揚(yáng)聲器、受話器的工作原理

過去揚(yáng)聲器的設(shè)計方法主要采用美國白瑞耐克的等效電路法，什么是等效電路法？因為聲幅射、力振動、電振蕩微分方程的解是一樣的，所以將機(jī)械系統(tǒng)用電路代替，將聲系統(tǒng)用電路代替，用我們熟知的電路理論進(jìn)行分析，這種替代的電路稱為等效電路。利用等效電路對揚(yáng)聲器進(jìn)行定性的分析，由理論指導(dǎo)在實驗中探索，這就是模擬設(shè)計法。

目前先進(jìn)的設(shè)計方法是利用設(shè)計軟件，采用計算機(jī)進(jìn)行設(shè)計：用有限元法對揚(yáng)聲器進(jìn)行分析和設(shè)計，什么叫有限元法？將振膜看成是由許多性質(zhì)相同而且又是極其微小的單元組成，對于每一個單元來說都是相同的，利用能量守恒原理建立各節(jié)點的平衡方程，求解方程組，得出各節(jié)點的位移，再由節(jié)點位移求解單元內(nèi)各處的應(yīng)變應(yīng)力。從而獲得整個振膜的振動特性。有限元法利用計算機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，只要輸入各種數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機(jī)快速計算便可獲得結(jié)果，使揚(yáng)聲器的設(shè)計變成一個使用軟件的問題，實現(xiàn)了揚(yáng)聲器的設(shè)計可計算的現(xiàn)實。目前國內(nèi)外已有多種軟件，比如我們正在使用的：Femm（磁路系統(tǒng)設(shè)計軟件）和FINEMotor （揚(yáng)聲器單元的磁路系統(tǒng)和音圈的設(shè)計軟件—丹麥），通過對這二個軟件的應(yīng)用，我們已從設(shè)計軟件使用中嘗到了甜頭，但是對于FINECone（采用有限元法對錐體盆和球頂形振膜的聲學(xué)特性的摸擬軟件—丹麥）的使用我們還沒有掌握，所以對它們的使用還需要一段時間。在國內(nèi)揚(yáng)聲器設(shè)計軟件已經(jīng)得到越來越多廠家的認(rèn)可和使用。我們認(rèn)為采用計算機(jī)輔助設(shè)計揚(yáng)聲器是明智之舉，設(shè)計軟件的應(yīng)用會提高產(chǎn)品的研發(fā)水平，會縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低成本。我們要求設(shè)計人員要從摸擬設(shè)計階段盡快的過渡到使用設(shè)計軟件的計算機(jī)設(shè)計階段，跟上時代的步伐，提高產(chǎn)品的設(shè)計水平。

揚(yáng)聲器材質(zhì)與尺寸

低檔塑料音箱因其箱體單薄、無法克服諧振，無音質(zhì)可言(也有部分設(shè)計好的塑料音箱要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于劣質(zhì)的木質(zhì)音箱)；木制音箱降低了箱體諧振所造成的音染，音質(zhì)普遍好于塑料音箱。

   通常多媒體音箱都是雙單元二分頻設(shè)計，一個較小的揚(yáng)聲器負(fù)責(zé)中高音的輸出，而另一個較大的揚(yáng)聲器負(fù)責(zé)中低音的輸出。

   挑選音箱應(yīng)考慮這兩個喇叭的材質(zhì)：多媒體有源音箱的高音單元現(xiàn)以軟球頂為主(此外還有用于模擬音源的鈦膜球頂?shù)?，它與數(shù)字音源相配合能減少高頻信號的生硬感，給人以溫柔、光滑、細(xì)膩的感覺。多媒體音箱現(xiàn)以質(zhì)量較好的絲膜和成本較低的PV膜等軟球頂?shù)木佣唷?br />

   低音單元它決定了音箱的聲音的特點，選擇起來相對重要一些，常見的有以下幾種：紙盆，又有敷膠紙盆、紙基羊毛盆、緊壓制盆等幾種。

   紙盆音色自然、廉價、較好的剛性、材質(zhì)較輕靈敏度高，缺點是防潮性差、制造時一致性難以控制，但HiFi系統(tǒng)中用紙盆制造的比比皆是，因為聲音輸出非常平均，還原性好。

   布，有較寬的頻響與較低的失真，是酷愛強(qiáng)勁低音者之，缺點是成本高、制作工藝復(fù)雜、靈敏度不高輕音樂效果不甚佳。

   羊毛編織盆，質(zhì)地較軟，它對柔和音樂與輕音樂的表現(xiàn)十分優(yōu)異，但是低音效果不佳，湖州蜂鳴器，缺乏力度與震撼力。

   PP(聚)盆，它廣泛流行于音箱中，蜂鳴器生產(chǎn)商，一致性好失真低，蜂鳴器報價，各方面表現(xiàn)都可圈可點。此外還有像纖維類振膜和復(fù)合材料振膜等由于價格高昂應(yīng)用于普及型音箱中。

   揚(yáng)聲器尺寸自然是越大越好，大口徑的低音揚(yáng)聲器能在低頻部分有更好的表現(xiàn)，這是在選購之中可以挑選的。用的揚(yáng)聲器制造的音箱意味著有更低的瞬態(tài)失真和更好的音質(zhì)。普通多媒體音箱低音揚(yáng)聲器的喇叭多為3～5英寸之間。用的揚(yáng)聲器制造的音箱也意味著有更低的瞬態(tài)失真和更好的音質(zhì)。

揚(yáng)聲器的分類，由于出發(fā)點不同，切入角度不同，可以用不同的方法對揚(yáng)聲器進(jìn)行分類：

按工作原理：電動式、電磁式、壓電式、靜電式…

按工作頻帶：全頻帶、語言段、低音、中音、高音…

按輻射方式：直接輻射式、號筒式、耳機(jī)…

按磁路形式：內(nèi)磁式、外磁式、雙磁式、內(nèi)外磁復(fù)合式…

按振膜形狀：平模形，太陽花形、錐形、球頂形、…

按振膜材質(zhì)：聚脂膜 、紙盆、鋁膜 、鈦膜…

光訊生產(chǎn)的各種揚(yáng)聲器屬于：電動式揚(yáng)聲器(包括耳機(jī)用揚(yáng)聲器)

2.1電動式揚(yáng)聲器的工作原理：

當(dāng)揚(yáng)聲器在工作時我們看到它的振膜在上下振動，這個使振膜上下振動的力就是電動力，既載流導(dǎo)體與磁場之間的相互作用力，其大小為：F=BLI

            F – 電動力的瞬時值 N（牛頓）

            B – 縫隙磁通密度 T（特斯拉）

            L – 音圈線長 M（米）

            I – 瞬時電流強(qiáng)度 A（安培）

音圈在磁場中的受力情況，根據(jù)弗來明左手定律確定（見圖1）。左手拇指和其余四指垂直，使磁力線穿過手心，四指指向電流的流向，則拇指指的方向既為音圈受力方向，蜂鳴器批發(fā)，若改變電流的方向，則F的方向隨之改變。音圈在電動力的作用下上下運(yùn)動，帶動紙盆產(chǎn)生振動，紙盆振動的快慢與輸入頻率有關(guān)，振動的幅度與輸入電流的強(qiáng)弱有關(guān)。紙盆振動時激發(fā)了周圍空氣發(fā)生振動，形成了聲波，傳入人耳，就是我們聽到的聲音。揚(yáng)聲器完成了由電→力→聲的轉(zhuǎn)換。

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