扬声器基础知识培训教材

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Natural Melody Electroacoustic Product Co., Ltd,.,扬声器基础知识培训教材,Natural Melody proprietary & copyright,2015/,10,/20,工程:,目录,一、扬声器工作原理及结构,二、扬声器部件介绍,1、振动系统,2、磁路系统,3、支撑系统,三、扬声器的主要参数,四、扬声器性能的基本测量,扬声器工作原理及结构,扬声器,定义,:,是把电能转化为声能的一种转换器件,（电能机械能,声能）。,振动,:,任何振动物体具有一定的振动频率,(,频率单位,HZ),发声的两个,必要,条件,介质传播,:,起传播声波作用,任何声音都具有一定的振动频率,人能听到声音是耳膜与外界声波共振产生,.,人耳实际响应频率,:20HZ,20KHZ,声音的三要素,:音调（由频率决定）、音色（由波形决定）、音量（由振幅决定）,声音的好环,:,一只扬声器音质好坏主要取决于音圈,纸盆,弹波,(,阻尼作用,),声音的评语,:,浑厚度（,20200hz）、,力度（,200hz800hz）、,清晰度（,800hz2000hz）、,明亮度（,2000hz5000hz）、,透明度（,5000hz,以上）,声音的认识,声波的基本特性,:反射、折射、衍射和散射,声音的传播速度,:,V,固,V,液,V,气,空气中传播速度：,340M/S（20）,按用途分类：低音、中音、高音、全频扬声器等。,按振膜与辐射器形状分类,:锥形扬声器、平板扬声器、,球顶扬声器、号筒扬声器、带状高音,扬声器、薄片扬声器,按工作原理分类：电动式、电磁式、静电式、压电式、离子式、气动式等。,电动式扬声器工作原理,流过磁场内音圈的音频电流与永久磁场的相互作用会产生使锥盆轴向振动的力，该作用力可用公式：,F=BLI,其中：,B:,磁气隙中的磁感应强度,.,（单位：,T,）,L:,音圈导线的有效长度,.,（单位：,m,）,I:,流经音圈的电流,.,（单位：,A,）,在该作用力下，纸盆如一个整体活塞运动,.,（在指定的某一临界频率）,扬声器分类,电动式扬声器发声原理图：,原理：左手定则,电动式扬声器基本结构：,电动式扬声器主要有锥体式和球顶式两种；各种不同功能的电动式扬声器其基本部件组成都如出一辙：固定架、导磁体、永久磁石、音圈、振动系、附件等组成；如下图所示：,扬声器,振动系统,磁路系统,支撑系统,音膜：声波辐射元件，它决定音质,音圈：动力源，扬声器的心脏,防尘帽：防尘、美观，改善高频曲线,弹波：定位，控制音圈振幅,磁铁：提供永久磁场,T,铁：导磁,华司：导磁,后盖：防磁泄露,盆架：支撑和固定磁路及振动系统,端子：导电，固定锦丝线连接,扬声器部件介绍,振动系统,1、,音膜（纸盆）,音膜又叫纸盆、锥盆、鼓纸、振动板，它是扬声器的主要零件之一。对,SPK,的性能和音质有决定性的影响，极端说来没有好的鼓纸就做不成好的喇叭，足见其重要性。,音膜的材料大致可分为纸（纸浆、纤维）、树脂（聚脂系、酚树脂系）、金属板三种。现在扬声器用振动板以纸制造占多数，但角型扬声器，则多使用金属板或树脂系产品来做振动板，用以配合实际需要了。,音膜的材质,胴体材质,状态,边材质,状态,纸质,Pulp,纸体内部可添加其它成份,表面可处理各种颜色，,布,CLOTH,单面,Coatting,、双面,Coatting,、不,Coatting,，橡胶布、发泡布等,玻璃纤维,Glass Fiber,编织蓝色、白色、黑色等不同颜色,碳纤维,Fiber,编织黑色,防弹布,Kevlar,黄色,橡皮边,RUBBER,NBR,、,SBR,、,IR,、发泡橡胶,铝质,Aluminium,可电镀各种颜色,海棉边,FOAM,普通泡、高泡、美泡等,Mylar,0.015t,0.188t,，常见颜色为透明、黑亮、亚黑、银亮、硝银、钛色等,不织布,PEI,0.015t,0.10t,，常见颜色为透明、黑亮、亚黑、银亮、硝银、钛色等，耐高温,高音常用于高音和笔电喇叭上,PU,边,0.1,0.2T,，硬度,50,度,70,度,Injection PP,注塑成型，可任意控制厚度、颜色、形状。多用于大功率喇叭,PPB,不耐高温,由材质厚度决定,PP Mica,耐高较温,由材质厚度决,钛,常见为本色，厚度,0.05t,0.15t,2、,音,圈,音圈可以说是扬声器的心脏，也是扬声器的重要组件之一。音圈导电后，在磁场之内，系佛来明左手定则产生运动，发生带动振动板的作用,。,音圈所用材料的种类,项目,代 号,内 容,音圈线的种类,PESVW,俗称,SV,，耐热铜线，做好音圈的烘烤温度为,180,200,CCAW,耐热铝线，做好音圈的烘烤温度为,180,WA,一般铝线,WC,一般铜线（用,Lock,线），做好音圈不需烘烤，若烘烤温度小于,100,线管材质种类,AL,一般不耐热铝铂,+ Lock,线,TSV,Till,管,+SV,线,KSV,KAPTON+SV,线,ASV,耐热铝管，亮片,+SV,线,PSV,耐热纸管,+SV,线,NSV,耐热防潮纸管,+SV,线,PL,耐热纸管,+Lock,线,PE,PE Lock,线一般纸管,52S,经,52S,处理的耐热铝管,+SV,线,音圈管材及耐温,管 材,耐 温,厚 度（单位：,mm,）,Senak Paper,100,120,0.06,Kraft Paper,150,200,0.05,、,0.07,、,0.10,Nomex411,200,260,0.13,Nomex,200,220,0.07,、,0.13,Spunlace Nomex,200,260,0.13,Cequim(,白色的纸,),190,250,0.13,Tufquim,150,180,0.075,SV Aluminium,150,280,0.03,、,0.05,、,0.075,、,0.10,Lock Aluminium,100,120,0.03,、,0.05,、,0.075,、,0.10,Kapton,220,300,0.03,、,0.05,、,0.075,、,0.125,Glass Filber/Til,220,250,0.07,、,0.13,SV Kraft,150,180,0.05,、,0.07,、,0.10,Black Aluminium,150,300,0.08,、,0.13,Black Kapton,150,280,0.075,、,0.13,3、,防尘帽,防尘盖又叫帽子，防尘罩。主要是防止灰尘等杂物从振动板前面进入磁隙内而造成异常音不良，同时有补强高音之作用，其材质大都是纸、布、不织布、,Mylar,，,PEI,和金属薄膜，但由于纸、,Mylar,、,PEI,和金属薄膜都对振动板有补强作用，而且从防尘盖也有声音的辐射，故其大小和形状对周周波数特性都有有影响，防尘盖颜色亦是多种多样，设计时需根据客户之要求或外观上的搭配选择，塑料薄膜或金属膜防尘盖盖，因材质本身有一定的弹性，其厚度对声音有影响,一般高功率振动强烈的扬声器，防尘盖的厚度要相应的厚一点，以防止产生共振，同时耐温要高。,4、,弹波,弹波又阻尼器,定心支片，它有制动作用和中心保持作用。弹波的外缘和支架粘在一起，弹波的颈部和音圈,bobbin,及鼓纸的颈部粘在一起，它可以使音圈在磁隙内运动时，不致磁到铁片或磁铁，也使音圈和鼓纸正确连接保持中心，故亦有称之为中心保持器的。弹波的性能和鼓纸的凸缘相似，对低音谐振,fo,产生影响，且对振动板的连接有适度的弹性辅助作用，并可控制振动板的模方向的运作。弹波的弹性（柔软度）与鼓纸的凸缘配合可适宜调整低音谐振,fo,，通常要在实验中求得。,棉布系列弹波材料常见规格表,统 称,经纱（英寸）,纬纱（英寸）,经密（根,/,英寸）,纬密（根,/,英寸）,10,10,10,40,40,20,20,20,60,60,32,32,32,68,68,42,42,42,80,80,60,60,60,90,88,80,80,80,100,100,磁路系统,1、,磁铁,磁气回路的主要组成部分，为扬声器系统提供磁场。主要材质：永久磁石大致分为,Alnico,系永久磁石、,Ferrite,系永久磁石及稀希土类永久磁石三种。,我司目前主要采用,Ferrite,系（铁氧体类）永久磁石稀土类钴系（钕铁硼类）永久磁石，设计时根据具体情况及客户要求选用。钕铁硼类磁铁需进行电镀处理防止生表面生镀，一般电镀为三价铬蓝,/,白锌、三价铬彩锌,我司采用大多采用三价铬蓝,/,白锌作电镀处理，镀层膜厚度需,5um,，检验磁铁是否耐氧化生锈，用,5%NaCl,溶液做中性喷雾试验连续,24H,进行检测,。,磁铁的四大性能参数：剩磁（Br)、,矫顽力,（,HCb)、,内禀矫顽力,（,HCj)、最大磁能积（BHmax),N40,以上高性能：这一性能一般用在手机、精密仪器、航天般空、前沿的科学研究，可分为：,N40,、,N42,、,N45,、,N48,、,N50,、,N52,九种。以上九种性能耐温都在,80,，一旦超过这个温度就会退磁，所以如果客户考虑耐高温而且又要高性能的话，那么建议用以下几种性能：,1,、数据后面以,M,结尾，例如：,N50M,耐温一般在,1002,、数据后面以,H,结尾，例如：,N48M,耐温一般在,1203,、数据后面以,SH,结尾，例如：,N45SH,耐温一般在,1504,、数据后面以,UH,结尾，例如：,N35UH,耐温一般在,1805,、数据后面以,EH,结尾，例如：,N50M,耐温一般在,200,以上五种性能都属耐高温型，如果一旦超后面既定的温度，磁铁就,2、YOKE T,铁,/U铁,Y,OKE,又名,T,铁、,U,铁，在磁气加路中起导磁作用。铁心实际上应称为轭，英文,Yoke,，根据其形状可分为,U,形轭与,T,形两种。,如果磁铁与铁片厚都固定，扬声器不能承受应有的功率，振动碰底，这就必须采用冲沟或车沟形式的铁心，以底板背凸形式来补赏底板的厚度，但在设计冲沟铁心时必须注意以下三点：,（,1）、,冲沟不能太深太尖锐（见图,I,），图中,A,为冲沟，斜面,D,不能太陡，沟底,C,亦需保持,一定宽度，否则铁心冲压模会承受不了容易爆裂。,（,2）、,维持底板固有厚度，即冲沟后沟底部厚度斜面,B,之厚度最少维持有底板,T,之厚度，否则会影响导磁性能。当然比,T,厚更好。如,C,很狭窄，底部厚度稍有出入，影响不大，可以忽略,。,（,3）、,铁心中柱亦有打凹槽的，优点有二点：一是减少铁心重量，降低成本；二是使磁气回路中间隙磁场分布更均匀，有助于减少谐波失真。但柱孔不能随意设计，必须注意不能影响其性能，若该,SPK,的铁心厚度为,t,，则,A -,B,2t,，但有多个机种使用该铁心时，必须以最厚之,t,为基准，否则会影响磁束密度（见图,II,）。有些扬声器为了设计散热，加大扬声器的功率，铁心中柱会设计为通孔，通孔的尺寸也不能过大，若图,II,中,B,为通孔，则亦尽量遵循,A -,B,2t,。图,II,中如果铁心中柱的,R,角大，相当于间隙少许加大。,R,角过小，容易击伤而造成中柱不平，喇叭不良。一般,20,以下,R=0.50.6,；,2025 R=0.60.8,；,25,以上,R=0.81.2,。铁心之底部定位孔标准规格皆为,6,60,3.7,0.2,。详细标注见图,1-6,，定位孔不符规格时，,SPK,生产在旋转台上旋转不正中，使注胶无法达到标准位置。铁心通孔一般要求如下表,3、,华司,华司又叫上板或上片，在磁气回路中，铁片与铁心都起了导磁作用，它们能将磁铁的,N,极与,S,极通过回路集中到间隙，使间隙产生较强的磁场。,4、,后,盖,防磁罩又叫后磁壳或后盖，它的主要作用是防磁，防止磁铁向外辐射磁场。能将后磁铁的,S,极磁力线通过本身的导磁回馈到铁片能增强铁片磁极的磁力，这说明后壳不但能吸磁，而且能将所吸的磁有效利用，即有防磁和导磁作用，跟要求铁心和铁片的厚度一样，后壳的材质及厚度同样也有要求，一般后壳材质厚度有,0.82.0,厚，同样的材质，厚一点时吸磁效果更佳，但成本高，故设计时要二者兼顾，选择最佳状态。目前我司使用之防磁罩材质主要为,SPCC,，电镀蓝锌或者彩锌。,设计后壳时要根据扬声器的用途或客户要求防磁情况来选择材质，材质厚时，防磁效果要好，但成本高，后壳与华司的套合尺寸亦需严格，且后壳与主磁之间的距离需控制适当距离，太近会影响磁气回路的磁场，使间隙磁场减弱，距离太远会使后壳的尺寸加大、成本增加，为了达到最佳状态，应不断实践。有些音箱的复杂结构可能对后壳的设计有一定空间要求，后壳可能会设计为以下几种形状。当然铁心有通孔时,后壳底部亦需通孔,而且通孔的大小要大于或等于铁心中柱通孔的尺寸。我们利用高斯计可检测漏磁情况。,支撑系统,1、,盆架,亦称盆架，是安装振动部分零件，磁气回路和其它零件的母体。小型,SPK,的支架都是钢板，材质为,SPCC,（,S,：,STEEL,钢铁,P,：板钢,C,：,COLD,冷锻,C,：硬度区分）。钢板的材质厚度为,0.51.2MM,冲压成型，表面通常处理有五彩电镀，烤黑、电黑，加以防锈。大口径的磁气回路特别强劲笨重，钢板材质会使用,1.0MM,甚至更厚。但高级,HI-FI SPK,也有用铝铸的支架，此外用塑料成型的支架亦很多,防水喇叭及头机最常用。塑料框的材质多为,ABS,或,ABS,加纤以增高耐及强度。,2、,端子,端子的作用是将外界的信号传送到导线，然后进入音圈，使线圈获得电流，同时端子的金具,PIN,有其标准规格利于外界的插具直接插入。,基板：纸质纤维、,PCB,、电木板。 叶片：铜或铁，表面镀锡或金。,最常见使用之端子叶片有,#250,，,#205,，,#187,与,#110,四种，其标准尺寸见下图标。,扬声器的主要参数,BL,： 扬声器的动力即力系数，单位为 特斯拉,米（,TM,），,B（,磁感应强度），,L,（音圈线的长度）,Fo,： 扬声器的最低共振频率或叫,Fs,，单位为赫滋（,HZ,），在阻抗曲线上表现为,第一个峰值所对应的频率点,.,其公式是,Fc,：扬声器装箱后的谐振频率，单位为赫滋（,HZ,）,Fb,：扬声器装入导向箱后的谐振频率，单位为赫滋（,HZ,）,Mms,：扬声器的等效质量或,Mo (,包括空气的辐射质量和总的振动质量），单位为,克或千克（,g,或,Kg,）,Cms,：扬声器的机械柔顺性或,Co,，单位为（,M/N,）,（Cs折环顺性、Cd支片顺性）,Qts,：扬声器的总品质因数,Q,值或,Qo，其公式是,Pr,：额定功率对扬声器是相当重要的参数,.,客户都会有明确的要求,.,并且必须要通过功率实,验来检验,，,额定功率没有固定的设计公式,。,主要参数,Vas,：扬声器的等效容积，单位为升（,L,）,Re,： 音圈的直流阻抗即,Revc,或叫,DCR,，单位为欧姆（,Ohm/,）,ACR,： 公称阻抗即交流阻抗，在扬声器阻抗曲线峰值后最低点所对应的阻抗，单,位为欧姆（,Ohm/,）,SPLo,： 出力音压（,Sound Pressure Level,）或叫,SPL,或,So,，单位为分贝（,dB,）,THD：,总谐波失真,， THD,直接影响扬声器的听感,.,失真分为以下几类,:,谐波失真,:,由于扬声器的振动系统和磁路系统的非线性造成的失真,.,例如输入一个,频率为,f1,的信号,由于谐波失真,出现,f1/2, f1/3, 2*f1,3*f1,等频率信号；,互调失真,:,输入一个低频,f1,和一个高频,f2,信号,输出,a*f2+-b*f1,的信号,瞬态失真,:,扬声器对猝发信号的,”,跟随,”,以及,”,停顿,”,能力,.,及前沿和后沿失真,相位失真,:,频率之间的相位差,例如一个扬声器有装高低音,3,个喇叭单元,但,3,个单,元距离人耳或测试咪头距离并不相同,就会造成相位失真,.,一个好的喇叭单元额定功率的失真一般会低于,5%,并且失真很大一部,分由,2,次和,3,次谐波失真构成,.,特性曲线图,1、单体,阻抗曲线（,IMP）,最高点对应频率为FO值,最低点对应阻抗为交流阻抗ACR值,2、导向箱,阻抗曲线（,IMP）,最低点对应频率为Fb值,最高点对应频率为箱体FO值,最高点对应频率为音箱Fc值,最低点对应阻抗为交流阻抗ACR值,3、频率响应,曲线（,SPL）,最高点对应频率为FO值,4、失真,曲线（,THD）,1KHz对应失真为该点的失真值,扬声器性能的基本测量,基本测量项目,检测依据,/标准,检测仪器,纯音检测,依规格书要求扫频，测试无垃圾声、碰圈声、机械声等异音。,扫频仪,极性,通直流电流时正极连接到扬声器，振膜向前移动则为扬声器的正极,极性仪,最低共振频率,FO,依规格书要求,FO仪,阻抗,DCR,依规格书要求,直流阻抗仪,交流阻抗仪,ACR,频率响应,与标准品对比测试，频响曲线一致，,SPL,在,3dB,之内,音频分析仪,失真,依规格书要求,音频分析仪,绝缘电阻,音圈引出端与盆架和磁路的金属部分之间的绝缘电阻不小于,1M,；,绝缘阻抗仪,漏磁场,标准：,1 10,-4,T,；,高斯计,可焊性,铬铁头温度,35010,，铬铁头直径,8MM,，露出部分长度：,32MM,，楔形长度约占,10MM,。易上锡,恒温铬铁,耐电压,在音圈引出端与盆架和磁路的金属部分之间加,50Hz,100V,的直流电压,1min,，试验中应无击穿打火现象。,耐电压测试仪,课程完毕,谢谢。,