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: 网络转载    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：
    直流电阻Re
    由音圈决定，可直接用直流电桥测量。
    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线获得。
    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)
    机械力阻Rms
    由鼓纸、弹波的内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。
    辐射力阻Rmr
    由口径、频率决定，低频时可忽略。
    Rmr = *(f/Sd)2 (12)
    等效辐射面积Sd
    只与口径(等效半径a)有关。
    Sd =π* a2 (13)
    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)
    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+2Mmr
    辐射质量Mmr
    只与口径(等效半径a)有关。
    Mmr =*ρo* a3 (16)
    其中ρo=m3为空气密度， a为扬声器等效半径。
    等效顺性Cms
    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).
    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)
    等效容积Vas
    只与等效顺性、等效辐射面积有关。
    Vas =ρo*c2*Sd2*Cms (18)
    此处c为空气中的声速，c=344m/s
    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得。
    Qms =(1/Rms)*SQR(Mms/Cms)=(Fo/Δf)*(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。
    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/Δf)*SQR(Zo*Re)/(Zo-Re) (20)
    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/Δf)*SQR(Re/Zo) (21)
    参考电声转换效率ηo
    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。
    ηo =(ρo/2πc)*(BL*Sd/Mms)2/Re (22)
    参考灵敏度级SPLo
    与参考电声转换效率ηo直接相关。
    SPLo = 112+10lgηo (23)
    参考振幅ξ
    与参考电声转换效率ηo、电功率Pe、等效半径a、频率f有关。
    ξ = *SQR(Pe*ηo)/(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，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ξo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ξo≤Xmax，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(卡死或烧毁)。Fo处最大振幅ξo可由下列公式计算：
    ξo = *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ξo≤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/Re>>Rms时，公式(25)又可简化如下：
    ξo = *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大振幅ξo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*ηo=*ξ2*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ηo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. Thiele 和 Richard 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。s parameter
    机电性能指标(Electro-Mechanical parameter)

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