音箱与扬声器的设计方案及设想

 电声学堂     |      2020-02-17 14:15

  音箱 与扬声 器的打算计划及设念 打算人: 王 冰 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.二分频倒相书架音箱打算3 2.全频曲径式音箱打算9 3.带通式超低频音箱打算11 4.超宽频带启齿式音箱与扬声器单位低频弧线积蓄电途的打算计划与设念13 5.平均气压式密封音箱的打算计划与设念 18 6.电磁帮推式扬声器单位的打算计划与设念 21 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3二分频倒相式书架音箱打算: 一、 扬声器采选 中低音扬声器: 西雅士 SEAS H1216-08 CA15RLY 涂层纸盆 中低音单位 谐振频率: 45Hz Qts: 0.34 引荐频率: 50--4000Hz 聪慧: 87.5DB 有用半径: 5.0CM 表观半径 7.3CM 振动质地: 7.7g Pl: 60W Pm: 250W 振膜最大位移: 20mm Sd: 78.54cm^2 音圈电感量: 0.82mH 高音扬声器: 金琅 G2 铝带高音单位 有用频率限度: 1700--40000Hz 音箱表观后果图 聪慧: 96DB 尺寸: 74W 120H 90D 西雅士 SEAS H1216-08 CA15RLY 采用涂层纸盆 纸盆正在用力的听感上对音色的染色最幼, 音响对比温存, 能满盈的展现音笑的种种内在, 擅长展现弦笑与人声。 正在纸盆上加以涂层也变化了纸盆刚性差、 振幅大时的变形惹起失真, 也起到了防潮和延迟利用寿命的后果, 7.7g 的振动质地和较强的电磁动力也使得扬声拥有了精良的器瞬态反响。 西雅士 SEAS H1216-08 CA15RLY 扬声器的品格因数为 0.34 正在表面上讲倒相式音箱的中低频扬声器的品格因数取到 0.38 时可取得最佳的低频反响形态, 现实打算当中品格因数选正在 0.3 到 0.4 之间只须打算合理均可取得顺心的后果。 正在谐振频率方面, 此扬声器的谐振频率为 45Hz, 正在四阶巴特沃斯打算中体系谐振频率约为 50Hz, 正在 5 寸书架音箱中, 听者是对比笑意给与的。引荐频率上限为 4000Hz 高于所要选用高音单位频率下限的一个倍频,有利于采选最佳的分频点。 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有更佳的中频反响, G2的六角蜂巢或海浪形两种振膜, 其厚度仅为0. 01mm, 其升降转折非常灵动, 频响弧线卓殊滑腻滑腻, 频响限度从1700Hz 平素延迟至40kHz(3dB) 。 因为带式扬声器布局的磁隙较宽, 以是哀求磁体的磁力特强, G2是采用当今最腾贵的磁体──N40钕铁硼磁性资料, 磁通密度高达6000Gs,于是也取得很高聪慧度: 96dB/W/m。 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4二、 分频器打算: 1. 分频点采选: 分频点的采选确定了扬声器的使命频率限度, 让扬声器单位使命正在最佳的频率限度内哀求每个扬声器使命限度的频响弧线尽量滑腻, 扬声器中轴与30 处频响弧线重合性好, 分频点相近没有昭着的波峰波谷。 西雅士 SEAS H1216-08 CA15RLY 频响与阻抗弧线 正在西雅士 SEAS H1216-08 CA15RLY 的频响弧线Hz 之前弧线的重合度较好。 金琅的 g2 高音扬声器的频率限度是正在 1700Hz到 40KHz 之间, 是因为消息资源的题目我没有取得 g2 的频响弧线, 可是从搜集上对此扬声器的刻画与同类产物的弧线来看, 可能大致推度该扬声器的频响情况。 每每正在没有弧线图像的时间会采用将高音扬声器低频下限向上一个倍频的体例寻找分频点, 可是为了确保低音扬声器精良的重合性, 3000Hz 与 3400Hz 并没有交汇点。 因为 g2 铝带高音的性格和非凡的品格确定将其倍频下限下移。 最终分频点采选正在 3000Hz 处。 2.滤波器打算: 为了让扬声器的使命限度愈加无误与分频后非凡的相位, 天职频器采选拥有24db 衰减斜率的巴特沃斯四阶分频器打算。 简直揣度数据为: L1: 0.8mH C1: 10.5U L2: 0.4mH C2: 2.3u L3: 0.27mH C3: 3.7U L4: 1.2mH C4: 7u 3.阻抗积蓄打算: 扬声器正在使命形态, 因为自己的振动发作感触电动势, 会对扬声器的现实阻抗变成肯定的影响, 阻抗的转折惹起了滤波器分频点的漂移。 以是天职频器欲打算中低音扬声器的高频阻抗积蓄融洽振处阻抗积蓄电途。 (1)谐振处阻抗积蓄: 谐振处阻抗积蓄是正在扬声器德两头并联一个电感、 电容、 电阻的串联电途,可对谐振区域的高阻抗举行校正。 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 ZZZRZfZLZfZfC/2^)2/(2^) 2^2^2/( 经揣度 C=762.5(uf) L=16.41(mH) R=10.8ohm (2) 高频阻抗积蓄打算: 此打算是为了积蓄频率升高时阻抗的上升, 因为阻抗积蓄的肇端频率每每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, 以是不须要对其打算高频阻抗积蓄。 (3) 4.衰减器打算: 分歧扬声器同时使命时, 因为自己的聪慧度分歧输出的声压级也要有所分歧, 为了确保更佳的听感, 分频器中对高音扬声器举行了 8.5db 的衰减打算。 电途阔别用两个电阻并联与串联正在扬声器的南北极。 经揣度两电阻阻值为: R1: 5 欧 R2: 4.8 欧 5.简直道理图: 低频分频器电途图 高频分频器电途图 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 正在分频器的打算上, 把崎岖音分频器的输入端隔离, 让共接位置延迟到功放之中, 可有用的节减扬声器之间的信号作梗, 使分频更为洁净。 三、 箱体打算: 1.凭据扬声器的品格因数求出音箱体系的声顺比 a、 音箱体系的谐振频率 fb与品格因数 Qb。 经查表得出 a=2 fb =1.12 f0=50.4Hz Qb=Qa1=0.78 2. 揣度出箱体的实质积: 经公式揣度得出箱体的实质积 V=7.11L 正在现实创造时扬声器以及分频器等城市占用肯定的空间, 以是将实质积伸张到原 1.1 倍举行参考打算。 3.确定倒相管参数: 倒相管截取面面积普通要大于S=0.8fbvd=6.31cm^2凭据体会咱们可将倒相 管的面积选定正在扬声器锥盆有用面积的 10%--40%之间( 至31.416cm^2), 从抬高倒相管声辐射效用的角度来探求须要将倒相管面积取的大极少, 可是面积增大倒相管的长度也会增多。 可是倒相管的长度也不行过长, 每每不宜赶上扬声器谐振频率波长的 1/12(63.7cm)。归纳探求后 确定将面积取为25cm^2 倒 相 管 长 度 经 计 算 L=30000S/Fb^2V-0.825sqrt(S)=33.6 倒相管口隔断箱体壁不幼于 8.5cm (倒相管口径的 1.5倍) 4.确定箱体内部尺寸: 采选符合箱体内壁的尺寸比例可对箱体内部的驻波情状有利, 配合箱体容积与表观感觉采选比例为 H: D: W=2.1:1.0: 1.5 简直尺寸为: D: 13.6cm W: 20.3cm H: 28.4cm 四、简直打算与CAD图纸: 左图为音箱打算的前视图, 高音、 低音单位与方形倒相管构成四周方的图形对称阵势, 与双方的弧边配合箱体的比例给箱体一种敦实的感到。 将铝带高音横向安排, 一是为了配合箱体的全体表观感到, 使其气魄凝结团结。 二是与低音扬声器安排隔断较近的情状下, 将音箱安排正在符合的高度, 横向的带状振膜可使音箱听音的“霸王身分” 区域有所伸张。 为了箱体的全体感到, 倒相管打算为方形倒相, 并正在两头打算了弧形的启齿,主意正在于清除大动态时的风噪题目。 并正在启齿处打算边框与低音扬声器同宽。 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7音箱的面板雷同打算了浸口主意正在于加固扬声器节减扬声器的无谓振动。 上图为箱体打算的顶视图和侧刨面图。 从顶视图看, 箱体内部采用了内弧面的打算, 使得箱体内壁无任何平行板映现, 有用的节减了驻波的变成, 打算中并对弧面的交汇处的锐角举行了填充, 减幼了音响的陆续过问气象。 前面板采用较厚的板材正在肯定水平上也很好的抑止了扬声器的自振。 从侧视刨面图看, 箱体正在内壁设有锯齿状内壁, 看待采用吸音棉附着的箱体而言, 正在倒相打算道理中, 将声能打散的打算比接收的后果更好, 并与弧面箱体配合根本杜绝了驻波的变成。 高音单位正在箱体中配有一个独立的密封腔体, 并正在扬声器与腔体之间匀称笼盖了吸声资料, 可有用的杜绝高频声波正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使命, 音响愈加纯净。 倒相管的打算中, 因为为了伸张声辐射效用, 以是将面积取的稍大, 从而使得倒相管的长度有所增多, 倒相管打算为弯折的 L 行, 不但处置了长度题目也对箱体的阻尼起到了改革效用。 倒相管正在两头的启齿处打算了弧形的弧线启齿,可起到低浸大动态时的风噪题目。 倒相管的下端紧贴箱体下壁, 并正在内部对倒相管举行固定阻值了倒相管自己的振动气象。 四、 音箱的调试: 1.箱体容积的调理: 箱体正在打算中和现实创造中的偏差会使现实的箱体容积发作转折, 箱体过大会使体系有较低的频率反响可是低频上升徐徐、 声压级低浸。 容积过幼会使体系的谐振频率上升, 低音会变得不饱满。 以是要确定打算的合理谐振频率对大容积举行填充刚性实体减幼净容积, 较幼的容积将填充吸音棉来起到伸张容积的后果。 表面上吸音棉可将箱体的容积伸张 40%, 吸引资料可选用玻璃纤维棉。 因为本打算的性格, 提议填充吸音棉时, 将其附着正在箱体的上下内壁或包裹早倒相管上。 2.倒相管的调理: 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 普通来说只须打算合理, 创造工艺有所确保的前提下, 音箱的阻抗弧线就会映现一个双峰的阻抗图像, 双峰之间的波谷所对应的频率即是音箱体系的谐振频率。 正在确保箱体气密精良的前提下, 借使创造体系谐振频率比打算高时, 可增多倒相管长度或伸张口径。 如低反之。 如创造弧线流露箱体的阻抗性较差的情状下可采用对倒相管增多阻尼塞的体例考试调理。 总而言之, 音箱的打算与调试的最终主意是知足个体的主观听感, 不行盲主意谋求最佳的数据, 正所谓音笑中最长用的一句话: “耳朵是最好的调音器!” 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9全频曲径式音箱打算: 本打算采用 Fostex FE126En 5 寸全频单位其厉重参数如下: 有用振动面积: 65CM^2 有用振动半径 a:4.6cm Qts: 0.25 振动质地: 2.9g 谐振频率: 70HZ 谐振频率波长: 4.914M 直径 117mm 曲径式音箱的根本道理是运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倾向举行有利的声波过问。 当辐射出的声波与喇叭单位前面的声波相位划一时, 迷宫式音箱的放音管道要起提拔的效用, 这是迷宫式音箱的厉重起点, 借使设声管的长度为辐射声频率的1/2波长, 则相位便会转移, 等于180度, 这时, 迷宫式音箱放声管道的终局启齿位置开释出的声波, 就会与喇叭单位前面的发声处正在统一相位, 同样意思, 借使设声管的长度为1/4波长, 上式同样建设, 且能缩短声管的长度, 普通取偶数值, 是打算迷宫箱的准确做法。 借使取共振频率 fo 的3/4波长, 或是其倍频的3/4波长时, 输出的辐射就会低浸, 这是由于声管出口处的辐射波与喇叭单位后面的声波呈反相位闭联所致。 于是会对共振频率 fo 的音响输出起抑止效用。 奇数1、 3、 5值的结果。 借使打算的迷宫式音箱的喇叭单位根本谐振峰与声管的反谐振点相似, 低频的下潜技能就会低浸至1. 33倍。 迷宫式音箱的打算, 普通是先测出所采用的喇叭单位自己的谐振频率 fo, 用下式求得放音管道的长度:声管长度=n×344/4×fo(1), 式中 n 是奇数值的1、 3、 5、 7, 344是声波的速率, 将分歧的奇数值的 n 代入公式, 看哪个值与打算的低频下限邻近, 即是最佳的 n 数值。 迷宫式音箱的重放下限频率可按下式求得: f 放=2×fo/n 将扬声器参数代入式入网算结果: 声管长度=n×344/(4×fo) f 放=2×fo/n n 取奇数 n=1 L=1×344/(4×70) =1. 22857m Fb=2×70/1=140HZ n=3 L=3×344/(4×70) =3. 6857m Fb=2×70/3=46. 67HZ n=5 L=5×344/(4×70) =6. 143m Fb=2×70/5=28Hz 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 正在数据中看当 n=3的时间对比合理 传输线的面积大要上与扬声器面积相当。 为了节减多余的反射传输线的面积必需比扬声器的面积大25%, 并且必需正对扬声器单位后方。 传输线的面积随隔断单体的长度增多而渐渐减幼紧接单位体的面积介于单位振动面积的1. 4到1. 5倍之间时, 可取得较佳的中低频音质。 归纳探求后将传输线的面积定为: 肇端面积65 1. 45=94. 25cm^2 末面积=65 1. 25=81. 25cm^2 并正在此中随长度的增多渐渐减幼。 简直打算及 CAD 图纸: 曲径式音箱的侧视刨面图及前视图 上图为曲径式音箱的侧视刨面图和前视图, 正在图中可能看出曲径出口打算的隔断扬声器较近, 可使声波更好的举行过问。 正在打算尺寸中曲径内壁预留了可张贴 6 至 10mm 的亏损资料的空间, 吸声资料的增加可大幅度的节减高频声波正在曲径导管内的作梗和增多体系阻尼。 声传导的打算是将声波从单位正后方传出再由顶端进入表壁导管后从下方回到内部逐级上升。 正在右下角的打算只须通过填充和消减积蓄体的高度就可对曲径导管的长度举行 60cm 支配的长度举行治疗, 轻易了箱体的打算调试。 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11带通式超低频音箱打算:四阶带通式音箱 正在闭箱腔内增多了一个启齿腔, 此中一片面使命于闭箱形式, 另一片面使命于倒相式形式,于是,彩票走势网 这种音箱既拥有闭箱的上风, 也具备倒相式音箱的特性, 它的效用高于纯粹的闭箱, 低频下潜截止频率与倒相式音箱邻近, 可能用较幼口径的单位取得较低下潜截止频率。 此表, 它的带通频率可能调理, 于是分频器可能容易化, 由于音箱自己就相当于天然分频器。 正在单位采纳上, 准绳上与闭箱近似, 但因为效用略高于闭箱, 并且锥盆位移量对比幼, 可能利用较幼口径、 短冲程的单位。 本次打算扬声器选用惠威 D6G 6 寸低音扬声器, 其参数如下: 一、 确定带通限度 最先求出扬声器谐振频率与其品格因数的比值00/Qf=44/0.38=115.79, 以箱体自正在-3db 处的频率为 fl=40Hz 揣度 fl 系数=0.34545, 取带通连波 S为 0.6 时(准许弧线db 的升浸) 查表取得最亲切的 fh 系数=1.2945 从而揣度出fh=148.89Hz, 以此带通限度举动根本数据举行以下揣度。 二、 揣度带通品格因数 带通品格因数)/(lhzfffQ此中z f 为带通的中点频率其闭联有lhzfff*2^ 得出z f =77Hz Q=0.7 三, 右体系增益求出闭联系数1 a 与1 b 从而揣度箱体的前后腔容积 正在带通音箱的打算图表中看, 当 S=0.6 时上述参数所对应的体系增益 G 为-4db 则正在公式)*1 . 0 (^102^*1GQb从而揣度出1 b =1, 再凭据1 b 与1 a 之间的闭联式 22^2)^1(11ab求出1 a =1.414, 然后将所得数据代入前后腔容积揣度公 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 12式] 12)^//[(11tasFQaQbVV与11/2^2^bVQaVastB 揣度启齿腔容积 17.286L 与密封腔容积 3.49L 四、 确定倒相管参数 正在箱体情状准许的前提下, 启齿音调谐管的口径应尽量的开大极少, 口径越大所取得的聪慧度就越高, 普通取到低频扬声器单位有用辐射面积的 40%到60% , 本次打算为有用辐射面积的 50% , 启齿半径选为 4cm。 倒相管的长度由公式RVfCRLF7 . 12^4/2^2^0揣度取得 L=22.3cm 以下是简直打算与 CAD 工程图: 左图为带通式音箱的刨面图与前视图, 背腔与前启齿腔的简直做成折柳表接的两个箱体, 云云做可使每个箱体的简直打算尺寸都成为对驻波有利的箱体尺寸比例。 正在符合的限度内可能正在密封腔体内放入适量的吸音棉, 此时简直创造时可能将密封箱的容积减幼, 板材选用高密度纤维板, 板厚抵达20mm 可有用的节减箱体的共振。 正在启齿腔的打算上, 是倾轧了倒相管占用容积后的净容积揣度的箱体比例。 单位内置双腔体带通低频音箱的扬声器装配正在箱体内部扬声器锥盆不直接向表辐射声波, 扬声器锥盆决裂振动等来由所发作的种种高次谐振波无法输出,大大减幼了放音时的是真。 可是此中音展现技能较差, 以是不适合与高音扬声器组合成为二分频式音箱, 可做专为重放 200Hz 以下信号的低频箱体。 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13新型超宽频带音箱打算思绪: 目前的音箱打算中, 多半采用密封式、 倒相式和曲径式音箱。 最原始的音箱打算理念是为了节减或杜绝扬声器单位的声短途气象, 因为低频声波的波长长绕过技能极强, 以是要用到面积巨大的障板, 就算将其折叠起来(开放式音箱),其体积也如故巨大, 当其深度为所辐射频率波长的 1/4 时又会发作共振气象影响音质。 以是正在现今的 HIFI 中简直不行利用。 为清楚决这个题目, 人们又将箱体的后盖密封起来变成了密封箱, 这种做法齐全清除了前后的声波作梗, 增大了体系的阻尼。 可是因为内部齐全关闭的气压题目使得扬声器的力顺低浸从而谐振频率升高。 倒相式音箱是采用了共振腔的道理, 曲径式音箱是运用增多传导隔断变化相位, 他们都是运用了波的过问。 可是扬声器辐射的频率岁月都正在转折, 但箱格式固定的, 波的过问阵势也会有所转折, 而且过问水平较难限定, 打算也对比纷乱。 借使做一个假设可将这些题目逐一处置将会取得更为平展的音频弧线.开放与密封音箱都是为了节减和杜绝低频短途气象, 那咱们就念主见阻值反面的声波转达到单位前面。 设施大致有打击, 衰减和阻隔。 借使正在扬声器周遭包裹大批的多孔的吸声资料, 再正在关闭式音箱隔断单位较远方开一个足够大的口尽量确保箱体表里的气压平均。 因为低频声波的穿透力较差, 尽量利用吸音后果好的透气性好的优质吸声资料, 做到透气不透声。 来补偿密封式与开放式音箱的不敷。 尽量使得扬声器的使命不受箱体的影响。 2.倒相式与迷宫式音箱都利用谐振频率相近的声波过问来巩固低频, 借使采用上述的打算设施, 则没有对低频有所积蓄。 正在扬声器低频单位的频响弧线上从低到高城市有一个上升的弧线, 而咱们所说的谐振频率也每每都正在那条弧线上,何如尽量将那条渐渐上升的弧线变得滑腻成为了一个困难。 看待低频弧线) 用分频器的衰减积蓄, 其做法是采用电阻衰减器对扬声器的聪慧度举行衰减, 衰减到咱们所要提拔的最低频率处的声压级, 再正在电阻衰减器中与扬声器单位串联的电阻上并联一个分频器将弧线按肯定的斜率提拔, 电感的信号齐全开释频率为所要提拔的最低频率, 信号齐全打击频率为曲弯折至滑腻 位置对应的频率。 其根本电途道理图如下: 线 可是此电途的最大弱点即是频率的提拔斜率欠好限定, 而且大大低浸了扬声器的聪慧度。 也可能说得不偿失。 (2) 低浸扬声器原有的升压正在将频率限度内的升压还原, 不如直接对其举行提拔。 云云磋商的限度就转向到了功放的前级上面。 借使可能将所需提拔片面的频率的放大倍数提拔, 再利用分频元件使提拔拥有肯定的提拔斜率, 其数值正好与扬声器低频衰减斜率相当, 就可能很好的处置此类题目了。 其根本道理电途图如下: 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14最先前级信号输入二级前级放大前扶植一个分频器,级 ic2的分频点定正在需提拔频率限度的限, ic1 的分频器分点定正在所需提拔范的下限。 Ic1 的放大数取正在所需提拔频正在之前所上频围倍率的上下限声压级之差之间。 借使扬声器的低频衰减弧线db/oct, 可将 ic1放大倍数选为提拔频率上下限声压级之差。 因为衰减器的衰减斜率最低单元为6, 高至 12、18、24db/oct。以是此电途只要正在扬声器的低频衰减斜率约等于 6db/oct岁月阐发最好的效用。 往往扬声器单位的衰减斜率都低于 6db/oct。 提拔斜率的限定仍然一个很大的题目。 (3) 低频弧线提拔斜率的限定, 正在以上的两种电途中, 因为各个扬声器的低频衰减斜率分歧和无法限定低频提拔电途的提拔斜率, 以是不行精良的提拔扬声器低频弧线的下滑片面。 经历一段年光的磋商创造了以下的设施, 正在表面上可能适当大片面扬声器低频片面的下滑弧线, 低频弧线下滑频率上限到所需低频下限的限度提拔到近似一条直线.采选所需提拔的频率限度; 2.用高衰减斜率的分频器正在 ic1 前级放大电途前固定其频率限度; 3.利用高衰减斜率的分频器正在 ic2 前级放大电途前将所需提拔频率的上限以下频率截止; 4.调理 ic1 放大倍数, 使其高于 ic2 声压为所需提拔频率限度的最高与最低声压之差; 5.正在 ic1 前级输出端并联电容或串联电感 (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); 6.治疗电感或电容的电感量或电容量(高阶分频器治疗器提拔其低通分频点) 从而变化其感抗或容抗, 使其衰减斜率与扬声器单位低频衰减斜率相当。其电途道理图如下: 低频弧线积蓄电途 此电途拥有可按斜率对扬声器低频下滑弧线按斜率积蓄的效用, 使所需限度内的频响弧线近似成为一条直线, 拓宽了扬声器的频响限度, 使低频愈加饱满。 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15可是这种体例的积蓄又带来了新的题目, 即是扬声器单位正在低频处的振幅会有所增大, 正在大功率使命时恐怕变成失真以至扬声器损坏。 这个题目咱们可能通过双扬声器同时使命来举行补偿, 每个扬声器只承担一半的功率, 减幼了非线性失真,还增多了振膜的面积, 使低频愈加丰盛。 借使再说弱点, 那即是功放无法兼容更多的音箱了。 不表个体以为, 为了抵达更好的音响云云更好。 (也可分娩造品与音箱配套利用) 综上所述, 我打算了云云的一款音箱: 左图为新型启齿式音箱的侧视刨面图低频片面打算了双扬声器, 是为了利用上述的低频弧线的积蓄电途。 由于本打算的初志是取得最纯净的扬声器正面声波辐射, 不运用任何声波过问的阵势,以是举行电途的积蓄可能有用节减箱体打算的纷乱性和客观成分的影响。 本打算采用了上端启齿的箱体打算启齿大于扬声器总面积的 1.25 倍, 尽量确保箱体表里的气压差异。 运用低频声波穿透技能差的性格正在箱体内填满优质的吸声资料, 使低频声波取得疾速的衰减, 也起到了低浸声速的效用从而使低频波长变短。 正在低频扬声器后端加罩了一个网罩可使扬声器有一个气氛振动空间, 并有用的造止了吸声资料对扬声器的不良影响。 低频正在 180Hz 时就简直遗失了倾向, 但本打算的低频分频点设正在约 400Hz处, 以是低频扬声器打算了肯定的角度, 正在音箱之间隔断为 1.5 到 3M 时, 可正在“霸王听音” 区域直接指向坐时的人耳, 高频扬声器的中央身分额这号与人耳同高, 取得了较佳的指向性。 音箱顶隔断下方 180mm 采用中空打算表层包裹透空吸声资料, 顶面和前面关闭, 更进一步的接收了残剩的声部和阻滞声波直接绕至火线。 中音单位和高音单位采用密封箱打算, 按有利驻波的比例打算, 其箱体谐振频率都大巨细于扬声器分频下限频率。 以是可精良的展现悉数频率限度。 左图为音箱打算的顶视图和前视图,顶视图不蕴涵顶部的顶板, 从顶视图可看到一层网状布局, 其目 的是封盖吸音资料, 使其确保肯定的密度, 也不至于分化出来。 前视图, 两个低频扬声器的隔断很近, 加上上扬的角度与其他扬声器维系,有了精良的指向性。 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 分频器的打算: 最先正在扬声器的采选上, 采选了惠威 f12的12寸低音, Fountek fw168全频单位以及[Fountek] NeoPro5i 高音扬声器(7ohm)。 它们的频响弧线阔别如下: 本次打算采用二阶分频器的打算计划, 四阶分频器的衰减斜率大, 相位性格好, 可是打算与调试对比纷乱, 以是采用最盛行的二阶分频器的打算计划。 正在打算中并探求-3db 下降点的隆起后举行揣度结果为: L1=L2=7.9mH C1=C2=61.7uf L3= 1.1mH L4= 0.96mH C3=26u C4=29.7u 为了确保均匀的频响升压, 阔别将高音和低音用衰减器降至 87.3db, 此中低经历弧线平展性与相位的重合性等探求确定将分频点定为 300Hz 和 1300Hz。 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17音利用了双扬声器将会比本来声压超过 3db 以是对其要多衰减 3db。 选用聪慧亲切的扬声器单位是个不错的采选。 简直衰减电阻阻值: 高音: R1=5.4ohm R2=2.2ohm 低音: R3=2.7ohm R4=16ohm 分频用具体道理电途图如下: 借使打算中维系上述的低频弧线积蓄电途, 可使整条频响弧线亲切为一条直线, 表面上齐全有恐怕将音箱打算成为具有 20Hz 到 40000Hz 的超宽频带音箱。 注: 本打算的打算要点正在于扬声器反面低频辐射声波的大幅度衰减和低频弧线的声压积蓄, 积蓄电途正在表面和数据上可能行之有用的积蓄低频弧线。 可是因为对吸声资料的清楚较少,无法证明低频声波是否可能取得有用地衰减和是否可能抵达精良的透气本能。 借使没有符合的吸声资料, 本打算的箱体打算将凋落。 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 18基于密封式音箱的极少打算设念: (弹簧式气压积蓄音箱) 密封箱有低频放声失真幼, 阻尼大等便宜。 因为扬声器单位反面的声波被齐全阻隔, 以是不会发作声波的短途气象, 可是音频的辐射效用对比低, 更紧要的扬声器的振动使密封的箱体与表界发作的气压差, 使扬声器的劲度系数增多顺性低浸, 从而使体系的写真频率升高。 借使有一种体例平均箱体表里的气压差, 并能有用的节减箱体的共振, 就可能取得一个对比理念的扬声器体系。 于是我考试凭据物理学的热力学和力道理打算了 一个拥有平均箱体表里气压的压积蓄式音箱, 简直打算道理如下: 学气 左图为箱体打算的道理图。 1.箱体采用双层钢化玻璃箱体, 将此中片面的气氛抽出变成真空, 并正在双层玻璃间符合到场几个弹性资料, 双层玻璃的结处可采用橡胶, 云云做的目 的是使箱体成一个减震缓冲器, 内层箱体的振动不不会表层发作音箱。 2.内层箱体打算为上下两个密封的独空间, 上端空间的容积肯定要比扬声器振发作的容积差, 用扬声器的最大线性位移以扬声器的振动面积。 3.下端密封空间的压强为尺度大气压间之合为对立动乘强, 上端的空间内的压强起码比尺度大气压强低有扬声器振动发作的最大压强差。 4.两个腔体之间的隔板采用质地轻的刚体资料, 地方用弹性资料薄膜相接,确保隔板可能自正在行为。 5.因为两个腔体之间有肯定的气压差, 隔板会有一个向上的压力, 正在隔板上方和顶板之间到场弹簧, 给隔板一个向下的弹力, 使得鄙人端空间气压为尺度大气压时, 大气压力、 弹力和重力正在竖直倾向上变成一个力的平均。 扬声器单位正在前后振动的时间会使下端密封箱的气压发作转折, 借使箱体为表全关闭的刚性空腔则扬声器向内振动时箱体内气压会增大, 向表振动时箱体内的气压会减幼, 从而变成表里的气压差, 发作打击扬声器振动的力。 正在箱体内打算图中的一个行为装配, 箱体内的气压发作转折时, 下方空腔与上方空腔也会发作一个驱动力, 使腔体之间的刚体隔板发作于扬声器单位的同向的振动, 从而补偿箱体表里的气压差, 起到节减气压阻力的后果。 可是经历揣度得知, 刚体隔板的上下颤动力劲与上下振动时发作的气压差的转折相闭。 当隔板向上振动时气压差以理念振动最大点来揣度PVVVP*/(1)下而隔板向下振动的时间PVVVP* )/(2下 此中 V上或下腔体的体积转折量, P 为上方空腔的静态气压, V 为上方腔体的静态容积, 理念形态下希冀与扬 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19声器振动发作的体积转折相当。 再看一下隔板上下振动时的受力情状: (马虎重力) 向上:0XKX)KKX()(11上腔体下腔体上腔体下腔体上下ppppppFFFFFF 向下:0XKXKKX)]([2222上腔体下腔体上腔体下腔体上下ppppppFFFFFF 可是从公式可能看出上下的气压差转折并不相当, 念要扬声器抵达最佳的振动形态又哀求正在隔板上下振动时确保 与 X相当, 那就哀求上腔体pF的数值正在上下振动时相当, 云云是不恐怕的, 尽量的缩幼它就要尽量的加大下腔体的容积和缩幼隔阂的面积。 云云正在无形当中增多了箱体的容积, 增多了打算的难度也很难抵达理念的后果。 基于上面的打算, 自己又有了一个改良的念法, 从上面的力学阐述来看, 当隔板向下振动的时间位移要比向上的时间大。 咱们可能揣度出上下振动时受力差的根本斜率, 用弹簧来举行受力的积蓄, 每每振幅越大受力差的斜率就会越大, 借使打算的受力差的斜率转折较大可能采用弹簧组分段的举行受力积蓄。 CAD 道理图如下: 左图为弹簧组受力积蓄道理图: 1.正在振动隔阂的下方符合的身分装一块弹簧固定板, 哀求面积越幼, 强度越好高越好。 为分歧劲度系数的弹簧的合理装配, 可把此板打算成梯度弯折板。 每每扶植正在比振动隔阂向下最大位移略下的身分。 短隔断可使弹簧体保留更好的本能。 2.弹簧装配时只与固定板相接, 采用分歧劲度系数的弹簧扶植正在隔断振动隔板分歧的隔断, 采用劲度系数累加的体例举行积蓄。 3.弹簧的劲度系数由振动隔板上下受力差与位移差的比值揣度得来。 此打算可能有用的起到平均扬声器表里振动阻力的后果。 可是因为内部隔板的振动也牵动了内部箱体的振动。 固然打算了中空的箱体, 但多多少少的仍然会传导到表面, 隔板的振动自己也发作了肯定的声波, 它的频率大致由低音扬声器确定, 以是不会很高, 振幅可能通过增大隔板面积来低浸, 使其气压差力差减幼。 基于此打算, 自己又对它举行了 另极少改良, 使其本能更佳。 简直打算道理图如左图: 1.本打算将从来的低气压区德空间一分为二阔别位于箱体的上下两方。 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 202.借使与上面的打算的气压积蓄后果雷同, 则低压区总容积与从来雷同, 气压为从来的一半, 上片面的弹簧的劲度系数也为从来的一半, 下片面因为重力倾向向下从头举行揣度。 云云更有利于增大隔板的面积和低浸隔板的运动打击, 使扬声器取得更幼的振动阻力。 3.采用双向的两个受力差积蓄弹簧组举行隔板上下的受力积蓄。 4.两个隔板的振动倾向正好相反, 正在隔板质地较幼的情状下可近似的算作振幅相似, 云云就使内部箱体上下振动的受力平均, 禁绝振动。 打算参数对音箱本能的影响: 1.低压区维持弹簧劲度系数越低, 积蓄效度就越大; 2.隔板振动面积越大积蓄速率就越疾; 3.隔板质地越幼箱体的瞬态越好; 4.正在肯定限度内增大隔板质地, 因为惯性道理会对扬声器振幅拥有肯定的提拔, 但质地太大正在箱体较大时, 高动态有恐怕会使低音混浊或低浸扬声器振幅。 5.隔板最好做成多块幼面积布局, 有帮于曾大隔板体系的强度和减轻质地,取得更好的瞬态展现。 6.正在通常心境学的表面来看感到阈是跟着表界刺激的增大而以指数的阵势增多的, 也即是说响度越大, 人对响度转折感知的聪慧度越差, 将现实的上下振动差调理到肯定的限度内, 人就无法感知其不同了。 采用弹簧式力差积蓄的打算, 可能有用的匀称的对隔板上下振动的受力差举行积蓄, 可是打算对比纷乱。 借使限定善人的感到阈限度, 采用另一种打算容易的体系举行积蓄将是更为理念的。 真个气压积蓄体系的动力泉源为扬声器的前后振动, 扬声器的动力泉源又是电和磁。 借使正在前后振动的动力上采用某种体例举行限定, 也可根本处置上下振动的受力差题目, 而且打算与创造要容易得多。 以电途体例对隔板振动受力差的积蓄: 扬声器的磁感强度是大致固定的, 念要对其举行转折性的限定对比难, 以是该当起首扬声器的输入电信号。 设念可能把声波电信号的正负电隔离, 正在使扬声器向前振动倾向上的电流举行肯定水平的衰减, 就可能起到低浸隔板振动的受力差题目。 其根本电途道理图如下: 电途中采用两个并联的反向二极管将音频信号隔离, 正在正倾向电流二极管后串联一个电阻, 云云就可能将电流正倾向的电流减幼, 起到减幼扬声器简单倾向振动力的后果。 可是积蓄斜率稳固与电途后调换电相位题目还没有证明。 以上打算纵然正在较幼的箱体之中也可抵达较好的气压积蓄效用,借使打算合理, 可大大缩幼缩幼箱体的体积, 箱体体积的巨细只与所用扬声器振动发作的容积差相闭。 音箱与扬声器的打算计划与设念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21电磁帮推式扬声器单位打算计划与设念: 音箱的打算主意大致有两点, 一是杜绝扬声器单位的声短途气象; 二是对扬声器的低频声波升压不敷处举行积蓄。 目前的打算当中大片面采用倒相和声波过问的体例来抵达打算的主意。 可是声波的过问自己就存正在种种的不确定成分, 声波正在气氛中宣扬的性子是因为物体的振动对气氛分子间距的压缩与拉伸, 正在单元年光内的振动幅度越大, 对气氛的压缩和拉伸的强度就越大, 音响的响度也就越高。 正在目前的电磁式频扬声器的频响弧线来看, 正在某一个频率以下的频率越低扬声器的响度越低, 云云就影响了低频扬声器的低频反响技能。 正在扬声器有用频率限度的丈量体例来看, 低频的反响技能也直接简直定了扬声器的频响限度。 借使能正在这个区间之内加大扬声器的振幅, 最好能遵守频响的衰减弧线举行积蓄, 那么扬声器的低频展现技能与频响限度城市取得肯定的抬高。 单元年光内的振幅哀求越大哀求扬声器纸盆的促使力就越强, 于是我运用合成力与分频器道理考试打算了如下一款有动力积蓄技能的扬声器体系。 简直打算如下: 左图为本次打算的道理图。 1.正在打算中采用长驱动线圈打算, 磁体间隙长度的打算上要比驱动线圈长的更多。 准许扬声器音圈更大的位移, 并永远保留正在磁体的间隙之中。 2.驱动线圈的打算采用主、 副前后的两个线圈, 主线圈为扬声器的根本驱动线圈, 与寻常扬声器雷同。 副线圈位于主线圈的后方, 主、 副线圈之间首位相接, 而且彼此绝缘。 3.副线圈的输入端串联一个分频器, 分频点扶植正在须要积蓄的频率上限或下限。 4.调理电途使主、 副线圈音频信号相位相似, 主、 副线圈所利用的分频器阶数相似。 当音频输入信号抵达设定前提时, 副线圈将启动, 与主线圈的运动倾向划一。因为纵然正在副线圈欠亨入电流的时间如故处正在运动形态, 也会发作感触电动势。以是正在打算时主线圈的直流电阻要扶植的稍大极少。 当副线圈下手使命时, 悉数扬声器的总阻抗将会低浸,为了 避免分频器分频点的漂移, 以是音箱利用的分频器肯定要直接连正在主线圈上与副线圈分频器保留并联形态, 切忌与副线圈的分频器串联。 扬声器的阻抗积蓄电途与衰减器电途的打算都要将主、 副线圈隔离打算。 调理电途使主、 副线圈信号输入相位保留运动倾向划一是计划得胜的闭节。 其余, 扬声器的振膜须要更强的刚性, 以避免大动态时的振动决裂惹起的失真。