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专业音箱--音箱的声学特性与作用

发布日期:2019-01-24 浏览量:494次

    专业音响系统所采用的扬声器系统称为专业扬声器系统,俗称为专业音箱,作为音响系统的最后一个环节,专业音箱质量的优劣,对整个音响系统的影响很大。

    音箱的声学特性与作用

    1.声波的绕射与声短路

    (1)一个有趣的实验。找一只口径较大的低音扬声器,如8in、10in或12in,最低,不小于6.5in,馈入约30Hz的低频信号(可以通过信号发生器和功率放大器完成),就会清楚的看到扬声器纸盆(振膜)在振动,却听不到声音,加大信号功率,振动幅度也随之增大,甚至振幅会超过1cm,却仍然听不到声音,这个实验现象正所谓观其形却不闻其身,不是很奇怪吗?

    (2)声波的绕射。声波沿直线传播,然而遇到障碍物时却能够绕过去继续向前传播,这一现象可以用惠更斯原理给出合理的解释,此处不做赘述,所谓隔墙有耳,墙的另外一侧听到的声音并不完全是穿墙而过的,也包括部分绕墙而过的声音,声波绕射的能力与其波长λ及障碍物尺寸d有关,当λ/d>>1时,绕射能力非常强,而随着λ/d减小,绕射能力也逐步降低,直至λ/d<<1后,这一能力将全部丧失。

    (3)声短路。前面的实验现象就是声波照射造成的,低频声波的波长λ尺寸很大,例如约30Hz的声波其波长将超过11米,将扬声器本身作为障碍物,则完全满足λ/d>>1的条件,扬声器振膜的振动,向四面八方辐射声波,在振膜正面与背面产生的声波相位相反,即相差180度,照射的结果恰恰是正负抵消,合成声波振幅为零,于是声音消失了,听不到了,这就是声短路,原来并不是扬声器没有产生声波,而是声短路使我们听不到声音。

2.音箱的作用

    音箱的作用首先在于解决声短路问题,当然只要使上述互为反相位的声波不再相遇,便能够消除声短路,所以最直接的办法是将扬声器安装在一个尺寸很大的障板上,只要其尺寸超过波长,声短路问题将不再发生,显然障板尺寸越大,无声短路的频率就越低,如果采用无限的障板,则无论波的频率多么低都不会短路,大型障板给实际应用带来了困难,取而代之的便是音箱。

    最原始的音箱是将障板四面折回形成敞开式音箱,它广泛应用于收音机,收录机及一些电视机,但由于尺寸所限,较低频率的声波仍然会被短路,为了彻底杜绝声短路,将扬声器安装在一个完全密闭的箱体上,使扬声器振膜向内辐射的声波全部密封在箱内,而我们听到的这么向外辐射的声波,无论频率高低,便都不会发生短路问题了,这就是音箱的基本原理与最重要的作用——消除声短路,得到低音。

    音箱的另一个重要作用在于控制扬声器辐射声波的频率响应,无限大障板带来的是未加控制的扬声器的原声,他并不能满足我们的种种需求,通过科学合理的设计与制作,音箱可以完成不同的任务。即使是同一只扬声器,安装在不同形式与大小的音箱上,也会带来各种各样不同的频响,以封闭式音箱为例,我们能够调整扬声器的Q值与谐振频率,从而得到设计频响,图9-1所示的是封闭箱低频段频响曲线与Q值的关系的九条曲线,图中横坐标为频率比fIfb,fb为谐振频率,纵坐标为声压级,Q值降低时频响平坦,而随着Q值的升高,将在谐振频率附近形成越来越高的谐振峰,频率响应是音箱最重要的性能之一,是音箱设计的主要目标。

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