扬声器主要全参数

1、word8 / 8扬声器主要参数之间的关系扬声器性能是电学、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。1主要参数综合设计和分析扬声器常用机电参数以与计算公式、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

2、/(Rms+Rmr) (10)机械力阻RmsQms后通过由鼓纸、弹波的内部阻尼与使用胶水的特性决定，可由测量出机械品质因数如下公式计算：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 = 0.022*(f/Sd)2 (12)等效辐射面积Sd只与口径(等效半径a)有关。Sd = n * 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后用如下公式计算：(BL)2 =(Re/Qes)*SQR(Mms/Cms) (14)等效振动质量M

3、ms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 =2.67* p o* a3 (16)其中p o=1.21kg/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)

4、(17)等效容积Vas只与等效顺性、等效辐射面积有关。Vas = p o*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/ f)*(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/

5、f)*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/ f)*SQR(Re/Zo) (21)参考电声转换效率n o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。n o =( p o/2 n c)*(BL*Sd/Mms)2/Re (22)参考灵敏度级SPLo与参考电声转换效率n o直接相关。SPLo = 112+10lg n o (23)参考振幅E与参考电声转换效率n 0、电功率Pe、等效半径a、频率f有关。E = 0.481*SQR(Pe* n o)/

6、(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展测量和计算，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展 扬声器参数的根本设计，如LEAR CALSOD Speaker Easy、DLC Desig n、AudioCad、SOUNDEAS等。扬声器的功率、失真指标无法直接用公式进展定量计算，只能作些定性分析和探讨。扬声器的额定正弦功率以与纯音检听功率，根本上由低频最大振幅Eo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

7、正常工作时，音圈不能跳出磁间隙，即有Eo< Xmax否如此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E o可由如下公式计算：E o = 1.414*BL*l*Cms*Qts (25)式中I为馈给扬声器的电流，匸SQR(Pe/Re)。可见，假使扬声器的根本机电参数(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E o< Xmax的限制。反 之，假使扬声器的功率必需达到一定值，如此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：E o

8、 = 0.225*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E o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)表现和反映，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* n o=4.33* E 2*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no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、如此其振幅越大，而振幅一般都受到

9、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T/S 指标(Thiele

10、/Small-Specs)T/S指标是由澳大利亚人 A.N. Thiele 和Richard Small ，在70年代初发明的扬声器系 统数学模型的根本参数。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

11、强。机电性能指标(Electro-Mechanical parameter)Mms喇叭的总振动质量(包括振膜的质量、音圈的质量、前后加载的空气等)Cms喇叭单元的顺性Rms机械阻尼，包括振动的摩擦、辐射阻。Rme :电气阻尼因数，反映单元电磁系统对振膜的机械控制和阻尼，常用来衡量单元的 电磁系统的能力。Re：音圈的直流电阻BL：线圈间隙的磁场强度Dd:振膜直径Le :音圈电感量Sd :振膜的外表积fLe :电感测量频率大信号指标(Large-Signal Parameter)Xmax最大线性位移，或叫线性冲程，计算为全冲程位移值的1/2，通常这个值比拟有水分，有些厂家会给出单元的物理最大位移。

12、而一些厂家采用全程的P-P值(peak-to-peak) 表示,此时我们要注意在比照时减半。Xlim :不损坏的最大位移。(或又表示为其他 Xmec最大机械位移)He：线圈高度Hg：间隙高度Vd :喇叭在线性 X围内，最大的推动空气体积Pe：可连续工作不烧毁的最大输入功率。讨论：实际上，所有 T/S参数都是围绕低音单元的谐振峰测量得来的，反映了低音单元谐振 峰的特性，并据此特性设计各种音箱箱体。而咼音单兀的谐振峰对于箱体制作无意义（咼音的振幅也很小），也无须进展特别的描述去应用，所以我们不会在高音单元上搞T/S参数。 Fo值是指单元的谐振频率，即喇叭振幅最大时的频率。根本上这就是单元的低频重放

13、极限，因为过了谐振点，单元的声压将急降，（一般将-3db处称为截止频率表示为F3） Q值在我们形容单元时，出现极多，它其实是描述谐振造成的阻抗峰的锋利度的一个数 学值，Q值越高，表示阻尼小，控制弱，谐振的幅度大，从而产生更强的低频声压，但由此带 来了振动不受控产生的失真。关于Q值上下，对应适合做什么箱的问题，这个问题有许多的口水争论。一般说来，低Q值的喇叭，阻尼高控制力好，适合做倒相箱。而高Q值的单元适合做密闭箱。这个实际上是个较模糊界限的选择，一般Q值高于0.5的单元适宜密闭箱，而Q值低于0.3的要做倒相箱。而业内通常采用 EBP值来衡量单元适合制作哪种箱体。3、Qtc :音箱全系统的总 Q

14、值箱体的损耗Q值QI-泄漏损耗Q值，由箱体与单元密封不好造成泄漏产生的，通常这个对于倒相箱影响较 大.一般数值取在5-20，这个值难以预知。5表示为密封非常良好！通常预设值为10。Qa-吸收损耗Q值，由箱体对声波的吸收产生的，箱内的填充料会大大增强吸收。一个枯 燥光滑刚性箱体内壁通常约Qa=30-100，大量填充时，将达到 3-5。Qp-倒相管损耗，由倒相管产生，由于空气通过时，管壁的摩擦，倒相管会有一些阻尼。事实上，如果你将此Q值设得很小的话（意味着阻尼非常大），那倒相箱就会变成了密闭箱了。关于Q值的理解Q值是一个描绘谐振情形的数学量 ，它总是伴随阻尼概念（在谐振系统中）被介绍给大家， 或者

15、有人把它等同于阻尼值来介绍。对于一个谐振系统，阻尼越大，那么系统的谐振越被钳 制，从而导致低 Q值的谐振曲线。当阻尼小时，如此情况相反，谐振剧烈，形成高Q的曲线。一般来说，对于扬声器系统，适宜的Q值在0.5-1.5之间。低于0.5时，阻尼太强了，此时已无谐振发生。所以，也有人称0.5Q值时，为临界阻尼，称再小的Q值，为过阻尼。反之，Q大于1.5,可以叫欠阻尼。在谐振系统的频率-振幅曲线图上，我们可以直观地看到不同Q值所代表的曲线，以与不同Q值的意义。4、喇叭的QQes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，系统谐振越小。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，系统谐振越小。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。5、系统的Q值全系统指包括功放输出端、喇叭线、音箱。这是一个工作时的实际 Q值，与箱体Q值Qtc相比，这里参加了阻尼