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揚聲器

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有三種動圈式揚聲器的家用音箱
1. 中音揚聲器(Mid-range driver)
2. 高音揚聲器(Tweeter)
3. 低音揚聲器(Woofers)

揚聲器英语Loudspeaker),俗稱喇叭,是一種轉換電子信號成為聲音换能器電子元件,可以由一個或多個組成音響組。

原理[编辑]

揚聲器是由電磁鐵線圈、喇叭振膜組成。揚聲器把電流頻率轉化為聲音物理學原理,當電流通過線圈產生電磁場,磁場的方向為右手法則。假設,揚聲器播放C調,其頻率為256Hz,即每秒振動256次,揚聲器輸出256Hz的交流電,每秒256次電流改變,發出C調頻率。當電線圈與揚聲器薄膜一起振動,推動周圍的空氣振動,揚聲器由此產生聲音

人耳可以听到的声波的频率一般在20赫兹至20000赫兹之间,所以一般的扬声器都会把程序设定在这个范围内。工作原理和上述相同。能量的转换过程是由电能转换为磁能,再由磁能转换为机械能,再从机械能转换为声音[1]

性能[编辑]

应该说,扬声器的最终性能,是依靠人耳的听感决定的,所以这个结果可能会因人而异。不过,还是可以将扬声器许多方面的特性通过数据的形式表达出来的。一些常见参数包括[1]

  • 功率:包括最大功率、额定功率、平均功率等,功率越大对应的声音也就越大。
  • 频率:发声频率,由于一般很难制造出在20-20000赫兹范围内都表现良好的扬声器,所以通常将几个不同频率的扬声器组合起来构成扬声器系统。
  • 阻抗:通常为2的次方,例如2欧姆、8欧姆、32欧姆等等。
  • 失真:包括互调失真谐波失真等参数。
  • 灵敏度(分贝/瓦):灵敏度越高,细节表现力越强。

類型[编辑]

揚聲器為一個揚聲系統內最多變的元素,每種聲音裝置都有可能不同。扬声器的分类方法有很多,比如可以按照工作方式、形状等来区分。

按工作方式分[编辑]

按其工作原理来分可分为电磁式扬声器、压电式扬声器、电极式扬声器和等离子体扬声器。

电磁式扬声器[编辑]

电磁式扬声器,也称电动式扬声器,它的工作原理是让电流通过线圈产生磁场,利用这个激励出来的磁场和扬声器原有的磁场作用产生振动,它是最常用的扬声器。电磁式扬声器大致分为四个主要部分[2]

  • 动力系统:包括音圈也就是电线圈,线圈通常同振动系统固定在一起,通过振膜来将线圈的振动转换成声音信号。
  • 振动系统:包括音膜,也就是喇叭膜片、振膜。振膜可以由各种材料构成,可以说振膜的材料、制作工艺在很大程度上决定了扬声器的发声质量。按照制作材料不同,可以将振膜分为以下几种[3]
    • 纸盆:纸盆的成本较低,而且还可以和其它纤维混合起来制作成混合型振膜,它是应用最多的振膜材料。
    • 陶瓷:重低音效果较好
    • 羊毛:在纸浆中混合进羊毛制作而成,低音效果不佳。
    • 聚丙烯:成本较高。
    • 金属:多用于高音球顶喇叭
    • 木質:聲音溫暖,較適合聽人聲或古典。
  • 支撑系统:包括盆架等
  • 磁铁:按照其磁铁安装方式不同分为:
    • 外磁式:讓音圈包著磁鐵,所以音圈尺寸要大於磁鐵。外音圈尺寸提升,與振膜接觸面積也更大,動態也就更好。加大尺寸的音圈,還具備更高的散熱效率。
    • 内磁式:音圈做在磁鐵內部,所以音圈尺寸較小得多。

压电式扬声器[编辑]

利用压电效应,电流通过时产生振动,驱动振膜产生声音。[1]

电极式扬声器[编辑]

实际上就是电容式,在电容的两极之间施加巨大的电压从而利用静电场产生电场力,驱动振膜运动。虽然早在20世纪30年代就发明除了电极式扬声器,但电极式扬声器成本极高。[4]

等离子体扬声器[编辑]

电弧击穿空气引起共振发声,是现有的扬声器中音质最好的。[5]发声元件、放电电极体积小。发声部分是电极和电弧,放电电极是两个尖端。电弧击穿空气时有臭氧产生。[6]

早在1900年就有人提出等离子体扬声器的概念,此后又有人尝试过商业化,但始终没大规模流行,关键在于还存在不少问题:

  • 对低频响应很差
  • 寿命短,功耗大
  • 易受高压、电磁干扰。

按振膜形状[编辑]

按振膜形状不同,可以将扬声器分为锥形、平板、球顶、号角式等。

锥形扬声器[编辑]

是目前应用最广泛的喇叭。还可分为圆形、椭圆形等。圆形扬声器的尺寸通过最大直径表示,椭圆形的尺寸则用椭圆的长短轴表示。[7]

平板扬声器[编辑]

锥形喇叭的圆锥形振膜必然会产生气室,这个气室会造成共振使得性能变坏。而平板扬声器则可改善这种现象。[7]

球顶扬声器[编辑]

指向性较高,它的振膜通常由金属构成,常用于中高音单元。[4]

号角扬声器[编辑]

号角扬声器主要原理同锥形扬声器相同,只不过它的声音是经由号筒辐射到空间的间接辐射。[4]

注释[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 扬声器原理. 838dz.com. [2013-07-05]. 
  2. ^ 扬声器的结构及原理. Dz3w.com. [2013-07-05]. 
  3. ^ 纸盆、陶瓷盆、羊毛盆 喇叭单元材料大不同. Finance.chinanews.com. 2012-08-17 [2013-07-05]. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 由dalang发表. 知识青年必看:五花八门扬声器. Mottu.cn. [2013-07-05]. 
  5. ^ The Plasma Speaker
  6. ^ 果壳网网友自制等离子体扬声器
  7. ^ 7.0 7.1 喇叭(扬声器)的分类. Dolei.com. 2010-12-04 [2013-07-05]. 

外部連結[编辑]

參考[编辑]