汽车音响知识扬声器篇课件

1、前言扬声器（喇叭）被人形象比喻成人的喉舌，可见它在音响系统里的重要性。一，扬声器的声学基础知识A.声波物理量的名词1.声压：有声波时，由于声波引起大气压力的变化，用Pa表示。2.声压级：有效声压P和基准声压Pr的比值的常用对数乘以20，用dB计。写成：Lp=20lg(P/Pr)     扬声器灵敏度用声压级分贝（dB）表示     扬声器灵敏度90dB，为高灵敏度扬声器 扬声器灵敏度在87dB90dB，为中等灵敏度扬声器 扬声器灵敏度86dB，为低灵敏度扬声器B声波的性质1.声辐射，声源震动时，将一部分能量通过与其

2、接触的弹性煤质（如水，空气）以声波的形式向四周传导的过程叫声辐射。2.声反射，声波在两种煤质之间的表面返回的过程叫声辐射。声波在传播的过程中，如果物体大小比波长小，就不用考虑它的反射影响；如果物体比较大就要考虑反射的影响了。3.声折射，声波因煤质的变化引起的传播方向改变的过程叫声折射。4.声衍射，也称绕射。声遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象。小结：所以高音的安装应尽量避免反射的产生，否则高音的指向性就差了很多；了解了衍射就明白为什么我们平时给车换了喇叭（没有加装喇叭垫圈让喇叭充分和门板接触）后觉得没有原车效果好！一 扬声器的技术指标1.额定阻抗。额定阻抗是一个纯电阻的阻值。完

3、整的说是标称阻抗，是扬声器输入端的阻抗。2.阻抗曲线。扬声器阻抗随频率变化的曲线称为阻抗曲线。（见下图）3.阻抗曲线的作用：求阻抗最大值和扬声器谐振频率（即fo）求扬声器质量因数分析扬声器频率响应关系。4.谐振频率。谐振频率就是扬声器重放范围的下限。谐振频率的调节：加大振膜质量，会降低谐振频率，但是会使灵敏度降低。增加振膜顺性，会降低谐振频率，顺性太大，会使振膜振幅加大，进而导致失真加大。扬声器口径愈大，谐振频率愈低。由图可见：扬声器口径越大，谐振频率越低，低频下潜则越深。5.共振频率。由阻抗曲线可见，在低频段某一频率其阻抗值最大，此时的频率称之为扬声器的共振频率，即fo。共振频率是扬声器重放

4、的起点，也是低频重放的下限。它与扬声器的质量和顺性有关，即振动系统的质量愈大，纸盆折环，定心支片愈柔软，则顺性愈大，共振频率愈低，反之共振频率愈高。通常音响系统的“煲机”实际上是让扬声器的共振频率趋于稳定6.扬声器的品质因数和等效容积。 品质因数是扬声器共振曲线尖锐程度的一种量度，简称Qo，它能确定扬声器在f处的特性，可以理解为是抑制，阻尼共振的重要参数。Qo愈高共振就愈强，Qo由扬声器的阻抗曲线确定。通常Qo0.4的扬声器适合装入密闭箱。o0.4的扬声器适合装入开口箱。     扬声器的等效容积。是指这个容积中空气的声顺与扬声器的声顺相等。记

5、。 切记：等效容积、共振频率、品质因数是音箱设计时必须考虑的三个参数。 7.扬声器的功率。在额定频率范围内馈该给扬声器以规定的模拟节目信号，而不产生热和机械损坏的相应的电功率。通常有最大功率和实际功率之分。 8.扬声器特性灵敏度。用dB表示。 灵敏度高，易推动，但是过高却容易加大失真的产生。通常灵敏度高的扬声器折环（悬边）橡胶多，偏柔软。 灵敏度低，容易消耗功率，失真小，但是必须配合足够功率的功放来使用，这样的扬声器折环通常偏硬。 9.扬声器的偏轴频率特性。我们通常看到的扬声器的频率曲线都是在0°情况下的曲线，由于我们在车上

6、与喇叭的听音角度通常都不是0°角，所以我们必须了解扬声器偏轴频率特性曲线。从图我们可以清楚看到0°与30°和60°情况下扬声器的频率曲线，也了解到扬声器在偏轴情况下的声压下降，所以我们在安装高音的时候要考虑到不同角度，灵敏度下降的问题。现在也有部分汽车音响工程师利用扬声器的偏轴特性来做不对称高音安装，目的是营造一个好的听音空间。10.扬声器的指向性。扬声器是有方向性的，在不同的方向辐射是不同的，它是由扬声器原理，结构，本身特性决定的。由此也可以清楚的看到不同的角度，扬声器声压级的下降。大家看到有很多车的中音扬声器喜欢装在脚踏板处就是为了让喇叭的指向性更好

7、！ 11.扬声器的瞬态特性。扬声器在播放各种信号时，必须能够真实，毫不延迟的重放出来的程度称之为瞬态特性。瞬态特性有前沿和后沿之分。一个声音的起始与爆发是前沿；而一个声音的终止，消失与停顿是后沿。如软球顶扬声器，由于其对声音有阻尼作用，其后沿特性较好，相反前沿特性却不佳；而金属振膜的硬球顶扬声器，其爆发力良好，启动快，前沿特性卓越，后沿特性容易拖尾。 扬声器的结构  1.扬声器的低频特性。  低频范围：20HZ20KHZ的前四个倍频程20-40HZ,40-80HZ,80-160HZ,160-320HZ. o和低声频率的关系 当fo/o40hz的扬声器适合做传输线音箱； 当f

8、o/o=40-80hz的扬声器适用于密闭箱； 当fo/o=80-120hz的扬声器适用于开口箱； 当fo/o120hz的扬声器适用于指数式音箱。  2.扬声器的中频特性  中频范围：低频后的三个倍频程：320-640hz，640-1280hz,1280-2560hz.  中频特性，扬声器由活塞运动向分割运动转移，这时扬声器频率曲线会出现中频峰谷，这样会对音质产生不利的影响。  3.扬声器的振膜 锥形扬声器发声的主要部件是振膜，它决定了扬声器的有效频率范围，失真和音质。而振膜的性能又取决于振膜的几何形状，振膜的材料和振膜的加工工艺。  A.对振膜

9、的要求   弹性模量E要足够大来满足扬声器重放频率尽可能的宽   密度要足够小   有适当的内部阻尼  B.常用振膜材料   纸浆类：纯纸，羊毛纸，复合纸等   金属类：铝，钛，铍及合金等   高分子材料：聚丙烯，碳纤维，防弹布等   复合材料类：三明治式的多层材料组合   金属改性类：金刚石振膜，精细陶瓷振膜 C各种材料振膜的特点    纸浆类振膜：纸浆里加碳纤维对频率响应曲线影响不大，但是却能改善音质，一方面保持了纸盆的柔和自然，另外又增加了刚性。掺入适当的羊毛后的纸盆增加了纸盆的

10、内阻尼，改善了扬声器的音质，也降低了谐振频率。比较适合听古典音乐。    强化烯类振膜：相对于纸盆失真小且频率特性平坦，用做高频扬声器球顶振膜效率高而失真小。    金属类振膜：比弹性率高、防潮好、热传导快，外观处理方便，但是内阻尼小，会使频率响应曲线峰谷加大，使后沿瞬态响应变差。比较适合听现代流行音乐。  铍振膜：密度低，弹性模量高，内阻比铝、钛大，所以它优于铝、钛振膜。另外铍的高频延伸可以达到25000hz-400000hz(棉丝振膜15000hz-20000hz,铝振膜18000hz，钛振膜20000hz)。    硼

11、化钛振膜：具有宽频带、低失真、承受功率高的特点。   石墨振膜：相对纸振膜石墨振膜频带更宽、频率响应曲线较平、失真减小等特点，另外声速比钛铝都要高，内阻尼与纸相同，是理想的振膜处理。    聚丙烯（PP）：内阻尼好、高频段下降比较快、后沿瞬态效应比较好，从听感上音色比较纯净、比较柔顺，使用分频器可选用低阶分频器。但是由于其刚性不足，不适合做大口径振膜扬声器。    硅酸镁盐聚合物复合振膜：硅酸镁即滑石粉，由于该振膜加入了滑石粉后使振膜变得重而硬，这样可以抑制振膜的分割振动，同时也降低了谐振频率。著名的丹麦扬声器丹拿就采用了该技术，但是其内部比例

12、一直秘而不宣！    芳纶（防弹布）编织振膜：弹性模量足够好，但是内阻不足，听感上力度有余，高频延伸好但是柔和不足。    发泡振膜：可以提高扬声器灵敏度，改善扬声器音质，失真减小，频率响应曲线平滑，可以获得比较自然的声音重放。  D.振膜的加强筋     振膜在较高频率时会出现分割振动，在振膜锥型斜面上做成凸凹不平的形状，可以改变分割振动的状态，还可以增强振膜的强度及阻尼，甚至可以改善高频特性。大家熟知的瑞典DLS的R6A喇叭振膜就是经过这样处理的。  小结： 熟悉了喇叭振膜的材料，就应该了解了不同喇叭

13、材料的不同表现力了！  4.扬声器的折环  A.折环的材料的要求   足够的顺性，或者说比较柔软   具有一定的阻尼   具有稳定性和可加工性   几何形状，厚度，硬度。  B折环材料    泡沫塑料：价格低廉，耐久性较差，容易吸潮，会使扬声器谐振频率及性能发生变化。    微孔发泡高分子材料：泡孔尺寸是普通泡沫材料的几百分子一。具有良好的声阻尼，质量小，密度低，热稳定性好，加工方便。    橡胶材料：具有良好的阻尼，顺性和耐疲劳性能，但是质量增大会增大振动系统的质

14、量，使扬声器灵敏度降低，为了获得较高的灵敏度，就采用轻，薄的橡胶折环。听感上音色纯净，柔和。   发泡橡胶折环：音色纯净，不足是密度大，价格高。  C折环分析要点     橡胶折环成本较高，音质纯净，低频力度好，中高频稍弱，布基折环成本较低，中高频力度好，低频力度稍差。泡沫塑料折环则介乎于两者之间。     因为使用条件比较差所以一般汽车用扬声器则可选用氯丁橡胶和聚丙烯酸酯布基折环，而室内高保真音响可选用异丁烯橡胶布基折环 D.折环的作用：   支持和保持振膜的振动    折环和定心片

15、的顺性，共同构成扬声器的顺性，确定了扬声器的谐振频率  折环本身的阻尼性，使谐振和反射都减小  有一定的气密性，降低了声短路现象。  E对折环的要求  能使振膜在振动轴向的顺性大   使振膜在横向刚性强  在尽可能的振幅范围内，使驱动力与位移成线性关系   折环无谐振和反相振动  质量要尽量轻  小结：了解了折环的特性，也就了解一款喇叭的大致灵敏度了！  5.扬声器的定心支片  A.特性：   柔软度，它影响扬声器的谐振频率   最大位移 它关系到扬声器的最大振幅

16、   位移的线性 体现了定心支片对驱动力的顺从性，限定了振幅的范围    位移的复原性 当外力结束时恢复至原来状态  B.扬声器的音圈。通过音频电流的线圈为音圈，是扬声器的心脏。 音圈与磁铁的关系  Tp与Tv不同关系时的性能和特点 分类 优点 缺点 用途 TvTp-2X 短音圈 失真小， 可采用多层音圈的 办法来提高效率 如图4-78（b） 磁通没有充分利用， 所以效率低 磁路大费用高 线径细导致承受功率 下降 高频扬声器 中频扬声器 全频扬声器 低频扬声器 TvTp-2X 长音圈 失真小 可允许大振幅 承受功率大 质量增加，效率降

17、低 磁通密度不均匀 部分产生失真 低频扬声器 全频扬声器 Tv=1.2Tp 最大，效率型音圈 效率可提高 振幅小时失真也小 不适合做大振幅 中频扬声器 全频扬声器 Tv=Tp 振幅小效率较高 振幅大失真大 中频高频扬声器 6.扬声器的防尘罩。 作用：一方面防止灰尘，另外一方面可以改善高频或者消弱高频。 7.扬声器的磁路 A磁性材料 铝，镍，钴磁体，磁能高，剩磁高，价格也高。 铁氧体磁体，材料便宜，外磁场稳定。 稀土类磁体，以钕铁硼磁体为代表，磁能是铁氧体的10倍以上，但是容易生锈。  B磁路的分类    内磁：漏磁通量比较小    外磁：结构简

18、单，漏磁通量较大。    径向与轴向：大多数为轴向磁路，径向由于材料，结构，工艺，充磁的困难，应有有限。  并联与串联：并联磁势不变，磁通相加；串联磁通不变，磁势相加。我们大家所熟悉的法国Focal(劲浪)的其中一款喇叭就采用了串并联磁路系统，并且申请了专利。 C磁流体 一种呈棕黑色的 液体磁体。最初用于航天科技，80年代国内开始转民用。 作用：磁流体对降低扬声器谐波失真有利。并且具有良好的散热功能，可以使扬声器承受更大的功率。多用于高频扬声器之中。 8.扬声器的盆架 要求：盆架不变形，有足够的刚性。 对于有些中高频扬声器不仅仅是个支持，联合体，而且还是相当于一个

19、闭箱。 一 球顶扬声器 1.球顶扬声器的工作特点  振膜面积要比锥型扬声器小。振膜直径在20mm-70mm,口径小的优点是指向性良好，更象一个点声源。缺点是输出相同的声压必须加大振幅，但是可以加大磁通密度来克服。    振膜一般只由折环支撑。容易出现横向振动，加入磁流体可起定心作用。  所有的球顶扬声器都有后腔。作用是相当于扬声器装处于闭箱状态。 2.软球顶和硬球顶 软球顶一般采用棉布，丝，绢，化纤等材料制成。比较适合重放古典音乐。 硬球顶一般采用铝，钛，铍等材料。特点是在高频段也不会出现分割振动，能够得到较宽的重放频带和均匀的频率响应。比较适合重放爵士

20、等强劲的现代音乐。 球顶扬声器的失真特性。球顶扬声器一般用于中高频重放，使用频带较窄，振幅亦小，调幅失真不大，重点是谐波失真。 凸球顶和凹球顶。相比较而言：凹球顶可以提供更大的动态对比和功率。 五平板扬声器 1.前室效应：锥形扬声器振膜的深度和顶角对频率响应的影响，即前室效应。实验所得锥形愈浅，顶角愈大，频率响应曲线抬起的峰愈低，中频谷也愈小。也就是说振膜愈接近平板，前室效应的影响也会愈小。 2.平板扬声器的优缺点 消除了前室效应，可以得到平坦的声压频率特性。 活塞振动区域加大，可以展宽频带，降低失真。 在组成扬声器箱时，声源位置一致，相位特性良好。 缺点：指向频率响应较差，音质也不十分理想，

21、偏轴频率特性有大的谷值。（所以平板扬声器不能做汽车中高频扬声器！） 六带式扬声器 带式扬声器主要用于高频段的重放。由于没有前室效应，频率响应曲线容易做得平滑。 带式高音的特点：重放高频，超高频，具有独特的音色和音质，欣赏高频乐器尤为出色，但是价格相对较高。 著名的惠威车用音响就有一款带式高音的套装喇叭FR1600. 七扬声器系统 1.扬声器箱的特性 轴向特性。要求轴向频率响应平坦，频率响应要宽。 指向频率特性和指向性。 指向性频率特性是指离扬声器箱中心轴水平面30°及60°方向的频率特性，希望在30°时下降不超过-3db,在60°时下降不超过-10db。

22、       指向性取决于扬声器的数目及配置，分频点的选择，箱体结构等。 2.密闭箱 是扬声器箱中最传统，最简单，最常用的一种形式。瞬态响应好，下限差，效率不高，比较适合听人声。由于箱体封闭，内部空气的刚性起到提高扬声器谐振频率的作用。 A.密闭箱的重要参数： 最低谐振频率fo 振动系统的Qo 等效容积Veq 扬声器振膜最大位移线性Xmax 扬声器有效辐射面积Sd 扬声器振膜位移体积Vd B.扬声器的Qo与密闭箱响应实践证明：Qo值不同，有不同的声音特点，Qo在1.1左右制成的音箱，比较适合高保真重放，声音温暖浑厚；Qo大于1.2的音箱则适合播

23、放流行音乐及力度较大的合成音乐。C.扬声器箱里的吸声材料。合理适当的吸声材料可以改进音箱特性，提高音质，并且可以使音箱内顺性增加，阻尼变化。3.开口箱A特点：将扬声器振膜背后辐射之声波，提高适当的相位变化，使其与扬声器正面的辐射波相位相同，以增强低频辐射。有个倒相管的谐振频率，即形成了“双驼峰”，双峰之间的谷点所对应的频率即音箱的谐振频率。要求fo与额定阻抗要基本接近，这样低频量感适度，听感丰满，瞬态优良；如果双峰过于尖锐，说明箱体Q值太高，阻尼不够，会影响低频的瞬态反应，导致低频“收不住”变得混浊，若高过额定阻抗许多，说明箱体体积偏大，可以造成低频过肥或声压力度欠缺。 B优点：能够

24、在声压不下降的条件下，扩展低频下限频率；可以减少扬声器振幅的失真。典型的倒箱式音箱阻抗特性曲线在低频端是一个双驼峰这两个阻抗峰的峰值大小应基本相等且不过于尖锐C.下面是利用LSPCAD5.25箱体测试软件所模拟的音箱设计效果1.双驼峰中的高频峰值大于低频峰值应增大倒箱管口径或减小长度不少人偏爱把箱体做得较大，认为箱体大低音足这样高频峰值大于低频峰值的情况更易发生从表面上看低频潜得很低，但听起来乃会觉得低音不足，显得十分松软，缺乏力度箱体100L，倒箱管长25cm时阻抗曲线如下图：高频峰大于低频峰缩小箱体容积至28L，缩短倒箱管长度至18cm.，.双驼峰大小，高低基本相同（见下图）：2. 双驼峰

25、中的高频峰值小于低频峰值这时低频端不自然地得到提升，使音箱的瞬态响应变差，应缩小倒箱管口径或增加倒箱管长度箱体容积19L，倒箱管长度10cm，口径6.5cmfo=57.8Hz.箱体从19L增大至26L，倒箱管从10cm增长至16cm，口径6.5cm减小至4cm的曲线：如下图以上是演示，并非真实的调试，仅供参考下面是ScanSpeak8545箱体容积19L,倒箱管长度16cm,口径4cm时， 频响曲线低端及阻抗特性曲线低端的模拟结果图fo=31.4Hz. 3. 双驼峰过于尖锐，说明箱体的Q值太高应调整箱体结构，增加吸声材料数量，及换用吸声系数大的吸声材料反之亦反  4.音箱的频响特性直

26、接影响音箱的音质，影响音箱频响特性的因素很多，单元本身的频响特性，分频器的分频频率和相位特性，单元在箱体表面的分布位置和箱体的结构和制作质量等都会影响整个音箱的频响特性所以上面（3）是调整的重中之重  5.减小箱体制作不合理引起的频响曲线高低起伏  为了尽量减轻箱体表面反射的声波对音箱频响特性曲线的影响，可以将箱体面板与边框之间的棱角进行倒角或做成圆角，也可以在音箱的箱体正面铺设一些吸声材料或尽量减小音箱箱体正面的宽度  箱体容积及其长，宽，高尺寸比不合理也会影响音箱的频响特性，但这种影响主要表现在300Hz以下的低频段，而对音箱的中，高频频响特性影响不大箱体大小

27、的影响主要表现在谐振频率附近频响曲线的平直程度和低频起始频率的衰减斜率长，宽，高不要取整数倍比例，箱体大可以在箱内放入木块减小容积箱体小可以增加吸音材料或换用吸声系数高的材料，但这种调整方法，范围十分有限，尤其是倒箱式音箱  6.分频器的调整调整高低音单元，极性  分频网络中均使用数量不等的电感线圈和电容器，这些电抗原件必然会使   电信号通过时产生不同程度的相位移，使高低音单元辐射出的声波在它们的分频点附近出现相位差某些频率点还将出现叠加或抵销现象，从而在音响的频响特性曲线上出现峰谷点为了补偿分频网络产生的相位移，有时需把单元的正负极反接，但由于电感，

28、电容有较大的离散性，所以连接方法也不能一慨而论，因此，单元的极性是否反接常常只能在调整音箱频响特性的过程中才能最后确定改变分频网络的阶数或分频点当分频点附近出现一个凸峰或凹谷时，我们可以改变某个单元分频器的阶数，使该单元在分频点以外声压的衰减程度发生变化，另外还可以改变某单元的分频频率，使该单元在原分频点处的辐射声压发生变化，就有可能消除峰谷点频响特性曲线上其他位置的峰谷调整我们可以利用LC的谐振特性来补偿当LC串联时，在谐振频率f处阻抗最小当LC并联时，在谐振频率f处阻抗最大只要知道频响特性曲线上峰谷的确切位置fo，使LC谐振频率f=fo,那么就可以把串联的LC再串联一个电阻去并联在喇叭两端起分流作用，减小流入喇叭的音频电流，从而使fo点的峰拉下来，串联的电阻可以调整峰的高低程度同样，并联的LC再