聲腔設(shè)計(jì)知識(shí)演示教學(xué)

聲腔知識(shí)簡(jiǎn)介

深圳聯(lián)創(chuàng)宏聲電子有限公LIANCHUANGHONGSHENGELECTRONICS.CO.，LTD1聲腔結(jié)構(gòu)的作用及組成聲腔對(duì)Speaker的影響Speaker箱體對(duì)NETBOOK的影響附錄二(圖片)手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析目錄2聲腔結(jié)構(gòu)的作用及組成一、聲腔的作用：

聲腔可以在一定程度上調(diào)整SPEAKER的輸出頻響曲線，通過(guò)聲腔參數(shù)的調(diào)整改變音樂(lè)聲的高、低音效果對(duì)于音樂(lè)聲音質(zhì)的優(yōu)劣影響很大。同一個(gè)音源、同一個(gè)SPEAKER在不同聲腔中播放效果的音色可能相差較大，有些比較悅耳，有些則比較單調(diào)。合理的聲腔設(shè)計(jì)可以使音樂(lè)聲更加悅耳。

聲腔設(shè)計(jì)包括以下五個(gè)方面：

1.后聲腔、2.前聲腔、3.出聲孔、4.密閉性、5.防塵網(wǎng)、

如：圖1

3聲腔對(duì)Speaker的影響后聲腔對(duì)聲音的影響

后聲腔主要影響音樂(lè)聲的低頻部分，對(duì)高頻部分影響則較小。音樂(lè)聲的低頻部分對(duì)音質(zhì)影響很大，低頻波峰越靠左，低音就越突出，主觀上會(huì)覺(jué)得音樂(lè)聲比較悅耳。一般情況下，隨著后聲腔容積不斷增大，其頻響曲線的低頻波峰會(huì)不斷向左移動(dòng)，使低頻特性能夠得到改善。但是兩者之間關(guān)系是非線性的，當(dāng)后聲腔容積大于一定閾值時(shí)，它對(duì)低頻的改善程度會(huì)急劇下降,如圖所示：4聲腔對(duì)Speaker的影響

前聲腔對(duì)聲音的影響

前聲腔對(duì)低頻段影響不大，主要影響音樂(lè)聲的高頻部分。隨著前聲腔容積的增大，高頻波峰會(huì)往不斷左移動(dòng)，高頻諧振點(diǎn)會(huì)越來(lái)越低。前聲腔太大或太小對(duì)聲音都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。同時(shí)，由于出聲孔面積對(duì)高頻也有較大的影響，因此設(shè)計(jì)前聲腔時(shí)，需考慮出聲孔的面積，一般情況下，前聲腔越大，則出聲孔面積也應(yīng)該越大。

當(dāng)前聲腔過(guò)小時(shí)，還會(huì)造成一個(gè)問(wèn)題，即出聲孔的位置對(duì)高頻的影響程度急劇增加，可能會(huì)給外觀設(shè)計(jì)造成一定的困難。

結(jié)合設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，一般希望前聲腔的墊片壓縮后的厚度在0.3~0.5mm之間。

6出聲孔面積對(duì)聲音的影響出聲孔的面積（即在SPEAKER正面上總的投影有效面積）對(duì)聲音影響很大，而且開(kāi)孔的位置、分布是否均勻?qū)β曇粢灿幸欢ǖ挠绊懀涑潭扰c前聲腔容積有很大關(guān)系。一般情況下，前聲腔越大，開(kāi)孔的位置、分布對(duì)聲音的影響程度就越小。出聲孔的面積對(duì)頻響曲線的各個(gè)頻段都有影響，在不同條件下，對(duì)不同頻段的影響程度各不相同。當(dāng)出聲孔面積小于一定的閾值時(shí)，整個(gè)頻響曲線的SPL值會(huì)急劇下降，即音樂(lè)聲的聲強(qiáng)損失很大，這在設(shè)計(jì)中是必須禁止的。當(dāng)出聲孔面積大于一定閾值時(shí)，隨著面積增大，高頻波峰、低頻波峰都會(huì)向右移動(dòng)，但高頻變化的程度遠(yuǎn)比低頻大，低頻變化很小，即出聲孔面積的變化主要影響頻響曲線的高頻性能，對(duì)低頻性能影響不大。

聲腔對(duì)Speaker的影響7

出聲孔面積與高頻諧振點(diǎn)的變化呈非線性關(guān)系，且與前聲腔大小有一定的聯(lián)系，如圖4示

聲腔對(duì)Speaker的影響

圖4中，橫坐標(biāo)表示出聲孔的面積，單位mm2?？v坐標(biāo)表示高頻諧振點(diǎn)變化的對(duì)數(shù)值8

綜上所述，前聲腔、出聲孔面積設(shè)計(jì)推薦值如上表。表中:最小值表示當(dāng)出聲孔面積小于該值時(shí)，整個(gè)頻響曲線會(huì)受到較大影響，音量會(huì)極大衰減。

有效范圍表示出聲孔面積在此范圍之內(nèi)，一般能滿足基本要求。需要強(qiáng)調(diào)是：如果出聲孔在前聲腔投影范圍內(nèi)，分布比較均勻，且過(guò)中心，那么可以取較小值，否則應(yīng)取偏大一些的值。建議在一般情況下，不要取有效范圍的極限值。

聲腔對(duì)Speaker的影響9

后腔密閉性對(duì)聲音的影響后聲腔是否有效的密閉對(duì)聲音的低頻部分影響很大。當(dāng)后聲腔出現(xiàn)泄漏時(shí)，低頻會(huì)出現(xiàn)衰減，對(duì)音質(zhì)造成損害，它的影響程度與泄漏面積、位置都有一定的關(guān)系,主要指箱體內(nèi)部所構(gòu)成的聲腔或者泄漏孔對(duì)Speaker的性能或者聲音產(chǎn)生的影響，如下頁(yè)圖示所示：聲孔、前腔、內(nèi)腔、泄漏孔等等都會(huì)對(duì)NETBOOK的整體音質(zhì)表現(xiàn)產(chǎn)生影響。一般情況下，泄漏面積越大，低頻衰減越厲害。泄漏面積與低頻諧振點(diǎn)的衰減成近似線性的關(guān)系，如圖5示

聲腔對(duì)Speaker的影響圖5中，橫坐標(biāo)表示泄漏面積，單位mm2?？v坐標(biāo)表示無(wú)泄漏與有泄漏情況下低頻諧振點(diǎn)之差

10在同等泄漏面積情況下，后聲腔越小，低頻衰減越厲害，即泄漏造成的危害越大，如圖6示聲腔對(duì)Speaker的影響綜上所述，建議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能保證后聲腔的密閉，否則可能會(huì)嚴(yán)重影響音質(zhì)。11

合適的設(shè)計(jì)是：首先要用RubberRing，即環(huán)形膠墊（Poron或EVA等）把Speaker與箱體外殼密封起來(lái)，使聲音不會(huì)漏到NETBOOK內(nèi)腔，然后就是聲孔、前腔、內(nèi)腔的合理配合。

泄漏孔主要是NETBOOK無(wú)法密封位置的聲漏等效而成的，泄漏孔以遠(yuǎn)離Speaker為宜，即NETBOOK無(wú)法密封的位置要盡量遠(yuǎn)離Speaker，Speaker單體背面的發(fā)聲孔一定要自由敞開(kāi)，且要與整個(gè)機(jī)殼的后腔相通,這樣可以使得NETBOOK的整機(jī)的音質(zhì)表現(xiàn)較好。聲腔對(duì)Speaker的影響12

防塵網(wǎng)對(duì)聲音的影響相比于其他幾個(gè)因素，防塵網(wǎng)對(duì)聲音的影響程度較小，它主要是影響頻響曲線的低頻峰值和高頻峰值，其中對(duì)低頻峰值影響較大。

防塵網(wǎng)對(duì)聲音的影響程度主要取決于防塵網(wǎng)的聲阻值和低頻、高頻峰值的大小。一般情況下，峰值越大，受到防塵網(wǎng)衰減的程度也越大。

防塵網(wǎng)主要有兩個(gè)作用，防止灰塵和削弱低頻峰值，以保護(hù)SPEAKER。目前，我們常用的防塵網(wǎng)一般在250?！?50＃之間，它們的聲阻值都比較小，基本上在10Ω以下，對(duì)聲音的影響很小，所以一般采用SPEAKER廠家提供的防塵網(wǎng)差異不會(huì)非常大。因此從防塵和聲阻兩個(gè)方面綜合考慮，建議采用300＃左右的防塵網(wǎng)。

我們以往采用的不織布防塵網(wǎng)存在一個(gè)問(wèn)題，由于不織布的不同區(qū)域密度不一樣，因此不同區(qū)域聲阻也不一樣，可能會(huì)造成同一批防塵網(wǎng)的聲阻一致性較差。但不織布的成本比防塵網(wǎng)低很多，因此建議設(shè)計(jì)中綜合考慮性能和成本，

在高檔機(jī)型中，盡可能不要采用不織布作為防塵網(wǎng)。

聲腔對(duì)Speaker的影響13

Speaker箱體的安裝位置

因NETBOOK工作時(shí)，CPU與硬盤(pán)的產(chǎn)生很高的溫度，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。所以Speaker箱體安裝位置盡可能遠(yuǎn)離硬盤(pán)，這樣可以使得NETBOOK的整機(jī)的音質(zhì)表現(xiàn)較好。同樣，Speaker箱體的工作也會(huì)影響硬盤(pán)的損壞。

Speaker箱體對(duì)NETBOOK的影響

Speaker箱體的安裝方式

在安裝Speaker箱體時(shí)，與NETBOOK的接觸部位需加橡膠圈、EVA等防震材料，防止產(chǎn)生共振。這樣可以使得NETBOOK的整機(jī)的音質(zhì)表現(xiàn)較好。

14附錄二聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15附錄二聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16附錄二聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17附錄二聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析揚(yáng)聲器安裝于機(jī)殼之后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)示意圖1：19手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析由此結(jié)構(gòu)，可得其等效線路圖為：圖2圖220手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析其中：Bl為機(jī)電轉(zhuǎn)換系數(shù)；eg為信號(hào)源的電壓；Re為揚(yáng)聲器直流阻；Rg為信號(hào)源的內(nèi)阻；Sd為揚(yáng)聲器的有效輻射面積；MAS為揚(yáng)聲器振膜與音圈的等效聲質(zhì)量；CAS為揚(yáng)聲器振膜的等效聲順；RAS為揚(yáng)聲器振膜的等效聲阻；MAR、RAR分別為揚(yáng)聲器振膜正面的輻射聲質(zhì)量及輻射聲阻；MAB、RAB分別為揚(yáng)聲器振膜背面的輻射聲質(zhì)量及輻射聲阻；MA1、RA1分別為揚(yáng)聲器支架背面開(kāi)孔的等效聲質(zhì)量及等效聲阻（此部分聲阻也包括外加阻尼的等效聲阻）；MA2、RA2分別為機(jī)殼正面發(fā)音孔的等效聲質(zhì)量及等效聲阻；MAL、RAL分別為揚(yáng)聲器正面與機(jī)殼之間由于泄漏而產(chǎn)生的聲質(zhì)量及聲阻；CA1為揚(yáng)聲器振膜背面與盆架之間容積的等效聲順，CA1=V1/ρc^2；CA2為揚(yáng)聲器振膜正面與機(jī)殼之間容積的等效聲順，CA2=V2/ρc^2；CA3為揚(yáng)聲器背面與機(jī)殼之間后腔容積的等效聲順，CA3=V3/ρc^2；21手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析揚(yáng)聲器在機(jī)殼正面的安裝，均是將揚(yáng)聲器緊貼面板安裝，故其正面的腔體容積V2很小，即CA2亦很小，在較低頻時(shí)（一般指音頻范圍內(nèi)）其產(chǎn)生的聲抗很大，故此支路可看作開(kāi)路。同理，揚(yáng)聲器振膜背面與支架之間形成的腔體容積也足夠小，故此支路亦可看作開(kāi)路。另外，揚(yáng)聲器與機(jī)殼之間是密閉的，其產(chǎn)生的泄漏很小，故MAL、RAL支路很小，可以忽略。故圖1的等效線路可以簡(jiǎn)化為圖3所示的等效線路圖。圖322手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析一般地，機(jī)殼正面無(wú)須增加任何的外加阻尼，而機(jī)殼本身的阻尼也很小，可以忽略不計(jì)，故RA2可以忽略。對(duì)于揚(yáng)聲器來(lái)說(shuō)，振膜本身的阻尼是很小的，通常需要外加阻尼來(lái)調(diào)節(jié)，即通過(guò)調(diào)節(jié)RA1來(lái)調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器單體的性能（主要調(diào)節(jié)Qts）。令MA=MAS+MAR+MAB+MA1+MA2RA=（Bl^2/((Rg+Re)*Sd^2)+RAS+RAR+RAB+RA1則圖3的等效線路可以簡(jiǎn)化為圖4所示的等效線路。

圖423手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析對(duì)于特定的揚(yáng)聲器來(lái)說(shuō)，MAS、MAR、MAB均為定量，且從上式中可以看出，MA1、MA2影響整體聲質(zhì)量MA，而輻射聲壓Pr為：Pr=ρ/(4πr)*eg*Bl/((Rg+Re)*Sd*MA)*G(jw)從上式中可以輸出聲壓的輻值與MA成反比，故一般要求MA1、MA2盡可能小。而MA2=ρ(l2+Δl2/S2,MA1=ρ(l1+Δl1)/S1,其中，l1、l2為開(kāi)孔的深度，Δl2、Δl1為開(kāi)孔的末端校正，S1、S2為開(kāi)孔的面積。那么從上式中可以看出，要求發(fā)聲孔的面積盡可能大故要求機(jī)殼的開(kāi)孔面積盡可能大。

另外，揚(yáng)聲器單體的fo=1/(2*π*(MA*CAS)^(1/2))；而裝機(jī)之后，系統(tǒng)的諧振頻率fc=1/(2*π*(MA*CA)^(1/2))，由圖4所示的等效線路圖可知，CA是聲順CAS和CA3的串聯(lián)：CA=(CAS*CA3)/(CAS+CA3)由以上三式可得，fc=(1+(CAS/CA3))^(1/2)*fo24手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析由此可以看出，揚(yáng)聲器的等效容積是一定的，而如果CA3越大，即V3越大，fc將會(huì)越低，越接近于揚(yáng)聲器單體的fo。反之，如果后腔容積V3越小，則揚(yáng)聲器裝腔之后的整體fc將越高，整體的低頻效果將越差。故一般要求在條件允許的情況下，后腔容積盡可能大；同時(shí)要利用機(jī)殼后腔所有可利用的容積，保證揚(yáng)聲器單體背面與整個(gè)后腔相通。故要求后腔的容積盡可能大。再觀察圖1結(jié)構(gòu)圖及圖2所示的等效線路圖，如果機(jī)殼后腔中有障礙物將盆架背面的發(fā)聲孔堵住，則等效線路圖2中的CA3將變成無(wú)窮大，即CA3相當(dāng)于短路。而以上亦描述過(guò)，機(jī)殼正面發(fā)聲孔以及盆架背面的發(fā)聲孔都盡可能的大，而且機(jī)殼正面發(fā)聲孔阻尼也很小，故可忽略MA2、RA2、MA1；同時(shí)機(jī)殼正面的體積V2很小，此支路相當(dāng)于開(kāi)路；另外，忽略泄漏MAL、RAL，故圖2中的等效線路可以簡(jiǎn)化為圖5：25手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析由上圖中可得fo’=(1+CAS/CA1)^(1/2)*fo而一般CA1很小，通常要比CAS小得多，故導(dǎo)致結(jié)果fo’變得很高，最終結(jié)果是基本上不存在低頻性能。故揚(yáng)聲器單體背面的發(fā)聲孔一定要自由敞開(kāi)，且要與整個(gè)機(jī)殼的后腔相通。圖526手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析圖2中描述到泄漏，也就是說(shuō)，如果揚(yáng)聲器正面與機(jī)殼安裝不密閉，則圖2所示的等效線路中的泄漏阻將不能忽略。同上，忽略MA2、RA2、CA2、CA1、