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揚聲器基本工作原理知識
揚聲器是能把電信號轉換成聲信號并輻射到空氣中去的電聲換能器。下面是由小編為大家分享有關(guān)于揚聲器基本工作原理知識，歡迎大家閱讀瀏覽。
一、術(shù)語(yǔ)
揚聲器(speaker loudspeaker),俗稱(chēng)喇叭;1993年出版的《電聲辭典》指出：揚聲器是能把電信號轉換成聲信號并輻射到空氣中去的電聲換能器。
據有關(guān)資料記載，最早發(fā)明揚聲器在1877年，德國人西門(mén)子(D.W.Scimens)指出了揚聲器雛型專(zhuān)利，他首先提出了由一個(gè)圓形線(xiàn)圈放置在經(jīng)向磁場(chǎng)組成的電動(dòng)結構。
924年，美國的賴(lài)斯(C.W.Rice)和凱洛格(E.W.Kollogg)發(fā)明了電動(dòng)式揚聲器。
二、揚聲器原理
揚聲器應用了電磁鐵來(lái)把電流轉化為聲音。原來(lái)，電流與磁力有很密切的關(guān)系。試試把銅線(xiàn)繞在鐵板上，然后再接上小電池，你會(huì )發(fā)現鐵板可以把萬(wàn)字夾吸起。當電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向就由右手法則來(lái)決定。
揚聲器同時(shí)運用了電磁鐵和永久磁鐵，假設現在要播放C調(頻率為256Hz，即每秒振動(dòng)256次)，唱機就會(huì )輸出256Hz的交流電，換句話(huà)說(shuō)，在一秒鐘內電流的方向會(huì )改變，256次。每一次電流改變方向時(shí)，電磁鐵上的線(xiàn)圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也會(huì )隨著(zhù)改變。我們都知道磁力是同級相拒，異極相吸的，線(xiàn)圈的磁極不停地改變，與永久磁鐵一時(shí)相吸，一時(shí)相斥，產(chǎn)生了每秒鐘256次的振動(dòng)。線(xiàn)圈與一個(gè)薄膜相連，當薄膜與線(xiàn)圈一起振動(dòng)時(shí)，便會(huì )推動(dòng)了周?chē)目諝�。振�?dòng)的空氣，不就是聲音嗎?這就是揚聲器的運動(dòng)原理了。
三、揚聲器在全世界每年的產(chǎn)量數以?xún)|計，它在通信、廣播、教育、日常生活等方面有廣泛的用途，和布、帛、菽、粟一樣成為人們不可須夷離開(kāi)的東西。對從事?lián)P聲器的設計、制造的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對揚聲器的理論、實(shí)踐、工藝等方面需要深入，對系統全面的了解。有人講揚聲器很簡(jiǎn)單，不過(guò)是雕蟲(chóng)小技，誰(shuí)都可以生產(chǎn)揚聲器，這話(huà)不能說(shuō)全無(wú)道理，聲學(xué)本來(lái)就是一個(gè)小學(xué)科，揚聲器更是一個(gè)小器件。不過(guò)十幾個(gè)到幾十個(gè)部件，生產(chǎn)的門(mén)檻的確不高，單問(wèn)題的另一面是揚聲器又不容易做好。
揚聲器是一個(gè)電聲器件，是電聲學(xué)研究的內容之一。電聲學(xué)是包括電子學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)、磁學(xué)等的交叉學(xué)科。揚聲器雖然只有不多的幾十個(gè)部件，但是其復雜繁難的程度遠遠超過(guò)我們的想象，這是因為以下幾點(diǎn)：
(1)揚聲器的能量轉換層次多，反饋多。通常遇到的器件能量轉換只是一種一次。例如電動(dòng)機是將電能轉換為機械能。發(fā)動(dòng)機是將機械能轉換為電能。電燈是將電能轉換為光能。電池是將化學(xué)能轉換為電能，這里發(fā)生的只是一種能量向另一種能量的轉換。而揚聲器有所不同，他是將電能轉換為機械能，再將機械能轉化成電能，這是在諸種轉換器中不常見(jiàn)的。它的層次多、反饋多自然帶來(lái)系統的復雜性和多樣性。在一個(gè)揚聲器系統中同時(shí)存在電學(xué)部分、聲學(xué)部分、能和力學(xué)部分(機械振動(dòng)部分)。
(2)揚聲器工作狀態(tài)不僅是靜止的，而且是振動(dòng)的，這種振動(dòng)又是在三維空間。這個(gè)三維空間的振動(dòng)系統具有多個(gè)邊界條件，因此它的振動(dòng)分析極為復雜，一般的數學(xué)工具已不夠用。荷蘭學(xué)者Frankort等導出錐體微分方程，具有14個(gè)變量的聯(lián)立一階微分方程，而且揚聲器的振動(dòng)還與頻率和時(shí)間有關(guān)，實(shí)際上它處于多維空間之中。
(3)揚聲器振動(dòng)系統只在低頻區為一集中參數系統。在頻率升高時(shí)振動(dòng)系統不再是剛體。在分析揚聲器時(shí)，常采用等效電法，將揚聲器看成由集中參數組成的等效電路。因此我們對電路理論是熟悉的，所以用電路理論來(lái)分析揚聲器會(huì )得心應手。在分析揚聲器振動(dòng)時(shí)，假設揚聲器是一個(gè)剛體，這樣扥洗起來(lái)相對方便。但是上述的假設只是在地音頻段是合適的，在頻率升高時(shí)，揚聲器不再是集中參數元件，揚聲器振膜會(huì )出現分割振動(dòng)。因此在高頻段，由剛體振動(dòng)假設導出的分析一律失效，由等效電路推出的公式失效。
分布參數系統的特點(diǎn)還在于這些分散元件并不是彼此無(wú)關(guān)的。具體來(lái)說(shuō)，振膜上的每一點(diǎn)振動(dòng)都不相同，每一點(diǎn)振動(dòng)都有不同的振幅與相位，而每一點(diǎn)又相互影響。
還可以同我們熟悉的電子技術(shù)相比較，因此有了物流性能為大家所熟悉的電學(xué)元件(電阻、電感、電容、晶體管、集成電路......),以及大家所熟悉的電路原理，按電路圖可以裝配一個(gè)放大器，用這些元件不論是經(jīng)驗豐富的工程師還是初出茅廬的中學(xué)生其差別是有限的。但是對于揚聲器、音箱來(lái)說(shuō)，就沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。相同的單元組裝音箱，若經(jīng)驗不同，可能有相當大的差距。
(4)揚聲器的評價(jià)不僅取決于眾多的客觀(guān)測試指標，而且目前客觀(guān)測試指標不能完全概括揚聲器的質(zhì)量。
揚聲器的客觀(guān)測試指標有數10項之多，而且有增多的趨勢。大多數測量要求在消聲室內進(jìn)行。盡管現在有了計算機輔助測量，但仍然代替不了消聲室的測量。
揚聲器的主觀(guān)評價(jià)是不可缺失的，而主觀(guān)評價(jià)又帶有極大的離散性，它往往因人而異，因時(shí)而異，因地而異，因曲而異，并且自覺(jué)或不自覺(jué)地受到各種心理暗示的影響。評價(jià)的結果不僅取決于聆聽(tīng)者的修養、素質(zhì)、心理狀態(tài)，而聲音本身是轉瞬即逝的，其難度高于其他需主觀(guān)評價(jià)的項目，比如評酒評茶等，它涉及心理聲學(xué)、生理聲學(xué)、環(huán)境聲學(xué)、音樂(lè )聲學(xué)、數理統計方法等。
(5)揚聲器制造工藝又涉及造紙、化工、粘合劑、金屬加工、磁體制造等許多工藝領(lǐng)域，提現了它的綜合性與多樣性。其中揚聲器振膜材料的變化尤為重要，在幾何形狀不變的條件下僅僅改變振膜的材料，不僅客觀(guān)測試指標會(huì )變，主觀(guān)音質(zhì)也會(huì )發(fā)生改變。
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