汽車電喇叭設(shè)計

1、汽車電喇叭設(shè)計Auto Electric Horn Design摘要汽車?yán)仁瞧嚢踩到y(tǒng)中不可缺少的電器元件。成本低、壽命長、高可靠性和耐環(huán)境適應(yīng)能力已成為汽車電喇叭的發(fā)展方向。汽車行駛在道路上， 汽車與汽車之間、汽車與其他交通工具之間、汽車與行人之間、不可避免會為道路的使用而產(chǎn)生矛盾，因此要采取方法提取對方，汽車?yán)茸匀皇亲詈唵?、最直接的首選工具。隨著汽車保有量的增加，汽車?yán)纫搽S之而取得了發(fā)展。汽車?yán)鹊男阅苤苯雨P(guān)系到行人及其其它交通工具的安全。關(guān)鍵詞： 汽車電喇叭；可靠性；ABSTRACTA car horn automotive safety systems is indispens

2、able to the electrical components. Low cost, and long service life, high reliability and bears the ability to adapt to the environment has become the development direction of automobile electric horn. Car driving on the road, car and between cars, cars and other vehicles, cars and pedestrians betwee

3、n, between the inevitable for the use of the road will be a contradiction, therefore to take method extracting each other, car speakers nature is the simplest and most direct tool of choice. Along with the increase of the auto possession, car speakers also subsequently and made development. The perf

4、ormance of the car horn directly related to the pedestrian and other transportation safety.Key words: Auto electric horn; Reliability;目錄第1章緒論.11.1概述 .11.2汽車?yán)鹊陌l(fā)展 .1第 2 章 汽車電喇叭的分類及配置 .22.1汽車?yán)鹊姆诸?.22.2配置要求 .3第 3 章 汽車電喇叭的結(jié)構(gòu)及原理 .43.1汽車?yán)鹊慕Y(jié)構(gòu) .43.2喇叭發(fā)聲方式 .53.3汽車電喇叭的原理 .63.4高音喇叭的要求 .7第 4 章 汽車電喇叭的主要性能 .84.

5、1揚(yáng)聲器的電氣特性 .84.2阻抗 .94.3最低共振周波數(shù)或諧振頻率（ FO） .114.4揚(yáng)聲器的 Q值:Qts,Qms 與 Qe .12s4.4.1直接秤重法 .144.4.2增加質(zhì)量法（ Delta Mass ） .144.5力的系統(tǒng) BL .144.6出力音壓（ SPL .15）4.6.1聲壓與聲壓級4.6.2聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級. 15. 164.6.3點(diǎn)聲源聲壓級的簡單計算164.7 實效周波數(shù)帶域174.8 定格入力與最大入力174.9 失真184.10 指向性194.11 總磁通量與磁束密度194.12 異常音與外碰204.13 極性與極性標(biāo)示20第 5 章 結(jié)論22第 6 章 結(jié)束

6、語23致謝錯誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn)錯誤！未定義書簽。第1章緒論1.1 概述喇叭是汽車安全系統(tǒng)當(dāng)中的一個不可缺少的電器元件。喇叭聲音作為一種特有的語言用于車輛之間以及車人之間的交通信息溝通。盡管由于噪音問題許多城市不允許在市區(qū)內(nèi)鳴叫喇叭，但絕大多數(shù)的其他道路卻離不開喇叭，因此它的提示和警告的作用不可替代。1.2 汽車?yán)鹊陌l(fā)展作為汽車的主要零配件，汽車?yán)鹊陌l(fā)展與汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。全世界汽車保有量連年增加，近年來，尤其在我國，汽車消費(fèi)異?；鸨?。據(jù)CCID統(tǒng)計， 2006 年我國汽車總產(chǎn)量近730 萬輛，2007 年我國汽車產(chǎn)量銷售量達(dá)850 萬輛，2008 年為 970萬輛， 2009

7、年在我國政策的大力支持下達(dá)到規(guī)模超過2000 萬只。汽車?yán)仁堑湫偷囊姿槠骷?，國?nèi)零售市場每年有近3000 萬只的規(guī)模，因此 2009 年僅國內(nèi)市場就有約5000 萬只的規(guī)模，而且此數(shù)字的增長與汽車銷售的增長速度保持一致。由于汽車受到行駛的顛簸、發(fā)動機(jī)的振動以及溫度的影響，喇叭應(yīng)具有特殊嚴(yán)酷環(huán)境條件下可靠工作的能力。同時隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車裝備不斷增加的趨勢又使得喇叭的安裝越來越小。因此長壽命、耐振動沖擊、密封性、小型化、低能耗等已成為汽車?yán)刃碌募夹g(shù)發(fā)展方向。針對汽車?yán)鹊难芯考夹g(shù)開展研究有益于企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和性能提高、汽車整車型性能的提高同時也有益于交通安全、噪聲環(huán)境治理和汽車的節(jié)

8、能降耗問題。1第 2 章 汽車電喇叭的分類及配置2.1 汽車?yán)鹊姆诸惼嚴(yán)劝凑镇?qū)動方式的不同可分為電喇叭和氣喇叭兩種。氣喇叭的驅(qū)動是由壓縮氣體鼓動喇叭膜片發(fā)聲，一般安裝在有氣體壓縮裝置的較大型貨車或客車上。對于中小型汽車則使用電驅(qū)動的發(fā)聲方式。因此在數(shù)量上，電喇叭占有絕對優(yōu)勢。汽車?yán)韧庥^如圖 2.1 所示。圖 2.1汽車?yán)韧庥^汽車?yán)戎饕獏?shù)一般包括聲壓級、振動基頻。耐久性、額定電流以及適用電壓范圍等幾個指標(biāo)。聲壓級是聽力學(xué)中最重要的參數(shù)之一，物理上引入聲壓級來描述聲音的大小。試驗中聲壓級的測量距離、測量環(huán)境均有嚴(yán)格規(guī)定。振動基頻定義為喇叭工作時每秒鐘動鐵心帶動膜片往復(fù)振動的次數(shù)，該頻

9、率與喇叭機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率十分接近，目的是工作時產(chǎn)生共振耦合效果，從而產(chǎn)生較大聲音。耐久性定義為喇叭滿足標(biāo)準(zhǔn)要求正常所能達(dá)到的最少工作次數(shù)，每次發(fā)聲不少于1s。該項指標(biāo)一般通過壽命試驗檢驗，試驗中試件工作 1s 休息 4s。喇叭耐久性指標(biāo)要求少側(cè) 10 萬次，多則 30 萬次。以基頻 500 Hz 計算，喇叭全壽命周期內(nèi)膜片振動近億次。對于機(jī)械觸點(diǎn)式電喇叭來說，意味著需要滿足觸電近億次的燃弧開閉過程，這對喇叭的電壽命將是極大考驗。額定電流的規(guī)定是考慮到能耗和負(fù)載的問題，一般要求電喇叭工作電流不超過6A6.5A。目前，尋求較低工作電流獲得較大發(fā)聲聲級從而降低能耗提高壽命的降額技術(shù)2是汽車?yán)妊芯?/p>

10、方向之一。 適應(yīng)電壓范圍是指當(dāng)汽車電瓶電壓波動時，喇叭能夠可靠工作并發(fā)出滿足聲音要求的最大、最小電壓范圍。圖 2.2 是各大汽車廠商在針對我國范圍內(nèi)銷售車型喇叭參數(shù)指標(biāo)對比。圖 2.2 是各大汽車廠商在針對我國范圍內(nèi)銷售車型喇叭參數(shù)指標(biāo)對比2.2 配置要求我國在機(jī)動車安全管理條例中明確規(guī)定每臺機(jī)動車至少配置1 只功能良好的喇叭，一般汽車均配置高低音共2 只喇叭，共同發(fā)聲時產(chǎn)生悅耳的混響聲音。我國國情的駕駛員習(xí)慣與歐洲、日本存在很大差異，這使得客戶需求直接導(dǎo)致汽車?yán)葔勖y以滿足我國市場需求，因此汽車?yán)纫殉蔀榻陙淼难芯繜狳c(diǎn)。3第 3 章 汽車電喇叭的結(jié)構(gòu)及原理3.1 汽車?yán)鹊慕Y(jié)構(gòu)汽車?yán)扔?/p>

11、鐵芯、磁性線圈、觸點(diǎn)、街鐵、膜片等組成，如圖 3.1 、3.2 所示。按下按鈕，電路接通，鐵芯產(chǎn)生吸力，吸下街鐵、電路被切斷，吸力消失，街鐵回應(yīng)，電路重新被接通，重復(fù)上述過程，街鐵不斷上下移動帶動膜片振動，通過共鳴器產(chǎn)生共鳴，由揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。圖 3.1筒形、螺旋形電喇叭1- 揚(yáng)聲器； 2- 共鳴板； 3- 膜片； 4- 底片； 5- 山形鐵芯； 6- 螺旋； 7、 13- 調(diào)整螺旋；8、14- 鎖緊螺母； 9- 彈簧片； 10- 銜鐵； 11- 線圈； 12- 鎖緊螺母； 15- 中心桿； 16- 觸點(diǎn)； 17- 電容器； 18- 支架； 19- 接柱圖 3.2 盆形電喇叭1- 底座； 2-

12、 線圈； 3- 上鐵芯； 4- 膜片； 5- 共鳴板； 6- 銜鐵； 7、13- 觸點(diǎn)； 8- 調(diào)整螺旋； 9- 鐵芯； 10- 按鈕； 11- 鎖緊螺母43.2 喇叭發(fā)聲方式1、動圈式?；驹韥碜苑鹑R明左手定律，把一條有電流的導(dǎo)線與磁力線垂直的放進(jìn)磁鐵南北極間，道線就會受磁力線與電流兩者的互相作用而移動，在把一片振膜依附在這根道線上，隨著電流變化振膜就產(chǎn)生前后的運(yùn)動。目前百分之九十以上的錐盆單體都是動圈式的設(shè)計。2、電磁式。在一個 U 型的磁鐵的中間架設(shè)可移動斬鐵片（電樞），當(dāng)電流流經(jīng)線圈時電樞會受磁化與磁鐵產(chǎn)生吸斥現(xiàn)象，并同時帶動振膜運(yùn)動。這種設(shè)計成本低廉但效果不佳，所以多用在電話筒與小

13、型耳機(jī)上。3、電感式。與電磁式原理相近，不過電樞加倍，而磁鐵上的兩個音圈并不對稱，當(dāng)訊號電流通過時兩個電樞為了不同的磁通量會互相推擠而運(yùn)動。與電磁是不同處是電感是可以再生較低的頻率，不過效率卻非常的低。4、靜電式?；驹硎菐靷悾–oulomb）定律，通常是以塑膠質(zhì)的膜片加上鋁等電感性材料真空汽化處理，兩個膜片面對面擺放，當(dāng)其中一片加上正電流高壓時另一片就會感應(yīng)出小電流，藉由彼此互相的吸引排斥作用推動空氣就能發(fā)出聲音。靜電單體由于質(zhì)量輕且振動分散小，所以很容易得到清澈透明的中高音，對低音動力有未逮，而且它的效率不高，使用直流電原又容易聚集灰塵。目前如Martin-Logan等廠商已成功的發(fā)展出

14、靜電與動圈混合式喇叭，解決了靜電體低音不足的問題，在耳機(jī)上靜電式的運(yùn)用也很廣泛。5、平面式。最早由日本SONY開發(fā)出來的設(shè)計，音圈設(shè)計仍是動圈式為主題，不過將錐盆振膜改成蜂巢結(jié)構(gòu)的平面振膜，因為少人空洞效應(yīng)， 特性較佳，但效率也偏低。6、絲帶式。沒有傳統(tǒng)的音圈設(shè)計，振膜是以非常薄的金屬制成，電流直接流進(jìn)道體使其振動發(fā)音。由于它的振膜就是音圈，所以質(zhì)量非常輕，瞬態(tài)響應(yīng)極佳，高頻響應(yīng)也很好。不過絲帶式喇叭的效率和低阻抗對擴(kuò)大機(jī)一直是很大的挑戰(zhàn)，Apogee可為代表。另一種方式是有音圈的，但把音圈直接印刷在塑膠薄片上，這樣可以解決部分低阻抗的問題， Magnepang此類設(shè)計的佼佼者。7、號角式。振

15、膜推動位于號筒底部的空氣而工作，因為聲音傳送時未被擴(kuò)散所以效率非常高，但由于號角的形狀與長度都會影響音色，要重播低頻也不太容易，現(xiàn)在大多用在巨型 PA系統(tǒng)或高音單體上，美國Klipsch就是老字號的號角喇叭生產(chǎn)商。58、其他還有海耳博士在一九七三年發(fā)展出來的絲帶式改良設(shè)計，稱為海耳喇叭，理論上非常優(yōu)秀，臺灣使用者卻很稀少。壓電式是利用鈦酸等壓電材料，加上電壓使其伸展或收縮而發(fā)音的設(shè)計，Pioneer 曾以高聚合體改良壓電式設(shè)計，用在他們的高音單體上。離子喇叭（Ion ）是利用高壓放電使空氣成為帶電的質(zhì)止，施以交流電壓后這些游離的帶電分子就會因振動而發(fā)聲，目前只能用在高頻以上的單體。飛利浦也曾發(fā)

16、展主動回授式喇叭（MFB），在喇叭內(nèi)裝有主動式回授線路，可以大幅降低失真。3.3 汽車電喇叭的原理汽車電喇叭的基本原理是由喇叭中的電磁線圈周期性通斷電， 使線圈中的靜鐵芯產(chǎn)生周期性的電磁吸力，作用到動鐵芯。電磁吸力產(chǎn)生時，動鐵芯帶動喇叭膜片向下運(yùn)動，切斷電路靜鐵芯磁力消失后鐵芯受彈性形變膜片的恢復(fù)力的拉動又回到原位，鋼膜片以及與電磁吸力相同的頻率振動， 該振動頻率與喇叭的整個機(jī)械系統(tǒng)的固有的頻率是十分接近，產(chǎn)生共振，并向外輻射聲波，經(jīng)過與蝸?；蚺栊蔚睦葰ゑ詈现蟀l(fā)出警告作用。圖 3.3 為汽車結(jié)構(gòu)簡圖。1- 動鐵芯； 2- 線圈； 3- 靜鐵芯； 4- 膜片； 5- 殼體圖 3.3 汽車?yán)?/p>

17、結(jié)構(gòu)簡圖圖 3.4 是汽車?yán)入娐吩韴D。 按下方向盤的喇叭按鈕 K，接通喇叭繼電器 C1 回路，使喇叭繼電器觸點(diǎn) C閉合接通喇叭驅(qū)動線圈。直到 C 斷開之前，汽車?yán)纫恢币砸欢l率和聲級鳴響。按照產(chǎn)品技術(shù)實現(xiàn)方式汽車?yán)瓤煞譃闄C(jī)械觸點(diǎn)式、定頻電子式、隨頻電子式、混合式機(jī)電喇叭。6圖 3.4汽車?yán)入娐吩韴D3.4 高音喇叭的要求一個良好的高音喇叭應(yīng)具備如下1、振動板的口徑要小且輕。2、高頻特性平垣且伸展寬廣。3、高頻失真小，指向性良好。4、音圈直徑小，線徑細(xì)。5、輸入容量大。7第 4 章 汽車電喇叭的主要性能4.1 揚(yáng)聲器的電氣特性為了便于后面出現(xiàn)各英文代號表示的意思，首先要了解各參數(shù)的定義

18、。BL：單體的動力即力系數(shù)，單位為特斯拉米（ TM）Fo：單體在自由大氣下的諧振頻率或叫Fs，單位為赫滋（ HZ）Foa： 單體在加質(zhì)量（ Ma）后的諧振頻率或叫Fsa，單位為赫滋（ HZ）Fc：單體裝箱后的諧振頻率，單位為赫滋（HZ）Fct ：單體裝入測試箱后的諧振頻率，單位為赫滋（HZ）Mmd：單體振動系的等效質(zhì)量，單位為克或千克（ g 或 Kg ）Mmr：單體紙盆空氣的輻射質(zhì)量負(fù)載，單位為克或千克（g 或 Kg ）Mms：包括空氣的輻射質(zhì)量的總的振動系的等效質(zhì)量或Mo，單位為克或千克 （g 或 Kg ）Ma：測試砝碼（通常為已知質(zhì)量的粘土），單位為克（ g）Sd:紙盆的有效振動面積Cmb

19、： 測試音箱的柔順性，單位為（M/N）Cms： 單體的機(jī)械柔順性或Co，單位為（ M/N）Qms： 單體的機(jī)械 Q值Qes： 單體的電氣 Q 值Qts：單體的總 Q值或 QoQect： 測試箱內(nèi)單體的電氣Q值Vas：與單體柔順性相當(dāng)?shù)目諝怏w積，單位為升（L）Vab：未填充吸音棉的測試箱體積，單位為升（L）Re：音圈的直流阻抗即Revc 或叫 DCR，單位為歐姆（ Ohm/? ）ACR： 公稱阻抗即交流阻抗，在揚(yáng)聲器阻抗曲線峰值后最低點(diǎn)所對應(yīng)的阻抗，單歐姆（ Ohm/? ）Zmax:單體阻抗曲線峰點(diǎn)對應(yīng)的阻抗值，單位為歐姆（Ohm/? ）No：參考效率即 ，以百分比為單位（ %）8Levc： 單

20、體音圈的電感單位位豪亨（mH）SPLo： 音壓水準(zhǔn)（Sound Pressure Level）或叫 SPL或 So，單位為分貝（ dB）Levc：音圈的電感4.2 阻抗1、揚(yáng)聲器單元的阻抗包括直流阻抗（DCR/Re）和交流阻抗（ ACR）（1）指直流阻抗：即 DCR（ Re） ，不受頻率的影響（靜態(tài)）。亦即音圈線的阻抗。它在阻抗特性上表現(xiàn)為一條直線。（2）交流阻抗：即ACR，是指經(jīng)過頻率測定之公稱阻抗或叫額定阻抗（動態(tài)）。業(yè)余愛好者可用替代法測量揚(yáng)聲器單元的額定阻抗, 按下圖用恒流法去測量揚(yáng)聲器單元的額定阻抗，為了滿足信號源為恒流源的測量要求，音頻信號發(fā)生器的輸出端要串一只阻值至少大于或等于被

21、測揚(yáng)聲器額定阻抗值 10 倍的大電阻 R。調(diào)節(jié)音頻信號發(fā)生器的信號旋鈕，使輸出信號頻率從 20HZ開始起緩慢上升， 并聯(lián)在被測揚(yáng)聲器兩端毫伏表的電壓值在達(dá)到第一個最大值后即開始下降， 當(dāng)毫伏表的電壓值降至最低并開始上升時，停止改變音頻信號發(fā)生器的信號頻率，在保持音頻信號發(fā)生器輸出電壓不變的前提下， 記下毫伏表上的電壓值。 用無感電阻箱代替被測揚(yáng)聲器單元，反復(fù)調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，當(dāng)毫伏表上的電壓值恢復(fù)到原來的電壓值時，這時電阻箱的阻值就是被測揚(yáng)聲器單元的額定阻抗值。揚(yáng)聲器單元的阻抗特性是指將電信號加到揚(yáng)聲器輸入端子， 如果在保持輸入電壓怛定不變的條件下，變更信號頻率，揚(yáng)聲器的輸入阻抗會有很大的變化

22、，在圖表上表現(xiàn)為一條曲線。 把曲線上高于 Fo（最低共振頻率） 時的最小阻抗值定義為揚(yáng)聲器的公稱阻抗（標(biāo)準(zhǔn)阻抗），單位為 。公稱阻抗公差一般為15%，稍嚴(yán)一點(diǎn)為 510%。產(chǎn)生阻抗曲線的原因：揚(yáng)聲器的音圈除了有它的直流阻抗外還有一定的電感。當(dāng)音頻信號輸入揚(yáng)聲器時揚(yáng)聲器的音圈即在磁回間隙中上下振動由于音圈的電感作用，9這時在音圈中會感應(yīng)出一個與音頻信號反向的感生電動勢， 這個與音頻信號反向的感生電動勢會削弱音圈中的電流，從而使音圈的阻抗加大，隨著音頻信號的上升這種效應(yīng)會越來越大，這種使揚(yáng)聲器單元的阻抗隨頻率變化的規(guī)律稱為揚(yáng)聲器的阻抗特性。一條完整的阻抗特性由音圈的直流電阻、 音圈的感抗以及音圈在

23、磁隙中上下運(yùn)動時所產(chǎn)生的感生電動勢這三部分組成。使電動式揚(yáng)聲器的振動板發(fā)生振動的力，即磁場對載流導(dǎo)體的作用力，其大小為F=BiL 式中， B：為磁場中的磁感應(yīng)強(qiáng)度（韋帕/ 米 2或 Wb/m2）i ：為通過線徑的電流（ A） ， L ：為音圈導(dǎo)線在磁場中的長度（ m） ，F(xiàn)：為磁場對音圈的作用力（牛頓） 。 然而一旦音圈受力運(yùn)動，就會切割磁隙中的磁力線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，音圈在磁隙中運(yùn)動會產(chǎn)生感生電動勢，這個效應(yīng)稱為電動式揚(yáng)聲器的電效應(yīng)，其感生電動勢的大少為=BLV式中， V：為音圈的振動速度（ m/s）, ：為音圈的感生電動勢 ( 伏特 V) 。電動式換能器的力效應(yīng)和電效應(yīng)總是同時存在

24、，相伴而生的，正因為電效應(yīng)的存在，對揚(yáng)聲器的阻抗就產(chǎn)生了影響，出現(xiàn)了阻抗曲線。有些人近似的把DCR與 ACR用如下式表示ACR=1.081.2DCR . 檢測 ACR與 DCR可用阻抗測試器 . （臺灣陽光 Sunlight阻抗測試/ 頻率計 Model-152A ） 測量單元的阻抗曲線可用LMS或 CLIO 等，下面是一揚(yáng)聲器單元的阻抗曲線。不同的揚(yáng)聲器有不同的阻抗曲線。 Fo， DCR，音圈電阻，音圈管材，鐵心有無加短路環(huán)等都會影響阻抗曲線。以下是幾組阻抗曲線特性的對比圖。104.3 最低共振周波數(shù)或諧振頻率（FO）最低共振周波數(shù)或諧振頻率（FO）是指揚(yáng)聲器從低音域開始振動時，振動板最強(qiáng)烈

25、振動所在點(diǎn)對應(yīng)的頻率，在測量揚(yáng)聲器單元阻抗特性時，阻抗曲線上阻抗值第一次達(dá)到最大值時（即Zmax）所對應(yīng)的頻率稱為該揚(yáng)聲器單元的諧振頻率或共振頻率，簡稱 FO。為了便于理解，我們可以把揚(yáng)聲器的振動系統(tǒng)看成是具有一定質(zhì)量的慣性體，而把 Edge 和彈波看成一個彈性體，這時揚(yáng)聲器的整個振動系統(tǒng)就象一個懸掛在彈簧上具有一定質(zhì)量的重物。從物理學(xué)中我們知道，它們具有一個固定的諧振點(diǎn)。揚(yáng)聲器單元在諧振頻率處振動系統(tǒng)的振幅最大， 揚(yáng)聲器音圈在氣隙中運(yùn)動時產(chǎn)生的反向感應(yīng)電動勢也最大。在 FO 以下，由于受揚(yáng)聲器振動系統(tǒng)勁度的控制，揚(yáng)聲器輸出音壓以接近 12dB/oct 的速度下降，因此揚(yáng)聲器的諧振頻率點(diǎn)也是重

26、放下限頻率點(diǎn)。綜合一下有三點(diǎn)：1、最強(qiáng)烈的振動對應(yīng)頻率點(diǎn)2、低音重放下限頻率點(diǎn)3、阻抗曲線峰值對應(yīng)頻率點(diǎn)11FO可用下式表述FO= 1/2 So/Mms 或 FO= 1/2 1/CmsMms 所以求順性Cms= 1/( 2 Fo )2 Mms 式中： So：是振動系統(tǒng)的等效力勁，即支撐振動系統(tǒng)的鼓紙Edge 和彈波等彈簧系統(tǒng)的剛度，其倒數(shù)是順性Cms=1/ So Cms：即順性Co，表示上述彈簧系統(tǒng)的柔軟度。力勁小，順性大。（單位為 Kg） Mms：即振動系統(tǒng)的等效質(zhì)量。是以鼓紙和音圈為主的振動系統(tǒng)等效質(zhì)量Mmd及振動時附加在鼓紙兩側(cè)的附加質(zhì)量 Mmr之和。（單位為 Kg ）從上式可以看出，揚(yáng)

27、聲器單元的諧振頻率與振動系統(tǒng)的等效力勁的平方根成正比，與振動系統(tǒng)的等效質(zhì)量的平方根成反比。要降低Fo 值，振動系統(tǒng)就要重些，鼓紙邊布和彈波要柔軟些。共振：即策動力的頻率與振動物體的固有頻率相等時 , 振動物體的振幅最大， 此種現(xiàn)象稱為共振。 測試 Fo 值通常是在 20 相對濕度 60%的條件下進(jìn)行， Fo 測試用 Fo 高速測定器，（臺灣陽光 Sunligh Fo 高速測定器Model-7117K ）用自動掃頻振蕩器（臺灣陽光Sunlig自動掃頻振蕩器Model-7116C）可以粗略的測試其Fo 值，但速度很慢，且不夠精確。業(yè)余愛好者可用下恒壓法測量揚(yáng)聲器單元的諧振頻率。按圖連接好，圖中的R

28、的阻值應(yīng)小時揚(yáng)聲器兩端的電壓 （U=IR，I 為恒定）將最大。當(dāng)音頻信號發(fā)生器輸出的信號從 20HZ 開始上升時，揚(yáng)聲器兩端 AC電壓表的電壓值將逐步上升。當(dāng) AC壓表的電壓值第一次上升至最大時，音頻信號發(fā)生器輸出信號的頻率即為揚(yáng)聲器單元的諧振頻率Fo。影響 Fo 的條件：1、自然條件：溫度和濕度，濕度越大，F(xiàn)o 越低。溫度越高， Fo 越低。2、原材料：鼓紙的Fo，彈波的柔軟度。3、輸入功率：通常在額定輸入功率范圍以內(nèi)，輸入功率如大時，低音諧振稍許下降，但將輸入功率增加大超過額定輸入功率之外時，F(xiàn)o 反會升高。4.4 揚(yáng)聲器的 Q 值 :Qts,Qms 與 Qes揚(yáng)聲器的 Q 值又叫揚(yáng)聲器的

29、品質(zhì)因素。 它表示頻響曲在諧振頻率Fo 處 SPL的尖銳程度，它在一定程度上反應(yīng)了揚(yáng)聲器振動系統(tǒng)的阻尼狀態(tài)。揚(yáng)聲器的低頻特性通常由12揚(yáng)聲器 Qts 及 Fo 決定，其中 Qts 的大小與揚(yáng)聲器單元在 Fo 處的聲壓有關(guān)，其圖如下 Qts 值是一個很難理解確很重要的參數(shù)，它在。一定程度上反應(yīng)了揚(yáng)聲器振動系統(tǒng)的阻尼狀態(tài)（即振動衰減的快慢） ，和共振銳度那么振很快停止的叫 Qts 低，振動不易停止的叫 Qts 高。 Qts 值過低時揚(yáng)聲器的輸出音壓還沒到 Fo 處時就迅速下降，揚(yáng)聲器處于過阻尼狀態(tài)，造成低頻衰減過大； Qts 值過高時揚(yáng)聲器的輸出音在 Fo 處會出現(xiàn)一個峰，揚(yáng)聲器處于欠阻尼狀態(tài)，低

30、頻得到過分加強(qiáng)，Qts 值越大，峰值越陡。圖 Qts 處與 Fo 處聲壓級之間的關(guān)系有幾種方法可求得或測得喇叭單元的 Qts 值。第一種 Qts 值可用此公式求得： Qts = Re/(BL)2 * Mms/Cms 式中， Re：即音圈的直流阻抗 DCR。B：表示揚(yáng)聲器磁間隙中的磁感應(yīng)密度。L：表示揚(yáng)聲器音圈線的有效長度。Cms：即順性，振動系統(tǒng)的順性，即力勁Co 的倒數(shù)。Mms：即振動系統(tǒng)的等效質(zhì)量（Mmd） 。是以鼓紙、彈波、音圈、防塵蓋為主的振動系統(tǒng)等效質(zhì)量及振動時附加在鼓紙兩側(cè)的附加質(zhì)量（Mmr）之和。單體的力系數(shù)BL值在后面第五點(diǎn)講解。下面介紹怎樣測試單體振動系的等效質(zhì)量Mmd和單體

31、紙盆空氣的輻射質(zhì)量負(fù)載和Mmr。有三種方法可求單體振動系的等效質(zhì)量Mmd。134.4.1直接秤重法直接要求供貨商提供相關(guān)資料。這種方法不但精確可靠，也是最省時的方法， Mmd 是以鼓紙、彈波、音圈、防塵蓋為主的等效質(zhì)量及振動時附加在鼓紙兩側(cè)的附加質(zhì)量Mmr之和 即 Mms=Mmd+Mmr4.4.2增加質(zhì)量法（ Delta Mass ）首先求 Mmd：增加一塊經(jīng)精密測量重量為Ma 的粘土于單體的紙盆上，測出此時加重后的 Fo 即 Fsa ，為求精確，測試單體要夾緊在懸掛的表面上。所加的重量Ma 至少要讓單體的諧振頻率改變25%才足夠，即加重后的諧振頻率Fsa 等于未加重時的諧振頻率 Fo 的 7

32、075%，不可太輕。Mmd可由下式求得。 Mmd=Ma/(FoFsa)2-1（ A）然后求 Mmr（單體空氣質(zhì)量負(fù)載）：空氣有重量而且對紙盆表面質(zhì)產(chǎn)生壓力，在計算振動系統(tǒng)有效質(zhì)量時必須考慮在內(nèi)。輻射空氣質(zhì)量負(fù)載可籍由紙盆的總表面積計算如下： Mmr=0.575Sd1.5（ B）由（ A）（B）即可得到 Mms=Mmd+Mmr，下表列出不同直徑單體典型自由大氣壓下的輻射空氣質(zhì)量負(fù)載4.5 力的系統(tǒng)BL測試單體的力系數(shù)BL 值最常用的方法為反作用力測量技術(shù)。測試方法如下：在平坦穩(wěn)固的表面上水平放置喇叭單元，再加上已知質(zhì)量的砝碼（Ma） ，壓迫紙盆下降到較低的位置， 然后把直流電壓加到喇叭的音圈 （

33、注意紙盆向上移動需正接），調(diào)整電壓直到紙盆回復(fù)到原來沒加砝碼時的位置。砝碼的質(zhì)量并沒有嚴(yán)格的限制，不過必須精確到 0.1g ，而且至少能壓下紙盆達(dá)到6.0mm的重量。當(dāng)紙盆恢復(fù)到原來沒加砝碼的位置時，記下此時的電流大?。╥ ），此時BL 值的乘積可由此公式計算：BL=9.8Ma/i單位特斯拉米（ TM） 利用這種方法想得到精確的結(jié)果，必須精確的測出喇叭單元未加粘土前的起始位置，而且在加了粘土通上電流后必須恢復(fù)到原來位置。有一個簡單的方法就是在防塵蓋頂上安一個位置指示器，未加粘土?xí)r剛好接14觸防塵蓋頂，一旦加上粘土就會出現(xiàn)空隙，此時只要將電壓加到能讓防塵蓋恢復(fù)到原來位置即可。美國Radio Sh

34、ack 連鎖店有賣一種固定位置用的工具非常適用，可用來自制 BL測試儀4.6 出力音壓（ SPL）是指輸出音壓基準(zhǔn)，又叫效率或靈敏度或聲壓級。日本國家標(biāo)準(zhǔn)（JIS ）規(guī)定揚(yáng)聲器的出力音壓是指在指定的頻帶或功率上，饋給揚(yáng)聲器1W 的輸入功率，在參考軸上距離參考點(diǎn) 1m處的聲壓極的平均值，通常取頻率特性曲線上的4 個點(diǎn)的平均值，用dB 表示。出力音壓反映的是聲音的大小，與音質(zhì)的好壞沒有必然聯(lián)系。頻率響應(yīng)曲線是指給揚(yáng)聲器加以恒定的信號源，由低頻到高頻改變信號源頻率時，揚(yáng)聲器的聲壓將隨頻率的變化而變化，由此得出聲壓頻率曲線，這就是揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)曲線。即揚(yáng)聲器的聲壓隨頻率變化的曲線。頻率響應(yīng)是指給揚(yáng)聲

35、器輸入一恒定的電壓，揚(yáng)聲器產(chǎn)生的聲壓隨頻率變化的特性。要理解 SPL，我們首先來學(xué)習(xí)一下聲音。聲音是由機(jī)械振動產(chǎn)生的。 當(dāng)一物體振動時，會激勵它周圍的媒質(zhì)發(fā)生振動。如媒質(zhì)具有壓縮性，則在媒質(zhì)的相互作用下，周圍的媒質(zhì)就會產(chǎn)生交替的壓縮和膨脹，并且逐漸向外傳播。 因此凡具有彈性的物質(zhì)， 如水，氣體、鋼鐵、混凝土等彈性物質(zhì)，都能傳播聲波。并且媒質(zhì)密度越大聲波速度越快。聲音有強(qiáng)弱之分，聲能量有大小之別，下面我們從物理上定量地來描述聲音。4.6.1聲壓與聲壓級媒質(zhì)中有聲波傳播時，媒質(zhì)的各個部分產(chǎn)生壓縮與膨脹的周期性變化。壓縮時壓強(qiáng)增大，膨脹時壓強(qiáng)減小。變化部分的壓強(qiáng)即總壓強(qiáng)與靜壓強(qiáng)的差值稱為聲壓。習(xí)慣上

36、把有效聲壓簡稱為聲壓，P 表示。對于平面波，聲壓P 和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的速度v 成正比。P= cv單位為帕（ Pa）（類似 U=IR）式中， ：為媒質(zhì)密度15c：為聲波的傳播速度 c 又稱為聲阻率（聲阻抗率）v：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的速度1 帕（ Pa）=1 牛頓 / 米 21 個大氣壓（ atm） 105 帕（ Pa）人耳能聽到的最低聲壓是2*10-3 Pa，這個極限稱為可聽域（又稱聽域）。當(dāng)聲壓增大到 2*103 時，人耳會產(chǎn)生難受的感覺，有痛感，故把這個范圍稱為痛域。由上可見，人耳能聽到的聲壓范圍很大，用它來衡量極不方便，亦給儀器測量帶來困難。實驗證明：人耳對聲音強(qiáng)弱的感覺是與聲壓的對數(shù)成正比的， 這就是著

37、名的韋帕定理。因此引入了聲壓級的概念。聲壓級： SPL=20lgP/Po 式中： P：為聲壓單位為帕（ Pa）Po：為參考聲壓，目前取 1000HZ的可聽域聲壓，即 2*10-3Pa 帕（ Pa）SPL：聲壓級的單位為 dB 644.6.2聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級人耳能可聽域到痛域的聲壓級范圍是0dB 120dB（1000HZ） 。單位時間內(nèi)通過與指定方向垂直的媒質(zhì)單位面積的聲能量稱為聲強(qiáng)。用I 表示。對于自由平面聲波或球面波，聲強(qiáng)與聲壓的平方成正比， 與聲阻率成反比。即I=P2/c單位為瓦 / 米 2（ W/m2）（類似 P=U2/R）空氣的聲阻率為420kg/ m 2 s 人耳能可聽域到痛域的聲強(qiáng)范圍

38、是10-12 W/m2 到 102 W/m2。聲強(qiáng)級是聲強(qiáng)相對于參考聲強(qiáng)的分貝數(shù)，對于自由平面聲波或球面波，聲強(qiáng)級等于聲壓級。即聲強(qiáng)級SPL=10 lgI/Io=20lgP/Po式中： I ：為聲強(qiáng)單位為 W/m2Io ：為參考聲強(qiáng)，目前取 1000HZ的可聽域聲壓，即 10-12 W/m2SPL：聲強(qiáng)級或聲壓級，單位為dB4.6.3點(diǎn)聲源聲壓級的簡單計算1、多個點(diǎn)聲源合成的聲壓級設(shè)有兩個點(diǎn)聲源，在聲場中A 點(diǎn)產(chǎn)生的聲壓級分別為SPL1 和 SPL2，此點(diǎn)的總聲壓級并不是兩個聲壓級的算術(shù)和，而是用能量疊加的方法來計算。設(shè)I1 和I2分別為兩個點(diǎn)聲源在聲場 A 點(diǎn)產(chǎn)生的聲強(qiáng)，則總聲強(qiáng)： I=I1

39、+I2由于I1=P12/cI2=P22/ c I=P2/c 故可得 P2= P12+ P22所以 P=P12+P22 因此合成聲壓級： SPL=20lgP/Po=20lg P12+ P22 / Po16而SPL1 =20lgP1/PoSPL2 =20lgP2/Po即P12/P02=10SPL1/102/P02=10SPL2/10代入得： SPL=10lg（10SPL1/10+10SPL2/10+10SPL3/10+, ）若 SPL1 = SPL2則： SPL=10lg （ 2*10SPL1/10）= SPL1+10lg2 SPL1+3dB由上式我們可得出一個重要結(jié)論：聲壓級加倍，總聲壓級只加3

40、dB2、聲壓加倍的總聲壓SPL=20lg2P1/Po=20lg2+ SPL1SPL1+6dB由上式可得出一個重要結(jié)論：單個點(diǎn)聲源聲壓加倍，總聲壓級只加6dB3、距離和聲壓級的關(guān)系距離r與聲壓級的關(guān)系為：SPL= SPL1+10lg(r1/r2)2若 r2=2r1時 SPL=SPL1-20lg(1/2)2 SPL1-6 dB 由上式可得出一個重要結(jié)論：距離加倍，總聲壓級減少 6dB4.7 實效周波數(shù)帶域?qū)嵭е懿〝?shù)帶域又叫實效頻寬或有效頻寬，就是頻率響應(yīng)的有效范圍，通常是從低音諧振 Fo 到高音域的有效部分。按照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS ）規(guī)定，從 Fo 到中頻段，平均聲壓級向高頻段延伸并下降10dB

41、 處的頻率止，這個頻率定義為揚(yáng)聲器的有效重放頻率范圍。通常簡稱重放頻率范圍。也有人把-10 dB處水平線與頻響曲線兩個交點(diǎn)間的頻率范圍叫做有效頻寬。即下圖中的40HZ16KHZ。但輸入揚(yáng)聲器的信號頻率低于它的諧振頻率時，揚(yáng)聲器的輸出聲壓以每倍程12dB 的速度下降，因此國際電工委員會（ IEC）規(guī)定揚(yáng)聲器單元的諧振頻率作為該揚(yáng)聲器的低頻下限頻率，而將揚(yáng)聲器單元頻響曲線高頻端的交點(diǎn)為該揚(yáng)聲器的高頻上限。它們之間的范圍稱為該揚(yáng)聲器單元有效頻率范圍。4.8 定格入力與最大入力1 、定格入力亦稱標(biāo)準(zhǔn)額定輸入功率，就是指揚(yáng)聲器的額定承受標(biāo)準(zhǔn)功率，是指揚(yáng)聲器能保證長時間連續(xù)工作而不產(chǎn)生明顯失真的輸入平均功率，又稱額定功率。揚(yáng)聲器工作于額定功率時，音圈不會產(chǎn)生過熱及機(jī)械振動過載現(xiàn)象，發(fā)出聲音沒有明顯失真，在實際音樂信號中，峰值脈沖功率會超出額定功率很多倍（310 倍） ，由于脈17沖持續(xù)時間很短，不會損壞揚(yáng)聲器，但要得到好的音質(zhì)，必須使這些峰值脈沖不出現(xiàn)失真，因此揚(yáng)聲器必須留有充分的功率余量。在畸變試驗和連續(xù)負(fù)載試驗中，都有依擬此項額定輸入功率為基準(zhǔn)來進(jìn)行了。2 、最大輸入功率是指喇叭所能承受的最大功率，一個