音箱与扬声器的设计方案及设想

音箱与扬声器的设计方案与设想音箱与扬声器的设计方案及设想设计人：王冰音箱与扬声器的设计方案与设想二分频倒相书架音箱设计„„„„„„3全频曲径式音箱设计„„„„„„„„9带通式超低频音箱设计„„„„„„„11超宽频带开口式音箱与扬声器单元低频曲线补偿电路的设计方案与设想„„„„13平衡气压式密封音箱的设计方案与设想„„„„„„18电磁助推式扬声器单元的设计方案与设想„„„„„„212音箱与扬声器的设计方案与设想二分频倒相式书架音箱设计：一、扬声器选择中低音扬声器：西雅士SEASH1216-08CA15RLY涂层纸盆中低音单元谐振频率：45HzQts：0.34推举频率：50--4000Hz灵敏：87.5DB有效半径：5.0CM外观半径7.3CM振动质量：7.7gPl：60WPm：250W振膜最大位移：20mmSd：78.54cm^2音圈电感量：0.82mH高音扬声器：G2铝带高音单元有效频率范围：1700--40000Hz 音箱外观效果图灵敏：96DB 尺寸：74W120H90D西雅士SEASH1216-08CA15RLY承受涂层纸盆纸盆在用劲的听感上对起到了防潮和延长使用寿命的效果，7.7g的振动质量和较强的电磁动力也使得扬声SEASH1216-08CA15RLY扬声器的品质因0.340.38时可得到0.30.4之间只要设计合理45Hz，在四阶50Hz5利于选择最正确的分频点。金琅G2铝带高音的振膜尺寸是：宽度8.5mm(7.5mm),长度70mm,较大的振膜尺寸使得G2,G2的六角蜂巢或波浪形两种振膜,其厚度仅为延长至40kHz(±3dB)因而也获得很高灵敏度：96dB/W/m。3音箱与扬声器的设计方案与设想二、分频器设计 ：分频点选择：30°处频响曲线重合性好，分频点四周没有明显的波峰波谷。SEASH1216-08CA15RLY频响与阻抗曲线在西雅士SEASH1216-08CA15RLY的频响曲线中可以看出频率上限在g21700Hz上对此扬声器的描述与同类产品的曲线来看，可以大致猜测该扬声器的频响状有交汇点。由于g2铝带高音的特性和优秀的品质打算将其倍频下限下移。最终3000Hz处。滤波器设计：24db衰减斜率的巴特沃斯四阶分频器设计。具体计算数据为：L1：0.8mHC1：10.5UL2：0.4mHC2：2.3uL3：0.27mHC3：3.7UL4：1.2mHC4：7u阻抗补偿设计：计中低音扬声器的高频阻抗补偿和谐振处阻抗补偿电路。(1)谐振处阻抗补偿：可对谐振区域的高阻抗进展校正。4音箱与扬声器的设计方案与设想CfZ/(2f^2Z^2)LZ^2/(2fZ)RZ^2/ZZC=762.5〔uf〕L=16.41〔mH〕R=10.8ohm〔2〕高频阻抗补偿设计：取到阻抗上升到额定阻抗的1.4倍时的频率，但此时频率约为3200Hz，大于分频点频率，所以不需要对其设计高频阻抗补偿。〔3〕衰减器设计：不同扬声器同时工作时，由于自身的灵敏度不同输出的声压级也要有所不同，为了保证更佳的听感，分频器中对高音扬声器进展了8.5db的衰减设计。电路分别用两个电阻并联与串联在扬声器的两极。经计算两电阻阻值为：R1：5欧 R2：4.8欧具体原理图：高频分频器电路图低频分频器电路图高频分频器电路图5音箱与扬声器的设计方案与设想之中，可有效的削减扬声器之间的信号干扰，使分频更为干净。三、箱体设计：afbQb。经查表得出a=2 fb=1.12²f0=50.4Hz Qb= a1Q=0.78计算出箱体的内容积：经公式计算得出箱体的内容积V=7.11L在实际制作时扬声器以及分频1.1倍进展参考设计。确定倒相管参数：倒相管截取面面积一般要大于S=0.8fbvd=6.31cm^2依据阅历我们可将倒相管的面积选定在扬声器锥盆有效面积的10%--40%之间〔至31.416cm^2，从提高倒相管声辐射效率的角度来考虑需要将倒相管面积取的大一些，但是面积增大倒相管的长度也会增加。但是倒相管的长度也不能过长，通常不宜超过扬声器谐振频率波长的1/12〔63.7c综合考虑后打算将面积取为25cm^2 倒相管长度经计算L=30000S/Fb^2V-0.825sqrt(S)=33.6倒相管口距离箱体壁不小于8.5cm〔倒相管口径的1.5倍〕确定箱体内部尺寸：寸比例可对箱体内部的驻波状况有利，协作箱体容积与外观1.0：1.5具体尺寸为：D：13.6cm W：20.3cm H：28.4cm四 、 具 体 设 计 与 CAD 图 纸 ：形式，与两边的弧边协作箱体的比例给箱体一种敦实的感觉。的带状振膜可使音箱听音的“霸王位置”区域有所扩大。目的在于消退大动态时的风噪问题。并在开口处设计边框与低音扬声器同宽。6音箱与扬声器的设计方案与设想音箱的面板一样设计了沉口目的在于加固扬声器削减扬声器的无谓振动。厚的板材在肯定程度上也很好的抑制了扬声器的自振。协作根本杜绝了驻波的形成。了吸声材料，可有效的杜绝高频声波在共振腔内以及对低频扬声器的不良影响，真正做到扬声器的独立工作，声音更加纯洁。L行，不仅解决了长度问题也管进展固定阻值了倒相管自身的振动现象。四、音箱的调试 ：箱体容积的调整：箱体在设计中和实际制作中的误差会使实际的箱体容积产生变化，箱体过果。理论上吸音棉可将箱体的容积扩大40%上。倒相管的调整：7音箱与扬声器的设计方案与设想一般来说只要设计合理，制作工艺有所保证的条件下，音箱的阻抗曲线就下可实行对倒相管增加阻尼塞的方式尝试调整。8音箱与扬声器的设计方案与设想全频曲径式音箱设计：FostexFE126En5寸全频单元其主要参数如下：有效振动面积：65CM^2 有效振动半径a：4.6cm Qts：0.25振动质量：2.9g谐振频率：70HZ 谐振频率波长：4.914M 径117mm曲径式音箱的根本原理是利用弯折的导管将扬声器反面的声辐射传导至扬声器辐射的正方向进展有利的声波干预。当辐射出的声波与喇叭单元前面的声波相位全都时，迷宫式音箱的放音管道要起提升的作用，这是迷宫式音箱的主要动身点，假设设1/2波长，则相位便会移180度，这时，迷宫式音箱放声管道的末端开口处所释放出的声波，就会与喇叭单元前面的发声处在同一相位，同样道理，假设设声管的长度为fo3/4倍频的3/4波长时，输出的辐射就会降低，这是由于声管出口处的辐射波与喇叭fo用。奇数1、3、5值的结果。假设设计的迷宫式音箱的喇叭单元根本谐振峰与声1.33倍。迷宫式音箱的设计，一声管长度=n³344/4³fo„„1n1357344是声波的nnf=2³fo/n„„将扬声器参数代入式中计算结果：声管长度=n³344/〔4³fo〕 放=2³fo/nnn=1L=1³344/〔4³70〕=1.22857mFb=2³70/1=140HZn=3L=3³344/〔4³70〕=3.6857mFb=2³70/3=46.67HZn=5L=5³344/〔4³70〕=6.143mFb=2³70/5=28Hz9音箱与扬声器的设计方案与设想n=3的时候比较合理n=3的时候比较合理必需比扬声器的面积大25%，而且必需正对扬声器单元前方。传输线的面积随距离单体的长度增加而渐渐减小紧接单元体的面积介于单元振动面积的1.4到1.5倍之间时，可获得较佳的中低频音质。综合考虑后将传输线的面积定为：起始面积65²1.45=94.25cm^2末面积=65²1.25=81.25cm^2并在其中随长度的增加渐渐减小。CAD曲径式音箱的侧视刨面图及前视图610mm60cm左右的长度进展调整，便利了箱体的设计调试。10音箱与扬声器的设计方案与设想带通式超低频音箱设计：四阶带通式音箱音箱本身就相当于自然分频器。使用较小口径、短冲程的单元。本次设计扬声器选用惠威D6G6寸低音扬声器，其参数如下：一、确定带通范围首先求出扬声器谐振频率与其品质因数的比值f0/Q0=44/0.38=115.79，以箱体自由-3db处的频fl=40Hzfl系数=0.34540.6时〔0.35db的起伏〕查表得到fh系数=1.2945从而计算出下计算。二、计算带通品质因数z h l z h l 带通品质因数Qf/(fff为带通f^2f*f得出f=77HzQz h l z h l 三，右系统增益求出相关系数a1与b1从而计算箱体的前后腔容积在带通音箱的设计图表中看，当S=0.6时上述参数所对应的系统增益G为-4db则在公式b1*

Q^2 10^0.1*G)从而计算出b

=1，再依据b1

与a1

之间的关1系式(b1)^2a^22求出a1

1 1 111音箱与扬声器的设计方案与设想F as 1 1 B 1 式V V /[(bQ/aQ)^2F as 1 1 B 1

a^2Q^2V

/b17.286L与密as 3.49Las 四、确定倒相管参数40%到50%4cm。0 F倒相管的长度由公式LR^2C^2/4f ^2V 1.7R计算得到0 F以下是具体设计与CAD工程图：箱的刨面图与前视时具体制作时可以将密封箱的容积减小，板材选用高密度纤维板，板厚到达20mm可有效的削减箱体的共振。在开口腔的设计上，是排解了倒相管占用容积后的净容积计算的箱体比例。单元内置双腔体带通低频音箱的扬声器安装在箱体内部扬声器锥盆不直接200Hz以下信号的低频箱体。12音箱与扬声器的设计方案与设想型超宽频带音箱设计思路：如今的音箱设计中，大都承受密封式、倒相式和曲径式音箱。最原始的音〔放开式音箱1/4时又会产生共振现象影响音质。所以在现今的HIFI中几乎不能使用。为了解决这个问题，人们又将箱体的。假设做一个假设可将这些问题一一解决将会得到更为平坦的音频曲线。缺乏。尽量使得扬声器的工作不受箱体的影响。倒相式与迷宫式音箱都使用谐振频率四周的声波干预来加强低频，假设承受如何尽量将那条渐渐上升的曲线变得平滑成为了一个难题。对于低频曲线补偿的几个设想：衰减衰减到我们所要提升的最低频率处的声压级再在电阻衰减器中与扬声器单元串联的电阻上并联一个分频器将曲线按肯定的斜率提升电感的信号完全释 放频率为所要提升的最低频率，信号完全阻碍频率为曲线 弯折至平滑处所对应的频器的灵敏度。也可以说得不偿失。降低扬声器原有的升压在将频率范围内的升压复原，不如直接对其进展提下：13音箱与扬声器的设计方案与设想首从前级信号在 输入二级前级放大之 前设置一个分频器，前 级ic2的分频点定在所 需提升频率范围的上 限，ic1的分频器分频 点定在所需提升范围 的下限。Ic1的放大倍 数取在所需提升频6db/oct，可将ic1放大倍数选为提升频率上下限声压级之差。由于衰减器的衰减斜率最低单位为6121824db/oc时刻发挥最好的作用。往往扬声器单元的衰减斜率都低于6db/oct。提升斜率的掌握还是一个很大的问题。低频曲线提升斜率的掌握，在以上的两种电路中，由于各个扬声器的低频范围提升到近似一条直线。选择所需提升的频率范围；用高衰减斜率的分频器在ic1前级放大电路前固定其频率范围；使用高衰减斜率的分频器在ic2前级放大电路前将所需提升频率的上限以下频率截止；调整ic1放大倍数，使其高于ic2声压为所需提升频率范围的最高与最低声压之差；ic1〔扬声器低频衰减斜率大于6db/oct的吧电感或电容变为阶数更高的低通分频器；调整电感或电容的电感量或电容量〔高阶分频器调整器提升其低通分频点〕从而转变其感抗或容抗，使其衰减斜率与扬声器单元低频衰减斜率相等。其电路原理图如下：低频曲线补偿电路14音箱与扬声器的设计方案与设想多的音箱了。不过个人认为，为了到达更好的声音这样更好。(也可生产成品与音箱配套使用)综上所述，我设计了这样的一款音箱：左图为型开口式音箱的侧视刨面图低频局部设计了双扬声器，是为了使用上述的低频曲线的补偿电路。由于本设计的初衷是得到最纯洁的扬声器正面所以进展电路的补偿可以有效削减箱体设计的简单性和客观因素的影响。本设计承受了上端开口的箱体设计保证箱体内外的气压差距。的作用从而使低频波长变短。响。低频在180Hz时就几乎失去了方向，但本设计的低频分频点设在约400Hz1.53M时，可在高，得到了较佳的指向性。封闭，更进一步的吸取了剩余的声部和阻滞声波直接绕至前方。频率都大大小于扬声器分频下限频率。所以可良好的表现整个频率范围。到一层网状构造，其目的是封盖吸音材有了良好的指向性。15音箱与扬声器的设计方案与设想分频器的设计：首先在扬声器的选择上，选择了惠威f12的12寸低音，Fountekfw168全频单[Fountek]NeoPro5i〔7ohm。它们的频响曲线分别如下：经过曲线平坦性与相位的重合性等考虑打算将分频点定为300Hz和1300Hz。计中并考虑-3db降落点的隆起后进展计算结果为：L1=L2=7.9mH C1=C2=61.7uf L3=1.1mH L4=0.96mH C3=26u C4=29.7u87.3db，其中低16音箱与扬声器的设计方案与设想音使用了双扬声器将会比原本声压高出3db所以对其要多衰减3db近的扬声器单元是个不错的选择。具体衰减电阻阻值：高音：R1=5.4ohm R2=2.2ohm低音：R3=2.7ohm R4=16ohm分频器具体原理电路图如下：20Hz40000Hz的超宽频带音箱。本设计的设计重点在于扬声器反面低频辐射声波的无法证明低频声波是否可以得到有效地衰减和是否可以到达良失败。17音箱与扬声器的设计方案与设想〔弹簧式气压补偿音箱〕降低，从而使系统的写真频率上升。以得到一个比较抱负的扬声器系统。于是我尝试依据物理学的热力学和力学 原理设计了一个具有平衡箱体内外气压的气 压补偿式音箱，具体设计原理如下：左图为箱体设计的原理图。间 局部的空气抽出形成真空，并在双层玻璃之 间适当参加几个弹性材料，双层玻璃的结合 处可承受橡胶，这样做的目的是使箱体成为 一个减震缓冲器，内层箱体的振动不不会对 外层产生音箱。内层箱体设计为上下两个密封的独立 空间，上端空间的容积肯定要比扬声器振动 产生的容积差，用扬声器的最大线性位移乘 以扬声器的振动面积。强，上端的空间内的压强至少比标准大气压强低有扬声器振动产生的最大压强差。保证隔板可以自由活动。气压时，大气压力、弹力和重力在竖直方向上形成一个力的平衡。补箱体内外的气压差，起到削减气压阻力的效果。变化有关。1V/V下V*P而P2V/(VV下)*P其中V上或下腔体的体积变化量，P为上方空腔的静态气压，V为上方腔体的静态容积，抱负状态下期望与扬18音箱与扬声器的设计方案与设想〔力〕FΔpFp下Fp上Fp1KXKX)FΔp下腔体Fp1上腔体

Δp下腔体 p p p2上腔体 2F [F下(F上F KXΔp下腔体 p p p2上腔体 2FΔpFp2KX20态又要求在隔板上下振动时保证与X相等，那就要求Fp的数值在上下振抱负的效果。斜率变化较大可以承受弹簧组分段的进展受力补偿。CAD原理图如下：左图为弹簧组受力补偿原理图：在振动隔膜的下方适当的位置装一块弹簧的位置。短距离可使弹簧体保持更好的性能。劲度系数累加的方式进展补偿。弹簧的劲度系数由振动隔板上下受力差与位移差的比值计算得来。此设计可以有效的起到平衡扬声器内外振面积来降低，使其气压差力差减小。分别位于箱体的上下两方。19音箱与扬声器的设计方案与设想扬声器获得更小的振动阻力。承受双向的两个受力差补偿弹簧组进展隔板上下的受力补偿。幅一样，这样就使内部箱体上下振动的受力平衡，阻挡振动。设计参数对音箱性能的影响：低压区