盆形电磁式喇叭分析

电磁式盆形喇叭的运动分析

杨飞（湖北三环汽车电器有限公司）

【摘要】通过对一只电磁式盆形喇叭的数据化描述，讲解喇叭各零部件的运动关系，揭示喇叭基本性能与设计的关联。

【关键词】电磁式盆形喇叭数据化运动关系基本性能设计

0 引言

汽车喇叭是一个产生声音的装置，警告车辆前或车辆附近的人群，主要供交通工具作行车安全警告之用。电磁式盆形喇叭由于结构简单，价格便宜，成为汽车喇叭最常见形式。

1 结构与原理

1.1电磁式盆形喇叭结构

DL129电磁式盆形喇叭结构包括四个部分：（详见图一.）

1)磁路系统: 这是产生策动力的部件。是由高强度铝漆包线匝绕在

10#钢上，当线圈通以直流电时，就会产生磁场。

2)振动系统: 包括衔铁，振动膜片，共振板。

3)转换系统: 它能使电路以一定的频率开启和关闭，从而把对振动

系统所加的恒定力变成脉冲力，如：下触点臂等零件。

4)外壳系统: 它将各部件组合在一起，并且自己形成腔体，既能增

强共振效果，又起组合保护作用。

1.2 工作原理

电源通过喇叭正负极接通线路,并经过触点给线圈通电产生磁场。在磁场产生电磁力的作用下,衔铁被吸引,衔铁带动膜片、共振

板向下运动。与此同时，点断开,切断了电路。线圈点臂复位。此时上下触点闭重复上述过程，振动系统往 1.3 数据测量与描述

将一只DL129中音喇叭后将样品固定在钳台上，使用(1V 设定为1mm)。首先测量方向为正方向），然后在电源测量线路电流波形。

电流波形时序图：

衔铁也向下拉动了下触点臂，使上断电后,电磁力消失,衔铁释放,膜片和下触点闭合,电源又经过触点给线圈通电产生磁系往复振动空气而发出声音。

调节到气隙0.89mm 、电隙0.43mm 用示波器和激光位移传感器组成先测量喇叭各点振幅（所有矢量以共振板外负极线中串入采样电阻（10A/75mV 中心点振幅图：

、下触片和下触产生磁场,3mm 。然测试系统振板外侧75mV ），

将两幅图片的时序叠加点位置。将振幅最低点的时位移（三角插补）为-0.32mm 电流波形时序图： 触点断开位移： 其他各点位移测量值：

序号

正向位移mm

负向位mm 1

0.52 0.622

0.54 0.723

0.64 0.74 0.6 0.7，振幅最低点的时间序应在断电间序减小（2.9-2.2）/2=0.35mS ，测量.32mm 。

触点断开时间点：

各位移测量点：（）内测背

负向位移mm 序号

正向位移mm 负向位移mm 0.62 5 0.56 0.7 0.72 6 0.34 0.24 0.7 7 0.3 0.18 0.7 8 0.36 0.24

区间的中测量其

点在背面

向位移

按时间顺序可将喇叭正静止时的位置为位移零点

序号 运动描述1 膜片带动衔铁从零点位置动，直至压断触点

2 衔铁继续运动，撞击

档铁3 衔铁反弹，下触点臂回弹4 衔铁和共振板回到零点位5 衔铁和共振板达到振幅最6 衔铁和共振板回到零点位2运动规律

喇叭在通电后的头几个大。5-6个振动过后，形成稳后0.2S 达到声压级的最大值幅的时间为30.2mS ，符合要不能在头几个周期形成正常整车保险丝熔断。

盆形喇叭在工作时，膜片后振动，相位相反。测量数据所以喇叭运动时还伴有轻微常工作时一个周期的运动描述如下（）：

动描述

位移mm 时向下触点臂运

-0.32 0.4击 -0.3 0.35臂，两触点接通

0.3 0.35置

0.32 0.4大值

0.52 0.7置 -0.52 0.7振动中，周期较长，振幅较小，比形稳态运动。国家标准规定，喇叭通，即振幅达到最大值。样品达求。如果喇叭由于电磁力较小常振动，将会长时间输出大电流，

部件和底盘部件都在以工作频率行量显示，本体周边的振幅大于中心的扭摆运动。当扭摆的频率接近（喇叭间ms 0.4 0.35 0.35 0.4 0.7 0.7 占空比较应在通电到最大振等原因，可能造成率进行前点振幅，1/2工作

频率时，幅度会迅速增大，形成密频内共振，产生一个以1/2工作频率为基频的声波，即共振杂音。

底盘部件的振幅是受避振片的刚度影响的。当避振片刚度较高，底盘部件振幅减小，膜片部件压断触点的距离会增大，喇叭起振会比较困难。所以，避振片应尽量设计的薄而宽。

膜片部件的实际振幅是大于气隙的，而压断触点的距离是小于电隙的。所以，用静态下的气隙和电隙来计算占空比，会比测量值小。3喇叭基本性能分析

3.1频率

由于人耳对1-3KHz频段内的声音较为灵敏，所以国家标准规定声波的能量应集中在1800-3550Hz，中心频率为2500Hz。DL129平台喇叭共有高中低三种基频，涵盖范围290-410Hz。所以，振动系统要对如此宽的驱动频率保持均匀平坦的比较大的频率响应，也就是要把系统的固有频率设计的高于工作频率范围。

对于周期脉冲外力驱动类型，通常取固有频率≥7*工作频率。宫本警报的设计公式为振动系统固有频率=7*（f高音-f低音）/2。

由于最终推动空气产生声波主要靠共振板的活塞运动，所以振动系统固有频率就是共振板的固有频率。

样品的基频为345.9Hz，声级最高频点是2767Hz，为8倍频。所以DL129共振板的固有频率=8*（f高音-f低音）/2。改变共振板的固有频率，即可改变声波的频率响应和分布。

3.2声级

在媒质中传播的声波，所到之处会引起媒质局部压强发生微小的变化，尽管这种变化非常微小，但仍可用仪器测量出来。这种由声扰动引起的逾量压强叫做“声压”。

实验表明，人们对声音强弱的感觉并不直接同声压或声强成比例。例如，当声强增加至2 倍时，我们只觉得声音加强了3 分（0 . 3 倍）；当声强分别增至10 倍、100 倍、1000倍时，我们的感觉是声音增强了1 倍、2 倍、3 倍。

为了使对声音强弱的测量符合主观听觉，引入一个叫做“声级”的概念。声级的符号是SL ，它由相对于闻阀声强的对数来表示：

SL = lgI/I0 ( B )

式中I 为实际声强，I0为闻阀声强（10-12W/m2）。由该式计算出来的声级，其单位为“贝尔”( B ）。由于贝尔这个单位太大，我们常用它的辅助单位“分贝”( dB ）。1 贝尔等于10 分贝。于是，声级的计算公式通常写成 SL = 10 lgI/I0 ( dB )

根据以上的讨论，闻阀的声级是： SL0＝10 lgI0/I0 = 0 ( dB ) 注意，OdB 声级不是没有声音，而是有仅可听闻的声音。

同理，可计算出痛阀的声级：

SL M = 10 lg100/10-12 =120（dB )

声强（或声功率）增大一倍时，声级将增加3dB ；声压（或在线