扬声器工作原理

扬声器原理

第一部分一般原理

1．扬声器的定义

1993年出版的《电声辞典》指出：扬声器是“能将电信号转换成声信号并辐射到空气中去的电声换能器“扬声器”一词是由“Speaker”、“Loudspeaker”而来。扬声器俗称喇叭。

ν2．扬声器的分类

按工作原理分类，可分电动式、电磁式、静电式、压电式、离子式等。

ν按辐射方式分类，可分为直接辐射式扬声器、号筒式扬声器、耳机扬声器。

ν按用途分类分为：高保真（Hi-Fi）扬声器、监听扬声器、扩声类扬声器、收音机、录音机、电视机用扬声器、警报用扬声器、水下及船舶扬声器、汽车扬声器、还有家庭影院要求的扬声器。

3．动圈式扬声器工作原理

在各种类型的扬声器中，运用最多、最广泛的是电动式扬声器，又称动圈式扬声器，它是应用电动原理的电声换能器件。根据法拉第定律，当载流导体通过磁场时，会受到一个电动力，其方向符合弗来明左手定则，力与电流、磁场方向互相垂直，受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。当音圈输入交变音频电流时，音圈受到一个交变推动力产生交变运动，带动纸

盆振动，反复推动空气而发音。目前使用最广泛的纸盆扬声器、号筒扬声器都属于电动式扬声器。扬声器尺寸标示方法圆形扬声器的标称尺寸通常用扬声器盆架的最大直径表示，如我们平时所说的8英寸扬声器，它的盆架外径为200MM；

椭圆形扬声器的标称尺则用椭圆的长短轴表示，如我们平时所说的4×6英寸扬声器的盆架尺寸为100MM×160MM；习惯上常用英寸表示，两者之间关系是1英寸约等于25.4MM。4．扬声器的结构

锥形扬声器是目前应用最广泛的电动式扬声器，也是一种直接辐射式扬声器，它通过一个呈圆锥形的锥盆直接向周围空间辐射声波。一只完整的锥形扬声器可分成以下三大部分：振动系统由锥盆、折环、定位支片、防尘罩和音圈组成；

磁路系统由磁体、上导磁板、下导磁板、磁极心组成；

辅助系统则由盆架、压条、引出线和接线端片等组成。

5．锥盆

锥盆是扬声器的主要发声部件，在一定程度上决定了扬声器的有效频率范围和失真大小。根据锥盆截面形状的不同，锥形扬声器的锥盆可以分为直线形、抛物线形和指数形3种,不同的截面形状曲线，其频响曲线不一致，音质也会有所不同。指数形适合做中高频或全频带扬声器，抛物线形适合做低频单元。6．折环

6．1折环是指扬声器锥盆（或振膜）的四周支持部分，它有以下几点作用：

1、对扬声器振动系统进行轴向定位。

2、折环和定心支片的顺性，决定扬声器的谐振频率。

3、折环本身的阻尼性，使谐振和反射都减小。

4、折环还应有一定气密性,不然会有反相声波出现,造成声短路。

6．2根据折环的作用，可归纳出对折环的要求：

1、能是振膜在振动轴向的顺性大。

2、使振摸在横向刚性强。

3、在尽可能大的振幅范围内，使驱动力与位移成线性关系。

4、环无谐振和反相振动。

5、质量要尽量轻。

6、制造工艺不太困难。

目前扬声器中使用的折环主要有纸折环、布折环、泡沫折环和橡胶折环4种。这几种折环的内阻尼互不相同。折环的形状对扬声器的性能有很大的影响，常见的有波纹式和圆环式两种。7．定心支片

定心支片是振动系统中影响扬声器品质的又一重要元件。定心支片和折环的劲度是决定扬声器谐振频率的因数之一，定心支片振动时振幅的线性程度也在一定程度上影响扬声器的失真大小。

7．1定心支片的主要作用：

1、保持音圈在磁隙中的正确位置；

2、保证音圈在受力时,振动系统沿轴向往复运动；

3、和振动系统的音圈、振膜共同决定扬声器的谐振频率；

4、防止灰尘进入磁隙。

7．2定心支片的特性和对它的要求

1、柔软度（顺性）。它影响扬声器的谐振频率，取决于定心支片的形状的材料的硬度。

2、最大位移量。它关系到扬声器的最大振幅，取决于定心支片外径与内径的距离和定心支片的形状。

3、位移的线性。它体现了定心支片对驱动力的顺从性，限定了振幅的范围，超过此范围，振幅增加减慢，呈饱和状态，它取决于定心支片的材料和形状。

4、位移的复原性。当定心支片受外力作用产生位移，在外力除去后，位移可能不恢复至零，类似于磁体的磁滞现象，它取决于定心支片的材料和形状。

5、要兼顾可靠性、实用性、质量轻、耐湿性、难燃性、耐久性、耐折性、适当透气性（减少定心支片振动时封闭空间的压力）、密封性，并尽量减少异常谐振。

8．防尘罩

防尘罩是一种用纸质或聚酯塑料等材料制成的球顶状防护罩，安装在锥盆根部与音圈结合部，它的作用：

1、用来增加结合部的刚性，改善扬声器的高频特性；

2、防止金属屑和灰尘进入磁气隙。

目前使用防尘罩有凸形、凹形、平形、网形等。材质有布、毡、纸、PP、金属等。

9．音圈

音圈是扬声器的驱动元件，通常用铜漆包圆线在圆柱形骨架上绕制而成。整个音圈分两层或四层绕制，目的是使线圈的引出线两端均朝向锥盆一侧，使引出线能牢固地焊接在锥盆上。为了防止扬声器音圈在流过较大音频电流时因过热而损坏，目前许多扬声器已采用铝镁合金骨架,KAPTON,TIL骨架。

10．磁体

磁体是一种硬磁性材料烧结而成的圆环，其作用是在扬声器磁气隙中产生具有一定磁感应密度的恒磁场。前几年生产的扬声器大多使用锶或钡铁氧体磁体。铝镍钴和钕铁硼是一种新型的磁性材料，比传统的铁氧体磁体具有更高的磁能级，使用这些磁体用明显提高扬声器的性能指标，缩小扬声器体积。但是价格较贵。

11．上、下夹板、极心

上、下夹板是一种用导磁性能良好的低碳钢或纯铁制成的圆环形铁板，极心是用同体材料制成的圆柱形铁心，极心和下夹板通常直接铆合在一起。它们的作用是给磁体所产生的磁场提供一个磁回路，并在上夹板和极心之间形成一个均匀的磁气隙。