汽車音響能通用的原理
汽車音響能通用的原理：
1、 導(dǎo)言
現(xiàn)在音箱是按其構(gòu)造分類的，例如閉箱、倒相箱、空紙盆箱（無源輻射箱）、迷宮箱、二級倒相箱、前號筒箱、后號筒箱、箱式低聲炮、管式低聲炮、加載式、傳輸線式、管道式等等約有10余種辦法，而每一種音箱都不得有各自的原理解說，絕大多數(shù)解說的不完全不悉數(shù)。我們知道，設(shè)置音箱的意圖有兩個，一是因為頻率在1~200Hz以下的低聲無方向性，振膜前后方的聲波呈反相情況，會引起低聲聲短路，致使低頻聲壓大跌，因而需用音箱阻隔前后聲波；二是單個揚(yáng)聲器的頻響規(guī)模有限，為拓展頻響，需用2只以上揚(yáng)聲器別離作業(yè)在紛歧樣的頻段，以達(dá)到對高低聲向兩頭延伸的請求。避免聲短路疑問，但背輻射聲波的能量沒有使用起來。為改進(jìn)這一缺點，我們又發(fā)明晰10余種辦法的音箱，在避免低聲聲短路的前提下，充沛使用背輻射聲波的能量，進(jìn)步電聲輪換功率，拓展低頻呼應(yīng)。這10余種音箱都有各自的作業(yè)原理解說，有些解說較明白，有些解說較抽象，乃至還有一些片面的誤解。這種規(guī)劃制造各種音箱帶來了難度，為此，筆者提出一種全新的通用的音箱原理——消音與半消音原理。在充沛理解的基礎(chǔ)上，就能觸類旁通，規(guī)劃制造好恣意構(gòu)造的音箱。
2、 音箱的分類
傳統(tǒng)的分類是按箱體的構(gòu)造分類，而根據(jù)消音與半消音原理分類，是按背輻射聲波的處理辦法分類，這就將一切的動圈式揚(yáng)聲器概括為一個一起的原理——消音與半消音原理。并分為兩大類箱形，即消音箱和半消音箱。
2．1 消音式音箱
消音式音箱即是對箱內(nèi)聲波作消音處理，閉箱即是典型的消音箱，此外，大障板箱、背開口箱、對稱驅(qū)動箱、前號筒箱等均為消音式音箱。經(jīng)過消音二字，對其作業(yè)原理就能大體略知，消音的好壞，直接關(guān)系到放音質(zhì)量的好壞。這兒可把背輻射聲波分為兩個頻段，別離對待。一段是低聲揚(yáng)聲器裝箱后聽諧振頻段，另一段是低聲單元除掉諧振頻段后的悉數(shù)頻段即非諧振頻段。
對諧振頻段來說，未參加吸聲資料時，聲波能量被吸收的較少，能量被轉(zhuǎn)移消化的較少，因而諧振能量較大，低聲單元在諧振頻率處的諧振未受到太多的抑制，振幅依然很大，構(gòu)成很強(qiáng)的自感電勢，自感電勢與信號電勢一起參與電聲雙向反響（筆者在另一文章提出了電聲雙向反響論），對諧振頻率處的聲波構(gòu)成最大的波形失真，這是損害之一。損害之二是當(dāng)電信號中止時，慣性致使大振幅具有較強(qiáng)的余振，構(gòu)成聲波拖尾變長，使低頻變得牽絲攀藤，發(fā)生隆隆聲。這個隆隆聲即是余振拖尾構(gòu)成的，是電信號中沒有的新聲波。損害之三是激烈的振幅發(fā)生較高的聲壓，該聲波失真又大，又會使頻響曲線的低端凸起，破壞了聲壓的平衡。對音箱來說，削減這3點損害的有用辦法即是添加吸聲資料。但吸聲資料的參加量并非越多越好，過多的吸聲資料，雖然削減了前兩個損害，但又構(gòu)成低聲力度缺乏。這就需求折衷處理，怎么把握吸聲資料的參加量，以啥為規(guī)范呢？應(yīng)以反映諧振峰阻尼特性的Q值為規(guī)范，將音箱Q值調(diào)整在0.6~0.7之間為好。當(dāng)Q值<0.6較多時，阻尼過量，低頻明晰無隆隆聲。假如Q值>0.7較多時，阻尼缺乏，低頻聲壓雖上升，可是瞬態(tài)特性變差，低頻伴有隆隆聲，聲波不明晰。
影響音箱Q值的要素有兩點，一是單元裝箱前的Q值，由揚(yáng)聲器廠家規(guī)劃斷定，用戶通常只能挑選不能調(diào)整。二是箱內(nèi)吸聲資料的品種和數(shù)量可選。這兩個要素是相互影響的，一個方面的缺乏，可用另一個方面給予抵償。但這種抵償是有極限的，例如一個本身阻尼缺乏的低聲單元，品質(zhì)因數(shù)Q值過大時，是無法經(jīng)過添加吸聲資料來使其作業(yè)在最好情況的，只能使其轉(zhuǎn)好一點而已。
揚(yáng)聲器的諧振頻率裝箱后會向上漂移，漂移量的大小，受箱容積和吸聲資料的影響。箱容積越大，吸聲資料越多，向上漂移量越小，反之相反。所以消音箱諧振峰的頻率，由單元、箱容積及吸聲資料一起決議。單元諧振頻率低，箱容積大，吸聲資料多，諧振頻率就低。值得注意的是單元的諧振頻率，這是起主導(dǎo)作用的。假如單元諧振頻率偏高，就不能指望經(jīng)過加大消音箱容積來延伸低頻呼應(yīng)，因為單靠增大消音箱容積只能取得削減向上的漂移量，并不能使音箱的諧振跳過揚(yáng)聲器本身諧振點向下延伸（半消音能夠）。一對音箱的低頻體現(xiàn)，應(yīng)該是頻率低、聲壓足、無隆隆聲。而頻率和聲壓兩者很難一起照顧到最好值，只能折衷思考。尋求低頻的最好計劃是，單元口徑大（口徑略小但線性沖程長），諧振點低，恰當(dāng)?shù)拇笕莘e，適當(dāng)?shù)奈曎Y料。低頻呼應(yīng)的下限值，主要由單元諧振點所決議。恣意一只低聲單元，能夠配用紛歧樣容積的箱體，箱容積偏大時，諧振峰向頂峰漂移小，頻響箱容積偏小，諧振峰向上漂移大，頻寬變小，能量較為會集，使低端聲壓有所上升，箱容積小到必定程度時，會在低頻段的頻響曲線上呈現(xiàn)一個上凸區(qū)。我們期望在堅持聲壓頻響曲線盡量平整的前提下盡量拓展低頻下限。
對諧振峰以上頻段的背輻射聲波，即非諧振頻段聲波，則要做最大程度的消音處理，消音越完全，背輻射聲波對振蕩體的調(diào)制攪擾越小，聲染色就越小，下面聲波就越明晰。為了使消音更完全，添加吸聲資料的數(shù)量是必要的，但不是僅有的，消音需注意以下幾點。
（1） 品種的挑選
紛歧樣資料具有紛歧樣的吸聲資料，同一種資料在紛歧樣的頻率下吸聲系數(shù)也紛歧樣，吸聲系數(shù)大的作為首選。應(yīng)該挑選諧振頻段吸聲系數(shù)小、其它頻段吸聲系數(shù)大的。這么可在確保最好Q值的一起，盡可能地參加更多的吸聲資料，對背輻射有害聲波給予更多的吸收，削減有害聲波的影響，進(jìn)步正面聲波的明晰度。
（2） 吸聲資料的放置辦法
這個疑問簡略被除數(shù)我們疏忽，例如有的品牌音箱將吸聲資料扎成一個小布袋，隨意丟在箱內(nèi)，還有不少文章推薦在中心。筆者以為，放在中心有兩種情況，一是填滿空腔，二是不填滿，同為中心作用紛歧樣。將吸聲資料渙散布滿各個反射面是最好計劃，優(yōu)點有兩條：一是渙散安置可下降厚度，使低頻吸收系數(shù)下降的起伏大于中頻吸收系數(shù)下降的起伏，在確保一樣Q值的前提下，可放入更多的吸聲資料，進(jìn)一步加大中頻波的吸收，然后取得更明晰的下面聲波；二是渙散放置時，反射到箱內(nèi)遍地的聲波都能得到有用吸收。假如將吸聲資料做布袋狀，隨意置于箱內(nèi)，就會有有些聲波被箱壁反射回到振膜（除非吸聲布袋充溢箱內(nèi)空間，但這種時機(jī)不多），使攪擾變大。
（3） 音箱構(gòu)造規(guī)劃
傳統(tǒng)觀念對比注重箱板厚度和正面兩邊鋒芒及削減駐波的內(nèi)尺度，但疏忽了一個非常重要的疑問，那即是要將削減背輻射反射回到振膜為首要目標(biāo).筆者見過發(fā)燒友將面板做到一寸厚，箱體扎實結(jié)實，但聲染色依然存在。選用特厚的面板，外表看是功德，本來搞不好會畫蛇添足，音染更大了。因素在于揚(yáng)聲器的背輻射聲波剛出窗口就撞上厚厚的面板孔邊，近距離的許多反射波重返振膜必然構(gòu)成更大的音染。對現(xiàn)有過厚的面板，低聲單元的面板開孔要由90°筆直邊改造為45°擺布斜邊，削減空氣振蕩阻力。
只需充沛理解了消音式音箱的意義，再融入傳統(tǒng)的規(guī)劃公式或計算機(jī)輔助規(guī)劃，不難制造出滿足的消音式音箱。
2．2 半消音箱
消音式音箱具有規(guī)劃調(diào)試簡略的特色，音質(zhì)也極好，但背輻射聲波未能使用起來，低頻失真較大，且低頻下潛不深。而隨后發(fā)展起來的半消音式音箱，對這兩條缺點有所改進(jìn)，既能削減低頻失真又能拓展低頻呼應(yīng)，但調(diào)試雜亂一些，假如沒有對音箱原理的深入知道，沒有簡略的儀器協(xié)助，很難將低頻和中頻及中高頻有些做好，尤其是中頻和中高頻。
倒相式、兩級倒相式、空紙盆式、迷宮式、帶通式（低聲炮）、管道式、后號筒式、1/4波長加載式、傳輸線式、科爾頓式等等，均為半消音式音箱。它們都有一個一起特色，那即是充沛使用背輻射聲波在諧振頻段的能量。經(jīng)過箱腔空氣諧振與揚(yáng)聲器諧振的相互耦合，最大極限地將揚(yáng)聲器諧振能量較變?yōu)橄淝恢C振能量，再經(jīng)過開口或空紙盆將諧振能量輻射出去，然后進(jìn)步低頻聲壓并拓展了低頻呼應(yīng)。因為揚(yáng)聲器諧振能量經(jīng)過諧振波這底子看不見的空氣繃簧從開口許多輻射出去，加大了振膜的負(fù)載，有用抑制了振膜在諧振頻段的大幅振蕩，然后削減了揚(yáng)聲器感應(yīng)電勢的發(fā)生，使失真明顯削減，并能大幅進(jìn)步低聲揚(yáng)聲器的功率接受額。
半消音式音箱的品種雖然許多，構(gòu)造各紛歧樣，但其作業(yè)原理迥然紛歧樣，例如兩級倒相式，即是在倒相式基礎(chǔ)上，又添加了一個諧振腔，兩個箱腔諧振與揚(yáng)聲器諧振相互耦合，使諧振頻率處的交流阻抗曲線構(gòu)成3個小峰，3個阻抗峰比2個阻抗峰更優(yōu)一籌，能使諧振輸出聲波頻帶進(jìn)一步展寬，拓展了低頻。調(diào)試杰出的箱腔諧振，使振膜在此頻段的輻射阻抗大為進(jìn)步，負(fù)荷的大幅進(jìn)步使振幅更小，自感電勢更低，失真因而更小，振蕩沖程的緊縮使其具有更大的功率接受額，比單級諧振（倒相）箱功能更佳，僅僅調(diào)試愈加雜亂算了?？占埮柘渑c倒相箱原理完全一樣，僅僅調(diào)試辦法紛歧樣算了。
帶通式低聲炮有兩種構(gòu)造，一種是閉箱加倒相箱的組成，另一種是兩個倒相箱的組成，作業(yè)原理一樣，都是使用2個諧振峰作業(yè)在紛歧樣的頻段，一高一低，高端通常規(guī)劃在120Hz~180Hz，低端通常規(guī)劃在20~60Hz，2峰又疊加后然后輸出一個頻率為帶通狀的聲波。這兩種箱型原理一樣，但功率紛歧樣，雙倒相組成的功率略高一些。還能夠?qū)⒁粋€倒相箱和一個兩級倒相箱組組成3腔式低聲炮，讓揚(yáng)聲器阻抗峰呈3峰的小群峰狀，進(jìn)一步拓展輸出頻響，使輸出的頻段更寬更平整，并得到更高的功率接受額，更高的電聲轉(zhuǎn)換功率，更低的失真，更低的低頻。管式低聲炮和箱式低聲炮雖然外型紛歧，實際作業(yè)原理是一樣的，但兩者功率略有區(qū)別，管式功率更高些。紛歧樣的管徑也略有區(qū)別，圓管內(nèi)截面與振膜振蕩面積挨近時功率最高，相差越大功率越低。倒相管的尺度也關(guān)系到功率高低，大而長的比小而短的功率更高些。
科爾頓式是閉箱加帶通箱的組成，而迷宮式、管道式、后號筒式、1/4波長加載式、傳輸線式，雖然形狀紛歧，名稱紛歧，內(nèi)在卻是一起的，具有與倒相箱一樣的作業(yè)原理。都是使用箱腔諧振與揚(yáng)聲器諧振的相互耦合，將揚(yáng)聲器諧振能量耦合到箱腔諧振，再經(jīng)過開口輻射出去，一起下降了揚(yáng)聲器在諧振頻段的振幅，削減了感應(yīng)電勢，然后改進(jìn)了失真，并進(jìn)步了功率接受額。
半消音式音箱的背輻射聲波，同消音式一樣，也是分為兩個頻段，即有用的諧振頻段和有害的非諧振頻段。一樣的是，對有害聲波要盡一切手法，最大極限地做消音處理，削減有害聲波對內(nèi)對外的攪擾，然后進(jìn)步下面聲波的明晰度。紛歧樣的是對諧振頻段的處理，消音式僅僅作簡略的有些消音，讓反映諧振峰阻尼特性的Q值堅持在中等程度。半消音式除對諧振給予有些消音，讓Q值堅持在中等程度外，一起還對諧振波作最大極限的使用，達(dá)到拓展低頻呼應(yīng)，削減失真，進(jìn)步功率接受額的意圖。
3、 總結(jié)
綜上所述，消音式與半消音式，都遵從一個一起的原理，即消音與半消音原理，對諧振頻段作有限消音，對非諧振頻段全消音處理。遵從這個原理，就能做好恣意構(gòu)造的音箱。
低聲炮沒有非諧振頻段信號輸入，故不存在消音和本身的聲壓平衡疑問，因而也不存在半消音疑問，所以低聲炮不需參加任何吸聲資料，只需將阻抗峰調(diào)整到等高狀即可。放音時的聲壓平衡由音量控制。
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