揚(yáng)聲器的發(fā)聲基本原理是什么
揚(yáng)聲器的發(fā)聲基本原理是什么
揚(yáng)聲器是我們經(jīng)常在用的機(jī)器之一，那么你知道揚(yáng)聲器是怎么發(fā)出聲音的呢？下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)淼膿P(yáng)聲器的發(fā)聲原理的相關(guān)知識(shí)，歡迎閱讀!
揚(yáng)聲器的發(fā)聲原理
電動(dòng)式揚(yáng)聲器又稱為動(dòng)圈式揚(yáng)聲器;它是應(yīng)用電動(dòng)原理的電聲換能器件;它是目前運(yùn)用最多、最廣泛的揚(yáng)聲器，究其原因主要有三條：
1.電動(dòng)式揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)容易，而且本身不需要大的空間，導(dǎo)致價(jià)格便宜，可以大量普及。
2.這類揚(yáng)聲器可以做到性能優(yōu)良，在中頻段可以獲得均勻的頻率響應(yīng)。
3.這類揚(yáng)聲器在不斷改進(jìn)中，幾十年揚(yáng)聲器發(fā)展史，就是揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)、工藝、材料不斷改進(jìn)的歷史，也是性能與時(shí)俱進(jìn)的歷史。
電動(dòng)式揚(yáng)聲器其形狀大多是錐形、球頂形;錐形揚(yáng)聲器(cone speaker)的結(jié)構(gòu)。
錐形揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)可以分為三個(gè)部分：
1>振動(dòng)系統(tǒng)包括振膜、音圈、定心支片、防塵罩等
2>磁路系統(tǒng)包括導(dǎo)磁上板、導(dǎo)磁柱、導(dǎo)磁下板、磁體等
3>輔助系統(tǒng)包括盆架、壓邊、接線架、相位塞條。
根據(jù)法拉第定律，當(dāng)載流導(dǎo)體通過磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)受到一個(gè)電動(dòng)力，其方向符合弗來明左手定則，力與電流、磁場(chǎng)方向互相垂直，受力大小與電流、導(dǎo)線長度、磁通密度成正比。當(dāng)音圈輸入交變音頻電流時(shí)，音圈受到一個(gè)交變推動(dòng)力產(chǎn)生交變運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)紙盆振動(dòng)，反復(fù)推動(dòng)空氣而發(fā)聲。
使電動(dòng)式揚(yáng)聲器的振膜發(fā)生振動(dòng)的力，即為磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用力，這個(gè)效應(yīng)我們稱它為電動(dòng)式換能器的力效應(yīng)，其大小由下式規(guī)定：
F=B L i
式中：B為磁隙中的磁感應(yīng)密度(強(qiáng)度)，其單位為N/(A.m)<牛頓/(安培。米)>又稱為特斯拉(T)
L為音圈導(dǎo)線的長度，單位：米
i為流經(jīng)音圈的電流，單位：安培
F為磁場(chǎng)對(duì)音圈的作用力，單位：牛頓
但是，在通電音圈受力運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，由于會(huì)切割磁隙中的磁力線從而在音圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)效應(yīng)我們稱它為電動(dòng)式換能器的電效應(yīng)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為：
е=Вiν
式中：v為音圈的振動(dòng)速度，其單位為：米/秒
е為音圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，單位為：伏特
電動(dòng)式揚(yáng)聲器力效應(yīng)與電效應(yīng)是同時(shí)存在、相伴而行的。
其它揚(yáng)聲器工作原理：
〈一〉磁式揚(yáng)聲器：亦稱“舌簧揚(yáng)聲器”，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，在永磁體兩極之間有一可動(dòng)鐵心的電磁鐵，當(dāng)電磁鐵的線圈中沒有電流時(shí)，可動(dòng)鐵心受永磁體兩磁極相等級(jí)吸引力的吸引，在中央保持靜止;當(dāng)線圈中有電流流過時(shí)，可動(dòng)鐵心被磁化，而成為一條形磁體。隨著電流方向的變化，條形磁體的極性也相應(yīng)變化，使可動(dòng)鐵心繞支點(diǎn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可動(dòng)鐵心的振動(dòng)由懸臂傳到振膜(紙盆)推動(dòng)空氣熱振動(dòng)。
〈二〉靜電揚(yáng)聲器：它是利用加到電容器極板上的靜電力而工作的揚(yáng)聲器，就其結(jié)構(gòu)看，因正負(fù)極相向而成電容器狀，所以又稱為電容揚(yáng)聲器。如圖所示，有兩塊厚而硬的材料作為固定極板，極板上有此可以透過聲音，中間一片極板則用薄而輕的材料作振膜(如鋁膜)。將振膜周圍固定、拉緊而與固定極保持相當(dāng)距離，即使在大振膜上，亦不致與固定極相碰。
在兩電極間原有一直流電壓(稱之為偏壓)。若在兩電極間加由放大器輸出的音頻電壓，與原來的輸出電壓相重疊，形成交變的脈動(dòng)電壓，這個(gè)脈動(dòng)電壓產(chǎn)生于兩極間隙吸引力的強(qiáng)弱變化，而振膜因此振動(dòng)而發(fā)聲。
靜電揚(yáng)聲器的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)振膜同相振動(dòng)，振膜輕，失真小，可以重放極為清脆的聲音，有很好的解析力、細(xì)節(jié)清楚、聲音逼真。它的缺點(diǎn)是效率低，需要高壓直流電源，容易吸塵，振膜加大失真亦會(huì)加大，不適合聽搖滾、重金屬音樂，價(jià)格相對(duì)貴一些。
〈三〉壓電揚(yáng)聲器：利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)而工作的揚(yáng)聲器稱為壓電揚(yáng)聲器。電介質(zhì)(如石英、酒石酸鉀鈉等晶體)在壓力作用下發(fā)生極化使兩端表面間出現(xiàn)電勢(shì)差的現(xiàn)象，稱之為“壓電效應(yīng)”。它的逆效應(yīng)，即置于電場(chǎng)中的電介質(zhì)會(huì)發(fā)生彈性形變，稱為“逆壓電效應(yīng)”或“電致伸縮”。
壓電揚(yáng)聲器同電動(dòng)式揚(yáng)聲器相比不需要磁路，和靜電揚(yáng)聲器相比不需要偏壓，結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是失真大而且工作不穩(wěn)定。
〈四〉離子揚(yáng)聲器：在一般的狀態(tài)下，空氣的分子量中性的、不帶電。但經(jīng)過高壓放電后就成為帶電的粒子，這種現(xiàn)象稱游離化。把游離化的空氣利用音頻電壓振動(dòng)，則產(chǎn)生聲波，這就是離子揚(yáng)聲器的原理。
為了離子化，就要加20MHz的高頻電壓，而在其上重疊音頻信號(hào)壓電?？梢姡x子揚(yáng)聲器由高頻振蕩部分，音頻信號(hào)調(diào)制部分，放電腔及號(hào)筒組成。
放電腔采用將直徑8mm的石英棒在中心開孔，開成石英管，將一個(gè)電極插入其中，另一個(gè)電極所示，呈圓筒形套在石英管外面，由于采用無聲放電形式，只有中心的針頭電極有損耗，可以定期更換中心電極。離子揚(yáng)聲器與其他揚(yáng)聲器不同之處在于沒有振膜，所以瞬態(tài)特性和高頻特性都很好，但結(jié)構(gòu)太復(fù)雜。
〈五〉火焰揚(yáng)聲器：當(dāng)空氣和煤氣燃燒的火焰通過電極，電極加有直流電壓和高頻信號(hào)，火焰受音頻信號(hào)調(diào)制而發(fā)聲?；鹧鎺缀鯚o質(zhì)量，聲音動(dòng)態(tài)極好。但它有致命的缺點(diǎn)：不安全，不方便。
〈六〉氣流調(diào)制揚(yáng)聲器：又稱氣流揚(yáng)聲器。它是利用壓縮空氣作能源，利用音頻電流調(diào)制氣流發(fā)聲的揚(yáng)聲器。它由氣室、調(diào)制閥門、號(hào)筒和磁路組成。壓縮空氣氣流由氣室經(jīng)過閥門里，受外加音頻信號(hào)調(diào)制，使氣流的波動(dòng)按照外加音頻信號(hào)而變化，同時(shí)被調(diào)制的氣流經(jīng)號(hào)筒耦合，以提高系統(tǒng)的效率。它主要用做高強(qiáng)度噪聲環(huán)境試驗(yàn)的聲源或遠(yuǎn)距離廣播等。
〈七〉磁致失真揚(yáng)聲器。這是一種特殊的強(qiáng)磁體，它能在磁場(chǎng)作用下振動(dòng)發(fā)聲。
揚(yáng)聲器的種類
電動(dòng)號(hào)筒式揚(yáng)聲器
電動(dòng)號(hào)筒式揚(yáng)聲器又稱為高音喇叭，其構(gòu)造如圖1所示。主要由磁路系統(tǒng)、振動(dòng)系統(tǒng)和助音筒三部分組成。磁路系統(tǒng)和振動(dòng)系統(tǒng)裝在一起，稱為發(fā)音頭。發(fā)音頭和助音簡可以分開，各成一體。
磁路系統(tǒng)由永久磁鐵和軟鐵組成，磁場(chǎng)集中在縫隙處。振動(dòng)系統(tǒng)由帶著音圈的振動(dòng)膜構(gòu)成，音圈位于磁隙正中。音頻電流通過音圈時(shí)，受磁場(chǎng)力的作用，音圈便帶動(dòng)振動(dòng)膜前后運(yùn)動(dòng)，使空氣發(fā)生振動(dòng)。由于發(fā)音頭前面裝有助者簡，可使空氣共鳴，從而發(fā)出宏亮的聲音。
電動(dòng)紙盆式揚(yáng)聲器
電動(dòng)紙盆式揚(yáng)聲器又稱為低音喇叭，其構(gòu)造如圖2所示。主要由磁路系統(tǒng)和振動(dòng)系統(tǒng)兩部分組成。
磁路系統(tǒng)由環(huán)形永久磁鐵和軟鐵組成，磁場(chǎng)集中在縫隙處。振動(dòng)系統(tǒng)由帶著音圈的紙盆構(gòu)成，彈性片把音圈固定在磁隙的正中。有音頻電流通過時(shí)，音圈在磁場(chǎng)力的作用下，帶著紙盆前后運(yùn)動(dòng)，從而發(fā)出聲音。
組合式揚(yáng)聲器
為了提高放音質(zhì)量，擴(kuò)展有效頻率范圍，通常將幾只不同頻率響應(yīng)范
圍的揚(yáng)聲器組合在一起，裝入同一助音箱內(nèi)，構(gòu)成組合音箱。它可以使得在整個(gè)音頻范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線得到顯著改善。
揚(yáng)聲器的基本特征
(1)揚(yáng)聲器有兩個(gè)接線柱(兩根引線)，當(dāng)單只揚(yáng)聲器使用時(shí)兩根引腳不分正負(fù)極性，多只揚(yáng)聲器同時(shí)使用時(shí)兩個(gè)引腳有極性之分。
(2)揚(yáng)聲器有一個(gè)紙盆，它的顏色通常為黑色，也有白色。
(3)揚(yáng)聲器的外形有圓形、方形和橢圓形等幾大類。
(4)揚(yáng)聲器紙盆背面是磁鐵，外磁式揚(yáng)聲器用金屬螺絲刀去接觸磁鐵時(shí)會(huì)感覺到磁性的存在;內(nèi)磁式揚(yáng)聲器中沒有這種感覺，但是外殼內(nèi)部確有磁鐵。
(5)揚(yáng)聲器裝在機(jī)器面板上或音箱內(nèi)。
揚(yáng)聲器的安裝技巧
號(hào)筒式揚(yáng)聲器在農(nóng)村和城鎮(zhèn)的一些集市上仍在廣泛使用，而號(hào)筒式揚(yáng)聲器的音膜一旦損失后，要保證音膜位置的正確安裝下面介紹一種方法，能夠比較容易地解決這個(gè)問題。安裝可分兩步進(jìn)行。
第一步，選取適當(dāng)厚度紙張，裁兩條寬松~10mm，長度比中心片的直徑大20mm的紙條。然后把兩紙條互相垂直地放在中心片上(位置要取中)。為了防止它們移動(dòng)，可用一點(diǎn)漿糊把它們粘住。將紙條的兩端插入磁隙中。把音膜上的音圈對(duì)準(zhǔn)磁隙，輕輕壓下去。由于紙條的存在，這時(shí)音圈的位置正好在磁隙中間，而不會(huì)偏斜。在音膜邊緣上測(cè)涂上測(cè)涂上萬能膠，并把音頭的上蓋蓋好。對(duì)正螺孔，把螺擰緊。并在適當(dāng)位置記好上蓋上與音頭的相對(duì)位置。放置8小時(shí)，待萬能膠完全干透后，便可擰開螺絲，取下上蓋。這時(shí)，音膜已粘在上蓋上了。
第二步，把引線焊在接線柱上。取下兩張紙條，然后把上蓋蓋回去，注意對(duì)準(zhǔn)原來所做的記號(hào)。這時(shí)可用萬用表R×擋或1.5V干電池，一邊不斷碰觸兩接線柱，發(fā)出“喀喀”聲，一邊輕敲上蓋，至“喀喀”聲達(dá)最大，而且沒有摩擦聲音時(shí)，便可逐漸擰緊固定螺絲。在擰螺絲時(shí)，應(yīng)對(duì)稱地輪換旋緊，而不應(yīng)將一只螺絲旋得很緊以后，再去旋緊第二只螺絲。
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