷，剝離，主要考核漆膜對導體的附著性能力。漆包線漆膜的耐刮試驗，反映漆膜抗機械刮傷的強度。耐熱性能；包括熱沖擊和軟化擊穿試驗漆包線的熱沖擊是體觀漆包線的漆膜在機械應力作用下對熱的承受能力。影響熱沖擊的因素；（1）漆料的影響，（2）銅線的影響，（3）漆包工藝的影響漆包線的軟化擊穿性能是衡量漆包線的漆膜在機械力作用下忍受熱變形的能力，即受壓力的漆膜在高溫下塑化變軟的能力。漆包線漆膜耐熱軟化擊穿性能高低決定于漆膜的分子結構得其分子鏈間作用力的大小電性能；包括擊穿電壓：漆膜連續(xù)性，直流電阻試驗。擊穿電壓是指漆包線漆膜所承受的電壓負荷的能力。影響擊穿電壓主要因素：（1）,漆膜厚度：（2）漆膜圓整度，（3）,固化程度。（4）,漆膜中的外界雜質。漆膜連續(xù)性試驗也叫針孔它主要的影響因素，（1）原材料的影響：（2）操作工藝得影響：（3）設備的影響。直流電阻是指單位長度里所測得的電阻值。影響電流電阻主要：（1）退火程度，（2）漆包設備。化學性能：包括耐溶劑性能，直焊性。耐溶劑性能指一般漆包線在繞制成線圈后：要經(jīng)過浸漬過程，浸漬漆中的溶劑對漆膜有不同程度的溶脹作用在較高的溫度下更甚。漆包線漆膜的耐化學性能主要決定于漆膜本身的特性：在漆料一定條件下'漆包工藝對漆包線的耐溶劑性能也有一定的影響。漆包線的直焊性能，反映漆包線在不去除漆膜繞制加工過程中焊錫的能力。影響直焊性的主要因素為：（1）：工藝的影響，（2）漆料的影響。具體導線介紹導線材料常見的有LOCK線、SV線、CCAW（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。CCAW（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）。設計參考.導線的選擇要根據(jù)：A,揚聲器的額定阻抗。B,揚聲器的功率。C,音圈的高度（一般是音圈高度要大于極

片高+音膜臺階高，要小于磁鋼高+極片高）。D揚聲器的聲學性能（SPL，F(xiàn)0，失真等）.微型揚聲器音圈的一些設計公式：圓周長L=2nr 音圈導線長二揚聲器阻抗/導線的標稱阻抗圈數(shù)二導線長/圓周長 音圈高H=（圈數(shù)/層數(shù)）*導線外徑例如：內(nèi)徑為10mm的音圈，阻抗為7.4。，二層，導線用0.056mm。解答：根據(jù)下表查出0.056的最大外徑0.067：阻抗為6.94圓周長：（10*3.1416）/1000=0.031416M 音圈導線長：7.4/6.94=1.066282M圈數(shù)：1.066282/0.031416=34圈 音圈高：（34/2）*0.067=1.17mm一些漆包線方面的國家標準資料:單位任電里計#方法1補充件）A1標期直徑口.加3巾m及以下潦包的線按公式A1.A2計算.%=人r日^tji= *%」式中?走——式小電阻皿皿*《—顯大電■阻■ j量小電阻與標林電吼之比值?見表A1；信大電阻耳標稱電阻之比值，見表A1?林林電阻率數(shù)值為了545,口?仙上切；品林截面積酸=工*葩”計算m成表AI弁悻標耗直注mm耳皿%4KO19氏則1.IQOfl.儂].100C.期0-馴1.l：ICi小幀K蒯LIU。a02HOlWlmofl.032氏同口Lin。a036(U哈J.097a040oLm1.即n加50,1.Q，惻o.gjo1.網(wǎng)QO&fi0.Q]01.加心聯(lián)。].頻樽標稱直徑063mm以上，L3。mm及以下漆包圓筑按公式兒機N計算&=l1rt'g… （A3）.且.癡; J （Ad式中：flTi.最小電阻1燈叫玨大電阻.0/叫飛——最小電阻率.數(shù)值為1/59.口+nrnis/m?M一最大他阻率?數(shù)值為"加口-mm3/m；%我一地大截面積,mm：加--最小板面密而優(yōu)

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中間規(guī)格漆包圓線最大外程表

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電阻

f參考■件）本附錄中表B1曲標稱電阻值昆根據(jù)導體標聊直葆和標推申.阻率1/5S.5Q?mmz/m計算得到的.表B1中標稱直徑0.岷3mm以上，1-OOGmm及以下的量小制最大電阻值擔按附錄認計算得到的表S1導體標稱隹徑4電阻?Q/mmm最小標乾最大QLH467.1MQ.Mfl國，410.卿41.崎Q.D￡5SL船U.顯&州,76*.032S1.25L氏H-a.間qBBS- .13.HO0,045..■由75QrQ5i}B.7KQ,0M—S,融口0-QS5,蝴Q.A7L3. 11318J.747出謝S.彳$叢3.40.1；i.7O3也愉）23?.KA72,9QQ依IOO亂0342.176*3330.1121,6黜1.7S!:L?弗0.155i.ai/1.3U1-皆5Q,14i)L.0551.1101.170a.m0.312ZC.8S?3「蛇06a.LKD口，6d440.^7104.7007a.ZOO(k5璃7在5相1IMS7(k如5*13KQN3aftD.44950.25D0.S3i5 .CLJURS0.3或3小招。12BTCtl.27760.2382<1.3150.512J生源自32.22711仇3就0,1474(L1；J27(k1742—1X131B以l摘0D.H4D7五.微型揚聲器的膜片設計膜片設計是微型揚聲器設計的核心之一，膜片設計是否合理直接影響到揚聲器的特性。.微型揚聲器膜片的材料介紹：主要有PET，PEN，PEI，PC，PAR，PEEK，復合材料膜等。PETPET是一種熱塑性聚酯，化學名稱是聚對苯二甲酸乙二（醇）酯，英文名稱PolyethyleneTerephalate簡稱PET。其用于振膜的商品名稱Mylar薄膜常用作為薄型揚聲器，微型揚聲器，送受話揚聲器，平膜揚聲器的振膜，具有一定的彈性，耐磨防潮，厚度均勻，抗化學藥品，價謙等優(yōu)點。常用厚度有5u6u9u12u16u19u25u38u50u75u100u等。PENPEN化學名稱是聚乙苯二甲酸鹽，又名2-6奈二甲酸乙（醇）酯，英文名稱PolyethyleneNaphthalate,簡稱PEN,其質量密度小，剛性好，彈性模量比PET高，耐溫可達到160℃。常用厚度有6u9u12u16u19u20u25u30u38u50u75u100u等。PEIPEI化學名稱是聚醚洗酰亞胺，英文名稱Polyetherimide,簡稱PEI。于1972年由美國GF公司研發(fā)，PEI可用模壓，注塑和擠出成型，且容易后處理。顏色淡黃色。常用厚度有7u10u13u15u 20u25u30u50u75u100u等。.微型揚聲器膜片的設計主要有兩大塊：1.膜片的基礎形狀的設計。2.膜片的加強筋（折環(huán)）的設計。這兩者相輔相成，共同決定著膜片的特性。而加強筋（折環(huán)）的設計又分為：加強筋筋脈，加強筋剖面形狀，加強筋面形狀，加強筋的角度，深度，數(shù)量等要素。2.1膜片的結構：主要由球頂，折環(huán)，加強筋，音圈位，懸邊等組成。2折環(huán)與加強筋的作用折環(huán)在揚聲器振膜中是不可缺少的，它具有以下幾個作用：折壞支持和保持振膜的振動口使振膜能沿軸向方向自由振動，卻不愛橫向移動，它保證音圜也能在磁隙中軸向移動口（2）折環(huán)和定心支片的順性,共同構成揚聲器的咂性，確定揚聲器的諧振城率『（3）折壞本身具有的阻尼性,使諧振和反射都減小個（4）折環(huán)還應有一定氣胞性，不然會有反相聲波出現(xiàn)，造成聲短路由3加強筋筋脈的設計與等效順性的關系。A加強筋筋脈深度越深和寬度越寬，其膜片的等效順越大B加強筋筋脈的數(shù)量越多，其膜片的等效順越大C加強筋筋脈角度越小，其膜片的等效順越大（一般采用0°.30° 45° 66°四種）竹葉形加強筋膜片的等效順性大于字形加強筋膜片。竹葉形加敷筋字形加強箭E加強筋的剖面形狀有四種：U竹葉形加強筋膜片的等效順性大于字形加強筋膜片。竹葉形加敷筋字形加強箭E加強筋的剖面形狀有四種：U字形，V字形，樣條形，弧形。最好采用樣條形D加強筋的面形狀有二種：一字形加強筋面形狀，竹葉形加強筋面形狀2.4膜片的等效順性Cmd的計算公式4

六.微型揚聲器前蓋的設計,.前蓋的材質有：冷扎鐵片，塑料.前蓋的作用：保護揚聲器的振動膜片。.前蓋的設計產(chǎn)要包括：前蓋高度的設計，前蓋上出音孔的設計。A.前蓋高度的設計要合理；前蓋太低，膜片振動會碰到前蓋導致捐傷膜片與產(chǎn)生異常音。前蓋太高會浪費空間，因為微型喇叭的裝配空間是非常有限的。所以設計時要考慮到：膜片的最大振幅音圈高一磁間隙/2,揚聲器本體的高度等因素。B.前蓋上出音孔的設計。1.,出音孔的位置要均勻對稱。2.建議出音孔率23%時比較合適。Flnrf叩MFlnrf叩M小找*1也,■frl?Dritt 1aMi+1M七.揚聲器的性能參數(shù)1,揚聲器的額定阻抗揚聲器的施定阻抗是一個純電阻的阻值“但確定信號源的有效電功率時，用它來代替揚聲器，此值由產(chǎn)品標準規(guī)定；在與校大器等區(qū)配，測量阻尼系數(shù)時此值皆有用途E在額定頻率趟位內(nèi)，阻抗模值的最低值不施小于齦定阻抗的國家標準GB/T9397-199”直接輻射式電動播聲器通用視范》中規(guī)定，新定阻抗優(yōu)選值系列為40招點、14八250500」WQ或由產(chǎn)品標準規(guī)定什實際上揉聲器生產(chǎn)廠都生產(chǎn)系列阻撓的揚聲器供用戶選擇。揚聲器的阻抗完整地說是標稱阻抗，是揚聲器輸入端的阻抗，對于紙盆揚聲器來說，是在阻抗曲線卜低頻共振頻率以上的第一個阻抗最小值，通常是阻抗曲戰(zhàn)上沒有顯著峰值的IkH工的阻抗中阻抗與放大器的輸出阻抗有密切的關系，這就是我們后面要提到的阻尼系數(shù)0?有了阻抗值可以按下式計算揚雨器的輸入功率為P匚打“胃式中Z——揚聲器的阻抗（口）；仃——音題兩端的電壓（V、陽抗的允許偏差通常為±15%2.揚聲器音圈的直流電阻2.揚聲器音圈的直流電阻音圈的直流電阻均比額定阻抗小，一般為額定阻抗的0.85倍左右。3,阻抗曲線明抗曲線是指揚聲器的阻抗模值隨頻率變化的曲線,揚聲器的阻抗曲線如圖3-1所示,它在最低共振頻率附近急劇上升，在高頻部分隨音隨電感增加而加大。在圖3-1中，縱軸表示陽抗（口）：橫軸代表頻率（Hz）,通常采用對數(shù)刻度,曲線的峰是由紙*、音圈、定心支片等振動系統(tǒng)共振造成的口而此曲線中部最小值相當于揚聲器的穎定阻抗，通常比直流阻抗大1。%『30就。可以根據(jù)揚聲器直流阻抗估算揚聲器因抗，揚聲器的阻抗實際上由三部分組成，如圖34所示a線表示損聲器音圈的直流阻抗，不隨頻率變化（嚴格地濟會隨溫度變化）”線表示電感部分，根據(jù)電感特性其感抗隨頻率上升而增加.和音圈的統(tǒng)法、甌數(shù)有關/線表示反電動式部分,當音圈振動時會產(chǎn)生-?個反電動勢.反電動熱產(chǎn)生的電流與輸.入電流方向相反「事實上相當于減少埔人電流.換句話說即阻抗增高C在共振頻率時振助最大.等于省阻值清大◎阻抗曲線是了解揚聲器性能的個窗口口4.揚聲器的共振頻率4.揚聲器的共振頻率由困3J的阻抗曲線可見，在低頻段某一頻率其阻抗值最大，此時的頻率稱之為揚聲器兇共振頻率，記為人，即在阻抗曲線上揚聲器阻抗模侑隨腆率上升的第一個主峰對應的頻率」痢聲器是?個振動系統(tǒng)，共振順率與揚聲器的質皆和順性有關,即振動系統(tǒng)的質翳愈大,紙盤折環(huán)、定心支片愈柔軟，則獨性愈大,共振頻率愈低.反之共振^率愈高口寫成公式為

式中 ——振動系統(tǒng)的質京;。 振動系統(tǒng)的順性口圖3-3搦聲器共痂粒率分布圖我們常常希望降低揚聲器的共振頻率，但是有一定限度…增加振動系統(tǒng)質量固然可以降低共報睡率，但質量增加會使損聲器輸出聲壓降低；增加振動系統(tǒng)的順性在一定范圍可以降低共振頻率.但是順件增大會使振動系統(tǒng)振幅增加及振動系統(tǒng)強度減弱，兩苕都導致失真加大，因此共振頻率有一個適當值，其限度在25Hi40H設圖3=3圖3-3搦聲器共痂粒率分布圖共振頻率是播聲器重放的起點，也是低頻重放的下限二在共振頻率以下，揚聲器的輸出聲壓隨菠率的平方面下降。揚聲器的共振頻率會隨溫度、濕度的變化而變化.這種變化在全紙盆揚聲器時代比較明顯『由于空氣里濕度過大，旅膜吸潮使質量增加.折環(huán)柔軟T使共振頻率下降,下降幅度近I。%口溫度上升也有便共振頻率降低的趨勢口有人覺得在細雨豫朧之中聽音樂別有一番情趣，除了心情，環(huán)境因素以外，修聲器共振頻率的做妙變化也是一種契機)近年來揚聲器振膜材料和工藝的改進，如聚丙:席，碳纖維，金屬等振膜的采用『各種復合折環(huán)的出現(xiàn)，振膜防潮劑、濕強度劑的改進，都促使揚陽器的共振頻率趨于稔定,揚聲器的其振頻率隨輸入功率的大小和r作時間的長短也會有些變化。根據(jù)我們的實險.共振頻率會在加入功率.一段時間略有下降，然后趨向植定口有人買來音箱客武先加功率工作一段時間(稱之為煲機，我打既不反對也不提倡)，其作用品使熱聲器共振頻率穩(wěn)定心5.指定頻帶內(nèi)的特性靈敏度(SPL)—揚聲器作為電窗摸能器我們自然關心它的效率，對十揚聲器來說用聲壓級、特性靈敏度來表示比鼓方便，這里介紹下面幾個概念口(1)指定頻帶內(nèi)的特性靈敏度口在自由場條件下的指定頻帶內(nèi)，輸入到蕩聲器功率相當于J霄的粉紅噪聲信號，在參考箱上距離參考點11r的聲壓「所謂自由場指的是沒有聲反射的空間口在空間中，點聲源所帽射的聲壓口與測試距離r的關系應滿足p與「成反比，通常利用消聲室來測量白(2)指定頻帶內(nèi)的特性靈敏度級.即以對數(shù)表示的特性靈敏度,特性靈敏度與基準擊壓比值的對數(shù)值乘以20.用dB表示口基推聲壓為2Pa,(3)這里提到的粉紅噪聲是一種噪聲信號，指用正比于趣率的頻帶寬測量時，其頻謂連續(xù)井旦溝勻的噪聲口也就是說，它是在寬廣的領帶內(nèi)等比例帶寬能量相同的噪聲°這里提到參考軸，是將平行于揚聲器的某定義平面稱參考面，通過搦聲器軸與卷考面相垂直的統(tǒng)稱為參考就參考軸一與參考面的交點稱為參考南口(4)經(jīng)常遇到的是，當揚聲器輸入功率不是［雷，而是其他功率值時，這時的輸出聲壓級叮以按公式計算為區(qū)PLg.=%+10收%式中 一特性靈敏度級；1G 此時輸入功率口為了便于計算，可參考表？一，查表求出數(shù)據(jù)，除了不同輸入功率的輸出聲壓級不同以外，不同距離的收聽聲壓級也不同.輸出聲壓級表3-2聲壓繳增加量與輸入功率的關系1一聲星熨埠加餐墟I]?_ 輸入功率，即_聲星報增加,)日幅大功趣」用I_ 1,0_1」旬.06.31 ￡0 1.67-9] 3川 1.01010. 2力150L3f .必 J,0 "20.0604.D25.03附上L__i_ 5,030M[QOO 的降低與距離平方成比例，也可按表33查表計算。表3*3不同位置收聽聲壓級的衰減量距周小1.01.52.02.53.U4.04.5話羸量內(nèi)出03.560a.o9.5131距鹿，m5JJ. 110.015020.055.030.01工J20023J26.02B.029.6揚聲器的特性臭敏度級過小.在使用時會消耗更多功率。但也不是靈敏度意高愈好,過高容易失真使加大口這里講到的特性靈敏度級定義是根據(jù)1EC268*5和GB/T9396J996林酒而定，與日本標準有所不同。根格日本標推J1SC553表示靈敏度的指標稱為輸出任壓級，系指在規(guī)定的頻帶或頻率內(nèi)，，供給揚聲器1爾的功率，在參考軸上距參考點1m處聲壓級的平均值，通常是4點頻率的平均值,即200H%250H人300出、400Hz,第人為正弦信號R.自由場和半空間自由場下的響應通?！敢姷降膿P聲器頻率響應曲線，有.-個不言而喻的先決條件，它是在自由場或半空間自由場條件下測裾的。因為只有在自由場條件下才能測得單純是礴聲器的頻響曲線「因此對下?lián)P聲器菠率響應比較完整的規(guī)定是”在自由場或半空間自由場條件下，在相對于參考軸和參考點的指定位置，以規(guī)定的恒定電壓測得的作為頻率函數(shù)的聲年級，所用的恒定電壓為正弦信號，或為換率噪聲信號二所謂自由場通常指消聲室，可塊免除房間的影響會將揚聲器放在一個大平曲憶對天空輻射，這是?一個半空間自由場」對很多匕型的音箱,這也不失為_個好方法己要求恒定電K的目的在于淺明測量是在穩(wěn)定條件下進行的,所謂嗡帶噪聲指的是：門)把粉紅賺出信號債給揚聲器，用1/3ocK]/3倍頻程J灌波器分析傳聲器的輸出信號.(2)用相對帶寬為1/3加1的粉野雅吉信號。在這種條件下我們便可得到揚聲器的頻率晌應曲線，如圖立9所示」這條曲線是傳聲器正對揚聲器參考軸中心測得的口有時為了檢查場聲器的推向性怖別要測試揚聲器的偏軸特住?例如對，6伊1的頻率特性『如圖3/0所示口

題率他題率他圖3」0揚聲器的偏馳頻率特性有r頻率響應曲線就可以決定有效頻率范圍，這不氈隨意指定的二其方法也“在用正弦信號測得的頻率響應曲線上,在靈敏度最大的區(qū)域內(nèi)取?一個倍頻程帶寬，在其中按l/3oct取4點計算其聲壓弱的算術平均值，下降IQdH劃一條平行于橫坐標的直線『它與頻率響應曲線高低兩端的交點（即巧和/J所對應的頻率范圍，即為有效頻率范圍（對電就式揚聲器，通常用ft作為有效頻率范圍的下限頻率卜但對于谷值的頻帶寬度小于1/Poct的部分不計算在內(nèi)?這樣我伯就有一個共同的標港口至于市場上有些音箱不論箱體大小.不管更量高低一律標稱?khi”20kH%是不對的?，F(xiàn)在放字技術的發(fā)展,出現(xiàn)了多種用計算機軻助測量場聲器頻率響應的方法，不用昂貴的消聲窣，糖量起來快速簡便,而且中高低部分與消聲室測量緒果能很好地吻和口只是低頻有些不一致（也有一些補救辦法）口但由于各種軟件編制的差異，不論是國際電工委員會（IEC）或國家標準，對此都沒有界定.換句話說可以使用但不能作為正式標掂口.揚聲器的功率揚聲器的功率是選擇.使用揚聲器的重要指標之…U功率用瓦（用）、伏安（V?A）來表示,揚聲器使用的是視在功率，故用更合適口本來功率有淮確的定義’國際國內(nèi)都有可依據(jù)的標準u由于利益驅動某些國內(nèi)外廠家.功率標注相當混亂.既聰了顧客.又向自己招牌愎污水口在這里我們根據(jù)權威的IEC268-5（i989）.GB/T9396-1996,對備個功率定義予以說明：（1）額定噪聲功率（功率承受能力）口在額定頻率地圍內(nèi)饋蛤揚聲器以規(guī)定的模擬節(jié)目信號?而不產(chǎn)生熱和機峨損壞的相應電功率口其定義為U/心燈是額定噪聲電壓,我是額定噪聲電也口這里額定頻率范圍是指“由制造廠規(guī)定的揚聲器頻率重圍飛甄定噪聲電壓指,在顫定機率前圍內(nèi)饋給揚聲器以規(guī)定的模擬節(jié)目信號，而不產(chǎn)生熱和機械物壞的信號電壓Z模擬節(jié)目信號是指更接近實際使用情況卜的信號，它的功率諧如圖3-8Q）所示，是由粉紅噪聲僖號通過--專用濾波器得到的口流灌髀電路如圖3-匿6）所示。在場聲器設計定型和生產(chǎn)足型時.要求揚聲器在額定囑聲功率輸人狀況下T作［ooh,這16JU耳16JU耳J252505001000(KJOJODOS(MM博WX15 25知100200W1600)15063OT-2500頻率瑁E04?"-II負共迎抗>FMkn43002即「 04?"-II負共迎抗>FMknC)o—陽電動勢(帔紅嗤聲】 3處0C)圖%g模網(wǎng)信號功率港及所用淋波器1口)模擬替自信號的功率由；C外第刃節(jié)日信號用度液器(用于帕紅喳聲源)。是.個嚴珞的，負責的要求二通過.這個100b的試驗，足可保證揚聲器在正常狀況下安全無誤地匚作?在大量生產(chǎn)中可用L2倍噪聲功率試驗48卜表3」是模機節(jié)目信號的功率諳」表3］模擬節(jié)目信號的功率譜榔1率/Fh相對功平緘Fd口允差仆R軸杵Ht相對功率球.YR允菱/冊工負正揖20-1&53。3.0m0050.525-IQ.27.02.i)ICWO-o.l0.60.631.5-7,4.].01.01250-030.70-7413-5.士i01-01600-0.5口.￡50—S-51.0102000-1.0].01.06?-2.51.01.035W-16?.0].口80'1.4101.031和-2.51U10too-0.S0.80.84000—3,7LU10325fQ.60.60.65000-5.11.01016口-0.20.5656300-7,01.01.0200-CM0.50.5iKMK)-y.a1.01.025000.50,5JOflOO-11.91.01.031500.5。5izsno—14u8J.51.540000.30,316000-18.22.02.050000.30.J2Q0U071節(jié)3.03.0EW0一仇50.5(2)長期最大功率.與長期最大電壓相對應的電功率，其定義為U/K,式中U為長期最大輸入電壓，出是額定阻抗口這里長期最大電壓指揚聲器能承受持續(xù)時間為Im由、間隔為2min、重復10次的模擬節(jié)目信號，而不產(chǎn)生永久性損壞的最大信號電壓。這個長期最大功率意味著揚聲器長時間承受功率的上限口(蓊短期最大功率口與短期最大輸入電壓對應的電功率：其定義為為蛔期最大輸入電壓，R是額定陽抗。短期最大輸入電壓指揚聲器能承受持續(xù)時間為人、間隔為60s、重夏60次的模擬節(jié)目信號而不產(chǎn)生永久性損壞的最大信號電用「它意味著揚聲器痂期能承受功率的匕限,在一些賁料中',瞬時功率”「音樂功率”「峰值功率”的含義為短期最大功率.，這些功率值大于額定噪聲功率7我們再來看看其他相關規(guī)定.(1)法國的規(guī)定。根據(jù)法國標準NFC97-330揚聲器特性的測量方法規(guī)定；揚聲器斷定功率為制造廠根據(jù)揚聲器頊定的用途而給定的電動率「在大務數(shù)情況E用于語言卻音樂重放，就定功率應由制造廠給出審注：期定功率通常可視為放大器的不失真輸出功率，與該救大熊相連接的揚聲給能.在救時間內(nèi)滿意地重妝正常節(jié)目=因此這個規(guī)定將主動權給了工廠“法國的"AUDAX”公司規(guī)定額定功率的測試遵循fEC268-5,按其方法加模擬節(jié)目信號、不過測試的時間是8%而不增l00hc(2)美國的規(guī)定°根據(jù)美國工業(yè)辦會(EIA)標準RK426-S,關于揚聲器額定功率的規(guī)定與IEC26&5有所不同.測試時間不是IQOh而是8h,模擬節(jié)目信號漉波器也有所不同;美國EV公司，通常提供兩種功率小一種是長期平均功率維TermAveragePowerHandingCapa山y(tǒng)),公司說明遵照EL4RS-42GA、另一種是短期功率⑸QjrtTermPowerHand，mg(napac-ity)「標明在401k以上持續(xù)10sLi揚聲器功率問廖之所以重要?首先關系到它的壽命、可靠性；還關系到重放聲音的質量“揚聲器班送噪聲功率之所以受到限定、主要是輸入功率加大會引起音讖溫度的提高和失直的加大Q電動式揚聲器的效率是很低的，通常只有百分之幾，大部分能展轉化為熱能.這種熬能一部分向空間逸糧，一部分使音閽溫度升島口音圈溫度升高會導致粘合劑的軟化和音圈的膨脹變形二，般情況下崎人功率愈大?溫度上升愈高；輸入功率愈大,溫度上升愈快.揚聲器的口徑愈大，相應輸入功率也大口另外揚聲器在振動時有一個最大線性范國，超過這個范圍關直就會加大。揚聲器振動還有一個機械允許范圍+題過這個范圍揚聲.躇會產(chǎn)生機械損傷甚至是不可挽回的損傷』從這個意義講，額定功率指標的重要性是第一位的口.揚聲器的品質因數(shù)和等效容積品質因數(shù)是揚聲器共振曲線尖銳程度的-種比度，陸稱它能確定揚聲藉在f處的特性，可以埋解為是抑制、阻尼共振的重要參數(shù)*Qu愈高.共振就愈強，齒由揚聲器的阻抗曲線確定,井按下式計算(如圖3-4所示工n.-±,九/-一『15一.h-fA「”】式中fy——揚聲器的共振頻率(用工卜y——無處揚聲器阻抗極大值71TMt與揚聲器直流電阻之比零：?Nm?——幾處的阻抗模值; 7&——音陶的直流電阻口在頻率力、力處的阻抗模值相等，即|町|二|l./i8.滿足/L/2=限當滿足條件r(- 1)72時.有當「介AI時*有「0fv2r?這時可用人下降3dB處的殂抗極大值來求取人、六從而計算品質因數(shù)Qg可按圖3-4所示.近似由下式計算； 門八■㈤Q-F式中人——共振頊率；Zz--加時的阻抗;f^h一喧了.的頻率；正二一音圈的直流電阻QQ。值和揚聲器共振頻率附近的聲壓級關系如圖3-5所示口從圖可以看出不同Q□值在共振頻率附近有不同的表現(xiàn)：當Q。大于。.7時共振峰較高，使低頻重放夸張：當也小于0.711尼又套增加°因此也有-最佳值，和音箱箱體設計配合中冊值大于0.4的揚聲器適合裝入間箱，Qp值小于0.4的只適合裝入開口箱,圖某6是.個Qq值的分布國，使我們對Qo的數(shù)值有一個概念◎揚聲器口徑向大，則0。值愈小，當揚聲器口徑在300mm以上時，yQ值在0.7胤下0物聲器的Qt＞與插聲器的靖構工藝有關，可以在一定范圍內(nèi)對其控制.最葡單的辦法是改變振動系統(tǒng)的質量，Q?與振勖系統(tǒng)質量成正比,與磁隙讖通密度平方成反比，其公式為

20圖3-4 低頻段的電電抗得性圖3-5值值與汽處的直壓級關系20圖3-4 低頻段的電電抗得性圖3-5值值與汽處的直壓級關系R,——音圈直流電阻；8—磁隙磁通密度./■一音甑性度；。0——振動系統(tǒng)等效順性，感聲器的等.效容積c等效容積指在這個容積中空氣的聲順與揚聲器的聲順相等門等效容積、共振頻率、品質因數(shù)是音箱設計時必須考慮的三個參數(shù)口測試方法：測出揚聲器單元不另加負載的阻抗曲線，從阻抗曲線上找出共振頻率北◎測試時熔揚聲器裝入一個堅固的內(nèi)壁無襯墊的密閉箱內(nèi)，如圖3-7所示,圖3-6。值分布圖靛穗確有靜圖3-7內(nèi)用無時塾的密閉箝測出該系統(tǒng)的阻抗曲線從阻抗曲線上找出裝箱后揚言器的共振頻率九，自然是八大干加,按F式計算等效容積為】，=幾[(/")-1]式中l(wèi)h——箱體的內(nèi)容積與被揚聲器單元所占空間容積之差;人——裝箱后揚聲器的共振頻率C

9.揚