AES扬声器实用技术规范.doc

AES(美国)音响工程学会推荐的用于专业音响和扩声的扬声器实用技术规范1984年由AES公布摘要: 此文件是一个用在专业音响和扩声系统的扬声器的推荐性实用技术说明书.这些扬声器包括高频驱动器、高、中频号角喇叭、低频驱动器和低频音箱。对驱动器,此规范确定对频率响应阻抗、失真和功率的处理的描述.规范确定指向标准和另处的特性数据的描述.对所有的组件,此说明确定 了必须的原理、机械特性如硬件、装配资料、大小和重量等的描述.附录是如何进行合适的自由声测量,低频驱动器测量的档板大小,在攻率测试中如何产生特殊的噪声信号的指导意见,以及所需资料完整的汇总.一个AES标准是受它直接地影响范围内的一种认同,而且引伸为一种帮助生产者、消费者和普通公众的指导意见.AES标准的存在并不排除和妨碍任何人不同意此标准.不论是来自生产者、市场推销者、产品使用者、也不论是否认可此文件夹. 在此文件夹批准之前,大家都有机会提出修改或者对任何条款的反对意见. 此说明的认可并不意味看对专利所有者承担什么义务,也不意味对采用此标准的有关方面有什么责任.此文件夹是用来提前参阅的,使用者要注意获取它的最新版本.内 容1. 概述1.1目的.1.2单位.1.3 允许误差.1.4自由声场测量.1.5 测量距离参考.1.6 常规功率输入水平.1.7 最小阻抗.1.8失真.1.9 图形标尺.2. 高频驱动器.2.1具体装配信息.2.2表现特性.2.3功率处理.3. 高频号角.3.1 具体装配信息.3.2 声学参数.4. 低频驱动器.4.1 具体装配信息.4.2 物理常数.4.3 Thiele-Small参数.4.4 表现特性.4.5 功率测量.4.6 音箱技术说明.5. 低频音箱.5.1. 具体装配信息.5.2. 声学参数.6.其他已知参考标准.7.参考资料.附录:A. 自由声场测量 程序.B. 低频驱动器测量 使用的标准档板.C. 在功率测量中使用的噪声信号产生方法.D. 所需信息资料完整的汇总.附录图: B1.档板尺寸. C1.电路组合图.1. 概述.1. 1目的.此推荐文件的目的是为制造商在描述说明专业音响和扩声用的扬声器时应遵循的一些基本规范.1.2单位. 全部说明都使用国际标准单位(SI制) 同时在适当的地方使用美国习惯单位.1. 3容许误差. 凡合适的地方都标明所有项目特性的容许误差.1. 4自由声场测试. 全扫频正弦波频率响应测试应在自由声场中进行(除了某些高频驱动器应在平面波管中进行外)在理想情况下,测量 仪器专长音中心的距离相对于（1）发射声音物体的最大尺寸；（2）声音辐射体的最大尺5的平方除以最高测试声音频率的波长都要足够大.注意:在实际操作中建议测量距离至少是有效辐射面最大尺寸的四倍,或者是辐射面最大尺寸的平方除以最短波长商的二倍. 任何情况下,制造商都应确定声学辐射中心和测试点到此中心的实际距离. (附录A有评细确定声学辐射中心的方法)1.5 参照的测量距离. 自由声场响应曲线的参照距离是1米.即调整到Z0log(d测量距离/1) 1.6 常规输入功率水平. 在响应测试中常规输入功率应是稳定的响应曲线图上的声压应调整到功率为1W时测得的.(音圈的电压在数值上相等于Zmin) 17 最小阻抗. 最小阻抗(Zmin)定义为驱动器在额定频率范围内的最低阻抗值.由于此数测量的严格特性.生产者应确定正负误差和音圈的测量温度(实际操作中温度是在255C范围内)1.8 失真. 失真测量应该出相对于基本频率的二谐和三谐谐波分量的值. 失真水平应以相对基波的分贝数表示.1. 9图形标尺. 图形上坐标标的尺度应符合IEC对频率特性图和极坐标图规定的尺寸大小标注方法.1.10 公差. 用各种物理度量在适用的地方说明容忍误差.1. 11测试. 用随机噪声测试应使用每首分带宽触量相等的粉红噪声.1.12 此文件细述了完成推荐操作所需要至少的信息,鼓励生产商提供更多的其他信息.2. 高频驱动器.2.1外形和装配信息. 说明书应包含以下内容.(1) 外形尺寸及重量,包括声音出口通道尺寸.(2) 素描图.(3) 组装信息,包括孔、螺纹、螺丝大小.允许误差和螺丝类型(美制,公制)应明确标明.(4) 列表指明常规使用的配件,及装配资料.(5) 电路联结说明,颜色代码,设备的极性.常用标准是线的终端为红色和黑色,在红色终端接正电压.(6) 有关材料和外涂料,特别是后果与环境有关的信息.受到何种安全机构批准应注明 .(7) 振膜和弹性结构的说明,包括振膜的有效直径,音圈直径.2.2性触特性.2.2.1 振辐频率响应. 测量频率响应时,应把驱动器安装在有一个终端的平面波管中,此终端自产生的驻波率在测量范围内不超过2Db,而且有足够小的的直径使一级径向模式(first radial mode)是在测量范围之上(fmax1.22c/d,c为大气中声速,d为平面波管的直径) 应说明平面波管的直径,测量应参照直径为25.4mm的标准平面波管进行注意：平面波管测量是一种简易的，推荐的起码的测量方法大家知道扩音器在管中轴向，径向，四周的位移都会构成资料误差的来源，林利在高频时是如此某些制造商可能希望用相对较大的喉管直径为驱动器提供高频的测量资料，这种设备需要在驱动器机管子入口之间装一个，面积缩小的接口一个完全的平面波管测试需要些什么已清楚了，一定深度的扩充也正在考虑，组委员认为这个起码的推荐意见是可行的，合适的和有价值的2.2.2 失真应给出用平面波管终端在0.1额定输入功率下的二谐，三谐谐波失真图2.2.3阻抗使用平面波管终端，给出阻抗曲线图纵坐标应是对数尺度，标度为Z0log(z/1)0hms即相对于1.0常用对数的20倍.标尺应和响应曲线图的标尺一样. 2.2.4音圈电阻. 应给出温度为255C范围内音圈的直流电阻.2.3 功率处置. 2.3.1 测试条件和设备. 驱动器应安置在合适的开阔面积的声学负载地方,初始面积不应小于驱动器的喉口面积,生产商应确定加载的方法.驱动器应用粉红噪声信号激发,从生产商说明的最低频率开始按+进制向上到高频,噪声信号是经每倍频12dB的 有贝特沃尔斯(Butler worth)滤波响应特性 通滤波过的 . 参照附录C推荐的方法.提供给低频驱动器噪声信号的电压数值与平方根值(波率因子)之比,应该是2:1(6dB).制造商应标明噪声信号的高,低频截断频率(-3dB)2.3.2 测试步骤. 应该提供驱动器充分高的功率,每步进程(接近2小时)都要达到热力均衡.功率是用“truerms”真均方根值电压表,由测得的电压的平方除以Zmin算得电功率.额定功率应该是这样的功率,施于驱动器此功率2小时,驱动器的声学机械,电特性的永久性的变化不超过10%.2.3.3 位移限定. 生产商应确定驱动器的最大偏移,超过此值,会造成对设备的永久性机械损伤.生产商应说明损伤的起因.(例如喇叭盆架的弹性限定,振膜撞到阻挡等)2.3.4 热力测试信息. 应说明在功率测试2小时结尾时音圈,磁铁组件温度升高的度数.制造商还应说明温度测试的方法.2.3.5 统计研究. 制造商应保证,为了确定额定功率,对给定等级的产品已完成了充分的统计学研究.3. 高频号角.3.1 外形装配信息. 技术说明书应包括以下信息.(1) 外形尺寸,大小重量.(2) 素描图.(3) 组装信息,包括孔,螺纹.螺丝大小.(4) 配件,包括托架,硬件,连接夹具.(5) 推荐表与号角配合使用的高频驱动器推荐表,资料应包括组装硬件和连接设备.3.2 声学参数. 3.2.1 频率响应和极坐标图. 制造商应提供每一个与高频号角配套使用的驱动器的正轴方向的响应曲线.根据美国国家标准对倍频,半倍频3倍频波段过滤器的说明,使用1/3倍频频段对每个高频号角画出垂直和水平的极坐标图. 附加的极坐标信息资料应包括每隔15,一直到设计角度一半的响应曲线.这些资料应展示垂直和水平两方面特性且与号角/驱动器组合的正轴方向的响应曲线图同一标准化.3.2.2失真. 画出所有的驱动器在输入0.1额定功率下的2谐,3谐谐波失真图.这些驱动器是制造商推荐与给定的高频号角配合使用的.这些测试应覆盖号角使用的频率范围而且需在自由声场条件下,在号角的正轴方向进行.3.2.3. 附加的功率处置信息.如果驱动器每2.2.5.1小时加上负载,观察到存在差别那么对每个号角/驱动器的组合都应标出它们的额定功率.制造商还应为所有的号角/驱动器组合明确所推荐的滤波器截断频率和斜率的最低有用频率4. 低频驱动器.4.1外形装配信息. 技术说明应包括下例内容.(1) 外部物理尺寸和重量.(2) 素描图.(3) 装配信息,包括相关的孔,螺纹,螺丝尺寸.(4) 通常设备使用的配件表.(5) 电路连接说明,颜色代码,设备的极性. 标准的用法是终端标红,黑色.红色端接正电压形成输出端为正正压.(6) 附加有关材料和外涂料特别是与环境有关的信息. 4.2 物理常数.(1) 有效振膜直径,单位毫米.(2) 有效活动质量(振膜+音圈+有效弹波和边的质量+空气负载),单位克.(3) 音圈绕线的深度和直径, 单位:毫米.(4) 音圈绕线长度,单位 米.(5) 邻近线圈的上夹板的厚度, 单位毫米.(6) 最小阻抗Zmin单位 欧.(7) 转换系数. BL 单位 N/A 4.3 Thiele-small参数. 4.3.1.小信号参数.(1) 驱动器自由大气中的谐振频率,fs(2) 驱动器包括所有损耗机制在谐振频率时的Q值,QTs.(3) 只考虑电磁阻尼,驱动器在fs时的Q值, QEs.(4) 只考虑机械损耗机制,驱动器在fs时的Q值Qms.(5) 参考效率(半场声学负载).(6) 与驱动器盆架具有相同力顺的空气体积VAS.(7) 驱动器音圈电阻 RE.(8) 驱动器振膜的有效投影面积, So. 4.3.2.大信号参数.(1) 标定输入电功率, PE(max)(2) 喇叭头(motor)的线性度( linearity)偏离10%条件下的音圈位移峰值,Xmax,线性可由输入电流的百分失真来测量也可旧位移随输入电流的百分偏差来测量.制造商看说明使用的方法,检测应在自由声场频率为fs.(3) 驱动器振膜位移体积的峰值.(=So*max)4.4.参考特性. 在称作4.41和4.42的检测中驱动器应要装在标准档板(或大档板)上,就如附录B描述的那样.(一般2立体弧度的测量条件以及低频驱动器后背有充分大的空间(至少5Vas)即满足检测条件) 4.4.1 振辐频率响应. 响应需说明在正轴方向和偏离正轴45方向 二种 .(偏轴测量的目的是为了给出一些频率区域提示,在这些区域,二级模式在低频驱动器的振荡中起作用.) 4.4.2失真.需标明输入0.1额定功率下的二级三级谐波失真. 4.4.3阻抗. 应提供自由大气中阻抗随频率变化图纵坐标是 对数尺度,标注为Zolog(2/1)ohms,即相对于1ohm的普通对数的20倍,它的坐标应与响应曲线用的坐标相同. 4.5.功率处理. 4.5.1测试条件及设备. 特低频驱动器安装在自由大气中,振膜的运动方向在水平面上四周无明显的空气负载.驱动器需用粉红噪声信号激发,从制造商说明的最低频率极限按10进制到高频噪声信号应是经每倍频12分贝,(有 Butterworth滤波响应特性的带通滤过的信号. 提供给低频驱动器噪声信号的电压峰值与均方根值之比应该是2:1,(6dB),(参照附c推荐的方法)制造厂还应说明噪声信号的高低频截断频率（d） 注意：委员会用这种自由大气功率测试法是在多少小时的激烈争辩后得出的我们知道，这种测试产生的结果并不常能反映喇叭的用法然而，自由大气条件下的测试比无限档板（）测试更加实用，它避免使用音箱而且对振膜的振荡来说，和在无限档上的纯效果是相同的 自由大气条件下测试只要一个小型的试验装备,产生非常低的声压级,现场简单设备,而且容易重复测试.这个测试足以允许来自不同制造商的相似喇叭在相等的基础上进行了比较. 4.5.2.测试步骤. 测试器件应施以充分高的功率,应先在每一个进程(接近2小时)里达到热力均衡.电功率由纯均方根电压表测得的电压值的平方除以Zmin取得.额定功率应是这样的功率,器件在此功率下经得起2小时内不产生大于10%的永久性的声学,机械,电性方面的变异. 4.5.3.位移局限. 制造商应说明器件的最大位移,超过了此局限,器件就会导致永久性的机械损伤.制造商应说明损伤的原因,如盆架的弹性局限性.振膜撞到了阻挡物等) 4.5.4.热力测试信息. 应提供在功率测试2小时结尾时音圈,磁铁组件温度升高的度数，制造商还应该说明测量采用的方法. 4.5.5.统计研究. 制造商应保证,为了确定额定功率,对给定等级的产品已完成了充分的统计研究. 4.6.音箱技术说明. 制造商应说明对于给定的低频驱动器所推荐的音箱和音箱的形式.如果某一喇叭在给定的音箱中的性能与安装在标准档板上向四周辐射时的性能明显不同的话,制造商还应注明每个低音喇叭在额定功率方面的差别.5. 低频音箱.5.1. 外形和安装信息. 技术说明需包含以下内容.(1) 外形尺寸和重量.(2) 素描图.(3) 若要低音箱安装的特定信息,包括加上所推荐的器件后的重心位置.(4) 与低音音箱常用的配件表.(5) 推荐的与音箱配合使用的低频驱动器的列表.5.2声学参数. 音箱上推荐使用的每个低频驱动器都不得要提供它的正轴频率响应.另外,制造商应提供所使用的低频驱动器的典型的水平和垂直的极坐标图.使用的信号源是1/3倍频频段.5.2.2.失真. 对给定的低频音箱,制造商推荐的每个低频驱动器都应该提供输入0.1额定功率的2谐,3谐谐波失真图.此种测量应该在正轴方向,且覆盖低频音箱的整个有用频率范围.5.2.3. 阻抗.对给定的低频音箱,应给出推荐的所有驱动器在有用频率范围内阻抗曲线图.纵坐标应是对数尺度标注为Zolog(2/1)ohms,即参考电阻为1的常用对数的20倍.尺度与在响应曲线用的相同.5.2.4. 附加的功率处置信息.如果驱动器/音箱组合的额定功率不同于驱动器安装在标准接板向2立体角弧度辐射时的额定功率,制造商应注明.6. 其他已存在的标准.下列标准是本技术说明参照的标准.绘制频率特性.极坐标图的尺度和大小IEC出版物263号(1975).倍频,半倍频,三倍频频段滤波器,ANSI出版物SI.II(1966),指定用来分析声音和振盆的倍频,半倍频,三倍频滤波器,IEC出版物225号(1966)7. 参考资料.(1).Thiele.A.N,“Loudspeakers in vented Boxes”(2)Smll.R.H.“Direct-Radiator Loudspeaker System Analysis.”(4) HunT.F.Electroacrstics.附录A. 自由声场测试步骤. A1.概述.为满足自由声场条件的需要,扬声器对检测扩音器应表现为一个点声源.这个要求导致两个判据.(1).比起声源的直径来,测量距离要相当地大.(2).测量距离比起声源直径的平方,除以所测频率声波的波长所得之商要足够大.由于第二个判据常难以满足,有必要经验性的确证一下.满足此确证需要一些扬声器在所测频率范围声学中心的精确知识.A2.理论. 会. r 为声源的声学中心至话筒的距离. X声源上一个方便的测点到话筒的距离. D测点到声学中心的距离. P 声压. R常数. 在自由声场. P=R/r (1) 这里 r=x+d (2) 因此 x=R/p-d (3)所以,如果1/P在线性坐标纸上点出来是X的函数,那么X轴上1/P=0处的截距就是d,即从这条配合所给资料的直线就可得出d的值,截距d的值若为正值,说明声学中心是在测点的前面.A3.步骤. 由于测量声压级比测声压简单,所以在最靠近测点的地方选择一个声压级的参考水准是方便的,1/P的值勤在此点处较小,它适当地增大,且可从下列方程得出: log1/p=(Lpref-Lp)/Zo 为决定声学中心的位置,需计算对各点声压收读数的r值. 特声压级的值作为r的函数点在对数坐标纸上，声压级随r变化的距离应在所需的公差范围内，此公差可由资料偏离直线的大小来决定附录低频驱动器测试用的标准档板图和表给出了档板的图和尺寸200mm(8英寸)的档板的尺寸是与标准相同的更大一些的尺寸是按喇叭的直径成比例地放大的较小的喇叭就象4.4中说明的那样，可在大的档板上测试，鼓励制造商们修改IEC档板的结构使得驱动器可在前面安装图标准档板尺寸图表标准档板尺寸表附录在功率测试中产生噪声信号的方法两种方法可使电压的峰值，均方根值之比为：(1)调节粉红噪声输出电压使均方根电压过二级管时为0.32v(图)，二极管必须维持在温度255C.(2).用一个“真正的均方根电压表，读出放大器输出的均方根电压，用一个较准的示波器读出放大器的输出电压峰值，调