现代音响与调音技术课件第8次

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1、5.3扬声器系统(音箱)的设计原理一个全频带的声音，低频声音的能量将占据整个频带的大部分，但它的音乐内容却仅为乐音的低音区。由于人的听觉特性对低音的灵敏度低，所以对音箱的设计来说，其基本能完成的就是低频响应和分频器的设计，它需要一定的理论知识。就技术而言，理想的重放声系统应能完全再现其输入的时域波形。换句话讲，它是一个线性系统，具有平坦的频率响应和纯时延的线性相移，但目前实际上这是不可能的。12.2.5扬声器系统(音箱)的设计原理1开口扬声器系统(音箱)的设计原理主要目的：克服声短路当低音扬声器不加障板让其自由辐射时，则扬声器的较低频段的声音就会在振膜两面的空气压缩和稀疏过

2、程中互相抵消，因而没有低频声辐射，这种现象称为声短路。有限大障板和背面敝开型都属于开口扬声器音箱。22.2.5扬声器系统(音箱)的设计原理把扬声器装在障板上是避免声短路的最简单的方法，障板的形状可异，障板越大，声短路的频率就越低，低音就越丰富。因而，使用无限大障板就可以获得没有声短路现象的理想低频辐射。实际上，障板不可能做成无限大，只能使用有限尺寸的障板。当采用圆形障板且扬声器对称安装时，则在某一频率开始以下就会产生声短路现象，该频率称为截止频率fc。一般来说，前后两面所辐射的声波到达接收点所产生的声程差小于声波的半波长时，发生声短路。3假设声程差就等于圆障板的直径d(半径

3、为r)，声波波长为根据分析而所以即频率小于85/r时产生声短路。所以这是开口扬声器的下限频率。4开口扬声器系统（有限大障板和背面敞开型音箱）被广泛用于收音机、收录机、电视机中，这种系统是由障板向后弯折而形成了小障板和声管组合。有时为了重放低频声音就需要大的箱体，但要特别避免出现振动。另外，在设计中为避免箱内部产生驻波而引起共振，应尽量使侧板互相不平行，箱体尺寸比例彼此间不能为整数倍，并在箱内贴玻璃棉或其它吸声材料控制共振。1开口扬声器系统(音箱)的设计原理52封闭式扬声器系统(音箱)的设计原理主要目的：一是声短路问题；二是低频性能问题。在此系统中，扬声器装在完全封闭的箱体内

4、，把扬声器背面所辐射的声波完全隔绝，从而避免了低频时扬声器背面声波的干涉，改善低频效果，免除了声短路现象。它的作用相当于一个无限大障板，对于避免声短路现象，封闭式扬声器系统是一个理想的结构。6但是由于箱体密封，纸盆振动会使箱内空气反复的压缩和膨胀，所以这种箱体的各部分必须具有足够的强度，否则容易因箱板产生振动而影响性能。由于封闭式音箱的共振频率与扬声器的共振频率成正比，因此，要想获得较低的系统低频下限，必须采用共振频率低的扬声器。例如，有的扬声器的共振频率可达30Hz以下，采用这种扬声器时，音箱能得到较低的重放频率。7为了使频率响应不出现明显的峰谷值，在制作过程中，常常在音

5、箱中充满吸音材料。如玻璃纤维等。此时，扬声器向后辐射的声能基本上都被箱内的吸声材料所吸收。封闭式音箱的优点：音箱结构简单，易于设计制作音箱音色柔和，适用于高保真音乐欣赏。但它的不足也是显而易见的，音箱效率低（扬声器向后辐射的声能基本上都被箱内的吸声材料所吸收），体积较大。83倒相式扬声器系统(音箱)的设计原理倒相式音箱是国内较为流行的样式，其特点是效率高，箱体相对较小，但设计比封闭式复杂。在封闭式音箱的前面板上开一个或几个出声孔，并在出声孔后面安装硬质材料做成的倒相管（导声管），就构成了倒相式音箱。倒相管内的空气起着与纸盆类似的作用，形成一个附加的声辐射器，通过合理设计倒相

6、孔，当箱内发生共振时，将声波相位倒转180度，从而实现了声波的反相。扬声器背后辐射的声波可从倒相孔传出，以补充扬声器发出的声功率。9这样，当音箱的共振频率等于或稍低于扬声器的共振频率时，倒相孔辐射的声波与纸盆前面辐射的声波呈同相叠加，从而加强了低频声的辐射，这就是设计的关键之处。这样使低频段的声音得到了加强，理论上可使声功率加倍。实际上倒相式音箱的性能与许多因素有关，如开孔的位置，开孔的尺寸，音箱的体积与长宽比例等。因此倒相式音箱的箱体设计很复杂。10与封闭式音箱相比，倒相式音箱具有以下优点：1）效率高在封闭式音箱中，纸盆向后辐射的声波被完全吸收，消耗在音箱内部，因此有1/

7、2的辐射功率被白白浪费。而倒相式音箱则充分利用了扬声器的后辐射声波，因而提高了低频辐射声压级。11与封闭式音箱相比，倒相式音箱具有以下优点：2）失真小封闭式音箱在其共振频率附近纸盆振幅最大，故由定心支片等非线性移位所造成的失真也大。但在倒相式音箱中，在共振频率附近纸盆的振幅却最小。此时，音箱的辐射声压仍很高，这主要是由倒相孔辐射的，从而使非线性失真也减至最小。123）低音好与同体积的封闭式音箱相比，低频重放的下限频率得到了更好的扩展。此时由于倒相孔的声辐射作用，声压非常高。与封闭式音箱相比，倒相式音箱具有以下优点：