扬声器的的主要参数

1、扬声器的的主要参数字体: 小 中 大 | 打印 发布: 2010-9-26 01:19作者: 网络 来源: 互联网 查看:735 次1. 扬声器主要参数综合 设计 和分析扬声器性能是电学、力学、 声学 、磁学等物理参数共同作用的结果，由鼓纸、 弹波、 音圈 、磁路等关键零部件的性能共同确定，其中一些参数相互制约相互 影响，因而必须综合考虑和设计。扬声器常用机电参数以及计算公式、测量方法简述如下：1.1 直流电阻 Re由音圈决定，可直接用直流电桥测量。1.2 共振频率 Fo由扬声器的等效振动质量 Mms 和等效顺性 Cms 决定，见公式(5)， Fo 可直 接用 Fo 测试仪测量或通过测量阻抗曲

2、线获得。1.3 共振 频率处的最大阻抗 Zo由音圈、磁路、振动系统(鼓纸、弹波 )共同决定，可用替代法测量或通过测量 阻抗曲线获得。Zo = Re+(BL)2/(Rms+Rmr) (10)1.4 机械力阻 Rms由鼓纸、弹波的部阻尼及使用胶水的特性决定，可由测量出机械品质因数Qms 后通过下列公式计算：Rms =(1/Qms)*SQR(Mms/Cms) (11)这里 SQR( )表示对括号 ( )中的数值开平方根，下同。1.5 辐射力阻 Rmr由口径、频率决定，低频时可忽略。Rmr = 0.022*(f/Sd)2 (12)1.6 等效辐射面积 Sd只与口径 (等效半径 a)有关。Sd =* a

3、2 (13)1.7 机电耦合因子 BL由磁路 Bg 值和音圈线有效长度 L 决定，也可通过测量电气品质因数 Qes 后 用下列公式计算 :(BL)2 =(Re/Qes)*SQR(Mms/Cms) (14)1.8 等效振动质量 Mms由音圈质量 Mm1 、鼓纸等效质量 Mm2 、辐射质量 Mmr 共同决定， Mms 可 由附加质量法测量获得。Mms=Mm1+Mm2+2Mmr1.9 辐射质量 Mmr只与口径 (等效半径 a)有关。Mmr =2.67* o* a3 (16)其中 o=1.21kg/m3 为空气密度， a 为扬声器等效半径。1.10 等效顺性 Cms是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度

4、 .其值越大 ,扬声器的整个振动系统 越软.单位:毫米/牛顿(mm/N).由鼓纸顺性 Cm1 、弹波顺性 Cm2 共同决定，此顺性即是我们所称的变位， 只是单位需换算为国际单位制： m/N,而变位可以用变位仪直接测量。 Cms 可由附加容积法测量获得。Cms=(Cm1*Cm2)/(Cm1+Cm2) (17)1.11 等效容积 Vas只与等效顺性、等效辐射面积有关。Vas = o*c2*Sd2*Cms (18)此处 c 为空气中的声速， c=344m/s1.12 机械品质因数 Qms由振动系统的等效振动质量 Mms 、等效顺性 Cms 、机械力阻 Rms 共同决定， Qms 可由阻抗曲线的测量获

5、得。Qms =(1/Rms)*SQR(Mms/Cms)=(Fo/ f)*(Zo/Re) (19)f 为阻抗曲线上阻抗等于 SQR(Zo*Re) 所对应的两个频率的差值。1.13 电气品质因数 Qes由振动系统的等效振动质量 Mms 、等效顺性 Cms 、机电耦合因子 BL 共同决 定，由阻抗曲线的测量获得。Qes =Re/(BL)2*SQR(Mms/Cms)=(Fo/ f)*SQR(Zo*Re)/(Zo-Re) (20)1.14 总品质因数 Qts由机械品质因数 Qms 和电气品质因数 Qes 共同决定。Qts =(Qms*Qes)/(Qms+Qes)=(Fo/ f)*SQR(Re/Zo) (

6、21)1.15 参考 电声转换效率 o由机电耦合因子 BL 、等效辐射面积 Sd 、等效振动质量 Mms 共同决定。 o =( o/2 c)*(BL*Sd/Mms)2/Re (22)1.16 参考灵敏度级 SPLo与参考电声转换效率 o直接相关。SPLo = 112+10lg o (23)1.17 参考振幅 与参考电声转换效率 o、电功率 Pe、等效半径 a、频率 f 有关。 = 0.481*SQR(Pe* o)/(a*f)2以上这些参数现在均可用扬声器计算机测试系统进行测量和计算，常用的测 试系统有 LMS 、CLIO 、MLSSA 、DAAS 、SYSID 、LAUD 、 IMP 等。另外

7、，也 可利用一些计算机模拟 软件进行扬声器参数的基本设计，如 LEAP 、CALSOD 、 Speaker Easy 、 DLC Design 、AudioCad 、SOUNDEASY 等。扬声器的 功率、失真指标无法直接用公式进行定量计算，只能作些定性分析 和探讨。扬声器的额定正弦功率以及纯音检听功率，基本上由低频最大振幅 o决定。 一般低频最大振幅是在共振频率 Fo 处。扬声器的低频最大振幅主要取决于磁路 结构和音圈卷宽，当然与振动系统也有很大的关系。扬声器正常工作时，音圈 不能跳出磁间隙， 即有 oXma，x 否则会产生很大的非线性失真 (表现为振幅异 常音)、甚至会导致音圈损坏 (卡死

8、或烧毁 )。Fo 处最大振幅 o可由下列公式计 o = 1.414*BL*I*Cms*Qts (25)式中 I 为馈给扬声器的电流， I=SQR(Pe/Re) 。可见，假使扬声器的基本机电 参数(BL 、Cms 、Qts)确定，其电流 I 决定的功率 Pe=I2*Re 就受到低频最大振 幅 o Xmax的限制。反之，假使扬声器的功率必需达到一定值，则扬声器的等 效顺性就不能太大，亦即 Fo 不能太小。当有 (BL)2/ReRms 时，公式 (25) 又 可简化如下： o = 0.225*V/(BL*Fo) (26)式中 V 为馈给扬声器的电压， V=SQR(Pe*Re) 。此式更直观地显示出最

9、大振 幅 o与电压 V、机电耦合因子 BL 、共振频率 Fo 的关系。一般所称的总品质因 数 Qts 对低频振幅的控制能力就由公式 (25)、(26) 体现和反映，其中 BL 值的作 用更明显。扬声器的低频声功率 Pa 同样也受到限制：Pa= Pe* o=4.33* 2*a 4*f 4 (27)可见，声功率 Pa 既与电功率 Pe 有关、又与电声转换效率 o直接相关，实 际上最终与扬声器的振幅、口径、频率有关。为了达到一定的声功率Pa ，在频率一样的条件下，口径越小、则其振幅越大，而振幅一般都受到限制，所以口 径就不能太小。亦即，小口径扬声器不可能产生很大的声功率，因为小口径扬 声器一般都受到

10、结构限制，其振幅较小，效率较低，而音圈不会很大、所用线 径有限、所能承受的电功率也有限。扬声器额定噪声功率和长期最大功率，既与低频最大振幅有关，又与音圈的线 径、材料和系统的散热条件、使用的胶水等直接相关。大功率扬声器，一般均 使用高强度耐高温的音圈线、音圈骨架、胶水，采用大冲程、散热良好的磁路 结构，音圈采用较宽的卷宽和线径，弹波采用强度好、抗疲劳性能好的材料， 当然一般也采用大口径系列。扬声器额定噪声功率和长期最大功率，最终只能 通过负荷试验获得和验证。2. 喇叭单元的参数 1，T/S 指标 (Thiele/Small-Specs)T/S 指标是由澳大利亚人 A.N. Thiele 和 R

11、ichard Small ，在 70 年代初发明 的扬声器系统数学模型的基本参数。现今，几乎所有的人都是按照该理论来生 产喇叭音箱。 T/S 指标有如下几个：Fs(Fo) 为喇叭在自由场下的谐振点频率。Vas 为等同于喇叭顺性的空气容积。Qes 为喇叭的电 Q 值，它反映了单元在 Fo 时于电磁控制下的谐振能力，数 值越低，阻尼越强，谐振能力越低。Qms 为喇叭的机械 Q 值。它反映了单元在 Fo 时于机械结构方面的谐振能力， 数值越低，阻尼越强。Qts 为喇叭的总 Q 值(由Qms 和Qes 并联耦合而成 )它反映了单元在 Fo 处的 谐振能力，数值越低，阻尼越强。2.1 机电性能指标 (E

12、lectro-Mechanical parameter)Mms ：喇叭的总振动质量 (包括振膜的质量、 音圈的质量、 前后加载的空气等 )Cms ：喇叭单元的顺性Rms ：机械阻尼，包括振动的摩擦、辐射阻。Rme ：电气阻尼因数， 反映单元电磁系统对振膜的机械控制和阻尼， 常用来 衡量单元的电磁系统的能力。Re ：音圈的直流电阻BL ：线圈间隙的磁场强度Dd ：振膜直径Le ：音圈电感量Sd ：振膜的表面积fLe ：电感测量频率2.2 大信号指标 (Large-Signal Parameter)Xmax ：最大线性位移，或叫线性冲程，计算为全冲程位移值的 1/2 ，通常这 个值比较有水分，有些

13、厂家会给出单元的物理最大位移。而一些厂家采用全程 的 P-P 值(peak-to-peak) 表示 ,此时我们要注意在对比时减半。Xlim ：不损坏的最大位移。 （或又表示为其他 Xmec ，最大机械位移 ）Hc ：线圈高度Hg：间隙高度Vd：喇叭在线性围，最大的推动空气体积Pe：可连续工作不烧毁的最大输入功率。讨论：实际上，所有 T/S 参数都是围绕低音单元的谐振峰测量得来的，反映了低 音单元谐振峰的特性，并据此特性设计各种音箱箱体。而高音单元的谐振峰对 于箱体制作无意义 （高音的振幅也很小 ），也无须进行特别的描述去应用， 所以我 们不会在高音单元上搞 T/S 参数。Fo 值是指单元的谐振

14、频率， 即喇叭振幅最大时的频率。基本上这就是单元 的低频重放极限，因为过了谐振点，单元的声压将急降， （一般将 -3db 处称为截 止频率表示为 F3）Q 值在我们形容单元时，出现极多，它其实是描述谐振造成的阻抗峰的尖 锐度的一个数学值， Q 值越高，表示阻尼小，控制弱，谐振的幅度大，从而产 生更强的低频声压，但由此带来了振动不受控产生的失真。关于 Q 值高低，对应适合做什么箱的问题 ,这个问题有许多的口水争论。 一 般说来，低 Q值的喇叭，阻尼高控制力好，适合做倒相箱。而高 Q 值的单元适 合做密闭箱。这个实际上是个较模糊界线的选择，一般 Q 值高于 0.5 的单元适 宜密闭箱，而 Q 值低

15、于 0.3 的要做倒相箱。 而业通常采用 EBP 值来衡量单元适 合制作哪种箱体。3. Qtc ：音箱全系统的总 Q 值3.1 箱体的损耗 Q 值Ql- 泄漏损耗 Q 值 . 由箱体及单元密封不好造成泄漏产生的， 通常这个对于倒 相箱影响较大 . 一般数值取在 5-20 ，这个值难以预知。 5 表示为密封非常良好 ! 通常预设值为 10。Qa- 吸收损耗 Q 值，由箱体对声波的吸收产生的，箱的填充料会大大增强吸收。一个干燥光滑刚 性箱体壁通常约 Qa=30-100 ，大量填充时，将达到 3-5 。Qp- 倒相管损耗， 由倒相管产生，由于空气通过时，管壁的摩擦，倒相管会 有一些阻尼 .事实上，如

16、果你将此 Q 值设得很小的话 （意味着阻尼非常大 ），那倒相箱就会 变成了密闭箱了，呵呵。3.2 题外话， - 关于 Q 值的理解： （Q 值一般直译成品质因数 ）Q 值是一个描绘谐振情形的数学量 , 它总是伴随阻尼概念 （在谐振系统中 ）被介 绍给大家，或者有人把它等同于阻尼值来介绍。对于一个谐振系统，阻尼越大， 那么系统的谐振越被钳制，从而导致低 Q 值的谐振曲线。当阻尼小时，则情况 相反，谐振剧烈，形成高 Q 的曲线。一般来说，对于扬声器系统，合适的 Q 值在 0.5-1.5 之间。低于 0.5 时，阻 尼太强了，此时已无谐振发生。所以，也有人称 0.5Q 值时，为临界阻尼，称再 小的

17、Q 值，为过阻尼。反之， Q 大于 1.5, 可以叫欠阻尼。在谐振系统的频率 -振幅曲线图上，我们可以直观地看到不同 Q 值所代表的曲 线，以及不同 Q 值的意义。4. 喇叭的 QQes 为喇叭的电 Q 值，它反映了单元在 Fo 时于电磁控制下的谐振能力，数 值越低，阻尼越强，系统谐振越小。Qms 为喇叭的机械 Q 值。它反映了单元在 Fo 时于机械结构方面的谐振能力， 数值越低，阻尼越强，系统谐振越小。Qts 为喇叭的总 Q 值（由Qms 和Qes 并联耦合而成 ）它反映了单元在 Fo 处的 谐振能力，数值越低，阻尼越强。5. 系统的 Q 值全系统指包括功放输出端、 喇叭线、音箱。 这是一个工作时的实际 Q 值， 与 箱体 Q 值Qtc 相比， 这里加入了