SPEAKER-基础知识解析.ppt

1、扬声器簡介 Speaker,Summary,第一節:声学基础特性 第二節:扬声器的工作原理 第三節:动圈式扬声器简介 第四節:扬声器的主要原材料組成 第五節:动圈式扬声器的主要电气特性,声音的产生来源于振动,第一节:声学基础特性,声音是由物体振动产生的。当喇叭在低频振动时，我们肉眼看到它的振膜在上下振动，与振膜相接触的空气分子受到激励而产生空气疏密波，这种疏密波传入人的耳膜，使我们听到了声音。,-4-,频率：声源每秒钟振动的次数。单位Hz。在自然界里单频的声源很少，大多是复和音。信号发生器发出的声音是单频。,人耳听得见的声波的频率范围2020KHz，称为可听声范围或音频范围。低于这个范围的声波

2、为次声.,第一节:声学基础特性,-5-,声音的物理属性可描述为,第一节:声学基础特性,1、声压: 声音通过空气的振动所产生的压强叫做声压强，简称声压. 声压的单位为Pa(帕).,2、頻率: 聲源每秒振動的次數稱為頻率,單位為Hz; 人耳可聽得見的聲波頻率範圍約為20Hz20KHz,即音頻範圍.,3、聲速: 在介質中傳播速度稱為聲速.固體最快,如:鋼鐵中約為6100m/s; 液體次之,例如:水中約為1480m/s;空氣中最慢,約340m/s.,第一节:声学基础特性,4、波長: 相鄰同相位的兩點之間的距離稱為波長 Co=*f Co為空氣中聲速,f為頻率,5、聲壓級: Lp=20lg(P/Po) (

3、dB) Po為基準聲壓:2x10-5pa 基準聲壓級為0dB，稱為聽閥 一般交談為60dB 紡織車間為100dB 高於120dB耳朵有痛感，稱這個聲壓級為痛閥。,第一節:聲學基礎特性,6、聲壓級與功率的關係: L=10lg(W/Wo) (dB) Wo為參考功率,為10-12瓦特 功率增加一倍,聲壓級增加3dB,7、聲壓級與距離的關係： L=-20lg(r1/ro) (dB) ro為參考距離 距離增加一倍,聲壓級減小6 dB,第一節:聲學基礎特性,產品類別： 1. 按磁路結構分：外磁式,內磁式 2. 按工作原理分：動圈(電動)式、電磁式、壓電式、電容式等,而動圈式產品因具有電聲性能好、結構牢固、

4、成本低等優點而應用廣泛,我司目前用到的也都是動圈式的產品,後面會對動圈式產品做介紹. 3. 按工作頻率分：低音、中音、高音,受話器把電能轉換為聲能,並與人耳直接耦合的電聲換能器稱為受話器(又稱為通信用的耳機) 揚聲器把电能转换成声能,对音频信号进行重放。,外磁式特點是磁體位於工作間隙的外面,優點是磁體體積不受限制,缺點是漏磁較大.,內磁的結構是磁體位於工作間隙的裏面,優點是漏磁比較小,缺點是磁體體積受到限制.,第二節:電聲器件的工作原理,電聲器件最典型的是揚聲器、受話器等,是一種聲電互相轉換的換能器件.,受話器 2.使用時朝開闊空間或室內發聲; 3.頻響範圍覆蓋20Hz20KHz; 4.高音質

5、,失真小; 5.承受功率大,在0.5W以上.,第三節:動圈式揚聲器簡介,揚聲器產品簡介,動圈式嘜啦揚聲器的基本結構（內磁式）,主體,導磁材料,磁體,引線,膠墊,振膜,前蓋,音圈,PCB板,第三節:動圈式揚聲器簡介,揚聲器產品簡介,動圈式錐形揚聲器的基本結構（外磁式）,導磁下板(T鐵),磁體,導磁上板,振膜(錐盆),音圈,防塵帽,折環,第三節:動圈式受話器和揚聲器簡介,定心支片(彈波),盆(支)架,揚聲器產品簡介,動圈式錐形揚聲器的爆炸圖(外磁式),第三節:動圈式揚聲器簡介,磁體,導磁下板(T鐵),導磁上板,振膜+折環,墊片,防塵帽,音圈,盆(支)架,定心支片(彈波),第四節:揚聲器的主要零部件

6、組成,1.振動系統: -振膜 -音圈 -定心支片(針對錐形揚聲器) -防塵帽(針對錐形揚聲器) 2.磁路系統: -導磁材料(T鐵,華司,U杯) -磁體 3.輔助系統: -支架 -錦絲線(針對錐形揚聲器) -端子板,揚聲器的主要結構組成,第四節:揚聲器的主要零部件組成,振動系統振膜,振膜也叫鼓紙,對揚聲器的放聲性能有著至關重要的影響,他們決定了揚聲器由力到聲的轉換品質.振膜必須具有以下特性: 1、彈性模量要足夠大,也就是機械強度大,整體強度好. 2、材質的密度要小,品質要輕. 3、內部阻尼適中,材料內部要有適當的吸收. 4、防潮性好.,-19-,第四節:揚聲器的主要零部件組成,按折环分类：,1.

7、全纸 2.泡棉边 3.布边 4.橡胶边 5.高泡边 6.PU边 7.高级发泡合成材料,-20-,第四節:揚聲器的主要零部件組成,按胴体材质分类：,1.纸质 2.玻纤 3.碳纤 4.PP盆 5.铝合金盆 6.陶瓷盆,-21-,聚脂膜：,PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯 （polyethylene terephthalate) PEI:聚醚洗亚胺 (polyethylene imide) PEN:聚苯二甲酸乙二酯 (polyethlene naphthalate) 常用材质有： PET（耐温65度）、PEN（耐温85度） PEI（耐温85度）、PI(耐温180度) TBM（耐温65度）,PET：有透明

8、白色、黑色、银色、磨砂黑料 PEI:有茶色、黄色、黑色 PEN：有黑色、透明白色 TBM：黑色,第四節:揚聲器的主要材料組成,振動系統音圈,音圈揚聲器的心臟,是承受電功率的部件.當處於磁隙中的音圈輸入交流信號時,音圈就產生推動力,推動振膜產生聲音,由於音圈在很小的環形磁隙中工作,所以它應具有足夠的剛度、精度和耐熱強度.揚聲器的轉換效率很低只有2%5%,即有95%以上的能量轉化為熱能和其他能量消耗掉,只有5%左右的能量轉化為聲能.所以音圈在工作中會很快發熱,功率越大產生的熱量越大,對音圈的耐熱性要求也越高.為防止音圈因過熱而損壞,近年來對音圈骨架和漆包線的漆包層都提出了耐高溫的要求。,-23-,

9、第四節:揚聲器的主要材料組成,音圈分类:有骨架与无骨架 音圈的管材有:纸、金属、合成树脂等 （常用的音圈Pl Ksv Psv Nsv Kl Asv Al Til) 线材：SV耐热铜线，CCAW铜包铝线，LOCK线，铝线等,第四節:揚聲器的主要材料組成,振動系統定心支片(彈波),定心支片是紙盆揚聲器振動系統中的又一個主要元件,它是由棉布、絹、蠶絲布和CONEX等材料含浸酚醛樹脂後熱壓製成的波紋形圓環,它的主要作用是: 1、保持音圈在磁縫隙中的正確位置,要求它的軸向順性大,使音圈能在磁縫隙中垂直振動,徑向則要求它們能可靠地限制音圈的左右移動,使音圈不與導磁上板及T鐵接觸.彈波這個支撐件提供給揚聲器

10、一個恢復力,並影響揚聲器阻尼特性。 2、彈波、振膜和音圈共同決定錐形揚聲器的共振頻率. 3、防止外部灰塵進入磁縫隙.,-25-,第四節:揚聲器的主要材料組成,材质： 棉布（7支纱 10支纱 14支纱 20支纱 32支纱 42支纱 60支纱 80支纱 100支纱）、混仿、CONEX、绢布、人造丝、麻等 弹波的中孔有： 10 13 14 16 19 20 25 355060 75 100等,-26-,第四節:揚聲器的主要材料組成,弹波最重要的参数：变位（它是反应弹波的软硬程度，直接会影响喇叭的F0） 变位的决定因素是由材质、波环的形状、以及成型胶水的浓度,第四節:受話器和揚聲器的主要材料組成,振動

11、系統防塵帽,防塵帽採用紙、無紡布、絹、聚酯和塑膠等材料製成,它的作用除防塵外還有以下作用: 1、當防塵帽安裝在音圈上方時,對揚聲器的高頻響應起到一定的作用. 2、當防塵帽安裝在紙盆的不同位置時,產品的高頻截止頻率不同.防塵帽形狀、大小和材質不同對揚聲器的高頻響應有很大的影響. 3、當防塵帽的重量不同對揚聲器的高頻特性也同樣有很大的影響.所以防塵帽的選用也是不能忽視的,即要輕,強度又要好,尺寸還要選得恰當,外表還要美觀.,第四節:揚聲器的主要材料組成,磁路系統外磁式,外磁式磁路系統由磁體、華司(導磁上板)和T鐵組成(見下圖),特點是漏磁場較大.它的主要作用是給揚聲器提供一個均勻的縫隙磁場. 磁體

12、一般外磁式磁體屬於燒結永磁鐵氧體(陶瓷型磁體),它的價格便宜,對外磁場穩定,缺點是易碎.,第四節:揚聲器的主要材料組成,磁路系統外磁式,華司(導磁上板)採用導磁性能良好的熱軋鋼板沖壓而成. T鐵有2種,真T鐵採用優質結構鋼冷拉圓鋼冷擠成型假T鐵柱芯與下夾板是鉚合在一起的,和華司一樣也要求導磁性能良好.,-30-,T铁：,第四節:揚聲器的主要材料組成,-31-,第四節:揚聲器的主要材料組成,华司/导磁上板：,第四節:揚聲器的主要材料組成,磁路系統內磁式,內磁式磁路系統由釹鐵硼磁體、華司和U杯組成(見下圖): 它最大的優點是不漏磁.過去磁體採用鋁鎳鈷或釤鈷磁體,因鈷和鎳是稀有金屬,世界的存儲量都很

13、低,價格昂貴.目前們使用的釹鐵硼磁體是當今性價比最好的磁體,它不含貴重金屬,體積小,不易退磁.,-33-,第四節:揚聲器的主要材料組成,U铁：,-34-,第四節:揚聲器的主要材料組成,华司,华司的圆角是工艺圆角,自然形成.,-35-,第四節:揚聲器的主要材料組成,磁体： 铁氧体主要成份是Mo*6Fe2O3(其中Mo为Pb、Ba、S等),扬声器中主要应用各向异性钡铁氧体、锶铁氧体，用氧化钡（锶）和三氧化二铁粉末混合，高温焙烧而成，其特点是来料容易，价格低，矫顽力大，对外磁场稳定等。,-36-,第四節:揚聲器的主要材料組成,稀土类磁体以NdFeB为代表,磁能积是铁氧体的十倍以上,缺点是易生锈 铁氧

14、体的磁性能种类: Y35 Y30 Y25 Y20等 钕铁硼的磁性能种类: N35 N35H N38 N38H N40H N42 等,-37-,第四節:揚聲器的主要材料組成,Ferrite:,-38-,第四節:揚聲器的主要材料組成,NdFeB:,第四節:揚聲器的主要材料組成,輔助系統支架,支架在揚聲器中主要起支撐作用.在錐形揚聲器中彈波和紙盆的邊緣分別要與盆架二個面膠合;在嘜啦揚聲器中除起到支撐作用外,它還是磁路系統的一部份.在高音揚聲器中盆架還起到密封腔的作用.,-40-,第四節:揚聲器的主要材料組成,盆架:,有普通铁盆架（料厚有0.3-1.0MM) 塑料盆架(材料有ABS、HIPS、PC等）

15、及铸造盆架（铝、铁）等 铁盆表面处理有镀彩锌、镀白锌、烤黑、镀镍、镀铬等 盆架重要尺寸有：纸盆安装直径、有效高、弹波安装直径等,-41-,第四節:揚聲器的主要材料組成,-42-,第四節:揚聲器的主要材料組成,第四節:受話器和揚聲器的主要材料組成,輔助系統錦絲線,錦絲線揚聲器的兩條錦絲線雖然不起眼,但是絕不可輕視,因為他們是承受功率的零件.不同口徑、不同功率的產品要使用不同規格的錦絲線,目前使用的錦絲線有普通銅編線、耐熱銅絞線、耐熱銀編線及耐熱銀絞線等.,第四節:受話器和揚聲器的主要材料組成,輔助系統端子板,端子板要注意的三個問題: 一,是它與盆架的鉚接品質(或是粘接品質); 二,是其焊片的可焊

16、性; 三,是與盆架的絕緣性(點絕緣膠).,第五節:動圈式受話器和揚聲器的主要電氣特性,1.靈敏度/聲壓級SPL-Sound Pressure Level,產品的電壓靈敏度,標志著電聲轉換能力的大小,反映的是聲音的大小,例如重放一個聲音,選靈敏度高的Speaker,其對應的額定輸入功率要求就越小.,灵敏度：在时指定输入电压时喇叭所输出信号的高低。 声压级：声音通过空气的传播所产生的压强叫做声压强，反映声波的强弱。,第五節:動圈式揚聲器的主要電氣特性,2.最低共振頻率F0:Resonance Frequency,是指揚聲器從低音域開始振動時，振動板最強烈振動(振幅最大)所在點對應的頻率,一般來說一

17、個系統有多個共振頻率,在這些頻率上振動比較容易,在其他頻率上振動則比較困難. 阻抗曲線上第一個極大值對應的頻率點即為最低共振頻率. F0与扬声器的质量和顺性有关，振动系统的质量越大，折环定心支片越柔软，则顺性越大，扬声器共振频率越低，反之，则越高。,第五節:動圈式揚聲器的主要電氣特性,3.有效頻寬Frequency Range,即頻率響應的有效範圍是下限频率和上限频率为界限的频率范围，通常是從低音諧振F0到高音域的有效頻率部分(可正常工作且不失真),第五節:動圈式揚聲器的主要電氣特性,4.總諧波失真THD: Total Harmonic Distortion,由於放大器不夠理想,輸出的信號除包

18、含了放大的輸入成分之外,還新添了一些原信號的2倍、3倍、4倍甚至更高倍的頻率成分(諧波),致使輸出波形走樣.這種因諧波引起的失真叫做諧波失真.所有附加諧波電平之和稱為總諧波失真.一般說來,1KHz頻率處的總諧波失真最小,因此很多產品均以該頻率點的失真作為它的指標.,第五節:動圈式揚聲器的主要電氣特性,5.頻率響應曲線: Frequency Response Curve,產品的SPL隨頻率變化的曲綫,了解產品頻率響應特性,判定產品的品質,第五節:動圈式揚聲器的主要電氣特性,6.額定阻抗: Rated Impedance,產品的標稱值,額定阻抗是指阻抗曲線上緊跟在第一個極大值後面的極小值. 额定阻抗通常比直流电阻大 a+b+c a- 音圈的直流电阻，不随频率变化 b- 电感，感抗随频率的上升而增加 c- 反电动势部分，当音圈振动时会产生一个反电动势，反电动势产生的电流与输入的电流方向想反，相当于减少输入电流，即阻抗增加。,第五節:動圈式揚聲器的主要電氣特性,7.純音檢聽: Rub & Buzz,在揚聲器的額定頻率範圍內饋以正弦信號進行純音檢聽不應出現垃圾聲,碰圈聲,機械聲及其他嚴重異常聲。 测试方法： 1.馈给扬声器正弦信号的电功率为二分之一的额定噪声功