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教你看懂扬声器常用参数的物理意义

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扬声器的参数是指采用专用的扬声器测试系统所测试出来的扬声器具体的各种性能参数值。 其常用的参数主要包括:Z,F0,η0,SPL,Qts,Qms,Qes,Vas,Mms,Cms,Sd,BL,Xmax,Gap gauss。以下分别是这几种参数其物理意义:

 

教你看懂扬声器常用参数的物理意义

 

教你看懂扬声器常用参数的物理意义

 

一、参数的物理意义

 

1、 Z:是指扬声器的电阻值,包括有:额定阻抗和直流阻抗.(单位:欧姆/ohm),通常指额定阻抗;

扬声器的额定阻抗Z:即为阻抗曲线第一个极大值后面的最小阻抗模值,即下图中点B所对应的阻抗值.它是计算扬声器电功率的基准。

 

额定阻抗

 

直流阻抗DCR:是指在音圈线圈静止的情况下,通以直流信号,而测试出的阻抗值,我们通常所说的4欧或者8欧是指额定阻抗。

 

2、 Fo(最低共振频率)是指扬声器阻抗曲线第一个极大值对应的频率.单位:赫兹(Hz).

扬声器的阻抗曲线图是扬声器在正常工作条件下,用恒流法或恒压法测得的扬声器阻抗模值随频率变化的曲线。

 

3、 η0(扬声器的效率)是指扬声器输出声功率与输入电功率的比率.

 

4、 SPL(声压级)是指喇叭在通以额定阻抗1W的电功率的电压时,在参考轴上与喇叭相距1m的点上产生的声压,单位:分贝(dB)

 

5、 Qts :扬声器的总品质因数值.

 

6、 Qms:扬声器的机械品质因数值

 

7 、Qes:扬声器的电品质因数值.

 

8、 Vas(喇叭的有效容积):是指密闭在刚性容器中空气的声顺与扬声器单元的声顺相等时的容积.单位:升(L);

 

9、 Mms(振动质量):是指扬声器在运动过程中参与振动各部件的质量总和,包括鼓纸部分,音圈,弹波以及参与振动的空气质量等.单位:克(gram).

 

10、 Cms(力顺):是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度.其值越大,扬声器的整个振动系统越软.单位:毫米/牛顿(mm/N).

 

二、扬声器的非线性失真

 

扬声器在重放音时会出现许多附加信号成分,从而形成非线性失真。其主要有以下几种。

 

1、谐波失真

磁隙中磁场不均匀、振动系统边缘折环和定心支片顺性在大振幅情况下会引起谐波失真。这种失真总是出现在低频段,频率越低,纸盆振幅越大,谐波失真越明显。

 

2、调制失真

扬声器音圈同时输入低频和高频信号,例如低频100~200HZ,高频6~7KHZ,纸盆则同时振动,并出现高频声振动调制低频的现象,这样必然会产生调制失真,使音色变坏,发硬。

 

3、瞬态失真

扬声器音圈通以电流,带动锥盆等产生振动而发音,这时必然会产生一定的惯性作用。惯性系统要达到稳定,需要一定时间,如果这种建立时间太久,各种变化极快的信号接踵而来,纸盆的振动跟不上信号的变化,而产生放音失真,尤以脉冲形声音最为明显。

 

4、分谐波失真

分谐波失真是纸盆扬声器的一种固有失真。在输入信号的正半周,纸盆向上弯曲运动,在信号的负半周,由于惯性作用,纸盆被拉直略往下弯曲,只待下一个输入信号的正半周到来时才会往下运动。所以纸盆的运动只有信号频率的一半,造成分谐波失真。这种失真对直线形纸盆较为明显,而指数形纸盆几乎不会产生分谐波失真。

 

三、扬声器最大线性位移体积

 

最大线性位移Xmax是指扬声器单元工作时锥盆单向位移的限度,单位是MM。当扬声器锥盆的单向振幅超过这个限度时,切割磁场的音圈匝数减小,导致音圈的驱动力下降,扬声器的输出声压进入非线性状态,失真明显增大。

 

扬声器单元的最大线性位移Xmax与扬声器单元的有效振动面积Sd的成绩就是我们通常所说的最大线性位移体积Vd它决定了扬声器辐射声音时能够推动的最大空气体积。

 

扬声器的最大线性位移体积在很大程度上决定了该扬声器单元在最低频端上午最大输出声压级.扬声器的最大线性位移体积值越大,则扬声器单元在较低频率时能够辐射的声压越高.口径较大的扬声器不仅有效振动面积较大,而且它的最大线性位移也较大.因此这种扬声器具有较高的低频输出声压级优势。

 

扬声器单元的等效容积是指将某一扬声器单元放入具有一定内容积的箱体后,倘若该箱体中空气的声顺恰好与所用扬声器单元的声顺相等,那么箱体的内容积就是该扬声器单元的等效容积,扬声器的等效容积简称Veq。

 

扬声器单元的等效容积Veq与扬声器的品质因数Q谐振频率F一起决定了扬声器的低频特性。因此,也是设计音箱的重要参数之一。

 

四、扬声器功率特性

 

扬声器上所标识的功率参数值是产品的重要指标之一。由于国内外扬声器功率质量指标定义的不一致,造成了同一产品规格上的混乱。为了消除这种混乱,1985年我国颁布了新部标,与1988年又通过GB9396-9400新国标,1996年改版为GB9396-9397-1996新国标。

 

在新部标和新国标中,结合国际电工委员会颁发的《电声器件-扬声器》和《对高保真设备中扬声器的最低要求》,扬声器质量指标-----功率定义为特性功率、最大噪声功率(额定噪声功率)、最大正弦功率、长期功率、(额定长期功率)和短期功率等。

 

1、标称功率

标称功率是用连续、正弦波有效值功率测定其失真值的,以扬声器失真指标来确定,例如一个扬声器标志失真低于3%,则定为5W时失真为3%,那么这个这个扬声器的标称功率就是5W。

 

2、特性功率

特性功率是指,在100~8000HZ频率范围内,测量仪输入粉红噪音信号至扬声器系统,距离音源1M处产生一个94dB的特性声压级,其值决定于扬声器的灵敏度。

 

3、最大噪声功率(额定噪声功率)

扬声器系统在一定的额定频率范围内,规定用专门测试噪音信号加至扬声器100H进行试验(该噪音信号的频谱分布较为接近实际的节目信号),结果并没有过热和机械损伤,达到长期安全地工作,这样测试而得的功率称为额定噪声功率。这一功率与失真无关,所以往往比标称功率大2~4倍。国外的扬声器一般都标识这一功率,国产扬声器也逐渐使用这一功率含义定值。

 

4、最大正弦功率

扬声器系统在一定频率范围内,馈给连续正弦功率试验,结果扬声器音圈震振动不应该产生打底声,也没有过热或机械损伤。由于该功率不受失真值的限制,所以该功率比标称功率要高。

 

5、长期功率(额定长期最大功率)

扬声器系统在一定频率范围内,馈给专门规定噪音信号功率试验。扬声器承受此功率在1min内不会产生永久性机械损伤,每2min试验1次,重复10次。这项功率比额定噪声功率大许多。

 

6、期功率

在一定频率范围内,馈给扬声器系统专门规定的噪声信号功率进行测试,扬声器承受此项功率在1S内不会引起永久性的机械损伤,则此功率为短期功率。它在所有命名功率中标值最大,可比标称功率大8~10倍。

 

7、音乐功率

功率主要取决于扬声器承受250HZ以下短期正弦信号频率的能力。扬声器承受此功率,通过实际试验,既无明显的失真,也无过热及机械损伤。音乐功率标值源于德国DIN45500标准,它是综合功率的实际标值。

 

目前测试扬声器承受功率时大多使用噪声信号发生器。噪声是一种不规则、间歇的信号,一般测试用的噪声信号有白噪声和粉红色噪声两种,“白”和“粉红”这两个词是由这两种噪声的频谱决定的。

 

白噪声是一种随机噪声,这种噪声信号包含从20HZ~20KHZ的各种频率,且这些信号的能量呈均匀分布;粉红噪音也是一种随机噪声,但它的能量分布与频率成反比,因此粉红噪声中的低频成份较多,测试时由功率放大器馈给被测扬声器一定的信号功率,被测扬声器两端输入的电压有效值的平方与被测扬声器阻抗的比值既为该扬声器的承受功率。

 

五、扬声器品质因数

 

扬声器单元的品质因数是设计和制作音箱前必须了解的重要参数之一。在扬声器单元的阻抗特性曲线上它表示阻抗曲线在谐振频率处阻抗峰的尖锐程度。它在一定程度上反映了扬声器振动系统的阻尼状态,简称Q值。

 

扬声器单元的品质因数反映了当输入扬声器单元的电信号消失后扬声器锥盆回复到静止状态下的快慢程度,或者说扬声器单元电磁系统对振动系统的阻尼作用大小,即反映扬声器单元的瞬态响应好坏