你不得不知道喇叭基础知识.docx

你不得不知道喇叭基础知识.docx

《你不得不知道喇叭基础知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《你不得不知道喇叭基础知识.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

你不得不知道喇叭基础知识

你不得不知道的喇叭基础知识（珍藏版）

2015/11/511:

04:

28      来源:

艾维音响网

[提要]你不得不知道的喇叭基础知识（珍藏版）

艾维音响网 你不得不知道的喇叭基础知识（珍藏版）

基本架构

A.工作原理

音圈的驱动力F=Bli

B-磁间隙中的磁场强度，单位为韦伯/米2。

l--音圈导线（铜线）的长度，单位为米。

i--流过音圈的电流，单位为安培。

这是喇叭驱动的公式。

下面请看图解:

基础知识

Fo（Lowestresonantfrequency；最低共振频率）=

Mo=振动系的重量；包括鼓纸（振膜）、音圈、弹波的附加、防尘盖、胶。

So=振动系的柔顺性；包括鼓纸（含鼓纸的边缘Edge）、弹波。

测Fo值是在【自由音场】下测得，在我们实际的量测时，务必注意喇叭的前后不可有障碍物挡住，而影响气流的流动，否则所得的值就不正确了。

比较正确的测试方式为用阻抗曲线测出的值，较准确。

通常测定Fo的电压为1V，但我们会碰上喇叭的功率不足1V的情形，在这种情况下，我们会改用0.5V测，但必须载明于规格书上。

测试的电压愈高，所测得Fo的值会愈低，所以必须要定出一个共同的规范。

Q值：

代表在谐振点Fo的谐振质量因素

Q值，和电子电路的Q值定义一样，可以从阻抗曲线上来求得。

Q愈高表示曲线愈尖锐，以振动的现象来说，是振动不易停止，所以听起来，低音会变得浑浊。

但在小喇叭的情况来说，因为低音都不易做好，所以Q值都高一些。

Q质的最大用处在于设计音箱时，音箱设计的着手点都从Q开始。

当然我们也可以透过其它方法来调整Q值。

响应曲线

喇叭对于（输入）不同频率的电讯号，所产生音压的大小。

通常将X轴设定为频率；对数刻度，Y轴为音压；线性刻度。

主要作为判断一支喇叭好坏的重要依据，理想的曲线为一条直线，就是对任意频率输入的电讯号喇叭响应为一致的输出。

音压（db Decibel）：

定义为db=20log

压力的单位为Newton/m2

2x10 Newton/m （或2x10 Dyne/cm）是人耳能听到的最低界限，我们拿来当音压位准（0db）。

注意：

db是一个比较值，不是单位，所以我们可以改变【位准、或参考值】的值来从新定义db。

常用的位准值如1伏（V），称为dbV（常用在麦克风的感度上）。

另外以600瓯姆消耗1mW的功率（相当0.7745V）为参考位准值的，我们称为dbm（m:

mW）。

频率：

每秒钟振动的次数，单位为Hz（Hertz）。

惯称K（Kilo=10）、M（Mega=10）Hz。

有效频率范围：

Fo ~ （AverageSPL-10db）。

这是JIS、CNS规范的标准。

中音谷：

在1000~3000Hz的中音范围，当一个讯号送到鼓纸的固定边，反弹回来，恰好碰上后来赶上来的讯号，产生一个抵消的作用，在曲线上会有一个下跌的山谷形状，这叫中音谷，是我们工程师努力要解决的工程问题。

在鼓纸折环（锥缘或叫Edge）利用不产生反弹的形状、能吸收振动的材质、涂怖吸震的胶等为有效解决此问题的对策。

失真

当喇叭收到一个纯音的电讯号，鼓纸相应的震动并非如预期的只产生该讯号的震动，会有它一倍、二倍频率或1/2倍、1/4倍….等等的震动，这些震动产生的声音，我们称为【谐波Harmonic】。

失真= x100%

P:

基本波、P：

二次谐波….P：

n次谐波

把谐波的总能量和全部能量之比，我们称为失真，也惯称为THD（TotalHarmonicDistortion）。

增加鼓纸本体的钢性、均匀的驱动力，可以减少失真的现象。

功率

没有仪器能一下就测定出喇叭的承受功率是多少，通常的方式都是用寿命试验来决定。

详细关于喇叭的寿命试验，请参照【喇叭的寿命试验】有详细的说明。

功率大并不表示声音就大，详细的关系参照它项说明。

注意【功率】和【效率】意义上的不同。

功率：

是指以电的讯号送给喇叭，消耗在喇叭上的电功率。

效率：

喇叭是一个换能器件，将电能转换为声能，效率是指这个转换的比值。

简单的指标参数就是db/WM。

喇叭效率都不高，依我们现生产的产大概都不超过10%，其它的能量大部分都转换成热能和动能了。

正常功率（Normal）：

是指长时间工作没有问题的功率。

最大功率（Maximum）：

短时间，非连续性，喇叭还能正常工作的功率。

功率、距离和音压的关系

Sc（SPL换算值）=（SPL测试值）+20-10、：

分别为测试距离、计算距离、:

测试功率、计算功率

注：

如原以0.2W、0.5M测得SPL为80db，现功率不变，距离改以1M测，则，

80+20Log（0.5/1）-10Log（0.2/0.2）=74db.

如原以0.2W、0.5M测得SPL为80db，现距离不变，功率以0.4W测，将得，

80+20Log（0.5/0.5）-10Log（0.2/0.4）=83db.

整理出功率、距离和音压的关系如下：

极性

以电池加在喇叭标示的正端，鼓纸是向前推出；在双声道以上的设备里，对极性的要求就很严谨。

环境试验

包括：

高温、低温、高湿、冷热循环、冷热冲击；震动、落下；盐雾。

各零件功能及材料

a.框体

塑料：

ABS、ABS+GF、PBT+GF、ABS+PC等。

ABS+GF为塑料合金可以改善物性。

加FG（FiberGlass）改善钢性及耐热性。

铁材：

以低碳的铁材冲压而成，碳会增加磁阻，不利于导磁性。

理想的喇叭框体材料是，轭铁部分良好的导磁，框体部分不导磁，磁力线才不至于分散。

b.端子板

用冲剪纤维板后铆上铆钉而成。

主要做为讯号引入的端点。

印刷电路板（纸质板或玻璃纤维板上贴铜箔）蚀刻出接点。

c.棉丝线

以铜箔围着纤维纱卷绕而成。

功能在提供一个缓冲的空间，音圈的震动不会直接传递到端子的固定点，否则此引线会因拉扯而断裂。

纱也以耐热性及耐疲劳度而分等级。

铜箔可以分一股（一片铜箔）、两股…等卷绕，依须要是否镀上锡等。

d.垫片

主要用来垫高喇叭和机壳间的距离，以免鼓纸碰撞了机壳。

其它还有减震、防止漏气、防水等功用。

材质有纸、EVA、CR、橡胶等，设计要考虑不能碰触鼓纸的边缘，可能使喇叭的Fo增加，失去原始设计的值。

e.轭铁、华司

做为磁气回路的一部分，必须尽量的减少磁阻，磁饱和系数大，防锈良好。

和框体的铁料一样。

f.弹波

用布材经树脂含浸，再热压定型而成，最近的产品也有以PI冲剪成型或用Mylar成型者。

我们取其恢复性、耐疲劳性。

主要的功用在支撑音圈，在音圈受驱动时，其运动时能在我们设定的间隙内，不去碰撞金属件。

基本上是一个对喇叭特性供献很小的零件，没有弹波，特性还更好，但没有弹波的产品，量产有很高的难度。

g.Bobbin线轴

在纸上涂怖耐热及能和漆包线接着的树脂而成。

对于须要较高的耐热等级，有不同的材质因应，包括树脂及纸管的材料。

纸管主要的功用在于使音圈能正确的在其工作的位置。

此外，为了减轻重量及增进散热，可以在纸管上打孔。

在纸管的材料上有牛皮纸、铝箔、PEI的押出管、PI卷绕管（见膜片说明）、Nomex的织物等。

列举两种常用的涂布材及其特性。

h.防尘盖

防止异物落入音圈内。

通常这样功能的防尘盖是用不织布仿弹波的做法做的。

另外可以用Mylar或钛合金等轻质的材料做，用于调整高音的特性，注意正或倒过来贴其特性会有所不同。

在低音喇叭里，也可以适当的设计防尘盖的形状及材质，来消除高音。

i.音圈、自融漆包线

是喇叭的引擎，主要材料为铜线，先被覆一道绝缘层，再涂上一道遇醇复活或受热溶合的树脂而成。

大部分我们所用的漆包线为醇类复活性，当线材沾过醇后，会恢复黏性，从而使铜线黏在一起形成线圈。

基本上此树脂的性质和纸管上涂怖的材质类似。

和纸管一样，对不同温度的要求，树脂的涂层也不一样，尤其在大功率时会产生高热，树脂更是严格要求。

在生产在线，会用不同比率的水和甲醇参和，以达到最佳的接着效果。

为了减轻音圈的重量，有内心部分是铝线再包覆一铜层，再经过绝缘、上树脂等做法的线材，称为铜包铝线CCAW。

其它为了增加单位长度下线圈的匝数，把铜线扎成方形者，称扁平线。

近来厂商有推出【高张力】的漆包线，目的是要改善音圈的可靠度。

线圈的阻抗：

阻抗是由下式决定

其中为铜线的电阻系数，ｌ为线的长度，Ａ为线的截面积。

实际操作时，我们也不以上式来计算，而是由厂家提供的数据来制作，厂商会提供Ω/㏎的数据，我们据以计算线圈的长度。

已有用完善Excel做的线圈公式可用。

漆包线的涂布树脂对环境非常敏感，必须存放在除湿间里，妥善保存。

j.磁铁

就像手机的电池一样，是提供喇叭动能的源头。

有下列的材料在市场使用，但主流是Ferrite及NdFeB，因为成本较低。

在使用上，铁氧铁没有温度的问题，就是说工作温度到100度也没有很大的问题。

但NdFeB就有温度的问题，见下列曲线：

第一象限为磁铁充磁的曲线，当H（磁场强度；单位为Oe Oersted）增加到一定程度后，B（磁束密度Gs Gauss高斯，10Gs=1mT）不再增加，到此为磁铁的饱和点，移去H，曲线会回落到Br点，此点为剩磁点。

当我们转为负的H时，B会像第二象限的曲线，当H达-iHc（矫顽力）时，Br降为零。

喇叭的应用在磁铁的第二象限，Br的高低决定磁铁的总能量；叫磁能积，单位为GsOe，因单位都很大，通用为MGsOe（既KxK为M，10）。

iHc影响磁铁的耐热特性，通常来说，必须要达到17KOe才能在85度工作。

另外要注意磁铁受热导致磁性能的降低为不可逆的特性，也就是说，移去热源后，磁性能也不会恢复。

磁铁表面的强度并不是均匀分布的，所以以高斯表去测磁铁的表面场强，必须测几点然后去平均，在间隙里的情形是一样的。

另外NdFeB的基本素材中，Nd和Fe都是很活泼的金属，很容易氧化，我们电镀上一层保护层，才能使NdFeB的磁铁长期工作。

有参考书可参考做精确的磁路设计。

k.Mylar

决定喇叭特性最重要的关键器件。

形状、基材厚度、成型温度等都会影响整体硬度，工程师也就是在解决跟寻求最适值。

制作方式：

热压成型，材料依耐热性能的不同而有如下数项材料可选用。

Polyesterfilm（PET，Dupont商名叫Mylar）最高可工作到70℃。

Poly-ether-imide（PEI）：

主要为三菱化学出产的薄膜材料。

最高可工作到90℃。

Poly-imide（PI）：

主要应用在电子电路的软性PCB（printedcircuitboard）上，生产厂商有调质后的特定型号，可以热压成型，可工作到100℃。

l.鼓纸

纸浆经吸盘吸起后再热压成型，这是传统鼓纸的作法。

为了改善低音和瞬态响应，把鼓纸的边切去，贴上不同材质的边。

相对于鼓纸的膧体来说，已经是没有边了，因此又被惯称为FreeEdge。

用来当贴边的材料有【布、海棉、PU、橡胶…等】，当然还有更多更新的材料在加入。

编织材料的流行，膧体本身也在变，纸浆已经不再是很普遍的材料了，最大的缺失在吸湿性。

编织材料没有这些缺点，常见的编织材料有碳纤、玻璃纤维、Nomex（Dupont的一种材料商名）等。

m.胶

可以说，喇叭全都用胶黏出来的。

我们常用的胶有：

橡胶系，像4001~4005（氯平