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声学基础培训,东美音响制品有限公司,张恕刚编制,第三部分：扬声器,目录一.扬声器简介二.扬声器工作原理三.扬声器主要部件及特性四.扬声器的技术指标五.扬声器制作工艺六.扬声器功能测试,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,1.扬声器概念1.1概述历史：1878年英国物理学家瑞利发表“声学原理”，扬声器最初是作为电话用的耳机发明的。1924年莱斯和凯洛格发明了现在的动圈式扬声器。我们国家的扬声器是1932年开始生产的。扬声器的发展，一方面是由于设计技术的发展，另一方面是由于振膜材料磁性材料以及胶粘剂的发展。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,1.扬声器概念1.2概念：1.2.1扬声器英文为Speaker，从字面上理解，扬：扬出、发出之意；声：指声音；器：器件，合起来即发出声音的器件。但大家都知道，扬声器本身并不能发音，它是在给它通以信号电流的时候才会将电流信号转换出声信号的，因此它是通过能量转换来实现的，所以扬声器是指将电信号转换成声音信号并辐射到空气中去的的电声换能器。喇叭是我们对扬声器的俗称。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,1.扬声器概念1.2概念：1.2.2扬声器系统：是指将几个单元和分频网络一起安装在扬声器箱中的系统.评价扬声器的客观指标有灵敏度、标称阻抗、失真、功率、瞬态特性、指向性等。我们经常会发现客观指标好的单元却不好听，这是因为很多指标都是在小信号的状态下测试的，与实际的使用情况不同。现在的数据还不能完全反映声音的差异。实际的音质好坏还与建筑声学生理声学和心里声学等有关。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,1.扬声器概念1.2概念：1.2.2扬声器系统：,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类扬声器的种类繁杂多样，我们可以用三种方法来给予分类。分别是按驱动方式，按振动板或辐射器的形状、按用途等三种方式分类。.1按驱动方式(原理）：即是怎样把电信号加在振动板上使之变换成机械力进而产生振动的。A.电磁式,B电动式,C静电式,D压电式,E电容式A.电磁式：由声源信号磁化了的振动部分与磁体的磁性相互吸引排斥，产生驱动力，在这个力的作用下振动板振动而发出声。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类.1按驱动方式(原理）：A.电磁式，如利用馈有音频电流的电磁铁与连有振膜的衔铁之间相互作用来实现电声能之间的转换的，称为电磁式扬声器。（利用了磁极之间的互相吸引力）,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类.1按驱动方式(原理）：B.电动式：声源的信号电流流过音圈产生的磁场与磁体磁场相互作用而形成电磁力，振膜在这个力的作用下振动而发声。利用磁场对载流导体的作用来实现电声能之间的转换的，称为电动式扬声器。如果将磁场中的导体做成线圈的形式，则又称为动圈式扬声器。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类.1按驱动方式(原理）：C.静电式：把导电振膜与固定电极按相反极性配置，形成一电容，将电信号加于此电容的两极，极间电场变化产生吸引力，使振膜振支发声。静电式扬声器，就是利用作用于电极间的吸引力来发声的扬声器.,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类.1按驱动方式(原理）：D.压电式：把压电体置于电场中会发生位移（变形），利用压电体的这种反向压电效应来实现电声能之间转换的，称为压电扬声器。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类.1按驱动方式(原理）：E.电容式扬声器,利用电容器极板之间的静电力来实现电声能转换的称为电容式扬声器或电放型扬声器。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.2按振膜或辐射器的形状分：按振膜或辐射的形状分类主要有圆锥形、平板形、球顶形、号筒形、带状形、薄片形等。A.圆锥形（CONE）振膜扬声器，也叫纸盆扬声器：锥形振膜扬声器大都由三大部分构成，即振动系统、支撑系统和磁路系统。其包括的部品如下：振动系统：振动板、音圈、弹波、防尘盖磁路系统：铁片、铁心、磁铁支撑系统：铁框、端子、锦丝线、垫片,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.2按振膜或辐射器的形状分：A.圆锥形（CONE）振膜扬声器(纸盆扬声器)：其振膜为圆锥形。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.2按振膜或辐射器的形状分：B.平板形振膜扬声器：发音振动原理与传统喇叭的辐射振动发音非常的不同，它是由一个小小的驱动器黏着在一块特殊的平面板材上并在特殊指定的相关位置上，当导电时此驱动器便会驱使此平面板材产生波浪式振动将声音传导出去。平板形振膜扬声器辐射面呈凹形，所以在实际应用中会产生频率特性波动性衰减现象，这种现象叫“前腔效应”，从而大大降低了扬声器的活塞运动范围，为了克服此缺点，可以把振膜作为平板形状，为了进一步提高活塞运动范围，要对其结构和形状和所用的材料加以选择，平板形扬声器有直接驱动平板扬声器和在锥体内填有发泡树指等物质的填充型两种。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.2按振膜或辐射器的形状分：B.平板形振膜扬声器：优点：指向性非常好；声音衰减较小；声音的保真度较高；外形超薄，不占空间。（厚度可1mm-3mm）,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.2按振膜或辐射器的形状分：C.球顶形扬声器：球顶形扬声器其振膜形状呈球缺形，从驱动方式看，它属于电动型扬声器。球顶扬声器和圆锥形扬声器相比，效率稍低，但指向特性却非常好，这是其优点之一。在所用材料上，从质地柔软的材料到硬材料各式各样都有，但根据振动板材料质地软硬不同，有软球顶和硬球顶之分。最近在高保真扬声器系统中，所用中高音扬声器大都采用球顶扬声器，这主要虽为了获特纯的音质和良好的指向性。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.2按振膜或辐射器的形状分：C.球顶形扬声器：振膜为球形,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.2按振膜或辐射器的形状分：D.号筒（号角）扬声器：号筒扬声器的振动板大都有是球顶形的，亦有部分其它形状的，它与圆锥形和球顶形扬声器最大的差别是由振动板直接鼓动周围空气氢声音辐射出去的，而号筒扬声器是由振动板产生的声音通过号筒辐射到空间去的，即为间接辐射。在这种情况下，号筒就象一个变换器，它以足够魇负荷加到振动板上。故号筒扬声器一般比圆锥形扬声器和球顶形扬声器效率高。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.2按振膜或辐射器的形状分：D.号筒（号角）扬声器(其外观为喇叭口形状）：,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.2按振膜或辐射器的形状分：E.带状形扬声器：这种扬声器的振膜是用非常轻的铝箔带条作成短带条形状，振膜本身就是导电性材料，将其置于磁场中，若通以信号电流即可振动发声，这种结构的振膜，其阻抗非常小，在和放大器及分频网络连接时，必须用匹配变压器。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.2按振膜或辐射器的形状分：F.薄片扬声器：这种扬声器的振膜是用耐高温分子薄膜作成，音圈装在或印行在高分子振膜上。如果把这种印有音圈的高分子振膜置于特殊形状磁体构成的磁场体构成的磁场中，就可作成薄片形扬声器。这种扬声器的音圈导线电阻可设计成数个，可不需要匹配变压器。另外它还具有输入容量大的优点。在音质方面，它和带状扬声器一样，不失真的自然声音感可延伸到超高频段。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,2.扬声器分类2.2按振膜或辐射器的形状分：G.共振扬声器共振喇叭的原理：共振喇叭是让音频经过转换后以机械振动介质面（木质桌面、玻璃等），使介质整个物体产生共振，从而使物体播放出悠扬的乐曲，共振喇叭就是指没有喇叭的音响。特点：共振音响可以以360周率传播；共振喇叭还有一种独特的穿透性。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.3按用途分：若按用途进行扬声器分类，主要他为全频扬声器、低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器四种。A.全频带扬声器（FL）：能够同覆盖系统，高低频段的扬声器叫全频带扬声器。这种扬声器的振膜振动可产生从低音到高音的全频带声音，在全频带扬声器中，有单振动板的全频带扬声器，双振动板型和同轴型扬声器。双振动板和单振动板扬声器一样，是一个整体结构，所以用起来很方便，但同轴型扬声器实际上是把两个扬声器做在一起，是一种多声道器件。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.3按用途分：B.低音扬声器（WF）：低音扬声器是为在低频段重放而设计的低频性能很好的扬声器，这种扬声器几乎全是圆锥型扬声器。其重放频带下限应尽量的低，振动板振幅容许值尽量大些。因此振动板口每项应尽量大些。为了提高振动板的振幅，要采用软而比较宽的支撑边。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.3按用途分：B.低音扬声器（WF）：一个良好的低音喇叭需具备如下条件：a、要有强而有力的磁气回路。b、振动板的直径要大。c、档板和振动的凸缘边要柔软，而且在大振幅时仍保持良好的直线性。d、振动系统不能太单薄，弹性要好，长时间振动不疲劳。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.3按用途分：C.中音扬声器（MID）：在三分频以上的多分频扬声器系统中，用以专门重放中音段的单元叫中音扬声器。作为中音扬声器最重要的性能要求是声压频率特性曲线应平坦，失真小，指向性好，以及频率高等到。这种单元所用表状，除圆锥型扬声器外，也常用球顶型和号角型。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.3按用途分：D.高音扬声器(TW)：专门承受高频段重放的单元叫高音扬声器。高音扬声器的一般工作频段范围在15KHZ以上，这种单元主要性能要求，除同于中音单元之外，还要求重放频段上限要高和输入容量要大。高音扬声器有圆锥形、平顶、球顶型、号筒型、带状和薄片型等多种形式。,一.扬声器简介,第三部分：扬声器,.扬声器分类2.3按用途分：D.高音扬声器一个良好的高音喇叭应具备如下条件：a、振动板的口径要小且轻。b、高频特性平垣且伸展宽广。c、高频失真小，指向性良好。d、音圈直径小，线径细。e、输入容量大。,第三部分：扬声器,二.扬声器工作原理,1.扬声器结构图,第三部分：扬声器,二.扬声器工作原理,1.扬声器结构图,二.扬声器工作原理,第三部分：扬声器,2.扬声器工作原理当载流导体通过磁场时，会受到一个电动力，其方向符合弗来明左手定则:力与电流、磁场方向互相垂直，受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。当音圈输入交变音频电流时，音圈受到一个交变推动力产生交变运动，带动纸盆振动，反复推动空气而发声。音圈在磁场中所受到的作用力F的大小，与工作间隙的磁场强度B，音圈导线长度L及输入的音频电信号I大小有关，即FBIL。,二.扬声器工作原理,第三部分：扬声器,2.扬声器工作原理电动式换能器的力效应和电效应总是同时存在，相伴而生的。以后我们将会看到，由于电效应的存在，将对扬声器的电阻抗特性产生极大的影响。音圈在磁场中的受力情况，如下图所示。,二.扬声器工作原理,第三部分：扬声器,2.扬声器工作原理中间是圆柱形（T铁中柱）的N极，外面是环状（华司）的S极，磁场（B）的方向由N极至S极。环形气隙内为导线环（音圈）l，若电流由“”端流入，由“”端流出，则音圈所受的力F的方向，由左手定则决定：左手平伸，使拇指和其它四指垂直，若磁场（B）的方向指向指心，其余四指指向电流的方向，则拇指所指的方向即为音圈受力的方向，如上图中箭头所示的力F的方向。若改变电流的方向，则力F的方向亦随之改变。,二.扬声器工作原理,第三部分：扬声器,2.扬声器工作原理如果流经音圈的电流强度和方向均随时间不断的化，则电动力F也就随着电流强度和方向的变化而变化。显然，电动力的方向就是音圈的移动方向，这样，随着电流强度和方向的变化，音圈就在空气隙中来回振动，其振动周期等于输入电流的周期，而振动的幅度，则正比于各瞬时作用电流的强弱，若将音圈固定在一个膜片（纸盆）上，并输入音频电流，则振膜在音圈的带动下产生振动，从而向周围介质辐射声波，实现了电声能之间的转换。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.1磁路系统组成：磁路系统由永磁体,华司和YOKE（铁盆）组成。华司+磁铁与YOKE之间形成了一个环形磁间隙，振动系统的音圈就悬挂于磁间隙内。永磁体一般由永磁材料组成，常用的永磁材料有铁氧体，铝镍钴合金，稀土钴合金，钕铁硼合金等。华司和YOKE一般采用电工纯铁做成，华司主要起修正磁力线的作用。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.1磁路系统组成：A:内磁式:U铁，体积小，漏磁小，价格稍贵，一般多媒体和电视较为常用.B:外磁式:T铁，体积大，漏磁大，价格便宜，音箱等.,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.2磁路组合工艺磁路系统零件的组合通常采用胶合或注塑方式，胶合是采用胶粘剂将永磁体，华司等胶合在一起，磁间隙由中心定位工装保证。注塑是采用模具在上述零件外团支围注塑上塑料，使其成为一个整体，磁间隙由模具保证。这两种方式达到的效果相同，但注塑方式形成的磁路强度高，而且可以减少装配工作量。但无论是胶合还是注塑，都应注意在它们的结合处不能产生大的缝隙，以免增大磁阻，使产品灵敏度下降。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.3间隙磁通量检测扬声器的灵敏度与磁间隙内的磁通量成正比，检测扬声器磁间隙的磁通量的一个行之有效的方法是探测线圈法。探测线圈法的测量系统是由一个绕制于特制骨架上的线圈及CT1磁通表组成。使用时，将测量线圈插入已充磁的磁间隙中，然后拔出，分别读出测量线圈插入后和拔出时磁通表的偏转格数，然后求出磁通表的偏转格数之差M,并用下式计算磁间隙的磁通量。（M/N）*10-3(韦伯)式中:N为测量线圈的匝数,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4磁石（磁钢）：磁钢的作用：提供磁能量，我们用的磁钢都是人造磁体，有以下几种：A.铝，镍，钴合金(Alnico)，磁能积较高，矫顽磁力低，比较容易退磁，一般做得比较厚，做成圆柱形。B.稀土永磁材料（NdFeB），矫顽力高，剩磁高，磁能积高，缺点是：工作温度低，易生锈，价格贵。C.铁氧体，就是我们常用的外磁喇叭，其矫顽力介于Alnico和NdFeB之间，剩磁较低，一般做成扁平形状，价格便宜，缺点：易磁，体积比较大。,第三部分：扬声器,三.扬声器主要部件及特性分析,1.磁路系统1.4磁石（磁钢）：ALFeB、AlNiCo、Ferrite对比,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4磁石（磁钢）1.4.1磁石常用种类铁氧体（Fe2O3）铁氧体是一种非金属磁性材料，是由三氧化二铁和一种(或几种)其他金属氧化物（如：氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等）配制烧结而成。它的相对磁导率可高达几千，电阻率是金属的1011倍，涡流损耗小，适合于制作高频电磁器件。铁氧体性质属于半导体，通常作为磁性介质应用，铁氧体磁性材料与金属(或合金磁性材料)之间最重要的区别在于导电性。通常前者的电阻率为102108cm，而后者只有10.610.4cm。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4磁石（磁钢）1.4.1磁石常用种类铁氧体（Fe2O3）外磁式一般用铁氧体，铁氧体是目前应用广泛的磁性材料，细分为钡铁氧体和锶铁氧体，由氧化钡（锶）和三氧化二铁粉末混合经高温烧烤而成，它有以下优点：A.材料来源容易，价格低廉。B.矫顽力大，对外磁场稳定。注：锶铁氧体较黑,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4.磁石（磁钢）1.4.2磁石常用种类钕铁硼（Nd2Fe14B）钕铁硼磁性材料是钕，氧化铁等合金，又称磁钢。钕铁硼材料中含有大量的钕和铁，其特性硬而脆、易被氧化腐蚀。所以钕铁硼磁铁必须进行表面涂层处理。钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，同时有高能量密度的优点，易做出轻、薄、小型的扬声器。钕铁硼的优点是性价比高，具良好的机械特性；不足之处在于居里温度点低，温度特性差，且易于粉化腐蚀，必须通过调整其化学成分和采取表面处理方法使之得以改进，才能达到实际应用的要求。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4.磁石（磁钢）1.4.3磁石性能指标右图是典型的磁化曲线：,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4.磁石（磁钢）1.4.3磁石性能指标A.剩余磁感应强度Br-剩磁Br永磁材料在闭路状态下经外磁场磁化至饱和后，再撤消外磁场时，永磁材料的磁极化强度J和内部磁感应强度B并不会因外磁场H的消失而消失，而会保持一定大小的值，该值即称为该材料的剩余磁极化强度Jr和剩余磁感应强度Br，统称剩磁。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4.磁石（磁钢）1.4.3磁石性能指标B.矫顽力BHc：在永磁材料的退磁曲线上，当反向磁场H增大到某一值BHc时，磁体的磁感应强度B为0，称该反向磁场H值为该材料的矫顽力BHc；在反向磁场H=BHc时，磁体对外不显示磁通，因此矫顽力Hcb表征永磁材料抵抗外部反向磁场或其它退磁效应的能力。矫顽力BHc也是磁路设计中的一个重要参量之一。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4.磁石（磁钢）1.4.3磁石性能指标C.内禀矫顽力JHc：当反向磁场H=bHc时，虽然磁体的磁感应强度B为0，磁体对外不显示磁通，但磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和往往并不为0，也就是说此时磁体的磁极化强度J在原来的方向往往仍保持一个较大的值。因此，bHc还不足以表征磁体的内禀磁特性；当反向磁场H增大到某一值jHc时，磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和为0，称该反向磁场H值为该材料的内禀矫顽力jHc。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4.磁石（磁钢）1.4.3磁石性能指标内禀矫顽力jHc是永磁材料的一个非常重要的物理参量，对于jHc远大于bHc的磁体，当反向磁场H大于bHc但小于jHc时，虽然此时磁体已被退磁到磁感应强度B反向的程度，但在反向磁场H撤消后，磁体的磁感应强度B仍能因内部的微观磁偶极矩的矢量和处在原来方向而回到原来的方向。也就是说，只要反向磁场H还未达到jHc，永磁材料便尚未被完全退磁。因此，内禀矫顽力jHc是表征永磁材料抵抗外部反向磁场或其它退磁效应，以保持其原始磁化状态能力的一个主要指标。矫顽力bHc和内禀矫顽力jHc的单位与磁场强度单位相同。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4.磁石（磁钢）1.4.3磁石性能指标D.最大磁能积(BH)m：（BH）max退磁曲线上（二象限）任何一点的B和H的乘积即和（BH）代表了磁铁在气隙空间所建立的磁能量密度，即气隙单位体积的静磁能量，由于这项能量等于磁铁Bm和Hm的乘积，因此称为磁能积，磁能积随B而变化的关系曲线称为磁能曲线，其中一点对应的BD和HD的乘积有最大值，称为最大磁能积。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4.磁石（磁钢）1.4.3磁石性能指标-总述：当磁体的磁化达到饱和，逐渐减小磁化场H，磁感应强度B随之减小，但并不恢复到原来的起点O，而是保留一定的磁性，这时的磁感应强度B叫做剩余磁感应强度，用Br表示，若要使磁体的磁感应强度减到0（B=0），必须加一相反方向的磁化场，当反向磁场大到一定程度时，磁体的磁感应强度B=0，使磁体B=0所需的反向磁化场的大小，叫做矫顽力，用BHc，继续增大磁化场使磁极化强度J=0，此时的磁场强度叫做内禀矫顽力,用jHc表示，以Br点到BHc点这段曲线,叫做退磁曲线,以Jr点到JHc点的这段曲线,叫做内禀退磁曲线。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.4.磁石（磁钢）1.4.3磁石性能指标E.最高温度F.回复磁导率1.4.4充磁机充磁原理:原理是电容充有高电压，大能量Q=C.V，然后通过空心线圈瞬间大电流放电，在线圈中产生极强的磁场，将放置其中的未磁化磁铁中杂乱无章的磁极分子强行排序，这样磁铁便显现磁性，也就是说充了磁。磁铁充磁后通常情况下不会衰减或衰减很慢，但当受到强烈震动、高温、非同极性强磁场时，磁分子的排列会发生变化，从而是整体磁性表现减弱。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.5华司1.5.1华司的聚磁作用磁场中磁力线要寻找磁阻最小的地方通过，华司与外壳均是纯铁也叫软铁（低碳钢），其磁阻比空气小得多，或者说是导磁率大很多（铁氧体的导磁率是空气的10000倍），所以磁力线会沿华司改变方向，并且集中在华司周边与外壳最近的地方。在此位置磁力线最为集中，也就是此处的磁场最强。导磁率，是衡量物质的导磁性能的一个系数，以字母表示，单位是亨/米。常用的相对导磁率，是用来评估一种导磁材料其磁化容易程度的，是材料导磁率与真空导磁率之比值，它没有量纲的。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.5华司1.5.1华司的聚磁作用T铁和华司的作用：是将磁体的一个磁极导向磁隙的另一端，通常用软铁或低碳钢做成，外观有五彩,银白,烤黑等等。,华司,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.5华司1.5.2华司的厚度华司的厚度也不宜过厚，在有限的设计空间内磁石会减薄，使磁场强度降低，华司最合适的厚度应为音圈高度的1/3。在磁石厚度一定的情况下，华司厚些会加大线圈有效受力面积，提高灵敏度。所以磁铁厚度与华司厚度对不同产品会有不同的最佳配合。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.5华司1.5.3华司与磁石的配合一般情况下我们选用A方式，华司加工容易，成本低；另外与磁铁粘接时中心对位公差要求低。在设计空间高度有限而灵敏度要求又较高的情况下会采用B方式，即：不想减薄磁石，还想加厚华司。但这样华司加工困难，会增加成本。C方式没有太大的意义，主要是生产工艺难保证。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.6YOKE（铁盆/U杯/支架）铁盆：组装方面常见的有外铆和内铆，主要根据喇叭的大小和音圈的大小决定。它的体积限制了内部磁铁的体积大小。内磁式的U铁作用相当于外磁的T铁。生产工艺和材料以及表面处理基本上与T铁是一样。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,1.磁路系统1.7总结：磁路系统首先是要考虑结构方面的需要.但我们最希望的还是要得到较高的磁束密度.以及尽可能的减小失真，所以要加大单位面积的磁通量。我们不得不在设计方面有一些特殊要求：A.选择良好的导磁材料，减小磁阻。B.减小磁间隙。C.加宽磁通的通路，减小磁间隙处华司的导磁面积.如下图：,第三部分：扬声器,三.扬声器主要部件及特性分析,1.磁路系统1.7总结：,加宽磁通的通路,减小导磁面积,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统振动系统由音圈和振膜组成，它们的质量和劲度对动圈扬声器的灵敏度和频率响应影响很大。2.1振动膜振膜是动圈扬声器的声辐射元件，其特性好坏直接影响扬声器的频响和灵敏度。它的性能取决于制造材料，形状及加工工艺。振膜大多选用易热成型又具有一定刚性的聚酯薄膜（PET，PEI，PEN等），其性能特点是：单位面积的质量小，即材料密度小;机械强度高,即材料的杨氏模量E大;有较大的内阻尼，大，扬声器在大信号下失真小。而E/愈大，扬声器的有效频率范围愈宽，输出声压级也高；,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.1振动膜2.1.1振膜的形状为圆形，通常将中心和中间部份设计成圆弧状，有时还在中间圆弧部份上增加加强筋，目的是增大振膜有效面积。如图：,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.1振动膜2.1.2振膜一般采用热压成型：其基本工艺为：将规定厚度的聚酯膜裁成大小适合的片状或条状，放入成型模具内加热加压保持一段时间，然后冷却后取出切除边缘多余部分。由于成形的温度和时间以及冷却方式对振膜的性能影响很大，故在加工过程中应精心控制这些参数。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.1振动膜2.1.3微型扬声器振膜材料：有PET,PEN,PEI,PAR,PPS,PEEK,PI,LCP,PA,PSU,PPSU,PMP,PES,COC等。如1：PET音膜耐温55-60度,PEN音膜耐温70-80度,PEI音膜耐温110-120如2：PAR（聚芳酯）薄膜的各项特性均优于PEI,PET,PEN,PI等传统制膜材质,是制造高品质扬声器的必选材料。PAR材料的粘接不用普通的胶水,要使用光敏胶,用专门的紫外线机器固化。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.1振动膜2.1.3微型扬声器振膜材料：如3：PEEK成型工艺参数PEEK膜片特点：,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.1振动膜2.1.3微型扬声器振膜材料如3：PEEK成型工艺参数膜片成型工艺流程：,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.1振动膜2.1.3微型扬声器振膜材料：如3：PEEK成型工艺参数,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.1振动膜2.1.4膜片表面处理方法：A.增强薄膜性能（耐磨性，抗疲劳度，或是增加杨氏模量）的方法：如离子注入；蒸镀涂装；有咬花；喷沙；磨沙等。B.改善薄膜的粘结性能的处理方法有：如电晕处理，等离子，火焰处理等。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.1振动膜2.1.6辐射器（辐射膜片）使用“无源辐射器”的音响（耳机）通常包含一个主动扬声器单元和一个被动单元（无源辐射器）。被动单元通常和主动扬声器单元外形类似，但是没有音圈和驱动磁铁。它只有一个振膜，不和任何音圈或电路相连。无源辐射器通常被用来调整低音，使得设计者能够调节音箱（耳机）整体的音色。无源辐射器在音箱（耳机）内主动单元对腔体内空气的带动下进行被动发声。振膜的运动靠腔体内气流的推动而进行。通过不同配重的调节，无源辐射器可以在不同频率上进行共振。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.1振动膜2.1.6辐射器（辐射膜片）图片,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.2音圈2.2.1音圈作用是电动式扬声器振动系统的重要组成部分.音圈可以说是扬声器的心脏.音圈的性能会影响扬声器的声压频率特性,声压级,阻抗和阻抗曲线，失真，瞬态特性，扬声器的参数，音质等特别是关系扬声器的功率和寿命。音圈是扬声器振动系统的振动源。而音圈的性能主要取决于所用材料及音圈的圈数即音圈导线的长度。音圈一般选用自粘直焊漆包线绕制而成。目前基本上是采用铜漆包线，有时也会用到铜包铝漆包线，它具有铜漆包线的优点，但质量更轻。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.2音圈2.2.2音圈参数音圈尺寸对扬声器性能也有一定影响。音圈是在磁间隙中振动，其直径应保证音圈置于磁间隙的中央，在振动时不会与磁铁+华司和YOKE相碰。另一方面，由于磁间隙在华司表面处的磁场已不均匀，线圈在非均匀的磁场中运动就会降低电声能的转换效率，并引起扬声器产生失真，所以对音圈的高度要有一个恰当的选择。一个音圈的设计，通常是以一个扬声器的阻抗和音圈的直径为基础，再选择恰当线径的漆包线，计算出漆包线的总长，根据音圈的高度将这些漆包线分层绕制。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.2音圈2.2.2音圈参数绕制好的音圈需对其直流电阻及高度等参数进行检测，其中音圈的直流电阻可用欧姆表测量，音圈的高度、直径等可用游标卡尺测量。例如1：ASV：25.5*28*3.7*0.264FASV：为音圈管材质耐热铝管；SV:音圈线为绝缘清漆耐热铜线（音圈的烘烤温度为180200C）；25.5音圈内径，28为音圈高,3.7直流阻抗，0.26音圈线径，4F层数为4如不写，为2F。音圈的直流电阻Re一般要预先设定，或按额定阻抗Znom确定:Znom=(1.051.10)*Re,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.2音圈2.2.2音圈参数例如2：4.3*0.035(UEW)*1.3H*14.8*54TSVC0.035：0.035熱風線(全自動繞線)SVC:是指喇叭音圈；UEW:UE=Polyurethane聚氨酯W=wire漆包线4.3为音圈内径，1.3为音圈高,14.8直流阻抗，0.035音圈线径，54T是圈数，层数不写为2F。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.2音圈2.2.2音圈参数音圈热容量=MvcCMvc：音圈质量C：音圈导线比热容在扬声器开始工作时，热量来不及和四周传递，只靠音圈本身的热容量储存；而音圈温升为：t=PT/(MvcC)P：输入功率T：作用时间由此可见，音圈热容量愈大，温升愈小。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.2音圈2.2.2音圈参数物理性质：铜铜包铝线铝比热容（20）（j/g）0.380.120.90热膨胀系数（20）(1/)1721.924热传导率（20）(CW/CM.)3.982.472.22为抑制瞬间音圈温升，音圈需要较大热容量，所以就选用比热容大或质量大的线材。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.2音圈2.2.3音圈种类常见的有LOCK线、SV线、CCAW（铜包铝线）、扁线等，其主要特性如下：A.LOCK线使用温度在130，为溶剂型，一般用于小型低功率扬声器。B.SV线使用温度在150，为溶剂型，特点为固化后粘接性能很强，是音圈生产中最常用的线种之一。另，EI线（180）、AI线（210）。C.CCAW（铜包铝线）比铜线质轻、比铝线导电率高且拉力强，其高频时阻抗与铜线相仿，用它制成的扬声器瞬态特性好、灵敏度高，是高灵敏度扬声器中常采用的材料。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.2音圈2.2.3音圈种类D.扁线，磁场利用率较圆线大（圆线磁场利用率为78%91%,扁线为96%），特点为换能效率高，适于制作大功率扬声器，扁铝线更常用于专业扬声器（大功率、高灵敏度）。,音圈图片,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.2音圈2.2.4音圈引线不能任选项,因扬声器有“+”、“-”极性区分，一旦极性相反，喇叭振动方向相反。如1对音箱，正负极性相同，声音集中；正负极性相反，声音分散，振动方向不一致。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.2音圈2.2.4音圈线标识,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,2.振动系统2.2音圈2.2.4音圈功率扬声器功率为Pe=J2PeSL(W)J：电流密度（A/m2）Pe：导线电阻率（.m）S：线圈侧面积（m2）L：音圈导线长度,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,3.支撑系统3.1组成：后盖、支架（铁盆/U杯）、PCB板、胶水3.1.1后盖（防磁罩）主要是屏蔽扬声器的磁场不要外漏，不要对外部产生影响。（原理就是形成一个外磁路，不让磁场直接与外部接触）,防磁罩,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,3.支撑系统3.1组成：后盖、支架（铁盆/U杯）、PCB板、胶水。3.1.2盆架（支架）是扬声器的振动系统与磁路系统支撑和连接的重要零件。一般为钣金冲压而成，也有塑胶、合金等材料。如下图：,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,4.声学结构（腔体、孔等）4.1.概述除磁路系统和振动系统外，动圈扬声器尚有以腔体和孔等组成的声学结构，通常在孔上还粘贴有阻尼元件，它们的作用主要是修正扬声器的频响。动圈扬声器的优点是频响曲线平坦、光滑，因而声音的保真度好。在这里，腔体、孔及阻尼元件的作用是不可忽视的。而且在产品组装过程中，很大一部分工作量是通过改变阻尼元件的阻尼量来使动圈扬声器的频率响应达到规定的要求。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,4.声学结构（腔体、孔等）4.2.阻尼元件-网纸4.2.1SOP有关调音网纸的作业描述：,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,4.声学结构（腔体、孔等）4.2.阻尼元件-网纸4.2.2.阻尼材料的作用与应用,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,4.声学结构（腔体、孔等）4.2.阻尼元件-网纸4.2.2.阻尼材料的作用与应用,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,4.声学结构（腔体、孔等）4.2.阻尼元件-网纸4.2.2.阻尼材料的作用与应用,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,4.声学结构（腔体、孔等）4.2.阻尼元件-网纸4.2.2.阻尼材料的作用与应用,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,4.声学结构（腔体、孔等）4.2.阻尼元件-网纸4.2.2.阻尼材料的作用与应用,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.术语5.1.1粘合：两个表面依靠化学力、物理力或两者兼有之力结合在一起的状态。5.1.2机械粘合：通过胶粘剂浸入被粘物空隙或被粘物毛刺进入胶粘剂中，固化后形成的机械结合。5.1.3固化：通过化学反应（缩合、聚合或交联）使胶粘剂具有强度性质的过程。5.1.4硬化：通过化学或物理作用（如聚合、氧化、凝胶化、水合、冷却或挥发成分的蒸发）产生粘合或内聚强度的过程。5.1.5交联：在分子间形成化学键，并产生一个三维空间网络结构的过程。5.1.6粘度：胶粘剂的一种流体内部抗摩擦的性质，它与所施加的力成正比。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.2胶粘剂的组成胶粘剂通常是由黏结物质、固化剂、增塑剂、稀释剂及填充剂等原料经配制而成。其黏结性能主要取决于黏结物质的特性。不同种类的胶粘剂，黏结强度和适应条件不尽相同.5.3胶粘原理5.3.1吸附理论:吸附理论认为，黏合作用是由胶粘剂和被粘物分子在界面上接触并产生次价力所引起的.5.3.2化学键理论:此理论认为某些胶粘剂与被粘物表面能够形成化学键。化学键是分子中原子间的引力，它比一般分子间的范德华力要大一两个数量级,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.3胶粘原理5.3.3扩散理论:此理论认为物质的分子始终处于不停的运动之中，由于胶粘剂中的高分子链具有柔顺性，在胶接过程中胶粘剂分子与被粘物表面分子相通产生扩散作用，在一般情况下，这种扩散作用进行得较慢，因而产生的黏合力也较小.5.3.4静电理论:此理论认为胶粘剂与被粘物具有不同的电子亲和力，所以当它们接触时就会在界面上产生接触电势，形成双电层，类似一个电容器，界面两侧的胶粘剂和被粘物表面相当于电容器的两个极板.,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.3胶粘原理5.3.5机械理论:此理论把黏合现象看做胶粘剂与被粘物间纯机械咬合或镶嵌作用。任何材料表面都不可能是绝对光滑、平整的。在胶接过程中，由于胶粘剂具有流动性和对固体材料表面的浸润性，很容易渗入被胶材料表面的微小孔隙和凹陷中。当胶粘剂固化后，就被“镶嵌”在孔隙中，形成无数微小的“销钉”，将两个被胶物连接起来。这种作用对于刚性胶粘剂来说，效果更为显著。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.3胶粘原理5.3.6弱界层理论:当液体胶粘剂不能很好浸润被粘体表面时，空气泡留在空隙中而形成弱区。又如，当中含杂质能溶于熔融态胶粘剂，而不溶于固化后的胶粘剂时，会在固体化后的胶粘形成另一相，在被粘体与胶粘剂整体间产生弱界面层（WBL）。产生WBL除工艺因素外，在聚合物成网或熔体相互作用的成型过程中，胶粘剂与表面吸附等热力学现象中产生界层结构的不均匀性。不均匀性界面层就会有WBL出现。这种WBL的应力松弛和裂纹的发展都会不同，因而极大地影响着材料和制品的整体性能。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.4影响胶粘强度的因素5.4.1胶粘剂分子结构因素：破坏实验中胶接破坏时的不同情况：A.界面破坏：胶粘剂层全部与粘体表面分开（胶粘界面完整脱离）；B.内聚力破坏：破坏发生在胶粘剂或被粘体本身，而不在胶粘界面间；C.混合破坏：被粘物和胶粘剂层本身都有部分破坏或这两者中只有其一。这些破坏说明粘接强度不仅与胶粘剂和被粘物之间作用力有关，也与聚合物粘料分子之间的作用力有关。高聚物分子的化学结构，以及聚集态都强烈地影响粘接强度，研究胶粘剂基料的分子结构，对设计、合成和选用胶粘剂都十分重要。,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.4影响胶粘强度的因素5.4.2基材表面因素：,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.4影响胶粘强度的因素5.4.2基材表面因素：5.4.2.1基材（表面能）,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.4影响胶粘强度的因素5.4.2基材表面因素：5.4.2.1基材（表面能）：,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.4影响胶粘强度的因素5.4.2基材表面因素：5.4.2.2表面粗糙度：,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.4影响胶粘强度的因素5.4.2基材表面因素：5.4.2.3表面污染状况：,三.扬声器主要部件及特性分析,第三部分：扬声器,.胶水5.4影响胶粘强度的因素5.4.2基材表面因素：被胶接材料表面性质对于胶接强度影响极大。表面状态不佳，往往是造成胶接面破坏的主要原因。凡是经过适当表面处理的金属，胶接强度都有不同程度的提高，其中尤以铝合金最为显著，其抗剪强度可提高25%70%。,四.扬声器的技术指标,第三部分：扬声器,4.1.额定阻抗(Ze)4.1.1扬声器单元的阻抗包括直流阻抗（DCR/Re）和交流阻抗（ACR）。a指直流阻抗(Re)：即DCR，不受频率的影响（静态）。亦即音圈线的阻抗。它在阻抗特性上表现为一条直线。b交流阻抗(Ze)：即ACR，是指经过频率测定之公称阻抗或叫额定阻抗（动态）。是指阻抗曲线上紧跟在第一个极大值后面的极小值。,四.扬声器的技术指标,第三部分：扬声器,4.1.额定阻抗(Ze)4.1.2扬声器的额定阻抗是一个纯电阻的阻值，它是指扬声器的某一特定的频率（中频）时在输入端测得的阻抗的值（也称标称阻抗），通常在产品商标铭牌上标明，额定阻抗的优选值为4、8、16、25、50、100。4.1.3额定阻抗Ze：扬声器是一个感性负载元件，对于交流信号而言，它的阻抗是随着频率的变化而变化的，其典型的阻抗曲线，在谐振峰后的一个阻抗最小值即为额定的阻抗，它是计算分频器和放大器输出功率的主要的依据。,四.扬声器的技术指标,第三部分：扬声器,4.1.额定阻抗4.1.4阻抗曲线阻抗曲线是指扬声器的阻抗模值随频率变化的曲线。它在最低共振频率附近急剧上升，在高频部分随音圈电感增加而加大。,四.扬声器的技术指标,第三部分：扬声器,4.2.共振频率FO是指扬声器从低音域开始振动时，振动板最强烈振动所在点对应的频率，在测量扬声器单元阻抗特性时，阻抗曲线上阻抗值第一次达到最大值时（即Zmax）所对应的频率称为该扬声器单元的谐振频率或共振频率，简称FO。为了便于理解，我们可以把扬声器的振动系统看成是具有一定质量的惯性体，而把Edge和弹波看成一个弹性体，这时扬声器的整个振动系统就象一个悬挂在弹簧上具有一定质量的重物。从物理学中我们知道，它们具有一个固定的谐振点。扬声器单元在谐振频率处振动系统的振幅最大，扬声器音圈在气隙中运动时产生的反向感应电动势也最大。在FO以下，由于受扬声器振动系统劲度的控制，扬声器输出音压以接12dB/oct的速度下降，因此扬声器的谐振频率点也是重放下限频率点。,四.扬声器的技术指标,第三部分：扬声器,4.2.共振频率FO4.2.1从阻抗曲线图上看，在低频某一频率其阻抗值最大，此时的频率称之为扬声器的共振频率，记为F0，即在阻抗曲线上扬声器的阻抗模值随频率上升的第一个主峰对应的频率。4.2.2扬声器是一个振动系统，共振频率与扬声器的质量和顺性有关，即振动系统的质量愈大，则顺性愈大，共振频率愈低，反之，共振频率愈高。写成公式：膜片顺性包含膜片的强度与厚度，膜片上弯线胶水的硬度，膜片与支架胶合的胶水的硬度。,四.扬声器的技术指标,第三部分：扬声器,4.2.共振频率FO4.2.3测试Fo值通常是在20相对湿度60%的条件下进行，Fo测试用Fo高速测定器，（台湾阳光SunlighFo高速测定器Model-7117K）用自动扫频振荡器（台湾阳光Sunlig自动扫频振荡器Model7116C）可以粗略的测试其Fo值，但速度很慢，且不够精确。4.2.4影响Fo的条件A：自然条件：温度和湿度，湿度越大，Fo越低。温度越高，Fo越低。B：原材料：鼓纸（膜片）的Fo，弹波的柔软度。C：输入功率：通常在额定输入功率范围以内，输入功率如大时，低音谐振稍许下降，但将输入功率增加大超过额定输入功率之外时，Fo反会升高。,四.扬声器的技术指标,第三部分：扬声器,4.3.品质因数4.3.1品质因数是扬声器阻抗曲线尖锐程度的一种量度，它在一定的程度上反映了扬声器振动系统的阻尼状态，简称Q0，Q0愈高，共振愈强。公式记为：,四.扬声器的技术指标,第三部分：扬声器,4.3.品质因数4.3.2扬声器的低频特性通常由扬声器单元的品质因数值和谐振频率决定，其中品质因数的大小与扬声器单元在谐振频率处输出的声压有关。Q0值过低时扬声器的输出声压还没有到F0处时就迅速的下降，扬声器处于过阻尼状态，造成低频衰减过大。Q0值过高时扬声器处于欠阻尼状态，低频得到过份的加强。Q0值越大峰值越陡。因此我们说扬声器的品质因数即不能过高也不能过低，通常我们取它的临界阻尼值Q0等于0.50.7作为最佳的取值范围。4.3.3扬声器的Q0值与扬声器的结构工艺有关，可以在一定范围内对其控制。最简单的办法是改变振动系统的质量，Q0与振动系统质量成正比，与磁通密度平方成反比，公式：,四.扬声器的技术指标,第三部分：扬声器,4.3.品质因数4.3.3品质因数公式：,四.扬声器的技术指标,第三部分：扬声器,4.4.功率一般扬声器所标称的功率为额定功率或是额定噪声功率，它是表明扬声器能长时间连续工作而不产生异音常声时的输入功率。一般测试时采用粉红噪声信号，通过特定的滤波器，在额定功率范围内进行测试。最大噪声功率与额定功率不同，它是表明扬声器承受短时间的大输入功率的能力，其试验时间仅为几秒钟，一般最大功率是额定功率的2-4倍。P=U2/Ze，Ze为喇叭额定阻抗。4.4.1.额定噪声功率在额定频率范围内馈给扬声器以规定的模拟节目信号，而不产生热和机械损坏的相应电功率。“额定频率范围”是指由制造厂规定的扬声器频率范围。,四.扬声器的技术指标,第三部分：扬声器,4.4.功率4.4.2长期最大功率长期最大电压对应的电功率，长期最大电压