揚(yáng)聲器參數(shù)知識(shí)

揚(yáng)聲器（喇叭）參數(shù)說(shuō)明一、 功率功率這個(gè)參數(shù)，其實(shí)是衡量一個(gè)音箱性能的基本參數(shù)，只是由于廠商的的有意回避，所以在很多產(chǎn)品的說(shuō)明上，功率變成了一個(gè)沒有什么意義的參數(shù)。音箱標(biāo)注的功率主要有以下幾個(gè)：1、 額定輸出功率（RMS）：RMS功率可以說(shuō)是所有功率標(biāo)注方法中唯一真正有意義的，它指的是功放電路在額定失真范圍內(nèi)，能夠持續(xù)輸出的最大功率。也稱為有效功率”。我們?cè)谇懊嫣接懝Ψ烹娐窌r(shí)所指的功率一般都指的是額定輸出功率。2、 音樂(lè)輸出功率（MPO）：指的是在失真不超過(guò)規(guī)定范圍的情況下，功放電路的瞬間最大輸出功率。3、 峰值音樂(lè)輸出功率（PMPO）：指的是完全不考慮失真的情況下，功放的瞬間最大輸出功率。后兩種功率其實(shí)是沒有意義的，因?yàn)樗鼈兯^的”瞬間”往往是根本聽不出來(lái)的幾個(gè)毫秒。但是，很多廠商處于希望把自己的產(chǎn)品功率標(biāo)大的心理，往往樂(lè)于使用這兩種標(biāo)注，特別是PMPO功率。市場(chǎng)上多見的諸如數(shù)百瓦的音箱大都是如此，甚至有些音箱把自己的功率標(biāo)為2000瓦！這真是笑話！真正2000瓦的功放及音箱足以令你居住的小區(qū)里每一個(gè)人都聽到你家里的音樂(lè)聲，就是真正300瓦的音箱也足以吵的整棟大廈不得安寧，難道是一個(gè)小小的桌面音箱能夠做到的？難怪PMPO功率被發(fā)燒友戲稱為"JS功率”。按照一般的實(shí)踐，PMPO功率與RMS功率之間的比值一般為5—8：1，也就是說(shuō)，標(biāo)稱自己300W的音箱，其實(shí)不過(guò)是個(gè)輸出功率為30W左右的普通音箱而已！真正的名牌大廠是不會(huì)使用PMPO功率的，如果產(chǎn)品真的出色，何必要用這種遮人耳目的方法？所以說(shuō)，看到PMPO的標(biāo)識(shí)，至少表明廠商都對(duì)自己的這個(gè)產(chǎn)品信心不足。除了功放部分以外，多媒體音箱中的功率參數(shù)還包括揚(yáng)聲器最大承受功率和電源最大輸出功率。這三個(gè)參數(shù)中最小的一個(gè)就是音箱的最大輸出功率。而且這三個(gè)參數(shù)之間也存在一定的搭配關(guān)系，例如RMS功率必須小于揚(yáng)聲器最大承受功率，否則就會(huì)燒壞揚(yáng)聲器。而電源最大輸出功率必須至少是RMS功率的150%，多出來(lái)的50%也就是所說(shuō)的”功率儲(chǔ)備”，否則，在大音量或大動(dòng)態(tài)的時(shí)候，聲音就會(huì)失真（市場(chǎng)上大量音箱都存在此問(wèn)題）。二、 頻率范圍與頻率響應(yīng)這是標(biāo)識(shí)音箱聲音還原能力的兩個(gè)基本參數(shù)，前者是指音箱最低有效回放頻率與最高有效回放頻率之間的范圍，單位赫茲（Hz）；后者是指將一個(gè)以恒電壓輸出的音頻信號(hào)與音箱系統(tǒng)相連接時(shí)，音箱產(chǎn)生的聲壓隨頻率的變化而發(fā)生增大或衰減、相位隨頻率而發(fā)生變化的現(xiàn)象，這種聲壓和相位與頻率的相關(guān)聯(lián)的變化關(guān)系稱為頻率響應(yīng)，單位分貝（dB）。一般來(lái)說(shuō)，音箱上標(biāo)識(shí)頻率范圍的比較多，其范圍越大，當(dāng)然其效果越好。但問(wèn)題在于很多產(chǎn)品上標(biāo)識(shí)的并不是”音箱的頻率范圍”，而是”功放電路的頻率范圍”。這就出現(xiàn)了諸如20Hz—20KHz這樣的涵蓋人類聽力范圍的數(shù)值。當(dāng)然，這純屬有意混淆視聽！音箱的最低回放頻率是可以計(jì)算出來(lái)的，根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式，根據(jù)多媒體音箱通常的倒箱設(shè)計(jì)，則即便使用8”揚(yáng)聲器，所能回放的低音也只到62.6Hz，使用6”或4”時(shí)，更是高達(dá)80Hz甚至100Hz以上。在此頻率之下，其功率將急劇下降，盡管揚(yáng)聲器還在動(dòng)，但不會(huì)有任何聲音被人聽到，也就是"只見低音動(dòng)，不聞低音來(lái)”的現(xiàn)象。此時(shí)所能夠聽到的任何聲音其實(shí)都是諧振產(chǎn)生的噪音！其實(shí)，真正能放出20Hz聲音的音箱，其價(jià)格大概足夠我們自己開一家音箱制造廠了。所以，見到標(biāo)注”20Hz-20KHz”的廠商，我們大可送它一句”去XXX”......頻率響應(yīng)參數(shù)則很少有廠家會(huì)提供，這可能是因?yàn)檫@個(gè)參數(shù)難以用其他什么”類似參數(shù)”來(lái)代替的緣故。不過(guò)某些本屬HI-FI界的大廠例如惠威還是提供了這個(gè)圖表的。頻響圖表與上一期專題的聲卡頻響圖表類似，而且也是越平滑則效果越好。但要注意的是音箱不是聲卡，根本不可能有聲卡那樣筆直的一條水平線，再好的音箱，其頻響也是一條曲度很大的曲線。但是盡量圓滑還是應(yīng)該的，中間不應(yīng)該有什么特別的波峰或波谷（這就意味著在某個(gè)頻段有特別的加強(qiáng)或減弱）。而且在中音端應(yīng)該盡量好。不應(yīng)該只考慮低音的下潛。三、 失真度失真度是用一個(gè)未經(jīng)放大器放大前的信號(hào)與經(jīng)過(guò)放大器放大后的信號(hào)作比較，被放大過(guò)的信號(hào)與原信號(hào)之比的差別，我們稱之為失真度。其單位為百分比。也就是音箱對(duì)信號(hào)的音染”程度。對(duì)音箱來(lái)說(shuō)，有一定的失真并不是一件壞事，但是要在一個(gè)合理范圍內(nèi)，一般來(lái)說(shuō)，音箱的失真不應(yīng)大于1%，低音炮比較特殊，達(dá)到5%就可以了。四、 信噪比這個(gè)筆者覺得就沒有什么可解釋的了，一般來(lái)說(shuō)，音箱的信噪比應(yīng)該大于80DB，低音炮則應(yīng)該大于70DB。而只有信噪比大于90DB的音箱，才有資格自稱為”準(zhǔn)HI-FI音箱”。五、 靈敏度靈敏度是指能產(chǎn)生全功率輸出時(shí)的輸入信號(hào)，輸入信號(hào)越低，靈敏度就越高，單位也是分貝（DB）。音箱的靈敏度每差3dB，輸出的聲壓就相差一倍。一般來(lái)說(shuō)，音箱大都是指能產(chǎn)生全功率輸出時(shí)的輸入信號(hào)，輸入信號(hào)越低，靈敏度就越高。音箱的靈敏度每差3dB，輸出的聲壓就相差一倍，音箱大都是90DB以上的高靈敏度音箱，這是因?yàn)槠漭斎胍粼吹墓β屎苄?。但是靈敏度的提高是以音質(zhì)為代價(jià)的，靈敏度越高，能夠聽到的失真和噪聲就越多。所以也有一些高檔音箱使用了低靈敏度設(shè)計(jì)，但無(wú)形中提高了對(duì)音源設(shè)備的要求。六、 阻抗這個(gè)概念比較復(fù)雜，簡(jiǎn)單說(shuō)，將一個(gè)電路中的電阻、電感和電容三者（電阻、感抗、容抗）矢量相加得到的就是阻抗，單位和電阻值一樣，也是歐姆。音箱中的阻抗標(biāo)識(shí)一般指的是其線路輸入阻抗。一般多媒體音箱的輸入阻抗在4歐姆到16歐姆之間，但也有更大的。對(duì)多媒體音箱來(lái)說(shuō)，阻抗越高，音箱的音質(zhì)會(huì)更好一些，但也越難以驅(qū)動(dòng)一些。電阻、電感和電容的電路里，對(duì)交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由電阻、感抗和容抗三者組成，但不是三者簡(jiǎn)單相加。阻抗的單位是歐。在直流電中，物體對(duì)電流阻礙的作用叫做電阻，世界上所有的物質(zhì)都有電阻，只是電阻值的大小差異而已。電阻很小的物質(zhì)稱作良導(dǎo)體，如金屬等；電阻極大的物質(zhì)稱作絕緣體，如木頭和塑料等。還有一種介于兩者之間的導(dǎo)體叫做半導(dǎo)體，而超導(dǎo)體則是一種電阻值幾近于零的物質(zhì)。但是在交流電的領(lǐng)域中則除了電阻會(huì)阻礙電流以外，電容及電感也會(huì)阻礙電流的流動(dòng)，這種作用就稱之為電抗，意即抵抗電流的作用。電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗，簡(jiǎn)稱容抗及感抗。它們的計(jì)量單位與電阻一樣是歐姆，而其值的大小則和交流電的頻率有關(guān)系，頻率愈高則容抗愈小感抗愈大，頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問(wèn)題，具有向量上的關(guān)系式，因此才會(huì)說(shuō)：阻抗是電阻與電抗在向量上的和。對(duì)于一個(gè)具體電路，阻抗不是不變的，而是隨著頻率變化而變化。在電阻、電感和電容串聯(lián)電路中，電路的阻抗一般來(lái)說(shuō)比電阻大。也就是阻抗減小到最小值。在電感和電容并聯(lián)電路中，諧振的時(shí)候阻抗增加到最大值，這和串聯(lián)電路相反。在音響器材中，擴(kuò)音機(jī)與喇叭的阻抗多設(shè)計(jì)為8歐姆，因?yàn)樵谶@個(gè)阻抗值下，機(jī)器有最佳的工作狀態(tài)。其實(shí)喇叭的阻抗是隨著頻率高低的不同而變動(dòng)的，喇叭規(guī)格中所標(biāo)示的通常是一個(gè)大略的平均值，現(xiàn)在市面上的產(chǎn)品大都是四歐姆、六歐姆或八歐姆。揚(yáng)聲器參數(shù)）喇叭的性能參數(shù)詳解揚(yáng)聲器是音響系統(tǒng)（俗稱音箱）中的關(guān)鍵部位，音響系統(tǒng)的放聲質(zhì)量主要由揚(yáng)聲器的性能指標(biāo)決定，進(jìn)而決定了整套的放音指標(biāo)。揚(yáng)聲器的性能指標(biāo)主要有額定功率，額定阻抗、頻率特性、諧波失真、靈敏度、指向性等。揚(yáng)聲器的性能優(yōu)劣主要通過(guò)下列揚(yáng)聲器參數(shù)來(lái)衡量：1、 揚(yáng)聲器參數(shù)（喇叭的參數(shù)）_額定功率（W）揚(yáng)聲器的額定功率是指揚(yáng)聲器能長(zhǎng)時(shí)間工作的輸出功率，又稱為不失真功率，它一般都標(biāo)在揚(yáng)聲器后端的銘牌上。當(dāng)揚(yáng)聲器工作于額定功率時(shí)，音圈不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱或機(jī)械動(dòng)過(guò)載等現(xiàn)象，發(fā)出的聲音沒有顯示失真。額定功率是一種平均功率，而實(shí)際上揚(yáng)聲器工作在變功率狀態(tài)，它隨輸入音頻信號(hào)強(qiáng)弱而變化，在弱音樂(lè)及聲音信號(hào)中，峰值脈沖信號(hào)會(huì)超過(guò)額定功率很多倍，由于持續(xù)時(shí)間較短而不會(huì)損壞揚(yáng)聲器，但有可能出現(xiàn)失真。因此，為保證在峰值脈沖出現(xiàn)時(shí)仍能獲得很好的音質(zhì)，揚(yáng)聲器需留足夠的功率余量。一般揚(yáng)聲器能隨的最大功率是額定功率的2-4倍。2、 揚(yáng)聲器參數(shù)（喇叭的參數(shù)）—頻率特性（Hz）頻率特性是衡量揚(yáng)聲器放音頻帶寬度的指標(biāo)。高保真放音系統(tǒng)要求揚(yáng)聲器系統(tǒng)應(yīng)能重放20Hz-2000Hz的人耳可聽音域。由于用單只揚(yáng)聲器不易實(shí)現(xiàn)該音域，故目前高保真音箱系統(tǒng)采用高、中、低三種揚(yáng)聲器來(lái)實(shí)現(xiàn)全頻帶重放覆蓋。此外，高保真揚(yáng)聲器的頻率特性應(yīng)盡量趨于平坦，否則會(huì)引入重放的頻率失真。高保真放音系統(tǒng)要求揚(yáng)聲器在放音頻率范圍內(nèi)頻率特性不平坦度小于10dB。3、 揚(yáng)聲器參數(shù)（喇叭的參數(shù)）_額定阻抗（）揚(yáng)聲器的額定阻抗是指揚(yáng)聲器在額定狀態(tài)下，施加在揚(yáng)聲器輸入端的電壓與流過(guò)揚(yáng)聲器的電流的比值?，F(xiàn)在，揚(yáng)聲器的額定阻抗一般有2、4、8、16、32歐等幾種。揚(yáng)聲器額定阻抗是在輸入400Hz信號(hào)電壓情況下測(cè)得的，而揚(yáng)聲器音圈的直流電阻R直e0.9R額。4、 揚(yáng)聲器參數(shù)（喇叭的參數(shù)）—諧波失真（TMD%）揚(yáng)聲器的失真有很多種，常見的有諧波失真（多由揚(yáng)聲器磁場(chǎng)不均勻以及振動(dòng)系統(tǒng)的畸變而引起，常在低頻時(shí)產(chǎn)生）、互調(diào)失真（因兩種不同頻率的信號(hào)同時(shí)加入揚(yáng)聲器，互相調(diào)制引起的音質(zhì)劣化）和瞬態(tài)失真（因振動(dòng)系統(tǒng)的慣性不能緊跟信號(hào)的變化而變化，從而引起信號(hào)失真）等。諧波失真是指重放時(shí)，增加了原信號(hào)中沒有的諧波成份。揚(yáng)聲器的諧波失真來(lái)源于磁體磁場(chǎng)不均勻、振動(dòng)膜的特性、音圈位移等非線性失真。目前，交好的揚(yáng)聲器的諧波失真指標(biāo)不大于5%。5、 揚(yáng)聲器參數(shù)（喇叭的參數(shù)）_靈敏度（dB/W）揚(yáng)聲器的靈敏度通常是指輸入功率為1W的噪聲電壓時(shí)，在揚(yáng)聲器軸向正面1m處所測(cè)得的聲壓大小。靈敏度是衡量揚(yáng)聲器對(duì)音頻信號(hào)中的細(xì)節(jié)能否巨細(xì)無(wú)遺地重放的指標(biāo)。靈敏度越高，則揚(yáng)聲器對(duì)音頻信號(hào)中所有細(xì)節(jié)均能作出的響應(yīng)。作為Hi-Fi揚(yáng)聲器的靈敏度應(yīng)大于86dB/W。6、 揚(yáng)聲器參數(shù)（喇叭的參數(shù)）_指向性揚(yáng)聲器對(duì)不同方向上的輻射，其聲壓頻率特性是不同的，這種特性稱為揚(yáng)聲器的指向性。它與揚(yáng)聲器的口徑有關(guān)，口徑大時(shí)指向性尖，口徑小時(shí)指向性寬。指向性還與頻率有關(guān)，一般而 ，對(duì)250Hz以下的低頻信號(hào)，沒有明顯的指向性。對(duì)1.5kHz以下的高頻信號(hào)則有明顯的指向性。揚(yáng)聲器參數(shù)定義揚(yáng)聲器的參數(shù)是指采用專用的揚(yáng)聲器測(cè)試系統(tǒng)所測(cè)試出來(lái)的揚(yáng)聲器具體的各種性能參數(shù)值.其常用的參數(shù)主要包括:Z,Fo,n0,SPL,Qts,Qms,Qes,Vas,Mms,Cms,Sd,BL,Xmax,Gapgauss.以下分別是這幾種參數(shù)其物理意義.Z:是指揚(yáng)聲器的電阻值，包括有:額定阻抗和直流阻抗.（單位:歐姆/ohm），通常指額定阻抗.揚(yáng)聲器的額定阻抗Z:即為阻抗曲線第一個(gè)極大值后面的最小阻抗模值，即圖1中點(diǎn)B所對(duì)應(yīng)的阻抗值.它是計(jì)算揚(yáng)聲器電功率的基準(zhǔn).直流阻抗DCR:是指在音圈線圈靜止的情況下，通以直流信號(hào),而測(cè)試出的阻抗值.我們通常所說(shuō)的4歐或者8歐是指額定阻抗.Fo（最低共振頻率）是指揚(yáng)聲器阻抗曲線第一個(gè)極大值對(duì)應(yīng)的頻率.單位:赫茲（Hz）.揚(yáng)聲器的阻抗曲線圖是揚(yáng)聲器在正常工作條件下,用恒流法或恒壓法測(cè)得的揚(yáng)聲器阻抗模值隨頻率變化的曲線.n0（揚(yáng)聲器的效率）:是指揚(yáng)聲器輸出聲功率與輸入電功率的比率.SPL（聲壓級(jí)）:是指喇叭在通以額定阻抗1W的電功率的電壓時(shí),在參考軸上與喇叭相距1m的點(diǎn)上產(chǎn)生的聲壓.單位:分貝（dB）.Qts:揚(yáng)聲器的總品質(zhì)因數(shù)值.Qms:揚(yáng)聲器的機(jī)械品質(zhì)因數(shù)值.Qes:揚(yáng)聲器的電品質(zhì)因數(shù)值.Vas（喇叭的有效容積）:是指密閉在剛性容器中空氣的聲順與揚(yáng)聲器單元的聲順相等時(shí)的容積.單位:升（L）.Mms(振動(dòng)質(zhì)量):是指揚(yáng)聲器在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中參與振動(dòng)各部件的質(zhì)量總和，包括鼓紙部分，音圈，彈波以及參與振動(dòng)的空氣質(zhì)量等.單位:克(gram).Cms(力順):是指揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)的支撐部件的柔順度.其值越大，揚(yáng)聲器的整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)越軟.單位:毫米/牛頓(mm/N).Sd(振動(dòng)面積):是指在揚(yáng)聲器的振動(dòng)過(guò)程中，鼓紙/振膜的有效振動(dòng)面積.單位:平方米(m2).BL(磁力):間隙磁感應(yīng)強(qiáng)度與有效音圈線長(zhǎng)的乘積.單位:(T*M).Xmax:音圈在振動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的線性行程.單位:毫米(mm).GapGauss:間隙磁感應(yīng)強(qiáng)度值.單位:特斯拉(Tesla).揚(yáng)聲器系統(tǒng)(LOUDSPEAKER)一音箱是音響器材中最富個(gè)性的一員，對(duì)于測(cè)試指標(biāo)相近的音箱，其重播聲音的差別甚大，這也是音箱存有“英國(guó)聲”、“美國(guó)聲”等說(shuō)法的原因之一。音箱除結(jié)構(gòu)、使用驅(qū)動(dòng)單元外，還提供基本參數(shù)供參考。盡管技術(shù)參數(shù)并不能與主觀評(píng)價(jià)完全吻合，但正如權(quán)威的IEC-581-7標(biāo)準(zhǔn)中所指出的:“雖然目前人們廣泛采用的客觀測(cè)量技術(shù)不可能對(duì)揚(yáng)聲器的重放質(zhì)量作出全面估計(jì)，但這種客觀測(cè)量技術(shù)卻能向人們提供揚(yáng)聲器工作的基本情況”。頻率范圍(FrequencyRange)表示實(shí)際還音的頻率范圍，有較大的起伏，即以聲壓級(jí)最高點(diǎn)為基準(zhǔn)，向兩端延伸，下降規(guī)定dB處的相應(yīng)頻率范圍。通常以-3dB和-6dB均勻度為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。需要指出的是不帶土dB數(shù)的頻率范圍指標(biāo)是沒有意義的。靈敏度(Sensitivity)通常以輸入1W信號(hào)時(shí)，在1m遠(yuǎn)的地方所產(chǎn)生的聲壓值，對(duì)8oHm阻抗即是輸入2.83V信號(hào)時(shí)，在1m遠(yuǎn)的地方所產(chǎn)生的聲壓值。聲壓級(jí)越高，音箱的靈敏度越高。通常把靈敏度在85dB以下的稱低靈敏度，大于90dB的稱高靈敏度。標(biāo)稱阻抗(NominalImpedance)揚(yáng)聲器的阻抗是其工作頻率的函數(shù)，它的額定阻抗為阻抗曲線上從低頻到高頻第一個(gè)諧振峰后的第一個(gè)極小值。音箱的阻抗則由揚(yáng)聲器單元的音圈、分頻網(wǎng)絡(luò)等多種因素決定，遠(yuǎn)比揚(yáng)聲器的阻抗特性來(lái)得復(fù)雜。承受功率(MaximanPower)、適用功率(PowerHandling)承受功率可分長(zhǎng)期(LongTerm)和短期(ShortTerm)，前者指揚(yáng)聲器能不失真還音的長(zhǎng)時(shí)間最大安全輸入電功率;后者指揚(yáng)聲器能不被破壞的最大短時(shí)間輸入電功率。適用功率是指揚(yáng)聲器能長(zhǎng)時(shí)間不超過(guò)容許失真度下正常工作的輸入電功率范圍。對(duì)整個(gè)音箱來(lái)說(shuō)它的承受功率并非所有揚(yáng)聲器功率值之和，而與低頻揚(yáng)聲器承受功率值相同。分頻點(diǎn)(CrossoverFrequencies)將相應(yīng)頻帶加到有關(guān)揚(yáng)聲器單元的分界頻率。分頻點(diǎn)頻率選擇不當(dāng)，高、低頻揚(yáng)聲器單元配合就不好，頻率銜接不平坦，整個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)就不會(huì)好。輻射指向性(Dispersion)表示音箱向空間輻射的聲能分布特性，即聲壓隨方向變化的特性，輻射方向的均勻與否，與聲音重放質(zhì)量有密切關(guān)系，正面軸上的輻射方向特性要均勻，正面軸上的指向頻率特性是指對(duì)水平面0。、30°及60°方向測(cè)得的頻率特性指標(biāo)。描述音箱輻射指向性的圖表有3種，①頻率響應(yīng)曲線族，它與普通頻率響應(yīng)曲線一樣,只是增加了不同聆聽角度的聲壓頻率特性響應(yīng)曲線；②極坐標(biāo)響應(yīng)曲線族，是以典型的若干頻率在極坐標(biāo)上作出的指向性圖；③瀑布圖，是一種三維圖表，水平軸(Y)表示頻率，垂直軸(X)表示響度，豎軸(Z)表示偏離軸向的角度，由于圖形狀似瀑布樣，故稱瀑布圖揚(yáng)聲器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和斯莫爾(SMALL)理論楊定軍【摘要】敘述了斯莫爾理論的要點(diǎn)，同時(shí)也提出了存在的問(wèn)題。1引言揚(yáng)聲器的發(fā)明已有一百多年的歷史，開口箱(或稱倒相箱)和閉箱系統(tǒng)的歷史亦超過(guò)半個(gè)世紀(jì)，其設(shè)計(jì)理論由THIELE采用濾波器綜合設(shè)計(jì)法而進(jìn)入一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)密的新時(shí)期［1］,到了70年代，澳大利亞悉尼大學(xué)的斯莫爾(Small)博士發(fā)表了著名的系列論文［2］,更將揚(yáng)聲器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)推進(jìn)到一個(gè)系統(tǒng)化的高度。自那以后，揚(yáng)聲器廠家和一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在不同程度上接受了斯莫爾的建議，在產(chǎn)品說(shuō)明書和標(biāo)準(zhǔn)中列出了小信號(hào)參數(shù)和大信號(hào)參數(shù)，人們稱之為TS參數(shù)(T代表Thiele先生，S代表斯莫爾先生)。從80年代以來(lái)，人們已習(xí)慣于引用斯莫爾文獻(xiàn)來(lái)進(jìn)行揚(yáng)聲器的測(cè)試和設(shè)計(jì)了，文中試圖評(píng)述揚(yáng)聲器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和斯莫爾文獻(xiàn)的關(guān)聯(lián)，在高度評(píng)價(jià)斯莫爾的成功的基礎(chǔ)上，將指出為完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要繼續(xù)的努力方向，為敘述簡(jiǎn)便，把斯莫爾文獻(xiàn)及其成果統(tǒng)稱為斯莫爾理論。2斯莫爾理論的要點(diǎn)1前提設(shè)想揚(yáng)聲器單元工作在活塞區(qū)，這意味著：聲波波長(zhǎng)大于揚(yáng)聲器振膜周長(zhǎng)時(shí)的頻率范圍：亦即X>2na(a為揚(yáng)聲器振膜的半徑)。揚(yáng)聲器振膜作一整體振動(dòng)，亦即如，活塞"那樣作往復(fù)振動(dòng)，振膜不出現(xiàn)分割振動(dòng)。這兩個(gè)條件決定了斯莫爾理論適用于揚(yáng)聲器在較低聲頻段的分析。2.2濾波器綜合法的引入揚(yáng)聲器可類比和等效為一種電路組合［3］，不像一般的濾波器可由電阻、電容、電感等電路元件組成無(wú)限多種的組合，揚(yáng)聲器的等效電路的元件數(shù)較少，電路的組成也相當(dāng)?shù)赜邢?。斯莫爾利用濾波器的電路理論，對(duì)直接輻射式揚(yáng)聲器系統(tǒng)(揚(yáng)聲器單元置于無(wú)大障板)、閉箱式揚(yáng)聲器系統(tǒng)和開口箱揚(yáng)聲器系統(tǒng)以及被動(dòng)輻射體的揚(yáng)聲器系統(tǒng)作了全面分析。3小信號(hào)參數(shù)作為揚(yáng)聲器單元，斯莫爾理論總結(jié)了4個(gè)最基本的小信號(hào)參數(shù)。即：fs為揚(yáng)聲器單元的振動(dòng)系統(tǒng)的諧振頻率；VAS為揚(yáng)聲器單元的聲頻的等效容積；Qms為揚(yáng)聲器單元的機(jī)械阻尼因素，為振動(dòng)系統(tǒng)的電等效對(duì)反動(dòng)生電抗在fs處的比值；Qes為音圈的直流阻抗對(duì)反動(dòng)生電抗在fs處的比值。揚(yáng)聲器單元的電磁阻尼因素。這4個(gè)參數(shù)易于由測(cè)量取得，在揚(yáng)聲器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中起支配作用。事實(shí)上，確定這4個(gè)參數(shù)的揚(yáng)聲器單元的物理參數(shù)是：音圈直流阻Re，磁隙中的磁通密度B，磁場(chǎng)中的音圈導(dǎo)線的長(zhǎng)度L，振膜的有效投影面積Sd(=na2)，振動(dòng)系統(tǒng)的力順Cms，包括音箱和空氣負(fù)載的機(jī)械質(zhì)量Mms，振動(dòng)系統(tǒng)的力阻Rms。揚(yáng)聲器單元的物理參數(shù)是客觀存在的，小信號(hào)參數(shù)與它們有確定的關(guān)系，但在分析和設(shè)計(jì)中TS參數(shù)更為方便。2.4大信號(hào)參數(shù)Pe(max)：揚(yáng)聲器單元的散熱能力所確定的最大功率額定值。斯莫爾認(rèn)為，揚(yáng)聲器系統(tǒng)的功率控制能力將受到揚(yáng)聲器單元的音圈的散熱能力的限制。Vd(=SdXmax)：振膜在最大振幅時(shí)所推動(dòng)的體積。Sd為振膜面積，而Xmax為最大振幅值。斯莫爾認(rèn)為，揚(yáng)聲器單元在低音頻段的振幅較大，其振幅的頻率特性與揚(yáng)聲器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)，亦即和音箱的設(shè)計(jì)有關(guān)，與其相關(guān)的振幅限定的輸入功率能力的額定值也是系統(tǒng)特性，而不只是單元特性，該額定值往往小于Pe(max)。為了對(duì)揚(yáng)聲器單元有所要求，Vd的數(shù)值是很重要的。有了上述4個(gè)小信號(hào)參數(shù)和兩個(gè)大信號(hào)參數(shù)，采用濾波器綜合法來(lái)設(shè)計(jì)揚(yáng)聲器系統(tǒng)即為相當(dāng)程序化的工作了，揚(yáng)聲器單元的靈敏度已隱含在上述參數(shù)中，斯莫爾以電聲轉(zhuǎn)換效率來(lái)表達(dá)。5系統(tǒng)分析斯莫爾從上述參數(shù)出發(fā)，就上文所提及的幾種系統(tǒng)，求出了阻抗函數(shù)，頻率響應(yīng)函數(shù)，參考效率，振幅函數(shù)，并在相關(guān)的箱調(diào)諧，箱損耗，功率額定值，參數(shù)測(cè)量等問(wèn)題作了全面而細(xì)致的討論。6系統(tǒng)設(shè)計(jì)斯莫爾主要強(qiáng)調(diào)了從有關(guān)的分析出發(fā)，既可以從一個(gè)給定的揚(yáng)聲器單元來(lái)進(jìn)行揚(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，亦可從系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而求出所需揚(yáng)聲器的TS參數(shù)。斯莫爾認(rèn)為揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)上往往是一個(gè)由經(jīng)驗(yàn)所指導(dǎo)的摸索過(guò)程，而系統(tǒng)綜合法的特點(diǎn)在于充分了解系統(tǒng)特性和所涉及的元件、部件的參數(shù)的關(guān)聯(lián)，綜合法具有顯著的科學(xué)性和系統(tǒng)性。注意到斯莫爾對(duì)于測(cè)試工作的重視，可以說(shuō)斯莫爾理論具有鮮明的可操作性，筆者曾經(jīng)試圖對(duì)有關(guān)設(shè)計(jì)公式作一總結(jié)，并試圖為專業(yè)人員提出一個(gè)完整的設(shè)計(jì)方法。時(shí)至90年代，這一工作已為許多人所完成，特別是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用一一無(wú)論是測(cè)試還是設(shè)計(jì)，已經(jīng)出現(xiàn)了不少成熟的產(chǎn)品。比如美國(guó)LinearXSystems公司所提供的LMS測(cè)試系統(tǒng)和LEAP設(shè)計(jì)軟件［4］已是相當(dāng)好的工具了，完全可以成為專業(yè)人員的有力工具，甚至在其操作手冊(cè)上已列出了完整和系統(tǒng)的公式，實(shí)在不需要再作什么總結(jié)了。即使對(duì)于業(yè)余愛好者，簡(jiǎn)易公式和程序已在許多刊物上發(fā)表，細(xì)心的讀者可以發(fā)現(xiàn)上述測(cè)試系統(tǒng)和軟件等等均已接受了斯莫爾理論。3存在的問(wèn)題斯莫爾理論的成功已為現(xiàn)實(shí)所證明，LMS和LEAP也已成為非常好的工具，但是在揚(yáng)聲器系統(tǒng)（及單元）的設(shè)計(jì)上，仍存在一些問(wèn)題，有待去解決。1諧波失真斯莫爾理論的出發(fā)點(diǎn)是把揚(yáng)聲器作為線性系統(tǒng)，未進(jìn)行深入的諧波失真的理論分析，沒作出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。設(shè)計(jì)人員只能另找一些合適的文獻(xiàn)，或從樣品的測(cè)試和分析出發(fā)來(lái)解決設(shè)計(jì)中所能遇到的問(wèn)題了。LEAP中觸及了揚(yáng)聲器單元的非線性因素，但在實(shí)用中似乎還不夠。筆者想額外提及電子部三所丁永生先生在80年代所做的工作——“揚(yáng)聲器的大功率諧波失真的研究”，它具有重要的意義，可惜未能在十幾年來(lái)引起人們的足夠重視。2聲輻射的指導(dǎo)性因?yàn)樗鼓獱柪碚摪褤P(yáng)聲器單元當(dāng)作平面剛性活塞處理，聲輻射的指向特性未作深入的探討，在低音頻段，已達(dá)到相當(dāng)好的近似，但在整個(gè)音頻頻域上，需要揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)人員不得不去考慮一定口徑的揚(yáng)聲器單元在超過(guò)某一頻率的頻域上出現(xiàn)指向性這一事實(shí)。特別是振膜形狀和振膜材料的不同，將在某一分界頻率以上在振膜中出現(xiàn)不同的分割振動(dòng)。分割振動(dòng)的不同也不可能不與指向性無(wú)關(guān)。3有限元法的應(yīng)用振膜中所出現(xiàn)的分割振動(dòng)，不僅會(huì)影響指向性，更重要的還是對(duì)頻率的響應(yīng)，諧波失真等的影響。大口徑的揚(yáng)聲器振膜難以避免分割振動(dòng)，而為電視機(jī)，收錄機(jī)等配套的揚(yáng)聲器往往只能用一個(gè)揚(yáng)聲器單元覆蓋整個(gè)音頻域，如何預(yù)測(cè)并控制分割振動(dòng)，是揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)人員的難題。在實(shí)踐過(guò)程中，當(dāng)然可以借助于經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)樣品的分析作出設(shè)計(jì)方案，如何把設(shè)計(jì)水平提高將是現(xiàn)實(shí)的難題。早在80年代，天津電聲器材廠（現(xiàn)在的真美集團(tuán)）在國(guó)外文獻(xiàn)