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音箱的结构组成及扬声器的分类

时间:2013-08-03 16:13来源:南京音响网 点击:
音箱是音响系统的终端设备,它担负着把电信号转变成声音信号的关键任务,仿佛人的喉舌。其性能与质量的好环,直接影响着整套器材的还音效果。扬声器俗称喇叭,是一种电声转换

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  音箱是音响系统的终端设备,它担负着把电信号转变成声音信号的关键任务,仿佛人的喉舌。其性能与质量的好环,直接影响着整套器材的还音效果。扬声器俗称“喇叭”,是一种电—声转换器件,其作用是将电能转换成声能并辐射出去。
 
  一、音箱的结构组成
 
  音箱是由扬声器、箱体及分频器三部分组成的。
 
  二、扬声器的分类
 
  扬声器根据驱动方式、振膜结构、振膜形状、声波的辐射方式、外形、磁路形式、磁路性质、重放频带、振膜材料等的不同,可分为多种类别。
 
  按其驱动方式(即换能方式)可分为电动式、压电式、电磁式、电容式、离子式、数字式和气流调制式扬声器;
 
  按其振膜结构可分为单纸盆、复合纸盆、复合号筒和同轴扬声器;
 
  按其振膜形状可分为锥盆式、球顶式、平板式、平膜式和带式扬声器;
 
  按其重放频带可分为高频、中频、低频和全频带扬声器;
 
  按其声波的辐射方式可分为直接辐射式和间接辐射式;
 
  按磁路形式可分为内磁式、外磁路式、双磁路式和屏蔽式;
 
  按磁路性质可分为铁氧体磁体、钕铁硼磁体、铝镍钴磁体和直流励磁;
 
  按振膜材料可分为纸质和非纸质。
 
  电动式扬声器:
 
  电动式扬声器是家用音响系统中应用最多一种,它是利用通电导体(音圈)和恒定磁场之间的相互作用力使振膜振动而发声的。
 
  1.电动式扬声器的结构特点:电动式扬声器由磁路系统、振动系统和辅助系统等组成。
 
  (1)磁路系统由磁体、上下夹板和导磁芯(柱形铁芯)组成。磁体的作用是在扬声器磁气隙中产生一个具有一定磁感应密度的恒磁场。上下夹板和导磁芯的作用是给磁体所产生的磁场提供一个具有一定磁感应密度的恒磁场。上下夹板和导磁芯的作用是磁体所产生的磁场提供一个磁回路,并在上夹板和导磁芯(通常与下夹板为一体)之间形成一个均匀的环形磁气隙。
 
  电动式扬声器的磁路系统主要分内磁结构、外磁结构、双磁结构和屏蔽式磁路结构等几种。内磁结构的磁体位于工作气隙内,其优点是漏磁较小。外磁结构的永磁体位于气隙之外,可满足工作气隙直径较大的要求,但其漏磁较大。双磁路结构由磁极相反的两部分组成,它可以提高磁间隙的磁通量和扬声器的灵敏度,还可减少漏磁。屏蔽式磁路结构是对外磁和双磁路等结构的磁体进行磁屏蔽等防磁处理,使漏磁最小。
 
  (2)振动系统由振膜、音圈、定位支片、防尘罩和折环等组成。音圈是扬声器的驱动部件,大多数是用漆包线在圆柱形骨架(有纸质、铝镁合金和KAP—TON高分子材料等)上绕制而成。当音频电流通过音圈时,音圈产生随音频电流而变化的磁场,这一变化的磁场与扬声器磁体的磁场发生相吸或相斥作用,导致音圈产生机械振动,从而带动振膜振动而发出声音。定位支片的外端与扬声器支架相连,内孔与音圈和锥盆相互粘接在一起,它用来保持音圈在扬声器磁气隙中的正确位置,还可止灰尘进入磁气隙内。防止罩除防尘外,还可改善扬声器的高频特性。折环多应用于低、中音锥盆扬声器中,主要用来改善扬声器的低频特性,同时也起到保护振膜的作用。
 
  (3)辅助系统包括支撑架(振膜支架)、垫片(压圈)、引线和焊片等。支撑架通常由薄钢板或铝合金等材料制作,其作用是将振动系统和磁路系统组成一个牢固的整体。
 
  2.常用的电动式扬声器有锥盆扬声器、球顶扬声器、平板扬声器、号筒扬声器、金属带式扬声器和同轴扬声器等几种。
 
  (1)锥盆扬声器
 
  锥盆扬声器的特点是结构简单,能量转换效率高。它分为高音、中音、低音和全音或(全频带)四种类型,各类型的基本结构相同,只是扬声器的口径和振膜材较等不同。
 
  锥盆扬声器的振膜外形有圆形和椭圆形两种,支架外形有圆形、方形(四角正方形)、锥方形(八角形)、矩形和椭圆形等几种。支架与振膜均为圆形的扬声器最为常用。
 
  锥盆扬声器的振膜材料以纸浆材料为主流,为增加其刚性、内阻尼及防水等性能,往往在纸浆中掺有羊毛和木棉、蚕丝、碳纤维、亚麻等材料。随着科学技术的发展,又出现了新型的非纸浆振膜材料,如聚丙烯、聚苯烯、云母碳化聚丙烯、发泡聚丙烯树酯、氯丁树胶、碳纤维编织、防弹布、硬质铝箔、发泡镍、天然生物、CD波纹、玻璃纤维及TPX、PMK、DPC、PG、HD-A等复合材料,使振膜的高性能化在逐步实现。
 
  高音扬声器的振膜材料往往做得轻薄且硬,轻薄则惰性小、高频失真小;硬则能重放较高的频率,音质柔和自然。中、低音扬声器的振膜要求内阻尼大、弹性好,重放中频饱满、低频量感足。全音域扬声器的振膜采用带同心圆折痕、形式,利用锥盆的物理性来分音,使锥盆中央出高音、周围出低音。
 
  不同重放频带的锥盆扬声器,其标称外形尺寸(口径)也不相同。通常,高音扬声器采用小口径,在40mm~100mm(1.5英寸~4英寸)之间。中、低音扬声器采用较大口径。中音扬声器的外形尺寸在50mm~130mm(2英寸~5.5英寸)之间,低音锥盆扬声器的外形尺寸在120mm~450mm(5英寸~18英寸)之间。其中,4英寸的中音扬声器和5英寸~12英寸的低音扬声器较为常用,而锥盆高音扬声器因辐射面较小、较率不高。已基本上被球高音扬声器和号筒高音扬声器等所取代,很少再使用。
 
  (2)球顶扬声器
 
  球顶扬声器的工作原理与锥盆扬声器相似,但其振膜为近似半球形的球面,振膜尺寸较小,多为高音或中高音扬声器,与锥盆低音扬声器配合使用。
 
  球顶扬声器按振膜的软硬程度可分为软球顶和硬球顶两种。软球顶扬声器的振膜采用蚕丝、丝绢、浸渍酚醛树酯的棉布、化纤、橡胶类及复合材料等,其音质柔和,适合古典音乐的重放;硬球项扬声器的振膜采用铝合金、钛合金及铍合金等材料,其刚性较强,重放时音质清脆,较适合现代音乐和交响乐。
 
  球顶高音扬声器和球顶中音扬声器的基本结构相同,但后者的后空腔(在下夹板后侧设有一个密封的后腔罩)要大一些,通常还填充一些吸音材料,这样可防止振膜凹陷、阻尼低频率的分割振动和防止腔内出现驻波。
 
  另外,硬球顶扬声器在高频段时还会出现分割振动和声能减弱,为改善其高频特性,可在振膜内侧粘贴发泡橡胶等阻尼材料或在振膜上增加非磁性材料的折环来均衡。
 
  球顶扬声器的主要特点是重放频带宽,高音可达25KHz,指向性也较宽,失真小、瞬态特性了,但放音效率与锥盆高音扬声器相比略低。
 
  (3)号筒扬声器
 
  号筒扬声器也称号角扬声器,其工作原理与锥盆扬一样,但声音的辐射方式不同。锥盆扬声器是由振膜将声音直接辐射出去,而号筒式扬声器则是振膜振动后,声音经过号筒再扩散出去,属于间接辐射式。
 
  号筒扬声器的音头(去掉号筒后)按辐射方向可分为前辐射式和后辐射式;按振膜形状可分为球顶形、反球顶形和环形;按喉塞式和无喉塞式。
 
  号筒扬声器按号筒形状可分为圆形号筒、指数号筒、锥形号筒、抛物线号筒、矩形号筒、径向号筒、多格号筒、扁形号筒等多种。
 
  号筒扬声器主要用作中、高频的重放,其特点是辐射效率高,距离远,电声转换效率高,中高频特性好,失真小,但重放频带及指向性较窄,不如锥盆扬声器和球顶扬声器柔和。
 
  (4)带式扬声器
 
  带式扬声器采用了带式振膜、印刷线圈和特殊的偶极磁路结构。带式振膜以铝合金或聚酰亚胺薄膜等材料为主,偶极磁路结构由相互平行的条形磁体及多孔导磁极板组成,音圈直接制作在整个带式振膜上,音圈与振膜间直接耦合,当音频电流通过音圈时,音圈产生的交变磁场与磁气隙中的恒磁场相互作用,使带式振膜在磁气隙中上下振动,辐射出声波。
 
  带式扬声器以重放中、高频为主,其响应速度快、失真小、频响平坦均匀,扩散性好,重放音质细腻、层次感好。但制作工艺较复杂,调校难度大。
 
  (5)平板扬声器
 
  平板扬声器的核心是平面振动板,它是采用轻而刚性较强的蜂窝式平板或在刚性较强的金属锥形振膜中填充泡沫树酯制成的。
 
  平板扬声器的特点是振膜为平面,没有前室效应(即锥盆前无小气室谐振),能获得平坦的响应,振动范围宽,相位特性好、失真小。
 
  (6)同轴扬声器
 
  同轴扬声器是指高音单元与低音单元装在一起,并保持两者位于同一中心轴线上的复合扬声器单元,大多数为二分频的结构。
 
  同轴扬声器的低音单元口径在4英寸~18英寸不等,6英寸~8英寸的较为常用。高音单元在组合方式上分为前置式和后置式两种结构。后置式高音单元常在其前方设置一个小号筒,独立地从低音振膜的中部穿出,其缺点是高低频声源位置有明显的误差,低音单元的声音易在高音号筒上产生折射和绕射,影响频率的正常传输;前置式的则跟流行的球顶高音单元一样,振膜外露,其外缘与低音单元的振膜相融合,利用低音单元的振膜作高音号筒的再延伸,这相当于加长了高频号筒的长度,且开口面积更大,高低频声源在一点上,可使频响更平直,声音失真更小。
 
  同轴扬声器的特点是高、低频单元所播放的声音始终处于同一平面,具有恒定的指向性和扩散性,且频率平稳、连续,具有理想的球面波形、声向定位准确。

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