揚聲器技術(shù)指標

一、揚聲器將電能轉(zhuǎn)化為聲能，并將它輻射到空氣中的一種電聲換能器件。電影、電視、廣播以及各種需要揚聲的場合都需要使用揚聲器。揚聲器的主要性能指標有：靈敏度、頻率響應(yīng)、額定功率、額定阻抗、指向性以及失真等。靈敏度：指給音箱輸入端輸入1W/1KHZ正弦信號時，在距離音箱喇叭面垂直中軸前方一米的地方所測得的聲壓級，靈敏度的單位是分貝（dB）額定功率：AES和RMS標準揚聲器頻率響應(yīng)，在恒定電壓作用下，在參考軸上距參考點一定距離處，揚聲器所輻射的聲壓級隨頻率變化的特性。頻率響應(yīng)一般是記錄在以對數(shù)頻率刻度為橫坐標的圖上，即頻率響應(yīng)曲線。揚聲器額定阻抗，在揚聲器上標稱的阻抗值。在這個阻抗上，揚聲器可以獲得最大的功率。電動紙盒揚聲器的額定阻抗規(guī)定為在阻抗曲線上由低頻到高頻第一個共振峰后的最小值。此時的阻抗接近一個純電阻。通常有4、8、16歐揚聲器瞬態(tài)失真，由于揚聲器的瞬態(tài)特性不好引起的一種失真。揚聲器在實際使用時，重放的節(jié)目，如語言和音樂等都是瞬態(tài)聲，即信號的振幅隨時間而快速地變化著，而揚聲器的振動系統(tǒng)具有慣性，常使其振動跟不上快速變化著的電信號，這樣造成的失真現(xiàn)象就是一種瞬態(tài)失真。一般而言，所謂揚聲器的瞬態(tài)失真小，也就是說瞬態(tài)特性好。二、揚聲器的種類電動揚聲器，又稱動圈揚聲器，是應(yīng)用電動原理的電聲器件。根據(jù)佛來明左手法則，在輸入電流與磁場內(nèi)磁束相交平面的垂直方向產(chǎn)生交變運動，帶動紙盆振動，把聲能輻射到空氣中去。紙盆揚聲器，電動揚聲器的典型結(jié)構(gòu)之一。它是由振動系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)三部分組成的。振動系統(tǒng)包括錐形紙盆、音圈和定心支片等；磁路系統(tǒng)包括永磁磁體、導(dǎo)磁板和場心柱等；輔助系統(tǒng)包括盆架、接線板、壓邊和防塵蓋等。橡皮折環(huán)揚聲器，是在紙盆揚聲器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它的折環(huán)是用橡皮制成的，目前也有用其他材料的。采用這種材料的折環(huán)，振動系統(tǒng)具有高順性的特點，故又稱為高順性揚聲器。它的共振頻率較一般揚聲器要低得多。因此常用作組合揚聲器的低音單元，尤其用在封閉箱中，可以使體積較小的箱子重放較低的頻率。這種揚聲器失真較小，瞬態(tài)特性亦較好，但效率較低。號筒式揚聲器，通常是應(yīng)用電動原理制成的，它由振動系統(tǒng)（高音頭）和號筒兩部分構(gòu)成。振動系統(tǒng)與電動紙盆揚聲器相似，不同的是它的振膜為一球頂形膜片，而非紙盆。振膜的振動通過號筒與空氣耦合而輻射聲波。這類揚聲器效率高、音量大，因而俗稱高音喇叭。它適合于室外及廣場使用。但頻率范圍較窄，單個使用音質(zhì)較差。組合揚聲器也廣泛地使用號筒式揚聲器作為中、高音單元。舌簧揚聲器，應(yīng)用電磁原理做成的揚聲器，屬于電磁揚聲器的一種。主要由永久磁鐵、線圈、銜鐵（舌簧）構(gòu)成。銜鐵位于線圈內(nèi)，并與紙盆相連接。利用紙盆的吸引力和排斥力，以銜鐵作媒介，帶動紙盆，把聲波輻射到空間去。這種揚聲器阻抗高，靈敏度高，工藝簡便，但頻率范圍較窄，通常使用于有線廣播網(wǎng)中。靜電揚聲器，又名電容揚聲器，是應(yīng)用靜電場產(chǎn)生機械力的原理做成的揚聲器。它是由一個固定電極和一個可動電極形成的電容器構(gòu)成的，在兩個電極間需要加一固定直流電壓（即極化電壓），使之產(chǎn)生一個固定靜電場。當聲頻電壓加到兩電極上時，由于其間所產(chǎn)生的交變電場與固定靜電場發(fā)生相互作用，則電極間有一個與聲頻電壓相應(yīng)的交變力，使可動電極隨之振動，與空氣耦合而輻射聲波。可動電極一般是在塑料膜上噴鍍一層導(dǎo)電金屬制成?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了省去極化電源而用薄膜駐極體做成的靜電揚聲器。壓電揚聲器，利用某些材料的壓電效應(yīng)制成的揚聲器。當把聲頻電壓加到壓電片上時，壓電片即會產(chǎn)生形變，形變的規(guī)律與聲頻電壓相對應(yīng)，壓電片上連接有振膜，即能向空氣輻射聲音。壓電揚聲器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，消耗功率小，重量較輕，受溫度和濕度的影響較小，成本低，可以制成專供重放高音的單元，用于組合揚聲器中。但由于它的阻抗較高，尤為適用于有線廣播網(wǎng)中。離子揚聲器，用聲頻調(diào)制的高頻信號，在一個特殊的裝置里使空氣電離，電離的強度隨聲頻的信號而改變，使空氣發(fā)生相應(yīng)的膨脹和壓縮，使設(shè)在裝置中的喇叭喉部產(chǎn)生聲波，由喇叭耦合輻射到空氣中去。這類揚聲器高頻性能優(yōu)良，失真小，但低頻性能差，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要使用高壓高頻源、調(diào)制器和屏蔽等裝置，故應(yīng)用受到限制。封閉式揚聲器箱，是一個封閉的箱子，箱的內(nèi)壁裝有吸聲材料，以削弱聲反射，防止駐波的發(fā)生。由于箱子是封閉的，從紙盆背面輻射出來的聲波不會傳到箱外與紙盆前面的聲波相干擾，從而改善了低頻。但因箱內(nèi)空氣的彈性作用，使揚聲器振動系統(tǒng)的順性降低，提高了揚聲器的共振頻率，結(jié)果往往使低頻響應(yīng)變差。由于出現(xiàn)了高順性的揚聲器，彌補了封閉箱的上述缺點，所以用較小的體積可以獲得低頻響應(yīng)良好的效果。倒相式揚聲器箱，又稱低頻反音箱。在安裝低頻揚聲器的面板上，開出一個聲孔，稱倒相孔。如果合理地設(shè)計箱體和倒相孔的尺寸，就能使揚聲器紙盆背面所輻射的低頻聲波的相位，通過倒相孔后，與揚聲器正面所輻射的低頻波相位相同，增強低頻的輻射。這種音箱放音質(zhì)量好，使用相當廣泛。曲徑式揚聲器箱，在箱內(nèi)設(shè)有曲折的聲通道。這樣，使揚聲器紙盆背面輻射的聲波，經(jīng)過一曲折的路徑再傳播到空間。當選擇通道長度為揚聲器共振頻率波長的1／4時，則從通道口輻射出來的聲波與揚聲器正面輻射的聲波相位相同，使低頻范圍展寬。此外，在曲折的通道中設(shè)有吸音材料，對高頻波衰減很大，相對地增強了低頻的輻射。但這種揚聲器箱的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故沒有得到廣泛應(yīng)用。號筒式揚聲器箱：其特點是在安裝低頻揚聲器的面板上，有一個錐形號筒，此號筒能使揚聲器在低頻范圍內(nèi)提高輸出靈敏度，改善低頻特性。號筒的截面積是按一定規(guī)律變化的。號筒口的大小取決于所要求輻射的截止頻率，要求的截止頻率愈低，則號筒的開口面積需要愈大，這樣揚聲器箱的體積也要相應(yīng)加大。組合揚聲器，在需要高保真系統(tǒng)揚聲器的地方，一般要求具有能重放20?20,000赫的頻率范圍。用一個揚聲器實際上達不到上述要求。因而需要用兩個或幾個不同頻率范圍的揚聲器單元，通過分頻的方法，組合安裝在一個助聲箱內(nèi)。這種在一個揚聲器箱內(nèi)裝有幾個揚聲器單元和分頻器，甚至還有音量衰減器的放聲系統(tǒng)，稱為組合揚聲器。三、聲柱由一定數(shù)量同相使用的揚聲器，以直線排列安裝在柱狀的外殼中所構(gòu)成的系統(tǒng)。揚聲器一般為平面的，也有裝成曲面的。各揚聲器的軸線在聲柱內(nèi)可以相互成一角度或位于同一平面上，利用這種排列所存在的聲波干涉現(xiàn)象，使指向性在XY平面較尖銳，在XZ平面較寬，以將聲音發(fā)送得更遠，得到對遠近距離都較均勻的聲場。另外，廳堂擴音也可利用這種指向性，以防止嘯叫，有利于提高擴聲系統(tǒng)的增益。所以聲柱適合大廳、廣場等場合的擴聲。四、音量衰減器在組合揚聲器中，一般高中頻部分靈敏度較高，在放聲時需把它適當降低，這種用來降低高中頻部分音量的裝置叫音量衰減器。通常是通過轉(zhuǎn)換開關(guān)，根據(jù)不同的要求選擇不同的衰減量。但在變換衰減量的同時，一般要求衰減器輸入端的阻抗保持不變，因此需用網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。衰減量以分貝（dB）來表示。五、聲透鏡裝在揚聲器口上的一種裝置，用以展寬揚聲器的高頻指向器。工作原理與光學中的凹透鏡相似，聲波從揚聲器發(fā)出后，中間部分直接輻射，邊緣部分則需繞過聲透鏡的彎曲薄板，使聲傳播路程比中間部分增長，即相當于傳播速度變慢，從而把聲波由平面波變?yōu)榍蛎娌?，使高頻的指向性得以展寬。六、耳機耳機是一種把電能轉(zhuǎn)換為聲能的電聲換能器件。它和揚聲器不同之處是，揚聲器向自由空間輻射聲能，而耳機的作用則是在一個小的空穴內(nèi)造成聲壓。一般俗稱的耳機，是指與人耳聲耦合的電聲換能器、頭環(huán)、頭墊、耳罩等部件組成的整體器件，專業(yè)上稱頭戴耳機。而專業(yè)術(shù)語上的耳機，只指上述整體器件中的電聲換能器。耳機靈敏度，通常表示輸入1毫瓦電功率時，仿真耳中所產(chǎn)生的聲壓級，通常以某一頻率的值（選在頻率響應(yīng)較為平坦處如400赫或1000赫），或某一頻帶的平均值來表示。電動耳機，亦稱動圈耳機。它是由磁路部分（磁體、極靴）、振動部分（振膜、音圈）和外殼等主要部分組成。當音圈通以音頻電流時，根據(jù)電磁學中佛來明左手法則，在輸入電流和空隙內(nèi)磁通相交平面的垂直方向會產(chǎn)生策動振膜振動的策動力，因此振膜發(fā)生聲波。電動耳機頻率響應(yīng)較寬，音質(zhì)較好。主要用于廣播、電影錄音擴聲監(jiān)聽或作標準受話器等。壓電高聚合物耳機，采用具有壓電性能的高分子聚合物薄膜（如聚偏二氟乙烯薄膜等）做成的耳機。由于此材料可以做成僅8微米厚的薄膜，因而耳機的頻率響應(yīng)寬，瞬態(tài)