喇叭相关知识.doc

扬声器（喇叭）相关知识一 喇叭概述扬声器是一种把电信号转换成声音信号的电声器件。确切地说，扬声器的工作实际上是把一定范围内的音频电功率信号通过换能方式转变为失真小并具有足够声压级的可听声音。       扬声器的种类很多，分类方式也五花八门，一般可根据其工作原理、振膜形状以及放声频率范围来分类。 一、扬声器的构造       我们最常见的电动式锥形纸盆扬声器。电动式锥形扬声器即过去我们常说成纸盆扬声器，尽管现在振膜仍以纸盆为主，但同时出现了许多高分子材料振膜、金属振膜，用锥形扬声器称呼就名符其实了。锥形纸盆扬声器大体由磁回路系统（永磁体、芯柱、导磁板）、振动系统（纸盆、音圈）和支撑辅助系统（定心支片、盆架、垫边）等三大部份构成。       1、音圈：音圈是锥形纸盆扬声器的驱动单元，它是用很细的铜导线分两层绕在纸管上，一般绕有几十圈，放置于导磁芯柱与导磁板构成的磁疑隙中。音圈与纸盆固定在一起，当声音电流信号通入音圈后，音圈振动带动着纸盆振动。       2、纸盆：锥形纸盆扬声器的锥形振膜所用的材料有很多种类，一般有天然纤维和人造纤维两大类。天然纤维常采用棉、木材、羊毛、绢丝等，人造纤维刚采用人造丝、尼龙、玻璃纤维等。由于纸盆是扬声器的声音辐射器件，在相当大的程度上决定着扬声器的放声性能，所以无论哪一种纸盆，要求既要质轻又要刚性良好，不能因环境温度、湿度变化而变形。       3、折环：折环是为保证纸盆沿扬声器的轴向运动、限制横向运动而设置的，同时起到阻挡纸盆前后空敢流通的作用。折环的材料除常用纸盆的材料外，还利用塑料、天然橡胶等，经过热压粘接在纸盆上。       4、定心支片：定心支片用于支持音圈和纸盆的结合部位，保证其垂直而不歪斜。定心支片上有许多同心圆环，使音圈在磁隙中自由地上下移动而不作横向移动，保证音圈不与导磁板相碰。定心支片上的防尘罩是为了防止外部灰尘等落入磁隙，避免造成灰尘与音圈摩擦，而使扬声器产生异常声音。 二、场声器的分类        按工作原理分类：按工作原理的不同，扬声器主要分为电动式扬声器、电磁式扬声器、静电式扬声器和压电式扬声器等。       1、电动式扬声器：这种扬声器采用通电导体作音圈，当音圈中输入一个音频电流信号时，音圈相当于一个载流导体。如果将它放在固定磁场里，根据载流导体在磁场中会受到力的作用而运动的原理，音圈会受到一个大小与音频电流成正比、方向随音频电流变化而变化的力。这样，音圈就会在磁场作用下产生振动，并带动振膜振动，振膜前后的空气也随之振动，这样就将电信号转换成声波向四周辐射。这种扬声器应用最广泛。       2、电磁式扬声器：也叫舌簧式扬声器，声源信号电流通过音圈后会把用软铁材料制成的舌簧磁化，磁化了的可振动舌簧与磁体相互吸引或排拆，产生驱动力，使振膜振动而发音。       3、静电式扬声器：这种扬声器利用的是电容原理，即将导电振膜与固定电极按相反极性配置，形成一个电容。将声源电信号加于此电容的两极，极间因电场强度变化产生吸引力，从而驱动振膜振动发声。       4、压电式扬声器：利用压电材料受到电场作用发生形变的大原理，将压电动元件置于音频电流信号形成的电场中，使其发生位移，从而产生逆电压效应，最后驱动振膜发声。 按振膜形状分类：扬声器主要有锥形、平板形、球顶形、带状形、薄片形等。       1、锥形振膜扬声器：锥形振膜扬声器中应用最广的就是锥形纸盆扬声器，它的振膜成圆锥状，是电动式扬声器中最普通、应用最广的扬声器，尤其是作为低音扬声器应用得最多。       2、平板扬声器：也是一种电动式扬声器，它的振膜是平面的，以整体振动直接向外辐射声波。它的平面振膜是一块圆形峰巢板，板中间是用铝箔制成的峰巢芯，两面蒙上玻璃纤维。它的频率特性较为平坦，频带宽而且失真小，但额定功率较小。       3、球顶形扬声器：球顶形扬声器是电动式扬声器的一种，其工作原理与纸盆扬声器相同。球顶形扬声器的显著特点是瞬态响应好、失真小、指向性好，但效率低些，常作为扬声器系统的中、高音单元使用。       4、号筒扬声器：号筒扬声器的工作原理与电动式纸盆扬声器相同。号筒扬声器的振膜多是球顶形的，也可以是其他形状。这种扬声器和其他扬声器的区别主要在于它的声辐射方式，纸盆扬声器和球顶扬声器等是由振膜直接鼓动周围的空气将声音辐射出去的，是直接辐射，而号筒扬声器是把振膜产生的声音通过号筒辐射到空间的，是间接辐射。号筒扬声器最大的优点是效率高、谐波失真较小，而且方向性强，但其频带较窄，低频响应差。所以多作为扬声器系统中的中、高音单元使用。       按放声频率分：可分为低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器、全频带扬声器等。       1、低音扬声器：主要播放低频信号的扬声器称为低音扬声器，其低音性能很好。低音扬声器为使低频放音下限尽量向下延伸，因而扬声器的口径做得都比较大，一般有200mm、300-380mm等不同口径规格的低音扬声器，能随大的输入功率。为了提高纸盆振动幅度的容限值，常采用软而宽的支撑边，如像皮边、布边、绝缘边等。一般情况下，低音扬声器的口径越大，重放时的低频音质越好，所承受的输入功率越大。       2、中音扬声器：主要播放中频信号的扬声器称为中音扬声器。中音扬声器可以实现低音扬声器和高音扬声器重放音乐时的频率衔接。由于中频占整个音域的主导范围，且人耳对中频的感觉较其他频段灵敏，因而中音扬声器的音质要求较高。有纸盆形、球顶形和号筒形等类型。作为中音扬声器，主要性能要求是声压频率特性曲线平担、失真小、指向性好等。       3、高音扬声器：主要播放高频信号的扬声器称为高音扬声器。高音扬声器为使高频放音的上限频率通达到人耳听觉上限频率20kHz，因而口径较小，振动膜较韧。和低、中音扬声器相比，高音扬声器的性能要求除和中音单元相同外，还要求其重放频段上限要高、输入容量要大。常用的高音扬声器有纸盆形、平板形、球顶形、带状电容形等多种形式。       4、全频带扬声器：全频带扬声器是指能够同时覆盖低音、中音和高音各频段的扬声器，可以播放整个音频范围内的电信号。其理论频率范围要求是从几十Hz至20kHz，但在实际上由于采用一只扬声器是很困难的，因而大多数都做成双纸盆扬声器或同轴扬声器。双纸盆扬声器是在扬声器的大口径中央加上一个小口径的纸盆，用来重放高频声音信号，从而有利于频率特性响应上限值的提升。同轴式扬声器是采用两个不同口径的低音扬声器与高音扬声器安装在同一个中轴线上。 三、扬声器的性能指标       扬声器是扬声器系统（俗称音箱)中的关键部位，扬声器的放声质量主要由扬声器的性能指标决定，进而决定了整套的放音指标。扬声器的性能指标主要有额定功率，额定阻抗、频率特性、谐波失真、灵敏度、指向性等。       扬声器的性能优劣主要通过下列指标来衡量：       1、额定功率（W）       扬声器的额定功率是指扬声器能长时间工作的输出功率，又称为不失真功率，它一般都标在扬声器后端的铭牌上。当扬声器工作于额定功率时，音圈不会产生过热或机械动过载等现象，发出的声音没有显示失真。额定功率是一种平均功率，而实际上扬声器工作在变功率状态，它随输入音频信号强弱而变化，在弱音乐及声音信号中，峰值脉冲信号会超过额定功率很多倍，由于持续时间较短而不会损坏扬声器，但有可能出现失真。因此，为保证在峰值脉冲出现时仍能获得很好的音质，扬声器需留足够的功率余量。一般扬声器能随的最大功率是额定功率的2-4倍。       2、频率特性（Hz）       频率特性是衡量扬声器放音频带宽度的指标。高保真放音系统要求扬声器系统应能重放20Hz-2000Hz的人耳可听音域。由于用单只扬声器不易实现该音域，故目前高保真音箱系统采用高、中、低三种扬声器来实现全频带重放覆盖。此外，高保真扬声器的频率特性应尽量趋于平坦，否则会引入重放的频率失真。高保真放音系统要求扬声器在放音频率范围内频率特性不平坦度小于10dB。       3、额定阻抗（）       扬声器的额定阻抗是指扬声器在额定状态下，施加在扬声器输入端的电压与流过扬声器的电流的比值。现在，扬声器的额定阻抗一般有2、4、8、16、32欧等几种。 扬声器额定阻抗是在输入400Hz信号电压情况下测得的，而扬声器音圈的直流电阻R直0.9R额。       4、谐波失真（TMD%）       扬声器的失真有很多种，常见的有谐波失真（多由扬声器磁场不均匀以及振动系统的畸变而引起，常在低频时产生）、互调失真（因两种不同频率的信号同时加入扬声器，互相调制引起的音质劣化）和瞬态失真（因振动系统的惯性不能紧跟信号的变化而变化，从而引起信号失真）等。谐波失真是指重放时，增加了原信号中没有的谐波成份。扬声器的谐波失真来源于磁体磁场不均匀、振动膜的特性、音圈位移等非线性失真。目前，较好的扬声器的谐波失真指标不大于5%。       5、灵敏度（dB/W）       扬声器的灵敏度通常是指输入功率为1W的噪声电压时，在扬声器轴向正面1m处所测得的声压大小。灵敏度是衡量扬声器对音频信号中的细节能否巨细无遗地重放的指标。灵敏度越高，则扬声器对音频信号中所有细节均能作出的响应。作为Hi-Fi扬声器的灵敏度应大于86dB/W。     6、指向性     扬声器对不同方向上的辐射，其声压频率特性是不同的，这种特性称为扬声器的指向性。它与扬声器的口径有关，口径大时指向性尖，口径小时指向性宽。指向性还与频率有关，一般而言，对250Hz以下的低频信号，没有明显的指向性。对1.5kHz以下的高频信号则有明显的指向性。  四、扬声器的选择 如何客观分析喇叭产品？这是许多音响迷想知道的。然而若单单只从某种角度来判定何种喇叭的设计是最好的，是非常的不恰当，因为各种的设计方式有各种不同的特性，为了达到设计者主要的要求，总会有其它地方的妥协，因此绝对没有一种方式是最好或是不好。如密闭式与反射式，各有不同的特性，单就型式而言则无法论定谁是谁非，因为喇叭的设计，不只是从结构或是单体的材质来论定，必须要先根据产品之用途，选择适用的单体，进而选择板材及适合之音箱结构，最后再依据单体的频率特性设计分音器。接下来我们将分成四项，来揭开喇叭的内部奥秘，使乐迷更了解喇叭的特性，进而选择自己适合的喇叭。 壹、音箱板材的选择：音箱板材必须要视其单体的特性，来选择适用的板材，例如单体本身在低频的能量较不足时，便必须采用质轻而坚之板材，使单体容易藉由音箱共鸣，发出较多量感的低频，来补足单体的缺点。因此不是板材薄的喇叭就一定差，硬的像石头的声音就会最好。这都必须根据单体的特性，来选用最适当的板材，使声音达到最佳的平衡点。一般音箱板材可分为两类： 一、原木（非合成木）：未经处理的木板。其密度为非均衡的质材，简单来说，就是以手敲打原木板的每个部份，并无法获得相同的声音。因此在生产音箱时，每支喇叭在声音及质量上均较难掌握。除非原木能够在初始加工处理时即得到极为精密的控制与要求，否则还是只以其美丽的木纹做为外表装饰较为适合。 二、合成木：先将木材以化学药剂处理，使其有防水或防蛀等功效，再由高压处理完成。例如：甘蔗板（易因潮湿而损坏）、密集板（MDF）、夹板、防水夹板（具防潮处理）及钢琴用夹层响板（质坚且密度最高）。合成木本身的密度非常均匀，质量也相当一致，且在声音共鸣的特性上也非常的好，因此对喇叭系统的开发及量产较容易掌控。 此外，音箱板材也常因用途上的需求而有其特别的要求，例如演唱会的喇叭，由于大部份都在户外使用，因此为防止雨水的淋湿而造成喇叭的损坏，通常会采用具有防水功能的防水夹板。还有像是为了搬叻奖悖仨殥褓|轻的塑料材料，以减轻时常搬移的工作量及碰撞时对喇叭的伤害。 贰、单体的特性：单体是由纸盆、磁铁、线圈等材质组成，其各项材质零件对单体的特性曲线及质量好坏都有重要的影响，因此常听见有人光以外表的振膜材质及单体尺寸，就断定其音色的好坏，事实上这是非常错误的。例如，有两支皆采相同纸盆但尺寸不同的低音单体，其并非以尺寸较大的单体就能获得较多的低频特性，因为可能尺寸较小的单体，其内部采用较大的磁铁，拥有较高的磁数密度，因此能比尺寸大的单体有更好的低频特性。以下我们就单体的结构与种类加以分析： 一、 高音单体： 结构分类： 前振膜式：为一般喇叭所采用。将振膜直接置于前方，可看见振膜材质。其发声是将声音直接经振膜振荡后，释放至空气中。 后振膜压缩式号角单体：将振膜直接置于后方，无法看见振膜材质，其发声方式是将振膜振荡出的声音经由压缩导管将声音予以挤压，使声音能均匀扩散至空气中，聆听者能获得较佳的定位与较清晰的高解析音质。此外，其可将分频点分至较中频部份，因此采用压缩式高音号角的喇叭能获得较佳之中音，较厚实之人声。 内部材质： 振膜：藉由推动振膜的快慢，来产生高低频率。包括铝丝带、陶瓷、蚕丝、钛、铍。以铍的材质为最轻。 磁铁：包括Alnico（天然磁铁）、钕、Ferrite（铁）。以Alnico磁数密数（磁力）最高，钕其次，铁最低。磁数密数越高，控制力越佳，越能获得真实的声音。 线圈：以金属线依圆周方式缠绕，其经由电流的导通而产生极性，再藉由与磁铁的相吸与相斥，来推动振膜面，发出声音。其缠绕的方向会影响单体的相位；使用的金属线的粗细形状及材质则会影响单体的整体效率与耐热的程度（是否可承受大功率）；线圈缠绕的长度则会影响喇叭的阻抗。一般采铝扁线、圆形线。以铝扁线较佳，其能使线圈与磁铁最密合，间隙最小，因此效率最高，但缺点为缠绕线圈时，制作较为不易。 二、 低音单体之内部材质： 振膜：藉由振膜的推动，来发出声音。以相同材质而言，较大尺寸的振膜能获得较佳的低频响应。其一般材质包括纸（纸与玻璃纤维混合）、PP、Kevlar、铝等。以纸的低频特性较佳，为百万级以上喇叭之单体所采用。但因生产速度较慢，因此渐渐被其它材质所取带。 悬边：将纸盆与框架相互接合，其使用的材质会影响单体的低频响应。一般材质包括海棉边、橡樛边、布边（W形及M形）。 海棉边虽能容易获得较多低频，但其速度慢、控制力差，且容易受气候潮湿而损坏，寿命较短。 橡樛边亦能获得较多低频，与海棉边一样速度感及控制力较差，但使用寿命较长。 布边能获得较佳的速度感与控制力，且使用W形布边会比M形布边的低频来的更好。此外，使用寿命最长。 T铁：主要在支撑磁铁与线圈的位置，其散热孔的设计影响单体散热的程度，磁铁与T铁的间隙则会影响单体的效率。 磁铁及线圈：使用材质和高音单体相近。 音箱结构的设计：音箱结构的设计，对于喇叭的整体效率、音色取向皆有重大的影响。然而受到使用的用途所影响，在结构的设计上也就大为不同。例如在专业的演唱会里，便会有低音号角式喇叭，其藉由号角的形状，将低频输送至远的距离。接下来，我们将以家用与专业的角度来剖析一般常用的音箱结构。 一、 家用音箱结构： 反射式音箱：为最多的设计方式。当单体振膜发声时，其声音打到后板所反弹的声波，藉由反射导管将反相的声波传递出来。其反射孔的大小与导管的长度皆会影响低频的延伸，因此必须根据单体的特性，设计出适合的孔径与导管的长度，以取得最佳的速度感与良好的低频延伸。 密闭式音箱：其音箱完全采密闭式，虽然能获得不错的低频音色，可是此种设计方式会大大降低喇叭的效率，若要获得良好的控制力，就必须采用超大功率来推用，否则其低频的速度感会有迟顿的现象。 背辐式音箱：属于密闭式音箱，主要多增加一支只有振膜的单体（称背辐式低音单体），当低音振动发声时，其藉由空气来推动背辐式振膜，以增加低频的延伸。但有效率低及速度慢的缺点。 等压式音箱：能增加低频的能量，但密闭式的设计会造成效率较低，且当两支单体同时发声时，若声音有不同步的问题产生，也会影响喇叭的瞬时反应。 传输式音箱：藉由较长的传输管道来增加低频的延伸，但过长的管道会导致低频速度慢。 二、 专业用音箱结构： 反射式音箱：其设计原理同家用的反射式音箱。 号角式音箱：利用号角扩散性佳的特色，先将低音予以挤压，再经由号角的摆荡，能将声音传送较远处。在户外大型的演唱会上，一般的低频并无法传送较远处，因此必须藉由号角的挤压将低频传送出去，使后方的观众也能感受到低音。缺点为低频延伸较差。 被负载号筒式音箱：在音箱内部拥有传输管道，以增加低频延伸，再由号筒将声音打出去。其比号角式音箱能获得较多的低频，且亦能将声音传送至更远处。 耦合（压缩）式音箱：为两支单体面对面，当单体发声时，藉由互相挤压产生出更低频率。此外，由于两支单体皆锁在音箱里，因此必须有开口设计在两支单体的中间。 分音器的设计：分音器能完全决定喇叭声音的走向，因此分音器的设计相当重要。如何设计一个良好的分音器？首先要根据相位：一支单体的相位决定在线圈的缠绕方式，以顺时钟缠绕和逆时钟缠绕两者相差一百八十度，简单的说就是两者的正负极性会相反。此外，分音器的设计也会影响相位，因此不同厂牌的喇叭可能会有不同的相位。在传统的两声道系统，一定是使用两支相同喇叭，所以根本不需要考虑相位问题。但在现今的多声道系统，如果您使用的多支喇叭是来自不同的厂牌，且当您依喇叭的正负极性连接，却觉得低频段非常的硬而不柔，这很可能是喇叭的相位不同，造成相同频率相互抵消，一般以低频段影响最大。解决的方法，可以利用相位测试器来检测喇叭相位，使所有的喇叭单体皆为同相，如此，必定能大大改善低频段的量感。在此我们并不是狭义的探讨何种喇叭的设计是最好的，而是在告诉您何种设计有何种特殊的声音走向，以供您在选择喇叭时，有更多方面的考虑。况且每个人对声音的喜好多少会有不同的认知，因此就算您没有接触过或对这方面学养有限时，那倒不如将声音的选择，放心的交给自已的耳朵。 二 扬声器的主要技术特性及其应用扬声器是音响系统的喉舌，直接影响着还音的质量，是音响系统最关键的部分之一。 扬声器的功率是把一种可听范围内的音频信号通过换能器（扬声器单元）转变为具有足够声压级的可听声音。怎样才能更有效地完成这种转换呢？首先必须了解声音信号的属性，其次要了解并熟悉扬声器的主要技术特性，正确选择好扬声器。声音信号属性主要是指人声、乐声以及各种音效。这些声音信号都是一种随机信号，其波形比较复杂，但属人耳可听声音的频率范围（20Hz20kHz），其中人声的频谱范围约在150Hz4kHz；各种音乐的频谱范围可达40Hz18kHz。平均频谱的能量分布为：低音和中低音部分最大，中高音部分其次，高音部分最小（约占中、低音部分能量的1/10，人声的能量主要集中在200Hz到3.5kHz的频率范围）。这些可闻声随机信号幅度的峰值比它的平均值约大出1015dB。因此，要能正确地重放出这些随机信号，保证重放信号的音质优美动听，扬声器就必须具有宽广的频响特性、足够的声压级和信号动态范围，并具有高效率的电功率转换成声压的灵敏度。扬声器系统具有不少与音色效果和使用场合直接相关的技术特生，要用好用活这些技术特性，我们必须对它们有一定的了解。 分频系统 广播、电影、电视、剧院、舞厅、会议厅、体育场所使用的扬声器分频系统，有（二路）二分频、（三路）三分频系统。音频信号的频宽从20Hz20kHz，单用一种扬声器单元是无法满足整个频段的频率响应的，换言之，要用一种扬声器单元把20Hz20kHz各频率均匀重放是绝大不可能的。例如口径为12英寸的扬声器单元，低频特性较好，失真不大，但1.5kHz以上的信号，其响应能力就很差了。反之，2英寸口径的扬声器单元，重放3kHz以上的音频信号响应很好，却无法重放中音和低音信号。于是必须由各种频响特性单元组成的扬声器系统去完成宽频段音频的重放任务。例如由低音、高音两单元组成的二分频扬声器系统，由低音、中音和高音三种单元组成的三分频扬声器系统。二分频扬声器系统结构比较简单，但中频段的响应不甚理想。为了解决中频段的响应，厂家采取折衷的办法，把低音单元的频响特性向上移，而又把高音单元的频响特性向下移，分频点想办法设定在400Hz到1500Hz之间（图1是高低频单元频响作向下、上移的结果）。分频交叉点往往有下陷现象，实际应用时可根据厂家提供的资料，在分频交叉点部位使用均衡器根据实际需要进行提升。图1交叉点在400Hz。 三分频扬声器系统各单元的频响特性就不用折衷了，可充分发挥它们各自的长处，两个分频的交叉点是选在中音人声和乐声频谱重要部分的上、下边缘处，这对声音质量没有任何影响。交叉点的下陷现象可以通过调整均衡器得到解决。二分频、三分频扬声器系统被广播、电影、电视、音乐厅、歌剧院、会议厅、体育场馆广泛使用。 三分频扬声器的特点是失真小、清晰度高，低音和高音间交叉点频段性能好，频响频带宽，扬声器系统的功率处理能力好，扬声器系统不容易损坏。 扬声器单元是一种电信号与声音之间的换能器。扬声器系统的“灵敏度”实质上是一种“转换效率”的体现，如何以相对较小的输入功率转换成很响亮的声音，取决于扬声器系统的转换效率高低，亦即由扬声器系统的灵敏度高低而定。由于设计技术、选用材料、生产技能和生产工艺等诸多方面的差异，灵敏度的差异是很大的。 扬声器的灵敏度是指供给扬声器单元1W的电功率，在扬声器轴线方向离开1m处所测得的声压级大小。灵敏度高的扬声器可超过100dB以上。一般是灵敏度高的扬声器在同等条件发出的声音大，如果甲乙两扬声器的灵敏度相差3dB声压级，那么要达到同等的声压级输出，就要灵敏度低的扬声器增加一倍的电功率输入，或减少灵敏度高的扬声器一倍的电功率输入。人们可能会关心两个相同声压级的扬声器放在一起，它们合成的声压级是多少？我们设定声压级同是80dB的两个声音同时在一起出现（80dB相当于大声说话时离发声体1m处的声压级）。它的合成声压级不是160dB，这会大大地超出了人耳所能忍受的120dB限度。那么应该是多少dB呢？这可以用声音的能量叠加按对数运算规律来算出其结果： 因为总声压级Lp=10Lgn+20Lp Pe/P0（dB）。 在这里，我们设定的是声压级同是80dB的两个声音同时在一起出现，所以上等式中n=2，20Lg Pe/P0=80dB。 所以总声压级为 Lp=10Lgn+20Lg Pe/P0 =10Lg2+20LgPe/P0 =3+80=83(dB) 同理，若我们设定的是声压级同是80dB的三个声音同时在一起出现，那么等式中的n=3，20Lg Pe/P0=80dB，总声压级则为 Lp=10Lgn+20LgPe/P0 =10Lg3+20 Lg Pe/P0 =4.77+80=84.77(dB) 音响工程往往会遇到这样的事例： 一只灵敏度为99dB的音箱，单价2万元，另一只是90dB，单价只5000元，灵敏度为99dB的音箱，虽然单价高，但转换效率高，响度大，要8只90dB灵敏度的音箱的总声压才有99dB的响度，那么5000×8=4（万元），加上8台功率放大器的成本就远远超出2万元了，所以一般是选用音箱灵敏度高的较为合算。下面列出一组音箱数和合成声压级，供参考： 音箱数 1只 2只 4只 8只 16只 SPL（合成声压数） 90dB 93dB 96dB 99dB 102dB 实际应用中，扬声器系统的输入功率都远远大于1W，一般从50W到2000W或更大一些，因此工作时都可以输入这个最大的允许电功率（一般以扬声器最大承受功率的1.5倍为最佳）。以额定最大功率输入扬声器，在扬声器轴向1m处产生的声压级称为最大声压级SPL max。例如：灵敏度=100dB，1W/1m的扬声器，若最大功率承受能力为1200W，那么它的最大声压级SPL max=100+30.8=130.8（dB）。工作时千万不要追求低音的力度而满功率工作，最理想是80%的功率输出，音响工程可增加超低音的扬声器去加强低频特别是鼓乐器声音的力度。而广播、电视、电影的专业监听一般使用有高、中、低（低音音箱纸盘15英寸）三分频的音箱，其音频段的频响效果已经很好了。 扬声器系统的功率处理能力和功率压缩 扬声器系统的功率处理能力代表扬声器承受长期连续安全工作的功率输入能力，也称扬声器的额定输入功率。了解扬声器的功率处理能力，必须懂得扬声器驱动器是如何被损坏的，驱动器的损坏模式有两种：一种是音圈过热损坏（音圈烧毁、过热变形、圈间击穿短路等），另一种是驱动器的振膜或周围的弹性部件损坏。这主要发生在经常性的满负荷工作和大振幅的低频信号，而对于高音喇叭则主要是因为发生强大的正反馈信号。所以100%的功率输出和功放功率几倍于扬声器最大承受功率，扬声器的音圈很容易被烧坏，扬声器的锥形振膜很容易被损坏。 平常所说的声音信号不是一种纯正弦波信号，而是一种随机信号。随机信号可以用平均值、有效值（均方根植）、峰值三个参数表示。有效值比较接近平均值，信号的发热能量基本由它确定，对于正弦波信号，峰值电平大于有效电平3dB，而对于音乐信号，峰值电平可超出有效值平达1015dB，峰值是信号达到的最大电平，有时用峰值因子来说明峰电平与有效值电平的比率，如果峰值因子为6dB，即峰值电平是有效值电平的4倍。例如音箱指标有一项标写按AES或IEC，额定输入功率600W，峰值为2400W，输入1200W，峰值为4800W，额定输入功率75W，250W，峰值为300W，1000W，都是4倍6dB的关系。 所谓扬声器的功率压缩，也就是扬声器加载（受热）后的声压级下降性能。所有产品的标称功率都是音箱厂家选定的测试信号和测试条件下测试的最佳值。实际上，当扬声器进入了工作状态（等于或大于满功率20秒之后），音圈和磁体受热升温，它们的性能下降且改变了受热前单元的原有特性，这时候的实际声压级输出就会减少。一般情况下，扬声器音圈如受热升温6080，额定声压级下降3dB为容限，如音圈散热效果十分优异，耐温100以上，实际的声压级则下降68dB。如按前所介绍，加一倍数量音箱，才提升3dB声压级，6dB需要4只音箱，8dB将加8只音箱，如果厂家没有标明下降的声压级，那么我们就要认真去选购各厂家的音箱了。在没有办法的情况下，使用时我们要考虑扬声器的良好的通风散热条件，特别是广播、电影、电视使用的监听系统，要注意保持其优质的技术性能，保证声音质量的完美。 扬声器系统的指向特性 扬声器系统的指向特性是很重要的一项技术指标。对于广播、电影、电视的录音、监听系统，由于控制室的声学设计条件好，应用面积（监听覆盖面积）不是很大，因而扬声器系统的配置变化不大，指向特性的要求显得不突出，但作为影剧院、大会议厅、体育场馆这些音响工程系统，由于声音的覆盖面积很大，扬声器系统的指向特性指标就显得十分重要了。 扬声器的指向特性是指扬声器向空间各方向发声的声压分布状况。一般来说，扬声器发声总是有一定的指向性的，而且随频率的变化会有很大的变化，通常在低频段（低于200Hz）的声音是无方向性的，而在高频段，声音的传播则呈较强的方向性，其余在各方面均匀传播。 扬声器的指向性还可以用辐射的声束狭窄程度来衡量，声束越窄，辐射角越小。辐射角或声束宽度，是指在指向性图案中声压级与主轴3dB（有些标准6dB，标写3dB是按功率计算的，而标写6dB是以声压级计算的）的角度，如图3。 图3偏离轴方向的声压级随偏角的增大而逐步减少。虽然扬声器的指向特性使偏离轴向的声压级随偏角的增大而逐渐减少，但同时声压级又会随声波传播距离的增加而按距离的平方成反比地衰减： 增加1倍衰减3dB 增加2倍衰减6dB 增加3倍衰减9.5dB 增加10倍衰减20dB 然而角度虽然偏离了主轴而使声压级减少，但同时随偏离角度的增加而指向点又渐近了声源，因而声压级反而不是衰减而是增加了。实际音响工程如能较好地把两种衰减选择得当就可使它们互相补偿，从而使声音辐射得更为均匀。 扬声器的辐射角与其纸盆直径D及声音的波长有很大的关系，下表是扬声纸盆的直径D和声音的波长比（D/）与辐射角的关系。 有些资料，还列出了3D/的比值与辐射角的关系。 图4是扬声器纸盆的辐射角与有效直径和波长（D/）的关系，由此，我们可以得出以下几点简单的结论： 1、扬声器的指向随频率变化而变化，频率越高，波长越短，纸盆有效直径与波长比值（D/）越大；扬声器的辐射角越小，指向性就越强，辐射范围就越窄。 2、扬声器在各频率下的辐射角大小，由扬声器的纸盒决定，不能任意改变。 3、在相同频率时，直径大的扬声器要比直径小的扬声器更具指向性，因为D/的比值越大，辐射角越小，声束变得尖锐而狭窄，如表：同是5000Hz的频率，以12英寸扬声器和4寸扬声器放音，5000Hz的D/比为4.35（12英寸），辐射角只有180；而4英寸扬声器5000Hz的D/比为1.5，辐射角有500。这说明小口径扬声器适宜重放高音；一般口径扬声器适宜重放中高、中低音；大口径的扬声器适宜重放低音和超低音。不管是广播、电影、电视的录播监听还是剧院、会议厅、体育场的扩声，我们都应尽可能这样去考虑。三 扬声器中阻抗的特性与声音表现近年来不少专业杂志在刊登扬声器系统的评论文章时，附加了电声测试曲线，这是一种务实的做法。主观听感与客观测试的有机结合，才有可能全面地、真实地反映被评论的产品，而不再是空洞的、片面的，甚至言过其实，文过饰非、无中生有的泛泛而论，夸夸其谈。 但是目前的评论文章往往只注重频响曲线，而视阻抗曲线的讨论，其实扬声器系统的阻抗特性真的很重要，许多听感上的缺陷都能从阻抗曲线上反映出来。 扬声器系统的主要技术参数中一般都有标注有阻抗，通常是4，或8，这个值是指额定阻抗，是一个纯电阻值，国标GB7313-87规定阻抗值优选系列为4、8、16。 扬声器系统的阻抗是一个较为复杂的问题，要说透恐怕没有几万字不行，并且太专业，太难懂，对于非专业人员也没有必要了解得过多，此文只作简单的介绍，着重谈一谈阻抗特性与声音表现的关系。 阻抗特性： 电动式扬声器的工作原理如图4-1，永磁体，上导磁板，下导磁板构成一个磁回路，在上导磁板与下导磁板极芯之间形成一个很小的均匀的磁气隙，当音圈中有交变电流流过时，音圈就会上下运动，从而推动音盆造成空气振动发出声音。 扬声器的音圈是一个由漆包线绕制而成的线圈，它不但有一定的直流电阻，还具有本身的电感。音圈在磁气隙中运动，切割磁力线，就好比是发电机，它会感应出一个与音频信号反向的感应电压，会削弱音圈中的音频信号电流，从而使得音圈的阻抗增大，这种增大会随着音频信号频率的上升变得越来越大。扬声器系统阻抗随音频信号频率变化而变化的规律，就是所谓的阻抗特性，描述阻抗特性的阻抗-频率座标图，就是阻抗特性曲线。 阻抗特性曲线主要反映了二个方面的参数变化，其一是相位，其二是扬声器系统阻抗值随频率变化而变化的规律，这些规律也会在声音表现上体现出来。图4-2是佛山市科智域电声器材有限公司生产的钟韵壹号书架式监听用扬声器系统阻抗曲线图，从此图中我们可以得到以下几个方面的信息和听音感受。 1、 钟韵壹号是倒相式扬声器系统。 扬声器单元有一个谐振频率，低于谐振频率后扬声器的输出声压以每倍频程12dB的速度下降，所以通常说揩振频率是扬声器单元的低频重放下限，简称为fo。扬声器单元的fo可以从阻抗曲线上观察得到，这一点就是阻抗曲线上阻抗值首次达到最大值（即所谓阻抗峰）时对应的频率。 扬声器单元装入箱体后fo会增高一些，密闭箱的阻抗曲线，在低端会有一个单阻抗峰，这个峰所对应的频率就是音箱的谐振频率；而倒相箱还存在一个倒相管的谐振频率，它也会出现一个明显的阻抗峰，所以倒箱式扬声器系统的阻抗曲线会有二个阻抗峰，专业术语称之为"双驼峰"，双阻抗峰之间的谷点所对应的频率就是音箱的谐振频率，从图中我们可以清楚的看到钟韵壹号谐振频率在55HZ左右，呈明显的倒相箱阻抗特征。 从谐振频率点往低端，扬声器系统尽管输出声压急骤降落，但也还是有声压输出，上期图3-7和3-8可以看到钟韵壹号的频响测试图中，-8dB点约在35Hz，这就是说它的有效频宽以35Hz为始点。 2、 钟韵壹号的额定阻抗为8 对于倒相式音箱，第二个阻抗峰后的第一个最小阻抗值即为额定阻抗，从图4-2中可知钟韵壹号为8额定阻抗。国标GB7313-87第3.8.2规定，在20-20KHZ范围内，实测阻抗值不得低于额定值的80%。 目前市场上有不少的音箱在额定阻抗上不合格，笔者见到过不少多单元扬声器系统阻抗很低，连不足2的都有，结果造成放大器无法正常工作，甚至损坏。假如读者朋友手中的音箱阻抗也是很低的话，只有一个办法，那就是换电子管放大器，变压器输出才能对付低阻抗负载。3、 钟韵壹号低频量感适度、听感丰满，瞬态优良。 倒相式音箱设计有相当的难度，箱体结构、内容积大小，吸声材料的数量与吸声系数，以及倒相管的位置、大小和长度等都会影响到声音的重播，这些影响因素也能从阻抗曲线上反映出来。 设计得当、调试准确的倒相箱双阻抗峰的峰值基本相等，并且不过余尖税，尤其是双阻抗峰 之间谷点的f0阻抗值与额定阻抗要基本接近。 钟韵壹号的阻抗曲线满足了上述技术要求，它低频量感适度、听感丰满，瞬态优良不是空穴来风，是完全有根据的。 一般来说如果双峰过余尖锐，说明箱体Q值太高，阻尼不够，会影响低频的瞬态反应，导至低频"收不住"，变得混浊；箱体f0的阻抗值若高过额定阻抗许多，说明箱体容积偏大，可以造成低频过肥或尽管声压够而力度会欠缺，当然，箱体漏气也会造成这种现象。 假如倒相箱的阻抗曲线不出现明显的双驼峰，或只有单峰，则不是设计本身有缺陷就一定是制作过程有差错。箱体容积过大在双阻抗峰中有时还会看到高频峰值明显大于低频峰值，倒相管辐射的声波太小，使得整个系统的谐振频率太低，此时的听感觉得低频下潜似乎较深，但仍会觉得量感不足、松软无力。如果双阻抗峰中的低频峰明显大于高频峰，则说明倒相管的声波幅射太强，此时低频得到了过度的人为提升，量感是大了，但瞬态响应会变差，低频段层次感会受到极大的破坏，有"量"而没有"质"。 图4-3是德国意力ELAC SLR 120音箱的阻抗曲线，图4-4是丹麦皇冠AVANCE SIGNATURE 3MK II音箱阻抗曲线，图4-5是国产惠普维真一号收藏版音箱的阻抗曲线，这些声音表现优秀的音箱都有良好的阻抗曲线作保障。 图4-3音箱设计和调试的难点关键在箱体.、吸音材料和倒相管，相对而言分频器要简单和容易得多，很多厂家和设计人员都不太注重这一点，当然也就出不了好产品。 国产扬声器系统总体水平比国外的同类产品目前还存在着较大的差距，造成这种差距的主要原因除了单元之外，恐怕主要是阻抗曲线调整技术上的差距，而频响曲线的调整对很多厂家而言都是轻而易举的事。 图4-4 图4-5图4-6、图4-7、图4-8、图4-9是4款国产名牌产品，声音表现上也还有些不尽人意的地方，原因出在什么地方？读者可以依据阻抗曲线用前面谈到的知识去分析。 图4-10和图4-11是二款售价不菲的进口音箱，从图中我们也可看出还有很多改进的余地。 图4-10 图4-11