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喇叭基础知识
一、扬声器的种类(按工作原理分)：
……按扬声器的工作原理为分为:电动式(动圈式)、电磁式、静电式、压电式、离子式、气动式等.
在各种类型的扬声器中,运用最多、最广泛的是电动式扬声器(动圈式),它是应用电动
……原理的电声换能器.
二、电动扬声器的组成：
1. 磁路系统：T铁、磁铁、华司
2. 振动系统：鼓纸、弹波、音圈
3. 辅助系统：支架、压边、防尘帽、端子、导线
三、磁路系统中的各零件作用与要求：
1. T铁、华司：
作用：起导磁作用.
要求：磁阻小,导磁率高的材料.
目前,导磁率最高的材料是坡莫合金,其次为电工钝铁、硅钢片、低碳钢;因坡莫合金价格昂贵,不易加工,故喇叭界几乎没有人使用它,电工钝铁在高要求时有使用到,比如高档汽车喇叭,目前普遍使用的是低碳钢(含碳量在0.1%-0.6%之间),其优点是：
(1).硬度适中,易加工成型;
(2).价格便宜,在成本上有很大的优势;
(3).导磁率高;
2. 磁铁：
扬声器所用的磁体大致可分为三类:
(1).铝、镍、钴磁体:它是由铝、镍、钴、铁为主要成分浇铸而成,特点是磁能积高、剩磁高,曾在扬声器中广泛应用,但终因钴的缺乏,价格高逐步被铁氧体取代.
使用注意事项:
A. ALNico(铝镍钴)是高Br、低Hc的永磁材料,导磁率在3以上,宜做成长柱体或长棒体,尽
量减少退磁场作用.
B. ALNico永磁构成的磁路,必须整体饱和充磁,如拆卸之后再重新组装时,须再次饱和充磁.
C. ALNico磁体本身矫顽力低,在使用过程中严禁使用任何铁器接触ALNico永磁体.
D. ALNico磁体温度系数小.
E. 电阻为47UΩ.
(2).铁氧体磁体:
永磁铁氧体由氧化铁和锶(钡)等元素组成,具有较高的磁通密度和矫顽力,不氧化,性能稳定,是目前广泛应用的磁体,其成分为Mo、6Fe2O3,扬声器中主要应用各向异性(参数特性)钡铁氧体,锶铁氧体,用氧化钡(锶)和三氧化二铁粉末混合,在高温炉中熔烧而成,它具有材料来源容易、价格低廉、矫顽力大、对外磁场稳定等一系列优点.
特性：
A. Hc大,适合设计成扁平形状,即高与直径尺寸比小于1.
B. 价格便宜,耐氧化、腐蚀,重量轻.
C. 磁结晶的各向异性常数大,钡铁氧体K=3.2×10-1J/cm2..
D. 退磁曲线近似直线.
E. 电阻率高,P=104~106Ω.m(电阻1010us2).
F. 密度为4.6~5.1×103Kg.m3.
G. 导磁率低,为1.05~1.3.
钡铁氧体与锶铁氧体优缺点:
钡铁氧体：矫顽力大,相对磁场稳定,尺寸收缩性小,外观美观,但易碎.
锶铁氧体：矫顽力要小,相对磁场稳定性差,尺寸收缩性大,易跑锶(在潮湿环境中吸收空气中的二氧化碳,表面呈现白色痕迹),不易碎.
(3).稀土类磁体：
稀土类磁体以钕铁硼磁体为代表,它的磁能积为铁氧体的10倍以上,资源丰富,是具有发展潜力的磁性材料,缺点是易生锈,居里温度低.
钕铁硼最高使用温度：普通＜80℃,“Ｈ”＜120℃,SH＜150℃,UH＜180℃.
铁氧体最高使用温度：普通-40℃~85℃,-55℃~125℃.
电阻：50UΩ.
磁铁作用：提供音圈磁场.
性能要求：A.剩余磁感应强度(Br)大.
B.矫顽力(Hc)高.
C.最大磁能积(B×H)max大.
四、磁场的形成：
在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流——分子电流.分子电流使每个物质微粒都成为一个微小的磁体,它的两极相当于两个磁极,在未被磁化时,内部各分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外界不显磁性.当受到外界磁场的作用时,各分子电流的取向大致相同,从而对外显示出磁性.磁场可以由电流激发,也可由变化的电场激发.
安培定则：用右手握螺线管,四指指向电流方向,则拇指指向为螺线管内部磁力线的方向.
注意：磁力线是闭合曲线,在磁体外部磁力线从N极到S极,在磁体内部从S极到N极.由于空间的每一点都只能有一个磁场方向,因此两条磁力线不可能相交于一点.
五、制程中磁间隙的磁通密度以及极性管理：
影响磁体磁场大小的因素：
电流
A.电压
充磁机
B.电容量
太多:体积大,电阻大.
线圈圈数
太少:电阻小,元件承受功率达不到.
充 台 线径:原则上粗一点较好. R= L/S.P
铁芯直径
铁芯高度
磁通密度：
(1).充磁机：A.电压设定与监控.
B.电容定期(半年或一年)检查.
(2).充台：A.型号.
B.主副线圈.
(3).极性接线：A.外磁:左“＋”,右“－”.
B.内磁:左“－”,右“＋”.
六、电动扬声器工作原理：
磁场的基本特性：是对其中的运动电荷或电流产生力的作用.
载流导体通过磁场时,会受到一个电动力,其方向用左手定则判定.
左手定则：伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手伸入磁场中,让磁力线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流的方向,则大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向(通电导线在磁场中的运动方向).方向与电流和磁场方向互相垂直,受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比,即F=BIL.
工作原理：当音圈输入交变音频电流时,音圈受到一个交变推动力,产生交变运动,带动纸盒振动,反复推动空气而发声.
磁路的形状：磁路的形状可分为外磁式和内磁式.
(1).内磁式磁路:磁体置于中心,周围内导磁轭环绕.这种结构漏磁小,通常采用铝镍钴或钕铁硼磁体.
(2).外磁式磁路:磁体位于磁路外,通常采用铁氧体,这种结构简单方便,但是漏磁较多.
八、磁通密度：
磁路设计除了满足结构方面的要求,还希望得到更大的磁通密度,以及尽可能小的失真.磁通密度是单位面积的磁通量,要加大磁通密度思路很明确,减小磁阻,选择良好的磁性材料,减小磁间隙处的面积.如图示:
另一种增加磁通的办法是加宽磁通的通路,如上图示:T铁底部有一个锥形部份.
对于高频扬声器,音圈振幅是较低的,这时可以将磁隙处导磁板减薄,提高单位面积磁通.
信频程：表示一段频率范围(频率)大小的相对量. Fmax/Fmin=2n.
周期：往复振动一次所需的时间.
频率：每秒钟振动的次数.
声压：有声波时,由于声波引起大气压力的变化.(Pa)
声压级：有效声压P和基准声压Pr的比值的常用对数乘以20.(dB) LP=20Lg(P/Pr)
额定阻抗：是在阻抗曲线上低频共振频率以上的第一个阻抗最小值,在额定频率范围内,阻抗模值的最低值不应小于额定阻抗的80%. P=U2/R.
阻抗曲线：是指扬声器的阻抗模值随频率变化的曲线.在最低共振频率附近急剧上升,在高频率部分随音圈电感增加而加大.曲线的峰是由纸盆、音圈、弹波等振动系统共振造成的,而此曲线中部最小值相当于扬声器的额定阻抗,通常比直流电阻抗大10%-30%.
.VC直流阻抗 .电感部分 .反电动势部分
共振频率：在低频率某一频率其阻抗值最大,此时的频率称之为扬声器共振频率F0,即在阻抗曲线上扬声器阻抗模值随频率上升的第一个主峰对应的频率.
扬声器是一个振动系统,共振频率与扬声器的质量和顺性有关,即振动系统的质量愈大,纸盆折环、弹波愈柔软,则顺性愈大,共振频率愈低,反之共振频率愈高.
F0=1/2π√1/mc
增加振动系统质量固然可以降低共振频率,但质量增加会使扬声器输出声压降低,增加振动系统的柔软性(顺性)在一定范围内可以降低共振频率.
品质因数是扬声器共振曲线尖锐程度的一种量度.(QO)
QO是抑制阻尼共振的重要参数,QO愈高,共振就愈强,由扬声器的阻抗曲线确定.
Qo=
×
×
1 f0 r02- r12
r0 f2-f1 r12-1
Qo=
×
f0 2max
f2-f1 RV
Qo=
m0×1/C0
(BL)2/RV
QO与振动系统质量成正比,与磁隙磁通密度平方成反比,公式为
Qo=
m0×1/C0
(BL)2/RV
等效容积(Veq)：指在这个容积中空气的声顺与扬声器的声顺相等.它与共振频率、品质因素是音箱设计必须考虑的三个参数.
Veq=Vb[(fb/f0)-1]
其中, Vb表示箱体的内容积与被扬声器单元所占空间容积之差, fb指装箱后的f0, f0指单体f0.
九、低失真磁路：
1. 磁体非线性引起的失真：
(1).在低频大振幅,音圈对磁隙相对位置变化较大,使磁性材料平均磁导率变化,影响音圈电感,使电流产生失真.
(2).由于构成该磁路的磁性材料本身磁导率引起的失真,磁体本身具有磁滞回线的磁化结构.
在音圈周围的导磁柱及导磁板附近以三次谐波失真为主.通过磁体的磁通一般以二次谐波失真为主.
1、电动式扬声器的工作原理是什么?
答：当音圈输入交变音频电流时,音圈受到一个交变推动力产生交变运动,带动纸盆振动,反复推动空气而发声.
2、影响扬声器F0的主要因素有哪些?
答：主要因素有:弹波,鼓纸的顺性以及振动系统的质量.
3、影响扬声器灵敏度的主要因素有哪些?
答：音圈的直流阻抗(DCR),磁间隙中的磁通密度以及振动系统的质量.
4、弹波材质60支纱棉布与32支纱棉布在变位与承受功率方面有何差别?
答：在同等条件下,60支纱棉布比32支纱棉布变位要大,承受的功率要小.
5、鼓纸悬边有哪两个重要功能?
答：(1).支持和保持振膜的振动,使振膜能沿轴向方向自由振动,却不能横向移动,它保证音圈也能在磁隙中轴向移动.
(2).悬边和弹波(无弹波例外)的顺性,共同构成扬声器的顺性,确定扬声器的谐振频率.
6、音圈阻抗会对喇叭造成哪些影响?
答：(1).交流阻抗 (2).频率响应
7、一般如何决定实效周波数带域?
答：在用正弦信号测得的频率响应曲线上,在灵敏度最大的区域内,取一个信频程带宽,在其中按1/3oct取四点计算声压级的算术平均值,下降10dB划一条平等于横坐标的直线,它与频率响应曲线高低两端的交点(即F2和F1)所对应频率范围,即为实效周波数带域.

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