扬声器电声知识介绍简体版-北京快达79

1、电声知识介绍北京快达通信设备北京2目录声音的一些基本概念1扬声器及指标2扬声器系统3建议与探讨431声音的一些基本概念4声音的一些基本概念 声音形成 声音是由物体振动产生的物体围绕平衡位置做来回往复运动叫振动。振动物体将振动传给周围的弹性物质，弹性物质又将振动传给人耳，听觉系统感受到振动，并有所反应，形成声音 振源听觉系统媒介16KHz次声可听声超声5声音的一些基本概念声能与声压声能表示声强(I)定义:单位时间里通过垂直于声传播方向上单位面积声能大小。I=W/M2 单位：瓦/米2（W/M2） 声压力表示声压（P)定义：垂直于声传播方向上，单位面积所受到的声音压力的大小。 P=N/国际单位制：P

2、ascal,简称帕（Pa）厘米.克.秒制用微巴表示.（bar） P=10bar声音传递现象,很像水波,由中心往外扩散6韦伯定律：当声音的强度成10倍、100倍、1000倍地幅度增加时，人耳感受的声 音大小只是呈1倍、2倍、3倍的增长。同样，当声音的频率升高时，人们感受到音调的提高，但音调提高的数值与频率的增加也不成正比，而是与频率增加比较值的对数成正比，这就是有名的韦伯定律。人耳能够感受的最大声压与刚能听到的声音的声压之比超出100万倍，在如此宽广的范围内表示人听力差异大小显然很不方便。根据韦伯定律，我们用L表示人耳感受到的声音强弱，则 L=lgI声强级(SIL): SIL=lg(I/I0)

3、单位：贝尔(B) I0:基准声强，它的大小是10-12W/m2(KHz) 取贝尔的1/10为单位，称为分贝（dB ),上式变为 SIL=10lg(I/I0) 单位：分贝（dB） 由于声强与声压的平方成比例：I=kp2则可以推算出声压级声压级（SPL）： SPL=20lg(p/p0) 单位：分贝（dB ) p0:基准声压，它的大小是2*10-5Pa声音的一些基本概念 韦伯定律与声强级及声压级7条件声压级/dB条件声压级/dB听阈0大商场60宁静的乡村10房间里高声对喊（1m处）68-74微风轻拂树叶约14热闹的大街约80非常宁静的房间20响声80-1001m外的钟表声约30交响乐队演奏（5m处）

4、84微弱声30-40离急驰火车15m处95-105宁静的小区40离火车汽笛15m处100-105普通讲话约50飞机起飞或响雷约120正常声50-70痛阈130行驶中的小汽车60极响声130-140若干环境中测到的声压级声音的一些基本概念8声音的一些基本概念表征声音的物理量响度，音调，音色。 响度：表示声音大小，又称音量或声音的强弱，单位方 与声强，声压大小有关 与人耳听觉特性及其它因素有关语音 的频宽音乐,乐器的频宽人耳可听的声场范围9声音等响曲线同一音压,但在不同频率时,人耳感受不同3KHz-5KHz人耳最为敏锐声音的一些基本概念10声音的一些基本概念解读等响曲线响度与声压级正相关，声压级高

5、响度大，3k左右响度最大响度级与声压级在不同频段是不一样的，不是同比例的。同样声压级， 不同频率响度是不一样的。上部曲线比较平坦，说明声压高时，不同频率点，声压级接近相同，听起 来响度相差不大，而下部则曲线陡峭，不同频点，声压有很大差别。高频区不同声压级之间曲线斜率相差不大，低频区不同声压级之间曲线斜率相差很大，说明声压级变化对低高频影响不完全一样，随时声压级下降而变大。11 音调与频程 音调： 音调表示人对声音振动频率高低的心理感受量，单位是美（mei)。所 谓美，是将频率为1000Hz、声压级为40dB（0dB为20 bar）的纯 音音调定为1000美。音调与声源振动频率正相关。声源每秒钟

6、振动的 次数少，发出的音调就低，振动的次数多，发出的音调就高。声学上 如同响度一样，在许多场合，人们就直接用频率表示音调，单位为Hz。 与频率有关 频率增加一倍，音调提高一个八度音 与声强度有关 与声源移动方向和速度有关（多普勒效应） 声音的一些基本概念12频程： 音调相差一定美数的两个纯音，不管它的频率是多少，其频程（指频率 上的间隔）是相等的。频率每增加1倍，相当于音调提高一个八度音阶， 频率每下降一半，又相当于音调降低一个八度。 人耳可听的16Hz-16KHz的频率范围，就相当于10个八度音。大小扬 声器要重现各种音调，就要求它有这么大的频率覆盖范围。对单个扬声 器，要有如此宽的频带，是

7、极为困难的，但这也是大家努力追求的所在。 声音的一些基本概念f/fx=2nfx ：参考频率n : 倍频程数倍频程的应用 在声性能测量中，常会用倍频程多少确定测量频点数量GB/T12060.5-2011 声频响取点1/3oct131/3 Oct声音的一些基本概念14声音的一些基本概念15声音的一些基本概念16JIS标准规定的四点平均法声音的一些基本概念4点平均的定义,需是下列所定义的频率之相邻4点作平均17A1msin(wt+1) ：基波A2msin(2wt+2)：二次谐波Anmsin(nwt+n)：n次谐波音色声音的特色。 没有度量单位，只能用诸如圆润，干涩等主观感 受形容词表达，也是主观评价

8、的主要内容。声音的一些基本概念音色主要决定于声音的波形，同时也与响度，音调有关。f（t）=A0+A1msin(wt+1)+A2msin(2wt+2)+Anmsin(nwt+n) 任何一个复杂的周期性非正弦波f（t），都可以分解成许多个频率和幅度各不相同的单一的正弦波18纯音：声音中只含有一个频率成分，人们称其为纯音。纯音的波形就是正弦波， 是单一波形。基音：声音分解后，其中频率最低，幅度最大的纯音就叫做基音。谐音：声音分解后那些频率比基音高，而且是基音频率的若干整数倍的声 音就叫做谐音，也叫做谐泛音。谐音的频率成分很多，它的幅度一般都比 基音小。泛音：声音分解后，那些频率比基音大的声音统称为泛

9、音。泛音的频率可以是基 音频率的整数倍，也可以不是。泛音的幅度也都比基音小。单音: 由基因及其谐泛音组成的声音叫做单音。复音：由基因及其泛音组成的声音叫做复音。乐音：能使人愉悦的声音称为乐音。我们的先人在诗序里写道，“声成文谓 之音，音和乃成乐。”乐音的频谱是分立谱，谐泛音的频率是基音的整数 倍。通常人们将乐器发出的声音及人声称为乐音。噪声：能使人烦躁和不受人欢迎的声音统称噪声。声音的一些基本概念声音的频谱注释19声音的一些基本概念20声音的一些基本概念各式人声与乐声基波之频谱一览21人及乐器发声时基音与泛音频率范围声音的一些基本概念22钢琴与各种乐器音频范围声音的一些基本概念23音色的主观评

10、价IEC标准规定的主观评价相关要点 与试听室环境条件有关 (推荐面积29M2,混响时间0.3s0.6s,噪声10K细如游丝亦会挑动心弦，细部表现极佳一般频段划分36声音的掩蔽效应1当一个复合的声音信号使用到人耳时，如其中有较高响度的频率分量时，能使人不易觉察那些低响度的频率分量。2响度差1520dB3低频掩蔽强，高频相对弱声音的一些基本概念372扬声器及指标38扬声器及指标(S极)(N极)磁力线方向动作原理是对于和磁厂之磁力线成90之导体通以电流，依据Fleming左手定则，导体会依定则之运动方向作运动，由于导体被黏合着于振动板上，故振动板即会被间接带动振动空气而产生声音。能量变换方式：电能机

11、械能声能定义：将电信号转换成声信号并辐射出去的换能器件39扬声器结构扬声器及指标40杯（导磁碗）磁片华司（导磁板）铁磁体华司内磁式磁力系统外磁式磁力系统扬声器及指标41鼓纸(振膜)弹波(定位支片)音圈振动系统扬声器及指标42box,rubber,cable辅助系统扬声器及指标43扬声器基本结构扬声器及指标44L(me)=a4箱体容积与口径的半径的4次方成正比扬声器主要参数满足装配口径与F0的关系口径与箱体容积关系外形尺寸扬声器及指标45扬声器的阻抗直抗感抗动生阻抗阻抗优选值(GB9397)4, 6, 8, 16, 30, 100扬声器及指标46应用中的问题：扬声器额定阻抗 扬声器的额定阻抗是一

12、个由制造厂规定的纯电阻的阻值，在确定信号源的有效电功率时，用它来代替扬声器。额定阻抗是指阻抗曲线上紧跟在第一个极大值后面的极小值。在额定频率范围内，阻抗模值的最低值不应小于额定阻抗的80，假如在额定频率范围以外的任何频率（包括直流）的阻抗小于此值时，则应在说明书中加以说明。匹配问题:阻抗过小，放大器输出功率过大，喇叭易烧毁 阻抗过大，放大器输出功率不够，发挥不好。扬声器及指标47定义：系统发生共振时的频率称为共振频率。一般情况，速度共振频率与位移共振频率不一致。后者同阻尼大小还有一定关系，当阻尼甚小时，两者趋于相同。在扬声器阻抗曲线中，出现第一个阻抗最大值时所对应的频率（f0）就是共振频率，有

13、时也称谐振频率扬声器的谐振频率应用中的问题：IEC将f0规定为扬声器有效频率范围的低端起点整机设计中电路低端应注意与其宽度相适应，过低信号输入无益扬声器及指标48扬声器的频率特性定义描述向扬声器输入2020K等幅正弦信号，在一定距离处，用话筒接收后发现同一扬声器对不同频率的电信号，其转换效率并不一样，这一现象称为扬声器频率特性，因为是幅度与频率的关系，又称为幅频特性。扬声器及指标扬声器及指标49频响曲线解读的信息：频宽灵敏度 取点1/3oct(IEC规定）, 1/12oct,四点法等不均匀度理想的频响曲线Hi-Fi曲线语言型频率曲线几种频响曲线AV曲线50扬声器及指标一平：曲线呈水平线，少峰谷

14、， 各频率点灵敏度接近。二宽：从20Hz20KHz(甚至 更高） 都要覆盖。Hi-Fi曲线理想的频响曲线Hi-Fi意为高保真适当的拉抬低音和高音，形成两端上翘曲线。这一曲线一般无法由扬声器独立完成，而由扬声器与功放配合实现。51扬声器及指标语言型频率曲线部标SJ1735-81“通信电声器件总技术条件”为了更清晰地重现语言，减少轰隆声及“卟卟”声，常将300Hz以下频率大幅衰减，将200Hz以下的声压减至最小。4000Hz以上的频率通常是啸叫频率及数字电路取样频率有一定的放大作用，也必须将其削去，以便减少过于嘈杂。扬声器及指标AV曲线这种曲线要求低音强劲，中音要好，高频则以6dB/oct下降，这

15、样的曲线由于低音丰富，适合展现影片中宏大而震撼的场面，适当的减小高音，可以减少嘈杂尖刺成分。通过以上的介绍，显然扬声器响应曲线并不是越宽越好，也不是越平越好，而是根据实际情况，量体裁衣，才能得到理想而经济的效果。53扬声器的功率额定噪声功率，短期最大功率，长期最大功率，额定正弦功率， 音乐功率，瞬时功率，商业功率 额定噪声功率（功率承受能力）。在额定频率范围内馈给扬声器以规定的 模拟节目信号，连续工作100小时，而不产生热和机械损坏的相应电功率。 其定义U/R，U是额定噪声电压，R是额定噪声电阻。 长期最大电压相对应的电功率其定义U/R，式中U为长期最大输入电压，R 是额定阻抗。这里长期最大电

16、压指扬声器能承受持续时间为1min、间隔为 2min、重复10的模拟节目信号，而不产生永久性损坏的最大信号电压。这 个长期最大功率意味着扬声器短时间承受功率的上限。多种功率表示方法：扬声器额定噪声功率:扬声器额定长期最大功率:扬声器及指标54几个名词解释：白噪声它是在宽广的频率范围内带宽能量相等的噪声。也就是在线性频率坐标系中，其能量分布是均匀的；而在对数频率坐标系中，其能分量每一倍频程上升3分贝白字是从光谱学名词中借用来的，它表示各频率能量分布是均匀的。白噪声不一定是无则的粉红噪声它是在宽广的频率范围内等比例带宽能量相等的噪声。也就是在对数频率坐标系中，其能量分布是均匀的；而在线性频率坐标系

17、中，其能量分布每一倍频程下降3分贝。粉红两字是从光谱学名词中借用来的。它表示对于白噪声而言低频成份较多的意思。粉红噪声有二种含义：指加于声源上的电信号具有粉红噪声的特性；指声场具有粉红噪声的特性。模拟节目信号模拟节目信号的特性与含多种语言和音乐节目信号的各类节目源的平均特性很相似，它是没有限幅的稳态计权高斯噪声。这种信号可用粉红噪声或白噪声通过特定的滤波器电路获得。扬声器及指标55关于功率的几个问题：长时间工作在扬声器超额定区域，将会带来严重的非线性失真。扬声器功率转换效率只有7%10%,大量电功率变为热能，功率选择过大，将造成严重热积累。长期超负荷使用扬声器，将使扬声器产生机械损伤和热损伤，

18、最终失效。温升失真失效扬声器及指标功率(W)额定功率 : 是泛指单体在此功率(含以下)长时间做动下,所有电气特性都正常(声音不能有杂音,曲线正常).机械结构亦不能有任何破坏现象发生.介于额定功率与最大功率之范围 :在极短时间讯号下,是可被允许的.在此范围内的讯号,可以有杂音产生,但不能有任何的机械结构破坏.当功率降到额定功率(含)以下,SPK声音是要能够恢复到正常状态.时间(t)额定功率最大功率超出最大功率 : SPK可能会有杂音或机械结构的破坏.纵使SPK功率降至额定功率以下,都有可能因机械结构已被破坏,而仍有杂音产生.超出此范围下做动的SPK,SPK制造厂是不予任何保证的.注: IEC26

19、8-5定义 MAX INPUT test condition : short term1sec on then 1 min off for 60 cyclesLong term1min on then 2min off for 10 cycles扬声器及指标57定义：谐波失真是由振幅非线性引起的一种失真.当扬声器输入某一频率的正弦信号时,扬声器输出声信号中,除了原输入的信号(称为基波)外,还出现有二倍于、三倍于、n倍于基波频率的信号，称为谐波，这种现象就是谐波失真。谐波失真的大小通常用这些谐波含量声压总和的均方根值与输出信号总声压的均方根值之比的百分数来表示。扬声器的谐波失真扬声器及指标58公

20、式增加刚性解决失真办法增加阻尼吸收扬声器及指标59扬声器的指向性定义：扬声器辐射的声压，因方向而不同的特性。产生原因：与频率有关与振膜形状有关表示方法指向性图例指向频率特性扬声器及指标60定义：特性灵敏度与基准声压（20uPa）比值的对数值乘以20，以dB表示，SPL=20log(p/p0)扬声器的特性灵敏度SPL扬声器及指标61扬声器及指标1额定阻抗2额定噪声功率3额定长期最大功率4共振频率5频率范围6特性灵敏度级7总谐波失真8阻抗曲线9总品质因子10频率响应11高频上限频率 序号检测项目12指向性指数13等效空气容积14外观及机械质量15纯音16绝缘电阻17漏磁场18可焊性19耐电压20外

21、形尺寸21端子外联品质22高温负荷贮存 序号检测项目23稳态湿热24低温负荷贮存25扫描振动26碰撞27滑落冲击28跌落29盐雾试验30正弦信号试验31失效试验 序号检测项目扬声器的电声参数表623扬声器系统63扬声器系统音箱的由来声短路解决办法密波疏波加障板成为密闭64有无标准挡板的测试曲线比较扬声器系统65扬声器系统音箱的分类闭箱开口箱66扬声器系统闭箱优点：解决了低频音效由于声短路变差的问题。缺点：谐振频率将会上升。312改变【后容积】后容积V增加,Ca增加,F降低,低频截止频率点将低(向低频移动)V增Ca增F减67扬声器系统闭箱如何解决箱体容积与低频音效的矛盾：采用高顺性扬声器采用小口

22、径扬声器 小口径辐射一定声功率需要大振幅，带来失真增大。箱体并非越小越好，等效容积与箱体容积要匹配。空气容积率，当容积变化量大于总容量%以上时，引起失真增大。注意事项：68扬声器系统开口箱优点：1、将后面的声能量以同相位辐射出去，增加低频。2、在相同容积的箱体中，比闭箱低频要低，F0向低端扩展 倍，同理，相同F0时，箱体可以比闭箱小。3、可减小音箱共振频率附近的失真。 缺点：低频的瞬态变坏。开口箱的阻抗曲线解读开口箱的F069要得到更佳的低频，就需要花费更多的成本，所以发展出低成本的低频补强器具 - 导音管，也称为低音管或低音反射孔。开口箱的工作示意图扬声器系统704建议与探讨71音响产品的最

23、终效果与扬声器的选择，整机结构设计，电路设计软件等均有关系，要整体考虑，不能只选一面，避重就轻。2、做好结构设计：与整机探讨的问题：1、做好电声方案设计要根据机型的档次、市场定位和价格预期，初步搭出电声方案。 如：扬声器数量，扬声器种类（高+低）（根据要求）、扬声器尺寸、扬声器功等。A：箱体材料与壁厚建议与探讨功率/w厚度要求/mm2.533.530塑料不可用B：扬声器尺寸与箱体容积关系扬声器尺寸/吋最小容积要求/L20.53142546.58音箱容积关系到低端效果，音箱容积与扬声器T/S参数配合好或者扬声器T/S参数要视容积调整。72C：音箱高度、前框预留空间与扬声器冲程。：额定功率Zmax: 最大阻抗f0:额定谐