揚聲器分類介紹
佚名 于 2005.07.25 16:54:44 | 源自:未知 | 版權:轉載 | 平均/總評分:10.00/10

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揚聲器是一種把電訊號轉換成聲音訊號的電聲器件。確切地說,揚聲器的工作實際上是把一定范圍內的音頻電功率訊號通過換能方式轉變為失真小并具有足夠聲壓級的可聽聲音。
揚聲器的種類很多,分類方式也五花八門,一般可根據其工作原理、振膜形狀以及放聲頻率范圍來分類。

一、揚聲器的構造
  
我們最常見的電動式錐形紙盆揚聲器。電動式錐形揚聲器即過去我們常說成紙盆揚聲器,盡管現在振膜仍以紙盆為主,但同時出現了許多高分子材料振膜、金屬振膜,用錐形揚聲器稱呼就名符其實了。錐形紙盆揚聲器大體由磁回路系統(永磁體、芯柱、導磁板)、振動系統(紙盆、音圈)和支撐輔助系統(定心支片、盆架、墊邊)等三大部份構成。
1、音圈:音圈是錐形紙盆揚聲器的驅動單元,它是用很細的銅導線分兩層繞在紙管上,一般繞有幾十圈,放置于導磁芯柱與導磁板構成的磁疑隙中。音圈與紙盆固定在一起,當聲音電流訊號通入音圈后,音圈振動帶動著紙盆振動。
2、紙盆:錐形紙盆揚聲器的錐形振膜所用的材料有很多種類,一般有天然纖維和人造纖維兩大類。天然纖維常采用棉、木材、羊毛、絹絲等,人造纖維剛采用人造絲、尼龍、玻璃纖維等。由于紙盆是揚聲器的聲音輻射器件,在相當大的程度上決定著揚聲器的放聲性能,所以無論哪一種紙盆,要求既要質輕又要剛性良好,不能因環境溫度、濕度變化而變形。
3、折環:折環是為保證紙盆沿揚聲器的軸向運動、限制橫向運動而設定的,同時起到阻擋紙盆前后空敢流通的作用。折環的材料除常用紙盆的材料外,還利用塑料、天然橡膠等,經過熱壓粘接在紙盆上。
4、定心支片:定心支片用于支援音圈和紙盆的結合部位,保證其垂直而不歪斜。定心支片上有許多同心圓環,使音圈在磁隙中自由地上下移動而不作橫向移動,保證音圈不與導磁板相碰。定心支片上的防塵罩是為了防止外部灰塵等落磁隙,避免造成灰塵與音圈摩擦,而使揚聲器產生異常聲音。

二、聲器的分類

按工作原理分類:按工作原理的不同,揚聲器主要分為電動式揚聲器、電磁式揚聲器、靜電式揚聲器和壓電式揚聲器等。
1、電動式揚聲器:這種揚聲器采用通電導體作音圈,當音圈中輸入一個音頻電流訊號時,音圈相當于一個載流導體。如果將它放在固定磁場里,根據載流導體在磁場中會受到力的作用而運動的原理,音圈會受到一個大小與音頻電流成正比、方向隨音頻電流變化而變化的力。這樣,音圈就會在磁場作用下產生振動,并帶動振膜振動,振膜前后的空氣也隨之振動,這樣就將電訊號轉換成聲波向四周輻射。這種揚聲器應用最廣泛。
2、電磁式揚聲器:也叫舌簧式揚聲器,聲源訊號電流通過音圈后會把用軟鐵材料制成的舌簧磁化,磁化了的可振動舌簧與磁體相互吸引或排拆,產生驅動力,使振膜振動而發音。
3、靜電式揚聲器:這種揚聲器利用的是電容原理,即將導電振膜與固定電極按相反極性配置,形成一個電容。將聲源電訊號加于此電容的兩極,極間因電場強度變化產生吸引力,從而驅動振膜振動發聲。
4、壓電式揚聲器:利用壓電材料受到電場作用發生形變的大原理,將壓電動元件置于音頻電流訊號形成的電場中,使其發生位移,從而產生逆電壓效應,最后驅動振膜發聲。

按振膜形狀分類:揚聲器主要有錐形、平板形、球頂形、帶狀形、薄片形等。
1、錐形振膜揚聲器:錐形振膜揚聲器中應用最廣的就是錐形紙盆揚聲器,它的振膜成圓錐狀,是電動式揚聲器中最普通、應用最廣的揚聲器,尤其是作為低音揚聲器應用得最多。
2、平板揚聲器:也是一種電動式揚聲器,它的振膜是平面的,以整體振動直接向外輻射聲波。它的平面振膜是一塊圓形峰巢板,板中間是用鋁箔制成的峰巢芯,兩面蒙上玻璃纖維。它的頻率特性較為平坦,頻頻寬而且失真小,但額定功率較小。
3、球頂形揚聲器:球頂形揚聲器是電動式揚聲器的一種,其工作原理與紙盆揚聲器相同。球頂形揚聲器的顯著特點是瞬態響應好、失真小、指向性好,但效率低些,常作為揚聲器系統的中、高音單元使用。
4、號筒揚聲器:號筒揚聲器的工作原理與電動式紙盆揚聲器相同。號筒揚聲器的振膜多是球頂形的,也可以是其他形狀。這種揚聲器和其他揚聲器的區別主要在于它的聲輻射方式,紙盆揚聲器和球頂揚聲器等是由振膜直接鼓動周圍的空氣將聲音輻射出去的,是直接輻射,而號筒揚聲器是把振膜產生的聲音通過號筒輻射到空間的,是間接輻射。號筒揚聲器最大的優點是效率高、諧波失真較小,而且方向性強,但其頻帶較窄,低頻響應差。所以多作為揚聲器系統中的中、高音單元使用。

按放聲頻率分:可分為低音揚聲器、中音揚聲器、高音揚聲器、全頻帶揚聲器等。
1、低音揚聲器:主要播放低頻訊號的揚聲器稱為低音揚聲器,其低音性能很好。低音揚聲器為使低頻放音下限盡量向下延伸,因而揚聲器的口徑做得都比較大,一般有200mm、300-380mm等不同口徑規格的低音揚聲器,能隨大的輸入功率。為了提高紙盆振動幅度的容限值,常采用軟而寬的支撐邊,如像皮邊、布邊、絕緣邊等。一般情況下,低音揚聲器的口徑越大,重放時的低頻音質越好,所承受的輸入功率越大。
2、中音揚聲器:主要播放中頻訊號的揚聲器稱為中音揚聲器。中音揚聲器可以實現低音揚聲器和高音揚聲器重放音樂時的頻率銜接。由于中頻占整個音域的主導范圍,且人耳對中頻的感覺較其他頻段靈敏,因而中音揚聲器的音質要求較高。有紙盆形、球頂形和號筒形等類型。作為中音揚聲器,主要性能要求是聲壓頻率特性曲線平擔、失真小、指向性好等。
3、高音揚聲器:主要播放高頻訊號的揚聲器稱為高音揚聲器。高音揚聲器為使高頻放音的上限頻率通達到人耳聽覺上限頻率20kHz,因而口徑較小,振動膜較韌。和低、中音揚聲器相比,高音揚聲器的性能要求除和中音單元相同外,還要求其重放頻段上限要高、輸入容量要大。常用的高音揚聲器有紙盆形、平板形、球頂形、帶狀電容形等多種形式。
4、全頻帶揚聲器:全頻帶揚聲器是指能夠同時覆蓋低音、中音和高音各頻段的揚聲器,可以播放整個音頻范圍內的電訊號。其理論頻率范圍要求是從幾十Hz至20kHz,但在實際上由于采用一只揚聲器是很困難的,因而大多數都做成雙紙盆揚聲器或同軸揚聲器。雙紙盆揚聲器是在揚聲器的大口徑中央加上一個小口徑的紙盆,用來重放高頻聲音訊號,從而有利于頻率特性響應上限值的提升。同軸式揚聲器是采用兩個不同口徑的低音揚聲器與高音揚聲器安裝在同一個中軸線上。

三、揚聲器的性能指標
揚聲器是揚聲器系統(俗稱喇叭)中的關鍵部位,揚聲器的放聲質量主要由揚聲器的性能指標決定,進而決定了整套的放音指標。揚聲器的性能指標主要有額定功率,額定阻抗、頻率特性、諧波失真、靈敏度、指向性等。

揚聲器的性能優劣主要通過下列指標來衡量:
1、額定功率(W)
揚聲器的額定功率是指揚聲器能長時間工作的輸出功率,又稱為不失真功率,它一般都標在揚聲器后端的銘牌上。當揚聲器工作于額定功率時,音圈不會產生過熱或機械動過載等現象,發出的聲音沒有顯示失真。額定功率是一種平均功率,而實際上揚聲器工作在變功率狀態,它隨輸入音頻訊號強弱而變化,在弱音樂及聲音訊號中,峰值脈沖訊號會超過額定功率很多倍,由于持續時間較短而不會損壞揚聲器,但有可能出現失真。因此,為保證在峰值脈沖出現時仍能獲得很好的音質,揚聲器需留足夠的功率余量。一般揚聲器能隨的最大功率是額定功率的2-4倍。
2、頻率特性(Hz)
頻率特性是衡量揚聲器放音頻頻寬度的指標。高保真放音系統要求揚聲器系統應能重放20Hz-2000Hz的人耳可聽音域。由于用單只揚聲器不易實現該音域,故目前高保真喇叭系統采用高、中、低三種揚聲器來實現全頻帶重放覆蓋。此外,高保真揚聲器的頻率特性應盡量趨于平坦,否則會引入重放的頻率失真。高保真放音系統要求揚聲器在放音頻率范圍內頻率特性不平坦度小于10dB。
3、額定阻抗(Ω)
揚聲器的額定阻抗是指揚聲器在額定狀態下,施加在揚聲器輸入端的電壓與流過揚聲器的電流的比值。現在,揚聲器的額定阻抗一般有2、4、8、16、32歐等幾種。
揚聲器額定阻抗是在輸入400Hz訊號電壓情況下測得的,而揚聲器音圈的直流電阻R直?0.9R額。
4、諧波失真(TMD%)
揚聲器的失真有很多種,常見的有諧波失真(多由揚聲器磁場不均勻以及振動系統的畸變而引起,常在低頻時產生)、互調失真(因兩種不同頻率的訊號同時加入揚聲器,互相調制引起的音質劣化)和瞬態失真(因振動系統的慣性不能緊跟訊號的變化而變化,從而引起訊號失真)等。諧波失真是指重放時,增加了原訊號中沒有的諧波成份。揚聲器的諧波失真來源于磁體磁場不均勻、振動膜的特性、音圈位移等非線性失真。目前,較好的揚聲器的諧波失真指標不大于5%。
5、靈敏度(dB/W)
揚聲器的靈敏度通常是指輸入功率為1W的噪聲電壓時,在揚聲器軸向正面1m處所測得的聲壓大小。靈敏度是衡量揚聲器對音頻訊號中的細節能否巨細無遺地重放的指標。靈敏度越高,則揚聲器對音頻訊號中所有細節均能作出的響應。作為Hi-Fi揚聲器的靈敏度應大于86dB/W。
6、指向性
揚聲器對不同方向上的輻射,其聲壓頻率特性是不同的,這種特性稱為揚聲器的指向性。它與揚聲器的口徑有關,口徑大時指向性尖,口徑小時指向性寬。指向性還與頻率有關,一般而言,對250Hz以下的低頻訊號,沒有明顯的指向性。對1.5kHz以下的高頻訊號則有明顯的指向性。

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