扬声器基础知识培训教材

1、Natural Melody Electroacoustic Product Co., Ltd. http:/ 扬声器基础知识培训教材扬声器基础知识培训教材 Natural Melody proprietary & copyright 2015/10/20 工程工程: :周冬晖周冬晖 目录目录 一、一、扬声器工作原理及结构扬声器工作原理及结构 二、二、扬声器部件扬声器部件介绍介绍 1 1、振动系统、振动系统 2 2、磁路系统、磁路系统 3 3、支撑系统、支撑系统 三、扬声器的主要参数三、扬声器的主要参数 四、扬声器性能的基本测量四、扬声器性能的基本测量 扬声器工作原理及结构扬声器工作原理及结构

2、 扬声器扬声器定义定义: :是把电能转化为声能的一种转换器件是把电能转化为声能的一种转换器件（电能（电能机械能机械能 声能）。声能）。 振动振动:任何振动物体具有一定的振动频率任何振动物体具有一定的振动频率(频率单位频率单位HZ) 发声的两个发声的两个必要必要条件条件 介质传播介质传播:起传播声波作用起传播声波作用 任何声音都具有一定的振动频率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能听到声音是耳膜与外界声波共振产生.人耳实际人耳实际 响应频率响应频率:20HZ20KHZ 声音的三要素声音的三要素: :音调（由频率决定音调（由频率决定）、）、音色（由波形决定音色（由

3、波形决定）、）、音量（由振幅决定音量（由振幅决定） 声音的好环声音的好环: :一只扬声器音质好坏主要取决于音圈一只扬声器音质好坏主要取决于音圈,纸盆纸盆,弹波弹波(阻尼作用阻尼作用) 声音的评语声音的评语: :浑厚度（浑厚度（20200hz20200hz）、）、力度力度 （200hz800hz200hz800hz）、）、 清晰度（清晰度（800hz2000hz800hz2000hz）、）、明亮度（明亮度（2000hz5000hz2000hz5000hz）、）、 透明度（透明度（5000hz5000hz以上）以上） 声音的认识 声波的基本特性声波的基本特性: :反射、折射、衍射和散射反射、折射、

4、衍射和散射 声音的传播速度声音的传播速度: :V V固 固 V V液 液 V V气 气 空气中传播速度： 空气中传播速度：340M/S340M/S（2020） 按用途分类：低音、中音、高音、全频扬声器等。按用途分类：低音、中音、高音、全频扬声器等。 按按振膜与辐射器形状振膜与辐射器形状分类分类: :锥形扬声器、平板扬声器锥形扬声器、平板扬声器、球顶扬声器、号筒扬声器、带状球顶扬声器、号筒扬声器、带状高音高音 扬声器、扬声器、薄片薄片扬声器扬声器 按按工作工作原理分类：电动原理分类：电动式、电磁式、静电式、压电式、离子式、气动式等。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

5、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：用力可用公式：F=BLIF=BLI 其中：其中： B: B:磁气隙中的磁感应强度磁气隙中的磁感应强度. .（单位：（单位：T T） L: L:音圈导线的有效长度音圈导线的有效长度. .（单位：（单位：m m） I: I:流经音圈的电流流经音圈的电流. .（单位：（单位：A A） 在该作用力下，纸盆如一个整体活塞运动在该作用力下，纸盆如一个整体活塞运动. .（在指定的某一临界频率）（在指定的某一临界频率） 扬声器分类 电动式扬声

6、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 扬声器部件介绍扬声器部件介绍 振动系统 1、音膜（纸盆）音膜（纸盆） 音膜又叫纸盆、锥盆、鼓纸、振动板，它

7、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。 音膜的材质音膜的材质 胴体材质胴体材质状态边材质状态 纸纸质质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 玻璃纤维玻璃纤维Glass Fiber 编织蓝色、白色、黑色等不同颜色 碳纤

8、维碳纤维Fiber编织黑色 防弹防弹布布Kevlar 黄色 橡皮边 RUBBER NBR、SBR、IR、发泡橡胶 铝铝质质Aluminium 可电镀各种颜色 海棉边 FOAM 普通泡、高泡、美泡等 Mylar 0.015t0.188t，常见颜色为透明、黑亮、亚黑、银亮、硝银、钛 色等 不织布 PEI 0.015t0.10t，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 0.10.2T，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

9、厚度决 钛钛常见为本色，厚度0.05t0.15t 2、音音圈圈 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音圈所用材料的种类 项目项目代 号内 容 音圈线的种类音圈线的种类 PESVW俗称SV，耐热铜线，做好音圈的烘烤温度为180200 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 线管材质种类线管材质种类 AL一般不耐热铝铂 + Lock 线 TSVTill 管+SV线 KSVKAPTON+SV 线 AS

10、V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 PEPE Lock 线一般纸管 52S经52S 处理的耐热铝管+SV 线 音圈管材及耐温音圈管材及耐温 管管 材材耐 温厚 度（单位：mm） Senak Paper1001200.06 Kraft Paper1502000.05、0.07、0.10 Nomex4112002600.13 Nomex2002200.07、0.13 Spunlace Nomex2002600.13 Cequim(白色的纸白色的纸)1902500.13 Tufquim1501800.075 SV Alumini

11、um1502800.03、0.05、0.075、0.10 Lock Aluminium1001200.03、0.05、0.075、0.10 Kapton2203000.03、0.05、0.075、0.125 Glass Filber/Til2202500.07、0.13 SV Kraft1501800.05、0.07、0.10 3、防尘帽防尘帽 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

12、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 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

13、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棉布系列弹波材料常见规格表 统统 称称经纱（英寸）纬纱（英寸）经密（根/英寸）纬密（根/英寸） 1010104040 2020206060 3232326868 4242428080 6060609088 808080100100 磁路系统 1、磁铁磁铁 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Ferri

14、te 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

15、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、数据后面以M结尾，例如：结尾，例如：N50M 耐温一般在耐温一般在100 2、数据后面以、数据后面以H结尾，例如：结尾，例如：N48M 耐温一般在耐温一般在120 3、数据后面以、数据后面以SH结尾，例如：结尾，例如：N45SH 耐温一般在耐温一般在150 4、数据后面以、数据后面以UH结尾，例如：结尾，例如：N35UH 耐温一般在耐温一般在180 5、数据后面以、数据后面以EH结尾，例如：结尾，例如：N50M 耐温一般在耐温一般在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，

16、磁铁就 2、YOKE T铁铁/U铁铁 YOKE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

17、，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 - B2t，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 - B2t。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

18、 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 6603.70.2 。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 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、后后盖盖 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

19、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

20、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

21、质 多为ABS 或ABS加纤以增高耐及强度。 2、端子端子 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

22、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

23、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

24、, 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、单体阻抗曲线（阻抗曲线（IMP） 20501002005001k2k5k10k20k Hz 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 Ohm Cursor values X: 132.000 Hz Y: 19.211 Ohm PLF - PL Program (Magnitude) SSR Analyzer 最高点对应最高点对应 频率为频率为FO值值 最低点对应阻最低点对应阻 抗为交流阻抗抗为交流阻抗 ACR值值 2、导向箱、导向箱阻抗曲线（阻抗曲线（IMP） 20501002005001k2k5k10k20k Hz 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Ohm Cursor values X: 106.000 Hz Y: 9.479 Ohm PLF - PL Program (Magnitude) SSR Analyzer 最低点对应最低点对应 频率为频率为Fb值值 最高点对应最高点对应 频率为箱体频率为箱体 FO值值 最高点对应最高点对应 频率为音箱频率为音