扬声器是一种把电信号转换成声音信号的电声器件。确切地说,扬声器的工作实际上是把一定范围内的音频电功率信号通过换能(电能——机械能——音能)方式转变为失真小并具有足够声压级的可听声音。
扬声器的种类很多,分类方式也五花八门,一般可根据其工作原理、振膜形状以及放声频率范围来分类。
一、扬声器的构造
我们最常见的扬声器为电动式锥形纸盆。电动式锥形扬声器即过去我们常说成纸盆扬声器,尽管现在振膜仍以纸盆为主,但同时出现了许多高分子材料振膜、金属振膜,用锥形扬声器称呼就名符其实了。锥形纸盆扬声器大体由三大部份构成:
1、磁回路系统(永磁体<磁铁>、芯柱<轭’U铁或T铁’、导磁板<华司>)。
2、振动系统(振动板<纸盆、音膜>、音圈)。
3、支撑辅助系统(定心支片<弹波>、盆架、垫边、端子板)。
对以上三大系统详细介绍:
1、音圈:音圈是锥形纸盆扬声器的驱动单元,它是用很细的铜导线(铜线/铝线)分两层(四层)绕在骨加上(纸管/铝片/胶片等),一般绕有几十圈,放置于导磁芯柱与导磁板构成的磁疑隙中。音圈与纸盆固定在一起,当声音电流信号通入音圈后,音圈振动带动着纸盆振动。
2、纸盆(鼓纸):锥形纸盆扬声器的锥形振膜所用的材料有很多种类,一般有天然纤维和人造纤维两大类。天然纤维常采用棉、木材、羊毛、绢丝等,人造纤维刚采用人造丝、尼龙、玻璃纤维等。由于纸盆是扬声器的声音辐射器件,在相当大的程度上决定着扬声器的放声性能,所以无论哪一种纸盆,要求既要质轻又要刚性良好,不能因环境温度、湿度变化而变形。
3、折环(edge凸缘):折环是为保证纸盆沿扬声器的轴向运动、限制横向运动而设置的,同时起到阻挡纸盆前后空敢流通的作用。折环的材料除常用纸盆的材料外,还利用塑料、天然橡胶等,经过热压粘接在纸盆上。
由悬边与弹波所形成的刚性或柔顺性会影响音盆的移动速度,对于喇叭的全部柔顺性而言,弹波提供约为80%,悬边提供约为20%,悬边有两个功能,它的原始工作是保持音圈于极片间隙之中心,然而
对于锥盆边缘的振动模式而言,悬边所造成的阻尼作用却非常的重要,悬边的厚度和材料的选择戏剧地改变喇叭的反应,对锥盆扭曲现象的阻尼与防止锥盆后方的音波反射回来的能力可以改变扭曲模式在振幅与相位的结合,使得它成为锥盆完整的元件和可实行响应的工具.
4、定心支片(弹波):定心支片用于支持音圈和纸盆的结合部位,保证其垂直而不歪斜。定心支片上有许多同心圆环,使音圈在磁隙中自由地上下移动而不作横向移动,保证音圈不与导磁板相碰。定心支片上的防尘罩是为了防止外部灰尘等落磁隙,避免造成灰尘与音圈摩擦,而使扬声器产生异常声音。
(定心支片)弹波有一些功能,它的第二个功能是保持音圈居中于间隙内,同时也提出申请供一个避免外来灰层微粒侵入间隙内,刚开始弹波是为了提供喇叭单体主要的回复力,然而弹波的坚硬度同时也影响喇叭的谐振(FO),喇叭的谐振是柔顺性和质量的函数.
(4)支架
(2) 振膜
(7) 磁间隙的磁场
(3) 悬吊
(8) 背部调音孔
(5) 永磁体
(6) 磁回路
(1)音圈
正向音圈力 +fD
(9) 前盖
(10) 防尘罩
(11) 调音纸
二、扬声器的分类
按工作原理分类:按工作原理的不同,扬声器主要分为电动式扬声器、电磁式扬声器、静电式扬声器和压电式扬声器等。
1、电动式扬声器:这种扬声器采用通电导体作音圈,当音圈中输入一个音频电流信号时,音圈相当于一个载流导体。如果将它放在固定磁场里,根据载流导体在磁场中会受到力的作用而运动的原理,音圈会受到一个大小与音频电流成正比、方向随音频电流变化而变化的力。这样,音圈就会在磁场作用下产生振动,并带动振膜振动,振膜前后的空气也随之振动,这样就将电信号转换成声波向四周辐射。这种扬声器应用最广泛。
2、电磁式扬声器:也叫舌簧式扬声器,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拆,产生驱动力,使振膜振动而发音。
3、静电式扬声器:这种扬声器利用的是电容原理,即将导电振膜与固定电极按相反极性配置,形成一个电容。将声源电信号加于此电容的两极,极间因电场强度变化产生吸引力,从而驱动振膜振动发声。
4、压电式扬声器:利用压电材料受到电场作用发生形变的大原理,将压电动元件置于音频电流信号形成的电场中,使其发生位移,从而产生逆电压效应,最后驱动振膜发声。
按振膜形状分类:扬声器主要有锥形、平板形、球顶形、带状形、薄片形等。
1、锥形振膜扬声器:锥形振膜扬声器中应用最广的就是锥形纸盆扬声器,它的振膜成圆锥状,是电动式扬声器中最普通、应用最广的扬声器,尤其是作为低音扬声器应用得最多。
2、平板扬声器:也是一种电动式扬声器,它的振膜是平面的,以整体振动直接向外辐射声波。
它的平面振膜是一块圆形峰巢板,板中间是用铝箔制成的峰巢芯,两面蒙上玻璃纤维。它的频率特性较为平坦,频带宽而且失真小,但额定功率较小。
3、球顶形扬声器:球顶形扬声器是电动式扬声器的一种,其工作原理与纸盆扬声器相同。球顶形扬声器的显著特点是瞬态响应好、失真小、指向性好,但效率低些,常作为扬声器系统的中、高音单元使用。
4、号筒扬声器:号筒扬声器的工作原理与电动式纸盆扬声器相同。号筒扬声器的振膜多是球顶形的,也可以是其他形状。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。号筒扬声器最大的优点是效率高、谐波失真较小,而且方向性强,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。
频放大器按放声频率分:可分为低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器、全频带扬声器等。
1、低音扬声器:主要播放低频信号的扬声器称为低音扬声器,其低音性能很好。低音扬声器为使低频放音下限尽量向下延伸,因而扬声器的口径做得都比较大,一般有200mm、300-380mm等不同口径规格的低音扬声器,能随大的输入功率。为了提高纸盆振动幅度的容限值,常采用软而宽的支撑边,如像皮边、布边、绝缘边等。一般情况下,低音扬声器的口径越大,重放时的低频音质越好,所承受的输入功率越大。
2、中音扬声器:主要播放中频信号的扬声器称为中音扬声器。中音扬声器可以实现低音扬声器和高音扬声器重放音乐时的频率衔接。由于中频占整个音域的主导范围,且人耳对中频的感觉较其他频段灵敏,因而中音扬声器的音质要求较高。有纸盆形、球顶形和号筒形等类型。作为中音扬声器,主要性能要求是声压频率特性曲线平担、失真小、指向性好等。
3、高音扬声器:主要播放高频信号的扬声器称为高音扬声器。高音扬声器为使高频放音的上限频率通达到人耳听觉上限频率20kHz,因而口径较小,振动膜较韧。和低、中音扬声器相比,高音扬声器的性能要求除和中音单元相同外,还要求其重放频段上限要高、输入容量要大。常用的高音扬声器有纸盆形、平板形、球顶形、带状电容形等多种形式。
4、全频带扬声器:全频带扬声器是指能够同时覆盖低音、中音和高音各频段的扬声器,可以播放整个音频范围内的电信号。其理论频率范围要求是从几十Hz至20kHz,但在实际上由于采用一只扬声器是很困难的,因而大多数都做成双纸盆扬声器或同轴扬声器。双纸盆扬声器是在扬声器的大口径中央加上一个小口径的纸盆,用来重放高频声音信号,从而有利于频率特性响应上限值的提升。同轴式扬声器是采用两个不同口径的低音扬声器与高音扬声器安装在同一个中轴线上。 |