现代音响与调音技术课件第7次课.ppt

1 扬声器的分类 按换能方式分 1 电动式扬声器 结构特点是有一放置在均匀磁场中的音圈 当向音圈输入音频电流时 音圈即产生震动 并带动振膜将声能辐射出去 由于此类扬声器的音圈在工作时是振动着的 所以又称为动圈式扬声器 纸盆扬声器 号筒扬声器及球顶扬声器等都属于此类 2 2 静电式扬声器 这是极薄的振膜在静电力的作用下作前后移动的一类扬声器 它有一个固定电极和一个可动电极 在两电极之间加一直流极化电压 使之产生一恒定静电场 此时向两极板输入音频信号 则由于交变电场和与极化电场的相互作用 动电极即随之振动发声 和依靠电磁力来使振膜作前后移动的电动式扬声器是不相同的 静电扬声器的振膜质量极轻 因而解析力极佳 能捕捉音乐信号中极为细微的变化 充分表现音乐的神韵 3 电磁式扬声器 声源信号电流通过音圈后会把用软铁材料制成的舌簧磁化 磁化了的可振动舌簧与磁体相互吸引或排斥 产生驱动力 使振膜振动而发音 压电式扬声器 通过压电效应工作的扬声器 它是采用某些材料 其上加上电压时 材料即可产生形变 且形变规律与电压幅值对应 因而通过这种效应 在这些压电材料制成的膜片上加一音频电压 即可发出音频声波 压电扬声器结构简单 灵敏度高 但低频响应差 所以可制成专供重放高频声音的扬声器单元 4 扬声器的功率 额定噪声功率 峰值噪声功率 现在扬声器的产品目录中的技术参数功率值大多以额定噪声功率标注 峰值噪声功率通常是额定噪声功率的2 3倍 5 指向性扬声器对不同方向上的辐射 其声压频率特性是不同的 这种特性称为扬声器的指向性 指向性与频率有关 一般而言 对250Hz以下的低频信号 没有明显的指向性 对1 5kHz以下的高频信号则有明显的指向性 同时它还与扬声器的口径有关 口径大时指向性尖 口径小时指向性宽 6 指数号筒扬声器圆锥号筒扬声器 号筒式扬声器 号筒扬声器的工作原理与电动式纸盆扬声器相同 是电动式扬声器的一种 俗称高音喇叭 由高音头和一个按一定规律逐渐展开的号筒组成 这种扬声器和其他扬声器的区别主要在于它的声辐射方式 纸盆扬声器和球顶扬声器等是由振膜直接鼓动周围的空气将声音辐射出去的 是直接辐射 而号筒扬声器是把振膜产生的声音通过号筒辐射到空间的 是间接辐射 7 号筒扬声器的声辐射效率较高 除此之外它的优点还在于谐波失真较小 方向性强 但其频带较窄 低频响应差 所以多作为扬声器系统中的中 高音单元使用 抛物线号筒扬声器 8 2 2 3扬声器系统的分类 扬声器系统就是扬声器箱 也称音箱 它是选用高 低音或高 中 低音扬声器装在专门设计的箱体内 并用分频网络把输入信号分频以后分别送给相应的扬声器的一种全音域系统 称为扬声器系统 扬声器系统 扬声器系统是指由多只不同频域发音的扬声器组合在一起 共同发声的整体 9 扬声器系统的结构形式有两种 一种是多路分频扬声器系统 即将重放全频带的声音分成二或三段 分别由高音 中低音扬声器或由高 中 低音扬声器承担重放的扬声器系统 将它们安装在一个音箱内 为了使整个高 中 低频声音平衡 一般在中频和高频分频电路中设计一种音量衰减器 依据使用声学条件给予调节 使整个声音平衡 多路分频扬声器系统就是由不同频域发声的扬声器 以及安装在音箱内的分频器或外置的分频器而组成的音箱整体 每一个扬声器只负担一个较窄频带的重放 10 第二种是同轴扬声器 自然生活中乐器和人声在发声时 高低音时均出自同一个点 是典型的 点声源 而在一般的音箱中 高低音扬声器上下排列 发声不在同一个点上 所发出的声音有高低音分离的现象 使音响声像定位产生失真 音箱的体积越大 这种失真就越明显 为了获得正确的声像定位 音响技术人员设计出同轴扬声器 可以有效的提高声像定位的准确性 同轴 即高 中 低音的声音由同一个轴线传播向听者 扬声器系统的结构形式有两种 11 扬声器系统一般由扬声器单元 分频器及衰减器 箱体三部分组成 同轴扬声器系统将高低音扬声器单元的音圈安装在同一主线上 公用一套磁路驱动系统及辅助系统 但振动系统相互独立 每个单元覆盖总重放频带的一部分 同轴扬声器系统中还包括把输入信号分成三部分来驱动低 中 高频单元的分频器和控制电路 从聆听者接收的声音质量来比较 同轴扬声器更接近于声波的传播特性 如何实现 同轴 12 扬声器系统 音箱 的分类 作为全频道放音 其频率范围在20 20KHz 作为高保真放声的频率范围基本要求在40 15KHz 只用一种扬声器单元无法满足整段频率响应 若低音扬声器送入了高频信号成分 这时高频率声音不但会表现不好 反而会使低音振膜受到损害 如果高音扬声器送入了低频信号 会因低音的功率较大而烧毁高音头音圈 因此就有了由各种频率响应特性单元组成的扬声器系统音箱 由低中音和中高音组成的二路扬声器系统 二分频音箱 及由低音 中音和高音三种单元组成的三路系统 三分频音箱 13 扬声器系统 音箱 的分类 扬声器系统按分频方式来分 二分频音箱 三分频音箱 四分频音箱 多分频音箱和超低音音箱 分频器的作用就是把频率范围较宽的音频信号分解为低频 中频和高频信号 也就是允许输入的音频信号中的低频信号仅通过低音扬声器 中频信号仅通过中音扬声器 高频信号仅通过高音扬声器 互不交叉 并且平衡高 中 低音的输出声压 从而最大限度地发挥各个扬声器的优势 避免了它们的缺陷 使整个组合扬声器系统处在最佳工作状态 音质更加完美 效果更佳 同时 它还起到了保护高音扬声器的作用 14 扬声器系统 音箱 的分类 按用途分为 书架式 落地式 监听式 电影立体声 大功率扩声 有线广播 防水 迷你型 返送式 带角架型 对讲型 拐角式 球型无指向式 高音半固定式 调相式等音箱 书架式音箱 体积较小 放音使用时需要单独将其架设起来 离地面有一定的高度 由于扬声器数量少 声像定位比较准确 但因为其口径较小 存在功率不够大 低频效果差的不足 一般来说 口径越大的扬声器低音效果越好 输出功率越大 一般低音扬声器有200mm 300 380mm等不同口径规格 15 漫步者R1600T08 漫步者R1600T08音箱是一款小巧的书架箱 能够放在桌面上使用 在音质方面中高音的表现上是这款音箱的设计重点 目前市场报价380元 卸下挡板以后就可以清晰的看到这款音箱的声音单元 它采用了4 5英寸的玻璃纤维盆低音单元和18mm的涟漪波浪型丝绢振膜高音单元 采用是因为它能够有效减少振膜高速振动时带来的失真 组合的方式 16 落地式音箱 落地式音箱体积较大 可直接安放于地面上 落地式音箱可安装口径较大的低音扬声器 因此低音特性较好 频响范围宽 功率也较大 但由于扬声器数量多 声像定位不如书架式音箱清晰 但在专业音响系统中 落地式音箱更接近于电影音响的效果 17 监听音箱 监听音箱是供录音师 音控师监听节目用的音箱 这类音箱应有极高的保真度和很好的动态特性 应不对节目做任何修饰和夸张 真实地反映音频信号的原来面貌 监听音箱通常被认为是完全没有 个性 的音箱 监听音箱的使用目的不是欣赏节目 而是通过监听音箱去及时 准确地发现节目声音存在的问题和缺陷 其解析力必须高于普通的欣赏型和扩音型音箱 而这种解析力是通过音箱良好地瞬态特性来保障的 18 监听音箱 监听音箱安装在监听室和录音室 由于室内容积不很大 因此监听音箱的体积一般比扩音用的音箱小 正因为监听音箱的要求很高 优质的监听音箱价格自然也较昂贵 但监听音箱对节目音质毫无修饰美化能力 节目信号中的缺陷会较多的暴露出来 因此不能用监听音箱来做扩声音箱在厅堂使用 而且 监听音箱往往不具备扩声音箱的功率承受能力 灵敏度等 19 扩声音箱 全频扩声音箱 扩声音箱多是大功率 宽频带 高声压级的音箱系统 专业扩声音箱的灵敏度一般比较高 为了有效的控制声场 高频单元一般都用号筒式扬声器以增强其指向性 在厅堂电声系统中用这类音箱系统向听众播放声音 20 扬声器系统 音箱 的分类 按基本结构分为 有限大障板型 背面敝开型 封闭式 倒相式 对称驱动型 空纸盆型 克尔顿型 声迷宫型 前向号筒型 背向号筒型 组合号筒型等多种结构音箱 1 有限大障板型音箱 障板尺寸大小与声压及声频的关系为 式中 L表示正方形障板的边长 m f表示低频下限频率 Hz V表示空气中声压 m s 可见 障板尺寸与声压成正比 与声频下限频率也成正比 障板越大 声压越大 低频下限就越小 21 为了反映和丰富音乐的低频效果 常需要将扬声器装在无限大障板上 最大限度地发挥扬声器的潜能 这是最理想的情况 但实际上是不可能做到的 实际应用中都采用有限大障板 22 这种形式的音箱是前一种音箱的变形 将有限大障板弯曲向后折叠成箱体形 将扬声器装在前障板上就构成了背向敝开式音箱 2 背向敝开式音箱 不足之处是音箱内的纸盆会使箱体中空气发生压缩和膨胀 有可能产生振动 因此这种音箱容易在某一频率上产生共振 所以对箱体的尺寸 形状 扬声器的安装位置都必须仔细考虑 以防共振 这种音箱广泛用于收音机 电视机 录音机中 23 将背向敝开式音箱的敝开部分封闭起来就构成了封闭式音箱了 它将扬声器背面的声波完全封闭在箱体内 与扬声器的前方完全隔绝 因此在低频时不会因声绕射而与前面的声波相互干涉 使低频性能更加完美 为了获得良好的低频重放 减弱箱内驻波效应 可在箱内表面衬垫吸声材料 封闭式音箱结构简单 体积较大 在欧美等国比较流行 3 封闭式音箱 24 倒相式音箱是国内较为流行的样式 它利用倒相管将装在箱子上扬声器背面的声辐射相位改变1800 从而使扬声器振膜前后的辐射声波得到加强 提高了低音单元的辐射效率 改善了低频性能 4 倒相式音箱 25 利用箱体后盖板的反射作用 将扬声器后传播的声波反射 并倒相180度 通过倒相孔 将这部分声能辐射出来 在空间与扬声器的前传播声波作同相叠加 其低频声比封闭式低音音箱增大一倍 由于倒相式低音音箱充分利用了扬声器前后传播的声波 发声效率高 因此获得了广泛应用 26 倒相式音箱其特点是效率高 箱体相对较小 但设计比封闭式要复杂 它的面板上设有1 2个倒相管孔 可以使扬声器背后辐射的声波从倒相管孔中传出 以增加扬声器发出的声功率 实际中倒相式音箱的性能同许多因素有关 如开孔尺寸 开孔位置 音箱体积与长宽比例等 因此 倒相式音箱的箱体设计更为复杂 在选购倒相式音箱时 要注意音箱箱体的材料要有一定的厚度 材料要好 这样才符合良好的重放要求 27 对称驱动型音箱是封闭式音箱不能做到小型化时而采用的一种改进型音箱 具体做法是 将两个扬声器重叠装在一起 使两者以同相方式振动 因而两个单元间的空气容积显得非常小 前面的单元虽然处在小型音箱中 但其低音重放效果同大容积音箱一样好 5 对称驱动型音箱 28 空纸盆音箱是倒相音箱的变形 又称无辐射源式音箱 牵动纸盆音箱 辅助低音辐射器音箱 它是在导声孔处贴附具有适当质量的纸盆 借用扬声器背向辐射波推动空纸盆 适当加以控制可使空纸盆振动所产生的辐射声与扬声器前向辐射声同相 从而改善了音箱的低频特性 提高了低频频响 6 空纸盆音箱 29 7号筒式音箱 号筒式音箱是扬声器纸盆的前面或后面加有木质号筒的音箱 通常为了缩小体积 号筒被做成弯折式形状 即折叠式号筒 号筒可以加在纸盆前面 称为前向号筒型音箱 也可以加在纸盆后面 称为后向号筒型音箱 30 前向号筒型音箱的低音重放效果相当于一种超大型音响重放系统 主要用于剧场主扩音系统和效果扩音系统上 背向号筒型音箱又叫做反射号筒音箱 号筒的方向与前向的相反 它作为家用高保真低音重放系统 吸引着音频爱好者 虽然结构不同 但原理及性能完全相同 号筒式音箱的高频性能较好 主要用于大型的专业音响系统 31 组合号筒音箱是将前向号筒音箱与背向号筒音箱组合起来而构成的一种号筒音箱 其特性曲线体现了前后向两种号筒型的特性 8组合号筒型音箱 32 1 额定阻抗与阻抗特性扬声器系统的额定阻抗一般由所采用的扬声器单元的额定阻抗来决定 这与前面所讨论扬声器额定阻抗是相同的 5 1 4扬声器系统的一般特性 在额定扬声器信号源的输出功率时 可用一个纯电阻代替扬声器作负载 此电阻的阻值即为扬声器的额定阻抗 扬声器单元的阻抗特性曲线 额定阻抗是当信号频率大于扬声器共振频率时对应的第一个阻抗最小值ZC 33 但是扬声器系统的阻抗特性比扬声器单元的阻抗特性要复杂的多 这是因为扬声器系统所用的扬声器单元多种多样 并且加上了分频网络的影响以及箱体的影响 因而使整个扬声器系统的阻抗特性随着结构形式 单元类型和分频器特性而产生较大的变化 例 封闭式和倒相式低音音箱的阻抗特性 1 额定阻抗与阻抗特性 34 1 封闭式低音音箱辐射阻抗特性曲线较装箱前扬声器辐射阻抗特性曲线较平直 扬声器的谐振峰有所下降 并且谐振频率有所提高 如下图 图中的fo为扬声器的谐振频率 35 2 倒相式低音音箱辐射阻抗特性曲线较装箱前扬声器辐射阻抗特性曲线平直 扬声器的谐振峰被吸收 在原来谐振频率的两侧出现两个小驼峰 并且低频部分的频率下延 如下图 36 2 失真同其它音响设备一样 音箱也会出现失真 其结果是 音箱的重放声和原声相比有较大的差异 不能完全重放出原来的声音 扬声器系统的失真 比扬声器单元复杂得多 它是由组成扬声器系统的各个部分的失真合成而得到的 包括组成系统的每个扬声器的非线性失真 箱体内驻波及壁板振动引起的失真 分频网络产生的失真等 37 3频率响应 频率响应指音箱发出的声压级在有效频率范围内的变化 例如 可写成 40 18000Hz 4dB 好的音箱应避免在频率范围内出现较大的峰或谷 在低音区出现 峰 会使音箱产生非音乐内容的 隆隆声 而出现 谷 又