关于喇叭的音腔设计

关于喇叭的音腔设计 基本上我们停留在一个概念上 而没有一套完整的理论指导。我们知道的音腔设计 往往是如下的理解

1要有音腔 起扩音用 至于为什么要有音腔 则不明白。

2音腔要求密封 若密封不好 则导致低音很差。

3音腔孔不能开的太大 若开的太大 会导致音量变小。

以上三点是我们最常关心的 我们往往按要求去做 没有问过为什么。

本人试着用射频理论推导喇叭音腔设计

对比天线与喇叭

天线喇叭

媒质真空空气

作用电能转换成电磁场能量电能转换成声音能量

主要器件天线喇叭

附属器件匹配电路音腔

原理电磁场理震动波理论

目的获得最大的能量输出,合适的频响最大的能量输出,合适的频响结论

只有合适的天线和合适的匹配电路 才能获得最大的能量和合适的频响

只有高效的喇叭和合适的音腔 才能获得最大的能量和合适的频响

通过以上 我们基本上清楚 喇叭跟天线具有类似的功能 就是起能量转换作用 其中喇叭是关键器件 它是电能到声能的根本 但是附属器件音腔决定了它的最大输

出功率和频率响应 接下来我们主要讨论音响系统是如何获得最大能量的。

先举一个例子 我们用手拍空气 对空气做功基本上等于0

假如我们拿一把特别大的扇子 扇不动 对空气做功也等于0。

对空气做功其实就是对空气发生 假如这个频率在我们能够听到的范围内 就是声音了。那么通过上面的例子可以说明 用手对空气做功有一个极点 也就是说有一个最大值。我们用以下公式来看

P=F × V

P为功率 对外界做功的功率 F为力的大小 V为速度。

这个公式说明

F太小 或者V太小 都不可能对外做功 只有两个值乘积项决定对外的功率。

接下来我们看看喇叭是不是跟手一样 就是一个振膜加一个动力线圈

振膜决定这个扇子的面积大小 动力线圈相当于人的力。

因为喇叭的振膜是不可能变的 除非换个喇叭 在喇叭振膜 电能信号的频率一定的情况下 我们来描述这个音响系统应该如何提高输出能量

对比

P=F × V公式 我们对喇叭提出一个具体对外做功的简易公式。

因为F正比振膜面积 S所以写成F =K × S K为系数。

V由喇叭的动力线圈决定 动力线圈的动力由电场产生 动力线圈的阻力由两部分产生 一是空气对振膜的阻力 K×S反对振膜震动 而是喇叭自身振膜的弹力反对振膜震动Fz。对于音响系统来说K×S一般远远小于Fz。这个原因如下。看一个音响系统 动不动就是100W之类的.而声音大小也没有多少 据说一个人一年高声唱歌 产生的能量只能烧一壶水 可见声音的能量还是很少很少的 绝大部分的音响系统 它的能量都消耗在喇叭上 发热了。所以空气不能影响动力线圈 可以认为V一定。

那么公式就成了

P=K × S * V

因为信号一定 喇叭的振膜面积S也一定 若想改变P则只能改变K,目的是提高K其实K 就由音腔决定 如下

假如我们现在的空气密度增加一倍 则K增加一倍 假如只对一部分空气做功 则产生的力就能提升 这是因为空气动力学原理dV / V = dF / F,也就是说在一定的空间内对空气做功 空气体积的变化跟力的变化成正比。这个就是音腔原理 就是要划出一部分空气 提高K值 让喇叭对这部分空气做功 产生声音 之后这部分能量再传到整个空间中 在这儿音腔当作了能量传递的中间环节。

以上合理的解释了上面提到的第一点 为什么要有音腔 对于2,3都可以类似的分析,于2还需要分析声音的相位问题 因为喇叭有两面,可以当作两个音源来考虑相位差180°.对于第三点 可以整合到第一点里 都是影响K值。

主要针对便携式小音腔设计 比如手机 随身听之类。

手机音腔设计基本原则

2008年06月02日星期一20:43

手机音腔设计基本原则

1、后腔设计要求 后腔要求尽可能大。

2、前腔设计要求 前腔要尽量小 要利用SPONGE有效隔离前后音腔避免前后声音相干涉抵消造成声音小音色不佳。

3、前腔出声孔要求 出声孔面积要尽量的大开孔最小宽度0.90mm出音孔位置尽量与SPK 出音孔位置重叠 但也不能太大 宽一般不大于1.5mm,超过1.1以上可以加防尘网如果是一排圆孔直径不小于%1.0mm

φ13mmLoudSpeaker

声孔总面积约3mm2 前腔高度0.4mm-1mm 泄漏孔总面积约5mm2 内腔体积约5cm3

φ15mmLoudSpeaker

声孔总面积约3.5mm2 前腔高度0.4mm-1mm 泄漏孔总面积约5mm2 内腔体积约6cm3

φ16-18mmLoudSpeaker:

声孔总面积约4mm2 前腔高度0.4mm-1mm 泄漏孔总面积约5mm2 内腔体积约7cm3 4前后腔要完全隔开 后腔尽可能密封好,要防止MIC和SPEAKER在壳体内形成腔体回路 产生啸叫。

5、上壳的骨位不能压到SPK的出气孔 也不能被PCB或电子元件阻塞 泄漏孔以远离Speaker为宜。

6.前腔要尽量小 但也不能太大 SPONGE压缩后的音腔高度要大于0.80mm

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