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入门话题3：用阻抗曲线形状调试倒相箱的错误认识

阻抗曲线的测量相对比较简单，能不能从阻抗曲线的形状来判断倒相箱的调试是否合理，是许多朋友关心的问题。有许多书明确提出了一些判断的方法，在重述这些方法之前，我们先来看看倒相箱阻抗曲线的典型形状：

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2011-8-30 22:33
　　在上图中，倒相箱的阻抗曲线形成了两个明显的峰，两峰中夹着一个谷，这就是倒相箱阻抗曲线的典型形状。其中，频率较低的峰的频率可记作fl，频率较高的峰对应的频率可记为fh，而谷的位置记为fb。fb就是倒相管与箱体共同组成的一个亥姆霍兹共鸣腔的谐振频率，简单地说，就是倒相箱的谐振频率，fb的b就是box的简写。（附加一个问题，这个频率与单元的参数有没有关系？）
　　上文说到许多书，既有科普的也有专业的，提出了一些判断方法，这些方法大意（表述不全面不到位的，请大家补充）是：
1。谷的高度，也就是欧姆数值，越接近于单元额定阻抗，说明音箱的气密性越好。反之，谷的高度越高，也就是与额定阻抗的差距越大，说明音箱漏气越严重。
2。调谐良好的双峰形状是等高的。低频峰高，说明倒相管的口径偏大；高频峰高，说明倒相管的口径偏小。
3。箱体体积大，双峰之间的距离小；箱体体积小，双峰之间的距离大。
　　很多人，包括许多工程师都把这些方法应用在倒相管的调整中。但是，严格地说，除了第3点，前两点都不准确甚至是错误的，而第3点虽然没错，但对箱体的调整工作实际上没有什么指导意义。
　　以下用大家熟悉的lspcad做一些模拟，对这些方法进行讨论。
1。首先，谷的高度可以小于额定阻抗。把上面所说的”额定阻抗“换成”直流电阻“将合理得多，下图是一个peerless　8ohm单元在一个假定损耗很小的箱体上的阻抗模拟结果（QB3调准，Ql和Qa均为100，吸音棉为0），可以看到，谷的高度仅有6.3ohm左右，接近单元的Re，比额定阻抗8ohm小得多:

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2011-8-31 22:17
　　其次，影响谷的高度的主要因素是倒相箱系统的损耗。倒相箱的损耗主要有泄露损耗（Ql）、吸收损耗（Qa）和倒相管损耗（Qp）。虽然泄露损耗是主要的损耗，但不能由“泄露"两个字就以为是漏气决定的，箱壁的强度也有很大的影响。并且由于倒相箱普遍填充有吸声材料，后二者也可以是非常明显的。比如在上面的模拟中，把Ql和Qa分别设为7和30，谷的低点升高到7.8ohm左右，仍然低于额定阻抗，而吸音材料的量设为30%时，就上升到8.4ohm左右:

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2011-8-31 22:31
2。关于双峰的高度，这里以lspcad自带的数据库中的peerless六寸半单元831975为例，做一个倒相箱设计模拟，按常用的QB3响应设计，得到下图的结果：

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2011-10-16 12:09
从图中可以看出，即使按较理想的QB3响应进行模拟，双峰仍然是不完全等高的。
在这个基础上，将通过延长倒相管长度，将箱体调谐频率降到与fs相等的41.3Hz，并少量填充吸音棉，可以使双峰等高：

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2011-10-16 12:09
其实可以假设一种理想状态，即箱系统没有任何损耗，并且箱体调谐频率fc=fs，双峰确实也是等高的。但是这种情况是不可能存在的。
现在保持其他参数不变，再延长倒相管长度，使fc进一步降低，可以看到双峰不等高了，低频峰低于高频峰：

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2011-10-16 12:09
反过来，缩短倒相管长度，使fc升高，低频峰就高于高频峰：

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2011-10-16 12:09
一般来说，fc≈fs时，双峰接近等高；当fc＜fs时，高频峰较高；当fc>fs时，低频峰较高。这样看来，双峰等高的原则应该是正确的？我们再改变单元的参数看看情况又是会是怎么样的。
现在仅改变这个单元的BL值，使Qes发生变化，Qts也会相应地改变，此时，箱体的fc/fs也要做出相应的调整。以下再按QB3响应设计：

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2011-10-16 12:09
这样，虽然调谐是合理的，但双峰不等高低频峰又高了。
如果一定调整到双峰相等，反而得到调谐不良的结果：

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2011-10-16 11:42
反过来，如果单元具有较高的Q，设计制作良好的箱体常常（但不是一定）具有低于fs的fc，因此高频峰可能高于低频峰。

综合以上结果可以看出：
A：在fc接近fs时，双峰比较接近等高。fc明显小于fs时，高频峰较高；fc明显大于fs时，低频峰较高。双峰是否等高，主要与fc/fs有关。

B：t/s参数不同的单元，需要不同的fc/fs，接近fs的fc并不总是理想的，这时良好的设计反而是得到不等高的阻抗双峰。

C：由于多数情况下，理想的fc/fs≠1，因此合理的双峰常常不等高，换句话说就是等高的双峰常常意味着调谐不良。

此外，必须提到，不同功率水平下，阻抗曲线的形状是不同的，峰谷的高度甚至峰谷的位置，都会随着功率水平发生明显的变化。以上的结果只有在功率很小时才成立，随着功率增大，最明显的变化就是低频峰的高度降低，这时候，原来不等高的可能变成等高，而等高的也会变成不等高。而吸音棉的增减也会影响双峰高度，等等。

总之，用双峰的高度等阻抗曲线的形状来判断倒相箱体调谐情况，不但没有指导意义，而且常常是错误的。至于倒相管长度与口径是密切相关的，那些常识方面的错误，就不提了。

那在调整中，阻抗曲线有什么用呢？主要可以用于两个方面的判断。
A.判断箱体的调谐情况是否符合设计预期。比如将初步完成的箱系统的阻抗曲线与模拟的进行比较，如果差异较大，可以据此寻找原因。具体过程可以参考D‘Appolito的《实用扬声器测量》。这里要注意的是，阻抗测量结果受测量电平影响很大，T/S参数测量时的信号电平以及最后实测时的电平都会造成这个差异，应该区别对待。
B.发现箱系统的异常谐振，对异常谐振进行处理。箱体内的驻波模式、箱壁甚至盆架对声波的反射、箱内隔板造成的类似二次倒相的异常谐振、以及箱壁的振动等都可能造成阻抗曲线上的异常谐振峰出现。比如这个帖中的情况： ... ;page=1#pid13396354，出现了四个峰，如下图所示，提示可能存在两种不同原因的异常情况，增加吸音棉后消除了频率最高的小峰，但频率较低的谐振峰仍然没有完全解决。可以进一步进行一些调整，确定并解决问题。当然，多数的异常情况不会这么明显，需要认真测量与观察。

增加吸音材料前

增加吸音材料后