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    音箱入门--音箱的声学结构
    2019-07-19

    如果你将扬声器从音箱中取出,同样的给上信号,扬声器依然能发声,但声音会变得很小,这是为什么?因为扬声器振膜工作时,会同时驱动振膜前后的空气形成两组声波,但这两组声波的相位相差180度,也就是说,这两组声波峰谷相对,会相互抵消,使得声压下降,这和我们设计的煲箱软件的降噪原理有些相似。为了让声音变得更有效率,扬声器需要配合板子使用,这些板子被称为障板。这些障板的不同组合,形成了不同的箱体,与扬声器配合形成不同的结构,这些结构被称为声学结构,它决定了音箱的一些基本特征。

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    密闭式

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    密闭式,又叫封闭式。顾名思义,即完全封闭的结构,它的设计目的就是为了完全阻断扬声器向后驱动时发出的声音,这种声学结构简单,便于设计,它曾经是音箱的主流形式,也是土炮党所钟爱的一种结构。但随着有源音箱的发展,密闭式的声学结构不再显得那么受欢迎,主要原因是密闭式不利于散热,对于内置功放模块的有源音箱来说,这种结构会降低电气方面的安全性。到目前为止,还能看到一些2.1音箱的卫星箱采用这种结构。

     

    封闭式音箱内贴附较厚的吸音材料,可以吸收声波,以有效地防止声短路.即防止人射波与反射波的相互抵消。由于向箱体后面辐射的声能无法利用,因而密封式音箱的放音效率比较低。封闭式音箱的容积有限,在振膜背面形成一个空气“弹簧”,使扬 声器系统的谐振频率升高,使低频响应变坏。可知,谐振频率不太低 的扬声器不宜作封闭式音箱;橡皮边式扬声器的谐振频率比较低,较适于作封闭式音箱。封闭式音箱体积比较小,很适于摆放在空间较小的厅室内。一般 书架式、悬挂式音箱等都可作成封闭式音箱。

     

    当扬声器工作时,振膜会前后驱动,箱体内的气体的体积会产生变化,随之而来就是气压产生变化,它会与外界的气压形成相互作用力,向内或向外顶托振膜快速回位,如同有个“空气弹簧”一般,这个特点决定了密闭式声学结构的音箱会具有良好的响应速度,通常情况下,密闭式能让声音变得干净清晰,具有质感,具有良好的响应速度,整体不会拖泥带水,低频衰减平滑柔和。但同时,这个特性也会限制振膜的行程距离,使得推动的空气体积变小,这会降低效率,尤其是低频的量感。

     

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    倒相式

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    倒相箱是目前应用最为普遍的音箱,它在密闭箱的基础上增加了一载导管(倒相管),导管一端跟箱内的空气连通,另一端通过箱壁上的开口(倒相口)通往箱外。当喇叭单元的振膜运动时,一方面直接对外辐射声波,另一方面又压缩(或扩张)箱内的空气。使箱内的控制气从倒相口排出来,这样,倒相口就成了策动空气的“第二振膜”,如果设计得巧妙,倒相管-箱体系统可以刚好使振膜后向辐射的声波倒相180度(倒相箱因此而得名),这样从开口处辐射出去的声波就与振膜前方辐射的声波同相了,而同相的辐射使声能得到叠加,于是加强并延伸了音箱总体上的低频响应。

     

    倒相式又分为前倒相、后倒相,即指的倒相管的指向,这两种形式最为常见,也有将倒相管开在顶部的,例如创新的T20、HD50等。倒相管的指向对本身不会影响性能,但会影响摆位,例如后倒相的音箱,摆放时应该注意离墙位置,避免过度反射造成的声音浑浊。倒相式还可以通过倒相管交换声学腔体内外的气体,带走热量,这种结构,用于有源音箱设计时能提高电气稳定性和安全性,因此大部分有源音箱均采用倒相式。

     

    封闭式音箱把锥盆后面辐射的声波完全吸收掉,使大约1 2的 声能被浪费掉。设置倒相孔后,充分利用了扬声器的后辐射声波,使 听音房间的低频辐射强度明显提高,并扩展了低频重放的下限频率。封闭箱在其共振频率附近锥盆振幅最大,由定心支撑片等非线性 位移所引起的失真也最大。设置倒相孔后,倒相孔空气质量的声阻作 用,使共振频率附近锥盆振幅为最小,可使非线性失真减到最小,改善了音质。在大音量输出时,这个优点可显示出更明显的效果。倒相式音箱的容积可小于封闭式音箱。若要求重放下限频率相同, 倒相式音箱的容积减小到封闭箱的60%〜70%。另外,倒相式音箱的共振频率可设计为等于甚至低于扬声器共振频率,故倒相式音箱可使 用较廉价的纸盆扬声器。倒相式音箱也有些缺点。在音箱谐振频率以下的低频带辐射声压 级衰减比较快,易产生低频“隆隆”声;另外,倒相式音箱的箱体和 结构比较复杂,制作和调校麻烦一些。

     

    被动振膜式

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    被动振膜,又叫被动辐射器、空纸盆。它也是一个发声器,但它本身不具备主动驱动力,它不包含驱动系统,它依赖主动扬声器工作时,压缩声学腔体内的空气,被驱动而发声。这种技术出现得很早,但真正被广泛使用,是随着微型音箱的兴起而来。这种技术实际是在增加振膜的驱动面积,以推动更大体积的空气获得低频量感。这种结构也是全封闭的,因此腔体内外也容易形成气压差,而产生相互顶托振膜[包括主动和被动的]的效果,这点和密闭式结构相似,但声音特点却并不相同。这取决于主动振膜和被动振膜的面积比例,如果被动振膜很大,甚至大于主动振膜,振膜每个面积单位获得的作用力就相对小,顶托作用就不会明显,声音的响应速度会变慢,振膜的容易失控,反之,如果被动振膜较小,顶托作用就明显,声音的表现就会有类似密闭式结构的特征。

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