喇叭的需求及选择

版本 1-0 : 2011-9-5

1 介绍喇叭的结构组件

1 喇叭结构依功能划分有低音,高音tweeter, 户外扩音用, 微型喇叭, 同轴喇叭, 静电喇叭等, 其结构会因功能不同而有差异

 通用喇叭单体拆解图

(图一)

 通用锥形纸盆喇叭的构成要件菜单

中文名词	英文名词	功能及特性说明
盆架	Frame	固定喇叭所有组件的结构, 材质有铁盆, ABS塑料, 铝合金铸体
纸盆	Cone paper Diaphragm	发音的被动材料, 主导发音的音质
悬边	edge	支撑纸盆, 使纸盆保持纵向运动的组件
防尘盖	Dust cap	除了防尘目的, 也是中高音的发音部位, 高音部分大都利用防尘盖的设计来改善指向性
音圈架	Coil bracket	支撑线圈的框架, 需考虑到刚性/质量轻/耐热性/固定性, 常见材质有高温纸管/铝质/ Capton
音圈	Voice coil	将电流转换为磁场的组件,
引线及支架	Leading wire
弹波	Damper	支撑纸盆靠近音圈部位, 使纸盆保持纵向运动的第二组件
华斯(上导磁盘)	Washer	作用: 导磁用途, 选用导磁效果好的金属, 厚度大, 导磁效果较佳
磁铁	Magnet	提供磁力
下导磁盘	T -iron	将磁铁的磁性导引到音圈处的磁隙
逆磁铁	化石工艺品Reversed magnet	提供防磁, 与主磁铁做磁场抵消作用
防磁罩	Cover	加上防磁罩, 可以让残余漏磁更小, 若非严格要求, 可以不要加cover 节省成本
气密用泡棉垫	pad	贴附于Frame 后面(喇叭由音箱前方往内装) 或贴于前面, 主要是防止音箱漏气
双磁架构	Double magnet	为了加强效率在内磁磁铁, 会另外加副磁铁, 提高磁隙磁通密度

 高音Tweeter 用的材料构成表:

图二

电压跟随器电路图

中文名词	英文名词	注意事项及特性说明
盆架	Frame
纸盆 (鼓纸)	Diaphragm/ cone paper	就是喇叭主要发声部件。材料主要是纸浆，其它有聚丙烯PP、炭纤维CARBON，钛金属, 铝合金等鼓纸，甚至高音用的金刚石
悬边	edge	支撑纸盆纵向移动防止横向作动的支撑物
音圈架	Coil bracket	线圈固定的绕线架, 并将线圈作动的能量转移到纸盆发出声音
音圈	Voice coil	将电能转为机械动能的组件
引线及支架	Leading wire	将线圈引出至接线端子的多新编织线材
华斯(上导磁盘)	Washer	导磁用途
磁铁	Magnet	智能一体机提供磁力来源
下导磁盘	T -iron	作用: 导磁用途, 选用导磁效果好的金属, 厚度大, 导磁效果较佳
逆磁铁	Reversed magnet	作用: 主要是做逆磁抵销作用, 除了防磁效果, 也可提升磁场密度, 提升效率2-3dB 逆磁铁的设计, 通常由工厂自行斟酌尺寸
防磁罩	Cover	作用: 改善防磁效果, 将漏磁再封包于铁壳内
气密用泡棉垫	pad	作用: 喇叭锁上音箱时, 做气密用途
短路环		作用: 降低高频阻抗, 提升高频响应特性原理: ***
磁液	Magnetic fluid	作用: 提供帮助音圈散热, 加大承受功率

2 开发新喇叭其特性规格的订定及需求:

本文目的是说明要如何清楚的告知喇叭供货商需求的规格信息, 让采购人员依照需求人员开出的菜单挑选合适的供货商

现在的喇叭产业经2,30年后几乎都已经将各类零件做详细产业分工, 例如生产发音纸盆或锥盆有固定几家大厂做设计及开模,产业分工后才得以大量共享模具, 降低开模的成本, 其它磁铁, 音圈铁框, 弹波, 等都有专门的供货商, 最后才由喇叭组装厂挑选材料做组装

1 设定尺寸选择盆架铁框

1.1 盆架的材质主要分铁盆/塑料/铝铸, 其功能, 成本, 特性各有其特点, 后文会有更详尽的解释。

1.2 选择铁框需考虑因素如: 成本预算, 空间限制, 外观质感, 功率大小, 音箱形式, 特性功能取向, 纸盆限制, 尺寸大小限制, 锁附固定条件等因素。

1.3 跟供货商要求提供参考外型图

2 选择喇叭型式: 需告知喇叭的主功能如下

喇叭功能种类如下

种类	特点
全音域	1 从低频端可以延伸至高频20kHz的喇叭, 常见于一扳手提式音响设备, 或低价的声频产品, 收音机, 广播器材。 2 全音域单音路单体因为没有分音器, 所以没有像多音路喇叭在交越频率因相位差产生的抵销或增强的问题。 3 全音域也有高级的设计, 可以由低频50Hz~20kHz皆有很平坦的响应, 不过音圈不能够使用太粗的线圈, 一般承受功率不大, 大约30W以内, 否则高频10kHz以上会因为音圈重量而有明显衰减。
重低音	负责250Hz以下的音频, 此类单体仅着重于超重低音的设计, 因此纸盆刚性要强, 音圈直径大, 纸盆纵向线性冲程要大, 承受功率大等特质, 喇叭框深度较深, 纸盆厚且中高音尽量可以滤除。
低音单体	低音单体需跟高音或中高音搭配相当的效率(SPL) 。需符合低频20Hz~6kHz 有平坦的音频响应特性。要表现好的低音, 其设计参照种低音的特点设计。
中音	三音路或以上的音箱设计。效率SPL 需跟高低音喇叭搭配。
高音用	两音路的音箱设计时高音的单体分频点大概设定在2.5kHz~4kHz 。三音路设计, 则分频点设在4kHz~6kHz间。
一体多音路	1 汽车音响大多将高音喇叭固定在低音上面, 简化喇叭的固定空间。 2 工厂出货时就已经将频率响应及分音器设定, 应用者不必再调配分音回路。
被动辐射式喇叭	1 被动辐射喇叭的作用跟低音反射管的作用类似, 其目的是增强超低频的低音。 2 没有磁路系统, 仅有悬边/盆架/纸盆/隔音材料。 3 形状无限制, 大小一般可以跟低音单体一样大, 若再加大泽低音增强会更明显, 但是低音的瞬时特性会变差。 4 纸盆刚性也要够外, 重点在于需要有中音隔绝的能力, 让箱内的中音可以被纸盆完全滤除。

其它如静电式/ 丝带式/ 号角式高音等特殊结构的喇叭, 不在此述.

3 阻抗值: (Impedance)

3.1 阻抗的大小设定需搭配功率扩大机的负载阻抗需求。

3.2 标称AC 阻抗是以输入交流信号, 测得阻抗曲线, 以阻抗曲线的最低阻抗值, 才是AC 切纸刀片阻抗值, 一般误差值 +-20% 。

3.3 直流阻抗值是直流电阻表测得的值, 但此值通常比AC 阻抗稍低, 不能当作喇叭的标称阻抗值。

3.4 阻抗通用值是: 2 /3/ 4/ 6 / 8/ 12/ 16/ 24/ 32 ohm, 2 ohm不建议采用, 因为线材的损耗会较高, 而且amplifier 的效率会降低, 失真较大, 如果amplifier 电源电压太低不得已才会用超低阻抗, 而耳机的喇叭则都使用高阻抗设计。

3.5 AC阻抗曲线如下图: 由粉红曲线看来最低交流阻抗出现在300~400Hz之间, 8 ohm左右,

监视设备(图3)

3.6 越高频区段会因为线圈的电感性而逐渐变高, 因此高频会因为阻抗的变高而降低输出效能, 加短路环可以使高频阻抗降低, 超高音效率会有一些帮助。

3.7 短音圈设计(参照长短音圈结构图 page- ??) 线圈圈数较少, 而且线圈皆处于磁隙内, 超高频阻抗的提升比率较不明显, 因此Tweeter高音喇叭其线圈都使用这种设计, 高频响应较佳。

3.8 音圈架的材质选择: 需根据喇叭特性, 单价预算指定音圈材质

3.8.1 纸质: 最便宜, 较不耐高热, 但通常仅适用于小功率喇叭3W以下的小喇叭, 高耐热纸管可以承受 5W 以上

3.8.2 铝管(ASV): 价格次之, 散热佳, 刚性够, 缺点是导电, 因此铝管需做环状绝缘

3.8.3 其它如碳纤维, KSV、TSV、BASV等各种材质杨声器音圈属于耐热质轻适用于tweeter 用途, 单价较高

3.8.4 音圈打孔: 主要是有助于音圈的散热, 其次是消除音圈内部的封闭空间产生的空腔共鸣

4 共振频率Fo值:

4.1 此值决定影响低频的延伸效果Fo 低, 低频端会比较好, 负面影响是Fo 太低时纸盆冲程较大, 音圈比较容易冲出有效的扇区造成失真。

4.2 喇叭越大, 通常Fo会更低, 接地电缆喇叭尺寸大小, 例如2吋直径的喇叭, 很难将Fo 做到100Hz 以下。

4.3 一般Fo 与单体尺寸的相对关系, 下表为通用范例值

喇叭尺寸	重低音用(Hz)	低音(Hz)	全音域(Hz)
2 inches	90~140	120~170	140~200
2.5inches	75~130	110~160	130~180
3 inches	60~120	105~155	120~170
3.5inches	55~100	100~150	110~160
4 inches	50~90	85~140	100~150
5 inches	40~85	75~130	85~140
6.5 inches	45~80	65~120	75~130
8 inches	40~75	55~110	65~120
10inches	25~70	45~100	55~110
12 inches	20~60	35~90	45~100

4.4 Fo 的订定需根据音箱的条件, 扩大机的输出大小, 尺寸, 磁铁条件等有相关

4.5 Fo 太低, Q值太高, 会造成大功率失真加大

5 额定承受功率:

5.1 此值的定义有两种:

5.1.1 额定不失真的功率: 此功率是指当输入此功率可以达到喇叭失真<THD 10% @ Fo 频率点。

5.1.2 额定承受功率: 通常也被定义为在此功率条件下, 喇叭可以承受96Hours 连续白噪音的功率测试, 而喇叭不烧毁。

6 最大承受功率:

6.1 此值的定义有两种:

6.1.1 通常也被定义为在此功率条件下, 喇叭可以承受96Hours 连续白噪音的功率测试, 而

喇叭不烧毁。如果Amplifier的额定输出功率为50W @THD=10%, 则喇叭额定承受功率须设定在rated power 50W, 喇叭的最大承受功率必须设计在Rated power x1.5倍 =75W, 这是比较安全的设计, 确保喇叭长时间过载也不致于烧毁

6.1.2 另一种定义是以输入100Hz 50mSec 连续的Tone burst signal 下喇叭不烧毁, 意思是瞬间功率承受值, 但是这规格的标示, 无法确保单体在实际应用不被烧毁。

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