⾳箱七种内部结构图及应⽤设计
描述
⾳箱概述
⾳箱指可将⾳频信号变换为声⾳的⼀种设备。通俗的讲就是指⾳箱主机箱体或低⾳炮箱体内⾃带功率放⼤器，对⾳频信号进⾏放⼤处理后由⾳箱本⾝回放出声⾳，使其声⾳变⼤。 ⾳箱是整个⾳响系统的终端，其作⽤是把⾳频电能转换成相应的声能，并把它辐射到空间去。它是⾳响系统极其重要的组成部分，担负着把电信号转变成声信号供⼈的⽿朵直接聆听的任务。
⾳箱的⼯作原理
要知道⾳箱发声的原理，我们⾸先需要了解声⾳的传播途径。声⾳的传播需要介质（真空不能传声）；声间要靠⼀切⽓体，液体、固体作媒介传播出去，这些作为传播媒介的物质称为介质。就好⽐⽔波，你往平静的⽔⾯上抛⼀个⽯⼦，⽔⾯就有波浪，再由对岸传播到4周；声波也是这样形成的。声波的频率在20——20，000Hz范围内，能够被⼈⽿听到；低于或⾼于这个范围，⼈⽿都听不到。波与声波的传播⽅式是⼀样的，通过介质的传播，⼈⽿才能听到声⾳。声波可以在⽓体、固体、液体中传播。
光学检测技术 下⾯在来说说喇叭的⼯作原理。喇叭是把电信号转换为声信号的⼀种装置，它由线圈、磁铁、纸盆等组成。由放⼤器输出⼤⼩不等的电流（交流电）通过线圈在磁场的作⽤下使线圈移动，线圈连接在纸盆上带动纸盆震动，再由纸盆的震动推动空⽓，从⽽发出声⾳。
喇叭的发声原理
当喇叭接收到由⾳源设备输出的电信号时，电流会通过喇叭上的线圈，并产⽣磁场反应。⽽通过线圈的电流是交变电流，它的正负极是不断变化的；正极和负极相遇会相互吸引，线圈受到喇叭上磁铁的吸引向后（箱体内）运动；正极和正极相遇则相互排斥，线圈向外（箱体外）运动。这⼀收⼀扩的节奏会产⽣声波和⽓流，并发出声⾳，它和我们讲话的喉咙振动是同样的效果。
频率响应曲线SPL vs Freq
⼈⽿所能听到的频率范围为20Hz─20KHz，（《20hz称为次声，》20KHz称为超声）图标纵坐标─表⽰声压级，单位是dB。图标横坐标─表⽰频率，单位是Hz。
图标左侧为低⾳单体频响曲线，右侧为⾼⾳单体，包含左右的是⾳箱。从频响曲线可以知道⼏个重要参数：
特性灵敏度（SPL）：以⼀⽡电功率，在⼀⽶距离处所测得的声压，并由频响曲线取四个点所得平均
值即为平均⾳压。
有效频率范围（F0~20KHz）：可由SPL-10 dB，这样⼀条直线与曲线相交两点，这两点之间就是有效频率范围。如上图⾳箱的有效频率范围是45Hz─20KHz，低⾳单体有效频率范围是40Hz─3KHz，⾼⾳单体有效频率范围则是1800Hz─20KHz。频响曲线越平直越好，带宽则越宽越好。
阻抗值（Ohm）：
图⽰波峰过后最低点对应纵坐标即为阻抗值。
最低共振周波数（F0）：
单体喇叭（单峰）─以阻抗曲线波峰对应横坐标的点即为F0。⾳箱喇叭（双峰）─以阻抗曲线第⼀波峰与第⼆波峰间的波⾕对应横坐标的点即为Fb，第⼀波峰为导⾳管F0，第⼆波峰则为单体F0。⾳箱喇叭+⾼⾳单体（三峰）─仍以阻抗曲线波峰与波峰间的波⾕对应横坐标的点即为Fb，第三波峰即为⾼⾳单体的F0。
1.直流阻抗（Ohm）：
以静态扬声器来测其阻抗，所以求的的结果是直流阻抗，就是⾳圈上所绕的铜线总长的阻抗值。直流阻抗不受频率的影响。
2.交流阻抗（Ohm）：
在动态的扬声器，即通电以后所求得的交流阻抗值。
（通常对⾳圈的公差要求是±15%。）
3.标准输⼊功率（W）：就是扬声器的额定承受功率，为保证值。
4.最⼤输⼊功率（W）：指扬声器的最⼤承受功率，仅承受1秒内峰值电压，⾮保证值。
5.出⼒⾳压，⼜称灵敏度（dB）：
防盗手机套 灵敏度也叫特性灵敏度，⼀般规定为扬声器放在消声室隔板上输⼊端加上相当于在额定阻抗上⼀⽡电功率的信号电压时，在参考轴上离参考点⼀⽶处产⽣的⾳压时，⽤分贝“（dB）”单位表⽰特性灵敏度。扬声器灵敏度⾼低与扬声器振动系统的性能及⽓隙中磁感应强度的⼤⼩有较⼤关系。
6、极性：
在扬声器的输⼊端加上脉冲直流信号，如果振摸向前推动，则与直流电压正端相接的为喇叭的正极，反之为负极，如果接反，则喇叭振动的相位将不正确。
⾳箱的组成
⾳箱（扬声器系统）⼀般主要由扬声器、箱体和分频器等组成。
1.扬声器
陶瓷颗粒
扬声器（俗称喇叭）的作⽤是将功率放⼤器输出的电信号转换成声⾳信号再辐射出去。
（1）扬声器的分类
扬声器有多种分类⽅式：按其换能⽅式可分为电动式、电磁式、压电式、数字式等多种；按振膜结构可分为单纸盆、复合纸盆、复合号筒、同轴等多种；按振膜形状可分为锥盆式、球顶式、平板式、带式等多种；按重放频带可分为⾼频、中频、低频和全频带扬声器；按磁路形式可分为外磁式、内磁式、双磁路式和屏蔽式等多种；按磁路性质可分为铁氧体磁体、钕铁硼磁体、铝镍钴磁体扬声器；按 振膜材料可分为纸质和⾮纸盆扬声器……
（2）电动式扬声器
电动式扬声器是民⽤⾳响系统中应⽤最多的⼀种，它是利⽤⾳圈与恒定磁场之间的相互作⽤⼒使振膜振动⽽发声的。电动式的低⾳扬声器以锥盆式居多，中⾳扬声器多为锥盆式或球顶式，⾼⾳扬声器则以球顶式和带式、号筒式为常⽤。
锥盆式扬声器的结构简单，能量转换效率较⾼。它使⽤的振膜材料以纸浆材料为主，或掺⼈⽺⽑、
蚕丝、碳纤维等材料（或涂胶），以增加其刚性、内阻尼及防⽔等性能。新⼀代电动式锥盆扬声器使⽤了⾮纸质振膜材料，如聚丙烯、云母碳化聚丙烯、碳纤维编织、防弹布、硬质铝箔、CD波纹、玻璃纤维等复合材料，性能进⼀步提⾼。
电磁线圈 球顶式扬声器有软球顶和硬球顶之分。软球顶扬声器的振膜采⽤蚕丝、丝绢、浸渍酚醛树脂的棉布、化纤及复台材料，其特点是重放⾳质柔美；硬球顶扬声器的振膜采⽤铝合⾦、钛合⾦及铍合⾦等材料，其特点是重放⾳质清脆。
号筒式扬声器的辐射⽅式与锥盆扬声器不同，它是在振膜振动后，声⾳经过号筒再扩散出去。其特点是电声转换及辐射效率⾼、距离远、失真⼩，但重放频带及指向性较窄。
带式扬声器的⾳圈直接制作在整个振膜（铝台⾦或聚酰亚胺薄膜等）上，⾳圈与振膜间直接耦合。⾳圈产⽣的交变磁场与恒磁场相互作⽤，使带式振膜振动⽽辐射出声波。其特点是响应速度快、失真⼩，重放⾳质细腻、层次感好。
2.箱体
箱体⽤来消除扬声器单元的声短路、抑制其声共振，拓宽其频响范围，减⼩失真。
⾳箱的箱体外形结构有书架式和落地式之分，还有⽴式和卧式之分。箱体内部结构⼜有密闭式、倒
相式、带通式、空纸盆式、迷宫式、双腔双开⼝式、1／4波长加载式、对称驱动式和号筒式等多种形式，使⽤最多的是密闭式、倒相式和带通式，如下图所⽰。
3.分频器
分频器有功率分频器和电⼦分频器之分，主要作⽤均是频带分割、幅频特性与相频特性校正、阻抗补偿与衰减等作⽤。
功率分频器也称⽆源式后级分频器，是在功率放⼤器之后进⾏分频的。它主要由电感（L）、电阻（R）、电容（C）等⽆源元件组成滤波器⽹络，把各频段的⾳频信号分别送到相应频段的扬声器中去重放。其特点是制作成本低，结构简单，适合业余制作，但插⼊损耗⼤、效率低、瞬态特性较差。
电⼦分频器也称有源式前级分频器，是由各种阻容元件与晶体管或集成电路等有源器件组成，它是置于前置放⼤器和功率放⼤器信号线路中的⼀种模拟电⼦滤波器，能把前置放⼤器输出的⾳频信号分成不同频段后，再送⼈功率放⼤器进⾏放⼤处理。其特点是各频段频谱平衡、相互⼲扰⼩、输出动态范围⼤，本⾝有⼀定的放⼤能⼒，插⼊损耗较⼩。但因电路复杂⼀些，业余制作的难度较功率分频器要⼤。
分频器按分频频段可分为⼆分频、三分频和四分频。⼆分频是将⾳频信号的整个频带划分成⾼频和低频两个频段；三分频是将整个频带划分成⾼频、中频和低频三个频段；四分频将三分频多划分出⼀个超低频段。业余条件下制作⾳箱，以⼆分频和三分频为主。
分频点与分频斜率是直接影响分频器的分频频率（交叉频率）。
分频点是指两个相邻扬声器（如⼆分频中的⾼⾳与低⾳，三分频中的⾼⾳与中⾳、中⾳与低⾳）的频响曲线在某⼀频率上的相交点，通常为两个扬声器中功率输出的⼀半处（即⼀3dB 点）的频率，要根据⾳箱和每个扬声器的频率特性和失真度等参数决定。通常⼆分频分频器的分频点取lkHz～3k之间，
三分频取250Hz～1kHz和5kHz两个分频点。
分频斜率（也称滤波器的衰减斜率）⽤来反映分频点以下频响曲线的下降斜率，⽤分贝／倍频程（dB／oct））来表⽰。它有⼀阶（6dB／oct）、⼆阶（12dB／oct）、三阶（18dB／oct））和四阶（24dB／oct））之分，阶数越⾼，分频点后的频率曲线斜率就越⼤。较常⽤的是⼆阶分频斜率。⾼阶分频器可增加斜率但相移较⼤，低阶分频器能产⽣较平缓的斜率和很好的瞬态响应，但幅频特性较差。决定⾼、低⾳滤波的阶数主要应考虑到扬声器本⾝在分频点处相位的良好衔接问题。
七种⾳箱内部结构图
1、密闭式⾳箱
是结构最简单的扬声器系统，1923年由FrederI Ck提出，简单地说，就是扬声器单元装在
满液式蒸发器⼀个全密封箱体内。它能将扬声器的前向辐射声波和后向辐射声波完全隔离，但由于密闭式箱体的存在，增加了扬声器运动质量产⽣共振的刚性，使扬声器的最低共振频率上升。
密闭式⾳箱的声⾊有些深沉，但低⾳分析⼒好，使⽤普通硬折环扬声器时，为了得到满意的低⾳重放，需要采⽤容积⼤的⼤型箱体，新式的密闭⾳箱⼤多选⽤Q值适当的⾼顺性扬声器。利⽤封闭在箱体中的压缩空⽓质量的弹性作⽤，尽管扬声器装在较⼩的箱体中，锥盆后⾯的⽓垫会对锥盆施加反动
⼒，所以这种⼩型密闭式⾳箱也称⽓垫式⾳箱。
2、低⾳反射式⾳箱（倒相式⾳箱）
低⾳反射式⾳箱也称倒相式⾳箱，1930年由Thuras发明。在它的负载中有⼀个出声⼝开孔在箱体⼀个⾯板上，开孔位置和形状有多种，但⼤多数在孔内还装有声导管。箱体的内容积和声导管孔的关系，根据兹共振原理，在某特定频率产⽣共振，称反共振频率。扬声器后向辐射的声波经导管倒相后，由出声⼝辐射到前⽅，与扬声器前向辐射声波进⾏同相迭加。
它能提供⽐密闭式更宽的带宽，具有更⾼的灵敏度，较⼩的失真。理想状态上，低频重放频率的下限可⽐扬声器共振频低20%之多。这种⾳箱⽤较⼩箱体就能重放出丰富的低⾳，是⽬前应⽤最为⼴泛的类型。
3、声阻式⾳箱
实质上是⼀种倒相式⾳箱的变形，它以吸声材料或结构填充在出声⼝导管内，作为半密闭箱控制倒相作⽤，使之缓冲，以降低反共振频率来展宽低⾳重放频段。盈成双低菜籽油
4、传输线式⾳箱
是以古典电⽓理论的传输线命名的，在扬声器背后设有⽤吸声性壁板做成的声导管，其长度是所需提升低频声⾳波长的1/4或1/8。
理论上它衰减由锥盆后⾯来的声波，防⽌其反射到开⼝端⽽影响低⾳扬声器的声辐射，但实际上传
输线式⾳箱具有轻度阻尼和调谐作⽤，增加了扬声器在共振频率附近或以下的声输出，并在增强低⾳输出的同时减⼩冲程量。通常这种⾳箱的声导管⼤多迭呈迷宫状，所以也称迷宫式或曲径式。
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