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1、扬声器的介绍课件,11).DUST CAP(防塵蓋),10).GASKET,9).SURROUND(懸邊),3).TOP PLATE（华司）,2).MAGNET（磁铁）,1).POLE PIECE(YOKE)-T铁,7).VOICE COIL(音圈),6).SPIDER/DAMPER,8).CONE PAPER(紙盆),LEAD WIRES,4).FRAME（盆架）,扬声器的结构分解,5).TERMINEL（端子）,扬声器的工作原理：,电动式扬声器自1925年创立至今，已有80年的历史，结构上作过很多改进，使扬声器的性能有较大的改善。锥形扬声器多为直接辐射式扬声器，其振膜直接向周围介质（空气）
2、辐射声波。其圆锥形振膜，通常为纸质，俗称纸盆。使电动式扬声器的振膜发生振动的力，即为电.磁.声对载流导体的作用力，称为 电动式换能器的力效应，其大小由下式决定：F=Bli 式中B为磁隙中的磁感应密度（单位：Wb/m2)i为流经音圈的电流（A）。l为音圈导线的长度（m）。F为磁场对音圈的作用力（N）。然而，一旦音圈受力运动，就会切割磁隙中的磁力线，从而在音圈内產生感应电动势，这个效应称为电动势换能器的电效应，其感应电动势的大小为：E=Blv 式中v为音圈的振动速度（m/s）。E为音圈中的感应电动势（V）。电动式换能器的力效应和电效应总是同时存在，相伴而生的。以后我们将会看 到，由于电效应的存在，
3、将对扬声器的电阻抗特性产生极大的影响。音圈在磁场中的受力情况，如右图所示。,一.T铁,T 铁的作用:导磁.固定磁铁;T铁材质是:SWRCH 6A S（steel钢材).W(wire线状).R(Ring圈状）CH(Cold Heading冷镦）T 铁的成型工艺:锻造成型T铁的表面处理:(前处理:表面喷砂.车刀纹加工)电镀.烤漆等；,扬声器的材料介绍,二.华司,华司的作用:导磁.连接磁铁与盆架;华司材质是:SPHC S（steel钢材).P(Plate板状).HC(Heat Cut热轧）华司的成型工艺:冷间冲压成型华司的表面处理:(前处理:表面喷砂.车刀纹加工)电镀.烤漆等；,或,磁铁的作用:提供
4、恒定的磁场（储存磁能）;磁铁材质是:铁氧体磁铁(钙锶铁氧体与钡锶铁氧体)钕铁硼 和 铝镍钴（烯土）磁材性能又分等级:Y25.Y30.Y35/N30 N35 N40 N30H磁铁的成型工艺:挤压成型后高温烧结而成磁铁的表面处理:铁氧体为打磨处理.钕铁硼为电镀处理；,三.磁铁,或,四.盆架,盆架的作用:为振动系统提供支撑平台;盆架的材质是:钢铁材质.铝材质.锌材质.塑胶材质盆架的加工工艺:钢材为冲压成型。铝和锌为压铸成型.塑 胶为射出成型盆架的表面处理:电镀.烤漆.喷涂（塑胶）；,端子的作用:固定传输线（传导接插）;端子的材质是:铜片或铁片+纸纤维板或直接的叶片及PCB板类 端子的加工工艺:冲压成
5、型端子的表面处理:电镀锡或锌；,五.端子,六.弹波,弹波的作用:1）.为振动系统的平衡提供支撑作用;2）.控制振动系统的顺性（柔顺性）弹波的材质是:棉布.化纤.蚕丝.CONEX.聚脂类等弹波的加工工艺:树脂含浸后热压成型.冲压切断,音圈的作用:音圈是SP的心脏.通过磁感应产生驱动力;音圈的材质是:其材质分管材和线材 管材（Bobbin）:PSV(牛皮纸）.NSV（石棉纸）.ASV（铝）.KSV（KAPTON）.TIL（聚脂类玻璃纤维）等音圈线的种类 几乎都用铜线和铝线及铜扁线和铝扁线，至于铜线和铝线的导电率和比重，铜线和铝线的导电率和比重 区 分 比 重 导电率 如下：软铜线 5.810(v/
6、m)8.910(kg/m3)铝 线 3.5410(v/m)2.710(kg/m3)值得注意的是：纸管音圈的内径因天气的湿度有较大的变化，湿度高时内径大，所以内径大的时侯可以将纸管套好适当加温干燥之后再绕线；内径偏小时可适当洒一点清水之后再套。清水量要少，否则纸管会软化。音圈所用材料的种类：项 目 代 号 内 容 音圈 线的 种类 PESVW 俗称SV，耐热铜线，做好音圈的烘烤温度为180200oC CCAW 耐热铝线，做好音圈的烘烤温度为180oC WA 一般铝线 WC 一般铜线（用Lock线），做好音圈不需烘烤，若烘烤温度小于100oC 线 管 材 质 种 类 AL 一般不耐热铝铂+Lock
7、线 ASV 耐热铝管亮片+SV线 PSV 耐热纸管+SV线 TSV Till管+SV线 PL 耐热纸管+Lock线 PE Lock线一般纸管 KSV KAPTON+SV线，NSV 耐热防潮纸管+SV线,七.音圈,音圈管材及耐温：NO.管 材 耐 温 厚 度（单位：mm）1 Senak Paper 100C120C 0.06 2 Kraft Paper 150C200C 0.05、0.07、0.10 3 Nomex411 200C260C 0.13 4 Nomex 200C220C 0.07、0.13 5 Spunlace Nomex 200C260C 0.13 6 Cequim(白色的纸)19
8、0C250C 0.13 7 SV Aluminium 150C280C 0.03、0.05、0.075、0.10 8 Lock Aluminium 100C120C 0.03、0.05、0.075、0.10 9 Kapton 220C300C 0.03、0.05、0.075、0.125 10 Glass Filber/Til 220C250C 0.07、0.13 11 Black Aluminium 150C300C 0.08、0.13 12 Black Kapton 150C280C 0.075、0.13 音圈的卷线高和重量 把绕制音圈的线绕在bobhin上，绕线部分的幅度就叫做卷线高（或称
9、卷幅），对音圈的性能起决定性作用就是音圈的卷线高和质量。a、音圈的卷线高 卷线高在音圈尺寸中，对音圈性能有决定性影响的就是卷线高，通常对音圈承受的力量，下用F=Bli来表示，为此使一比例系数所在之因素（Foce Fator），BL在音圈的振动中，经常保持一定高度，故音圈的卷线高与上片（Plate）的厚度有非常重要的关系。把音圈的卷幅作为tv，铁片厚作为tp，则tv与tp的关系有三种：tv=tp tvtp tvtp考虑时，因为实际上除磁隙内有磁通外，在磁隙外侧亦有磁通存在，故在设计上这一点要考虑在内。由上知音圈的卷线高概由振幅来决定.,）tv=tp时，音圈中通以电流，音圈运动使得音圈在磁隙中的卷
10、幅tv发生变化，即tv/tv1，于是力的因素就发生了变化，因而无法避免有失真的情形发生。）tvtp(tptv)时，音圈卷巾在于铁片厚度之中，通电流音圈振动时，若振幅1/2（tv-tp），则在磁隙中的卷线高未发生变化，力的因素也就未发生变化，因而不会产生失真。因此通常音圈的卷线高都按振动的振幅和tp的关系来决定，这是以失真为主要条件着眼;因振幅是基于扬声器的有效振动半径，周波数，效率和输入电力来决定的。至于所谓宽音圈的作法，是用卷线高的较宽的音圈，为尽可能降低fo之目的而使用，而振幅是周波数自乘的反比，为使fo所在的振幅增大，自需配合振幅的要求加大音圈的卷线高。但须注意的是，磁通对卷线高相交的部
11、分因卷线高的加大而减少，因而会降低发声效率。b、音圈的质量对喇叭的效率有直接的影响，音圈导体的质量是振动系等价质量的一半时，效率最佳，而且铝线要比铜线的效率好。音圈较重时，会使高频响应低落，而使高音域的共振周波数低落，故设计时需对音圈的卷巾与质量兼顾，特别是全频的（2020KHz）。设计上要求（一般音圈的质量应是与振膜的质量相当为宜）.以使其得到更好的平衡性；,八.振膜（鼓纸）,鼓纸的作用:推动空气（发声）;鼓纸是由悬边和堆体(胴体)组成，其两个的作用分工是不同 的.推动空气的主要任务是由胴体来完成的.而悬边在这时主要是起支撑作用,同时控制着振动系统的顺性.胴体的材质是:纸浆.玻纤.化纤.PP
12、.铝金属等悬边的材质是:布.橡胶.PU.泡棉等胴体的加工工艺:一般分为紧压(Press).半松压(SemiPress)松压(NON Press).射出成型(Injection).真空吸塑(Sheet).编织类等.悬边的加工工艺:一般是热压成型表面处理:一般纸类为喷漆涂装.PP有喷漆和电镀.金属的有电镀与阳极处理,九.垫圈（压边）,垫圈的作用:1.保护悬边被压变形(便于产品包装运输);2.同时有强化悬边贴合牢度的作用.3.便于客户安装使用及装饰作用;垫圈的材质是:纸材.EVA.塑胶.金属等垫圈的加工工艺:纸材类一般是用积层纸进行压制或捲管后烘干 或晒干.再进行冲压或剪切制作完成.EVA是发泡类材
13、料进行冲压切断完成 塑胶是注塑成型 金属类是冲压成型表面处理:一般纸材为染色或涂装.EVA为材料本色(黑.白)塑胶类有喷漆和电镀.金属的为电镀处理,十.防尘帽,防尘帽的作用:1.防尘帽故名思意就是防灰尘进入磁间隙的;2.同时有强化胴体刚性的作用.3.还有补偿高频的作用;防尘帽的材质是:纸材.PP.PU.PEI.金属及其它等等防尘帽的加工工艺:纸材类是同鼓纸的工艺.PP.PEI.PU类均为热压成型 金属类是冲压成型的表面处理:纸材类同胴体的制作.PP.PEI.金属均为电镀.PU 同橡胶工艺,本色（化工调色料）,十一.锦丝线,锦丝线的作用:信号传输.传导;锦丝线的材质是:铜薄加棉线或CONEX材线
14、及其它金属线等等锦丝线的加工工艺:编织.绞织表面处理:镀胴.镀银.镀金 一般稍好的锦丝线表面还会有上蜡（抗氧化和助焊作用）,扬声器的相关名词说明：,标称阻抗(Impedance):也被称为额定阻抗，制造商产品标准所规定的阻抗值，在该阻抗上扬声器可获得最大功率。扬声器的额定阻抗是一个纯电阻的阻值，它是被测扬声器单元在谐振频率后第一个阻抗最小值，它反映在上述扬声器阻抗曲线上是谐振峰后曲线平坦部分的最小阻值。这时音圈电感所产生的反电动势和音圈振动所产生的反电动势因大小相等方向相反而相互抵消，使扬声器的阻抗值近似等于音圈的直流电阻。a.是音圈的直流电阻,不受频率变化的影响 b.是线圈感抗引起的阻抗值(
15、频率越高阻抗越大)c.是由于线圈切割磁场产生的逆电流因方向正好与输入的电流方向相反,从而 产生阻碍所引起的电阻值.,共振频率（f0）:共振频率也称谐振频率.因扬声器的输入阻抗是随频率的变化而变化的，而扬声器在低频段某一频率处，输入阻抗值会增至到最大时，这一频率称为共振频率fo,共振频率与扬声器的振动系统有关，振动系统质量越大，纸盆折环、定心支片(弹波)越柔软其共振频率也就越低。通常情況下,FO的在溫度是20濕度4080%时FO值一般会相差6%-8%.溫度和濕度越高,FO越低,反之,FO值高.,灵敏度（SPL）：当输入扬声器的功率为1W时，在扬声器开口轴线上一米处测出的平均声值记录声压通常都是以
16、dB（分贝）作单位,dB是decibel的英文缩写.用以表示输出增益或损耗及相关功率位准的标准单位.中文名称叫做”分贝”;当以1毫瓦功率为基准时,则以dBm表示.简单一点理解也是指输入功率与输出功率之比的一个换算.但平常我们会看到音压是用SPL来表示,这是Sound Pressure Level的英文缩写这是音压基准的意思.通常一个健康青年，对1000Hz频率的声音可听音阀是约为0.002(ubar).也就是最小可听音压值.以此作为音压的基准(位准值).则：(人耳的可听音压范围是从0120dB之间)一般在产品规格书中的SPL值，是指输入给扬声器的功率为1W时，在扬声器开口轴线上一米处测出的声压
17、曲线上,于1个倍频程范围内取其四个频点所计算出来的平均声压值.,扬声器的相位（极性）：,什么是相位？相位说穿了，就是描述一个波的即时状态的一个物理量而已，其单位是角度。波完整的振荡一遍就是360度，如果振荡到波峰，那么相位就是90度。如果振荡到波谷，那么相位就是270度。（为何要用角度来作为相位的单位？那是为了计算方便，比如正弦交流电流它的公式是i=Isin2ft。i是交流电流的瞬时值，I是交流电流的最大值，f是交流电的频率，t是时间。随着时间的推移，交流电流可以从零变到最大值，从最大值变到零，又从零变到负的最大值，从负的最大值变到零。在三角函数中2ft相当于角度，它反映了交流电任何时刻所处的
18、状态，是在增大还是在减小，是正的还是负的等等。因此把2ft叫做相位，或者叫做相。比如波峰时候，相位为90度，那么i=Isin90=I 最大值）所以，各位应该清楚，只有对于波，相位才有意义。比如交流电就有相位之说，声波也有相位之说。至于直流电，就没有相位之说了。而左右声道的两条直流电之间，你可以假设其有“相位差”的存在，实际上，这不是相位差，这是时间差。波之间才有相位差，直流电之间，存在的是两个电流的时间差（比如A电流在时间上比B电流快一些）。方便起见，我在左右声道的直流电之间的时间差也就用相位差来表达。,o,极性判定：在制作、使用扬声器时，要特别注意扬声器的正负极。在装配音箱时，如果把“+-”
19、极接反，扬声器就会产生相位失真。在维修扬声器和音箱时，经常见到国内外的扬声器生产厂家的标识不一致面介绍四种判别扬声器极性的方法：一是用1.5V电池触及扬声器的“+、-”端，低频扬声器的纸盆上下推动大些，高频扬声器的纸盆或震膜推动小一些。电池“+”极接扬声器“+”端，纸盆或振膜向上推动时，电池“+”极触及的端子为扬声器的“+”极。二是用指针式万用表触及扬声器的“+、-”极，纸盆向上推动，红笔接的一端为扬声器的“-”极，黑表笔接的一端为扬声器的“+”极。三是在场声器的修理组装中可以从音圈的绕线方向来判断其极性，见图。顺时针方向绕，头为“+”极，尾为“-”极。逆时针方向绕头为“-”极，尾为“+”极。
20、四是用指针式万用表的直流50A档表置于扬声器的“+、-”极，按压扬声器的纸盆，万用表指针顺时针方向摆动时，红表笔接的一端为“-”极，黑表笔接的一端为“+”极。万用表指针往逆时针方向摆动时，红表笔接的一端为“+”极，黑表笔接的一端为“-”极。,有效频宽 有效频宽也称实效周波数,是指扬声器频率响应的有效范围,也称为该产品的可听音频率范围.一般按国标要求,是指从扬声器最低共振频率fo的下限频率作为始点,终点为该产品频率高频的有效频点范围.终点频率的决定方法依国标为:在用正弦信号测得的频响曲线上,选一个峰谷小于1/3oct的频段范围取四个频率点,用这四个频点对应的音压值计算出一条平均音压线,再按平均音
21、压线下降10dB时所对应的高频曲线频率点即为终点频率.(原则上在有效频率范围内曲线不得出现大于1/9oct宽度的频率峰和谷),标称功率 标称功率又称额定功率或不失真功率，它是非线性失真不超过标准规范条件(一般不超过7-10%)下的最大输入功率。扬声器在这一正常功率下长期工作不应损坏或出现异常。扬声器所能承受的功率大小是扬声器单元的一个重要指针，它的单位是W或VA。具体讲就是:扬声器的功率是指在某些特定的输入条件下扬声器单元从功率放大器所获得的电功率即扬声器单元所消耗的电功率，而不是指扬声器单元所产生的声功率.其实扬声器从功率放大器中所获得的大部分能量都转换成为热能了，只有其中很小一部分被转换成
22、为声能。扬声器单元输出的声功率与它输入这些声功率所需用电功率之比称为扬声器的效率。我们平时所听到的各种语言和音乐节目信号是一个由多种频率复合而成的瞬态信号。根据频谱分析，噪声信号是一个连续的，无规则的信号，它与我们的语言和音乐节目信号十分相似，用噪声信号仿真现实生活中的语言和音乐节目信号，对扬声器单元进行电声性能测试，常常可以获得比用纯音信号更符合实际使用情况的测试结果。目前测试扬声器承受功率时大多使用噪声信号发生器。噪声是一种不规则间歇的信号，一般测试用的噪声信号有白噪声和粉红噪声两种，“白”和“粉红”这两个词是由这两种噪声的频谱决定的.白噪声是一种随机噪声，这种噪声信号中包含从20H-20
23、H的各种频率.且这些噪声信号的能量呈均匀分布；粉红噪声也是一种随机噪声，但它的能量分布与频率成反比，因此，粉红噪声中的低频成分较多。测量时由功率放大器馈送给被测扬声器一定的信号功率，被测扬声器两端输入噪声电压有效值的平方与被测扬声器阻抗的比值即为该扬声器的承受功率。,额定最大正弦功率 扬声器的额定最大正弦功率是指被测扬声器单元在额定频率范围内输入一定电压值的连续正弦波信号，信号持续一小时扬声器单元不发生热和机械损坏时所承受的连续正弦波有效值功率，一般称为RMS连续功率（即正弦波平方根功率)由于正弦波信号无法真实地仿真实际音乐节目中的各种瞬态信号，疏忽了实际音乐节目信号中许多比正弦波有效值高出很
24、多的瞬态峰值信号对扬声器的影响。因此，这种扬声器承受功率的表示方法已很少采用。最大噪声功率 扬声器的最大噪声功率是指信号发生器将某一额定频率范围内的粉红噪声信号馈给被测扬声器单元，被测扬声器单元在这种功率条件下连续工作100小时后不发生热和机械损伤，这时输入被测扬声单元的粉红噪声信号电压值的平方与被测扬声器单元阻抗的比值就叫扬声器单元的最大噪声功率。长期最大功率 扬声器的长期最大功率是指信号发生器将某一额定频率范围内的粉红噪声信号馈给被测扬声器单元，每次信号持续1，中间停顿2，重复10次。被测扬声器单元在这种功率条件下不发生热和机械损伤，这时输入被测扬声器单元的粉红噪声信号电压值的平方与扬声器
25、单元阻抗的比值就叫扬声器单元的长期最大功率。,短期最大功率 扬声器的短期最大功率是指信号发生器将某一额定频率范围内的粉红噪声信号馈给被测扬声器单元。每次信号持续1，中间停顿60，重复60次。被测扬声器单元在这种功率条件下不发生热和机械损伤，这时输入被测扬声器单元的粉红噪声信号电压值的平方与被测扬声器单元阻抗的比值就叫扬声器单元的短期最大功率。Q值(品质因数)扬声器的Q值是扬声器的品质因数.用以衡量扬声器低频声音尖锐度的一个重要参数.Rv:指音圈直流阻抗 Mms:扬声器有效振动质量 Cms:扬声器振动系统柔顺性 B:磁回间隙磁强度 L:线圈的有效长度 从上面的式中我们可以知道,改变Q的最有效方法
26、 是改变其磁场强度与线圈的有效长度.在音质感上,Q不宜太小,否则就低频没有力;但如果Q太大时,则声音太僵硬,无低频回响了.严重时会产生无法控制的”澎澎”声.使低频浑浊.失去了低频感.(右图:Q值对频响曲线的影响与变化),指向性 扬声器在不同方向上声辐射本领是不同的，表示这种性能的指标叫辐射指向性，指向性与频率有关，扬声器的辐射指向性随频率升高而增强，一般在250-300Hz以下，没有明显的指向性.指向性产生的原因:如图:对于锥形扬声器,在正面轴方向从锥体各部位 发声的距离大体相等.在偏离轴线方向时,锥体各部 分到听音点就产生了距离差,当距离差等于波长的 二公之一时,其声波相位刚好相反,那么声音
27、就会相 互抵消.这样听音点就听不到声音了或因为相位差的不同,造成抵消的强度就会有 差别.这就是频率不同波长不同,那么其指向性也就不同了.,扬声器的失真 扬声器的失真是指扬声器工作时因振动系统产生分割及振动不平衡或受力不均所产生的一种非线性曲线工作状态称为失真.引起扬声器失真的主要原因有以下三部份:一.磁回驱动部份(如:磁场中磁束分布不均.信号电流源失真.输入功率过载)二.支撑部份(如:音圈.弹波.防尘帽.盆架.”R”边)强度不足或支撑力的不平衡等 三.发声(振动板)部份(主要是因为活塞运动转为分割运动时振膜的振动不协调导致非线性变化)扬声器失真的大小”国标”中规定常规产品扬声器的失真率不应大于
28、10%,d:喇叭的振动板口径,入:喇叭的最低共振频率的波长,近场,远场,d2,入,r,P,r:声音传播的距离,声音辐射示意图：,声波频率范围图：,点声源的传播示意图：,自由场中声波的传播示意图：,声音在自由场中的随距离作衰减传播,声压呈 1 r 衰减,r,P,当距离足够远时声压趋于稳定,扬声器频响曲线频段分布图：,dB,20KHz,0,150Hz,500Hz,5000Hz,低音频段,中低音段,中高音段,高音段,90,平均声压线,10dB,f1,f2,1,2,3,4,频率响应特性的简单分析参考:1段:此段频响的走向主要决定于扬声器系统的磁路部份,磁路越大或磁性越强,此部份曲线往低频下降的越快.另
29、外此段频响的走向还决定于扬声器系统的弹性强度部份,弹性恢复力越大 此部份曲线在低频Q的地方升的越高.2段:此段频响的走向主要决定于扬声器系统的鼓纸部份,鼓纸的形状不同时,此部份曲线的走势也有相当的变化.3段:此段频响的走向主要决定于扬声器系统的鼓纸胴体外缘的强度及Edge的贴合部份,包括Edge的贴合补强胶及其宽窄等.4段:此段频响的走向主要决定于扬声器系统的鼓纸颈部的强度.形状及Edge的贴合补强胶及其宽窄,同时对振动系统的重量也影响较大,包括防尘帽的形状大小重量等.f1f2:表示由扬声器频率响应的平均声压级的频点下降10dB时所对应的两个频率点,其f1f2所表示的频率范围就是我们俗称的扬声器的有效频率范围.,扬声器常用计算公式简介:1.f0 的计算 f0=1/Mms cms 2.Qts 的计算 Qts=Mms/cms Qts Qms Qes,1,2,Re,B2L2,1,1,1,+,
