揚聲器和傳聲器原理與應(yīng)用

總序

前言

第一章 電聲換能器基本理論

1.1 換能原理

1.2 換能器等產(chǎn)四端網(wǎng)絡(luò)

1.3 換能器頻率特性控制

第二章 直接輻射式揚聲器

2.1 揚聲器電聲參數(shù)

2.2 錐形揚聲器結(jié)構(gòu)與工作原理

2.3 錐形揚聲器等效類比電路

2.4 錐形揚聲器性能分析

2.5 改善錐形揚聲器性能的若干方法

2.6 揚聲器振膜和音圈

2.7 球頂形揚聲器

第三章 號筒式揚聲器

3.1 號筒的傳聲特性和作用

3.2 號筒揚聲器基本結(jié)構(gòu)

3.3 號筒揚聲器性能特點

3.4 號筒揚聲器指向性控制

第四章 平面振膜揚聲器

4.1 帶式揚聲器

4.2 等電動平膜揚聲器

4.3 靜電揚聲器

4.4 平板揚聲器

4.5 彎曲振動型薄板揚聲器

第五章 其他各種揚聲器

5.1 壓電式揚聲器

5.2 數(shù)字式揚聲器

5.3 同軸復合揚聲器

5.4 監(jiān)聽揚聲器

5.5 耳機

第六章 箱式揚聲器系統(tǒng)

……

第七章 線陣列揚聲器系統(tǒng)

第八章 傳聲器聲接收原理和性能參考

第九章 動卷傳聲器和電容傳聲器

第十章 其他各種傳聲器

第十一章 立體聲和環(huán)繞聲傳聲器

第十二章 傳聲器使用與維護

參考文獻

后記

電動式揚聲器又稱為動圈式揚聲器;它是應(yīng)用電動原理的電聲換能器件;它是目前運用最多、最廣泛的揚聲器，究其原因主要有三條:

1.電動式揚聲器結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)容易，而且本身不需要大的空間，導致價格便宜，可以大量普及。

2.這類揚聲器可以做到性能優(yōu)良，在中頻段可以獲得均勻的頻率響應(yīng)。

3.這類揚聲器在不斷改進中，幾十年揚聲器發(fā)展史，就是揚聲器設(shè)計、工藝、材料不斷改進的歷史，也是性能與時俱進的歷史。

電動式揚聲器其形狀大多是錐形、球頂形;錐形揚聲器(cone speaker)的結(jié)構(gòu)。

錐形揚聲器的結(jié)構(gòu)可以分為三個部分:

1>振動系統(tǒng)包括振膜、音圈、定心支片、防塵罩等

2>磁路系統(tǒng)包括導磁上板、導磁柱、導磁下板、磁體等

3>輔助系統(tǒng)包括盆架、壓邊、接線架、相位塞條。

根據(jù)法拉第定律，當載流導體通過磁場時，會受到一個電動力，其方向符合弗來明左手定則，力與電流、磁場方向互相垂直，受力大小與電流、導線長度、磁通密度成正比。當音圈輸入交變音頻電流時，音圈受到一個交變推動力產(chǎn)生交變運動，帶動紙盆振動，反復推動空氣而發(fā)聲。

使電動式揚聲器的振膜發(fā)生振動的力，即為磁場對載流導體的作用力，這個效應(yīng)我們稱它為電動式換能器的力效應(yīng)，其大小由下式規(guī)定:

F=B L i

式中:B為磁隙中的磁感應(yīng)密度(強度)，其單位為N/(A.m)<牛頓/(安培。米)>又稱為特斯拉(T)

L為音圈導線的長度，單位:米

i為流經(jīng)音圈的電流，單位:安培

F為磁場對音圈的作用力，單位:牛頓

但是，在通電音圈受力運動的同時，由于會切割磁隙中的磁力線從而在音圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個效應(yīng)我們稱它為電動式換能器的電效應(yīng)，其感應(yīng)電動勢的大小為:

е=Вiν

式中:v為音圈的振動速度，其單位為:米/秒

е為音圈中感應(yīng)電動勢，單位為:伏特

電動式揚聲器力效應(yīng)與電效應(yīng)是同時存在、相伴而行的。

其它揚聲器工作原理:

〈一〉磁式揚聲器:亦稱"舌簧揚聲器"，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，在永磁體兩極之間有一可動鐵心的電磁鐵，當電磁鐵的線圈中沒有電流時，可動鐵心受永磁體兩磁極相等級吸引力的吸引，在中央保持靜止;當線圈中有電流流過時，可動鐵心被磁化，而成為一條形磁體。隨著電流方向的變化，條形磁體的極性也相應(yīng)變化，使可動鐵心繞支點作旋轉(zhuǎn)運動，可動鐵心的振動由懸臂傳到振膜(紙盆)推動空氣熱振動。

〈二〉靜電揚聲器:它是利用加到電容器極板上的靜電力而工作的揚聲器，就其結(jié)構(gòu)看，因正負極相向而成電容器狀，所以又稱為電容揚聲器。如圖所示，有兩塊厚而硬的材料作為固定極板，極板上有此可以透過聲音，中間一片極板則用薄而輕的材料作振膜(如鋁膜)。將振膜周圍固定、拉緊而與固定極保持相當距離，即使在大振膜上，亦不致與固定極相碰。

在兩電極間原有一直流電壓(稱之為偏壓)。若在兩電極間加由放大器輸出的音頻電壓，與原來的輸出電壓相重疊，形成交變的脈動電壓，這個脈動電壓產(chǎn)生于兩極間隙吸引力的強弱變化，而振膜因此振動而發(fā)聲。

靜電揚聲器的優(yōu)點是整個振膜同相振動，振膜輕，失真小，可以重放極為清脆的聲音，有很好的解析力、細節(jié)清楚、聲音逼真。它的缺點是效率低，需要高壓直流電源，容易吸塵，振膜加大失真亦會加大，不適合聽搖滾、重金屬音樂，價格相對貴一些。

〈三〉壓電揚聲器:利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)而工作的揚聲器稱為壓電揚聲器。電介質(zhì)(如石英、酒石酸鉀鈉等晶體)在壓力作用下發(fā)生極化使兩端表面間出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象，稱之為"壓電效應(yīng)"。它的逆效應(yīng)，即置于電場中的電介質(zhì)會發(fā)生彈性形變，稱為"逆壓電效應(yīng)"或"電致伸縮"。

壓電揚聲器同電動式揚聲器相比不需要磁路，和靜電揚聲器相比不需要偏壓，結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，缺點是失真大而且工作不穩(wěn)定。

〈四〉離子揚聲器:在一般的狀態(tài)下，空氣的分子量中性的、不帶電。但經(jīng)過高壓放電后就成為帶電的粒子，這種現(xiàn)象稱游離化。把游離化的空氣利用音頻電壓振動，則產(chǎn)生聲波，這就是離子揚聲器的原理。

為了離子化，就要加20MHz的高頻電壓，而在其上重疊音頻信號壓電?？梢姡x子揚聲器由高頻振蕩部分，音頻信號調(diào)制部分，放電腔及號筒組成。

放電腔采用將直徑8mm的石英棒在中心開孔，開成石英管，將一個電極插入其中，另一個電極所示，呈圓筒形套在石英管外面，由于采用無聲放電形式，只有中心的針頭電極有損耗，可以定期更換中心電極。離子揚聲器與其他揚聲器不同之處在于沒有振膜，所以瞬態(tài)特性和高頻特性都很好，但結(jié)構(gòu)太復雜。

〈五〉火焰揚聲器:當空氣和煤氣燃燒的火焰通過電極，電極加有直流電壓和高頻信號，火焰受音頻信號調(diào)制而發(fā)聲?；鹧鎺缀鯚o質(zhì)量，聲音動態(tài)極好。但它有致命的缺點:不安全，不方便。

〈六〉氣流調(diào)制揚聲器:又稱氣流揚聲器。它是利用壓縮空氣作能源，利用音頻電流調(diào)制氣流發(fā)聲的揚聲器。它由氣室、調(diào)制閥門、號筒和磁路組成。壓縮空氣氣流由氣室經(jīng)過閥門里，受外加音頻信號調(diào)制，使氣流的波動按照外加音頻信號而變化，同時被調(diào)制的氣流經(jīng)號筒耦合，以提高系統(tǒng)的效率。它主要用做高強度噪聲環(huán)境試驗的聲源或遠距離廣播等。

〈七〉磁致失真揚聲器。這是一種特殊的強磁體，它能在磁場作用下振動發(fā)聲。