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你不得不知道的喇叭基础知识（珍藏版）你不得不知道的喇叭基础知识（珍藏版） 2015/11/5 11:04:28 来源:艾维音响网 [ [提要提要] ]你不得不知道的喇叭基础知识（珍藏版） 艾维音响网 你不得不知道的喇叭基础知识（珍藏版） 基本架构基本架构 A.工作原理 音圈的驱动力 F=Bli B-磁间隙中的磁场强度，单位为韦伯/米 2l--音圈导线(铜线)的长度，单位为米 i--流过音圈的电流，单位为安培 这是喇叭驱动的公式 下面请看图解: 基础知识基础知识 Fo( Lowest resonant frequency；最低共振频率) = Mo = 振动系的重量；包括鼓纸(振膜)、音圈、弹波的附加、防尘盖、胶 So = 振动系的柔顺性；包括鼓纸(含鼓纸的边缘 Edge)、弹波 测 Fo 值是在【自由音场】下测得，在我们实际的量测时，务必注意喇叭的前后不可 有障碍物挡住，而影响气流的流动，否则所得的值就不正确了 比较正确的测试方式为用阻抗曲线测出的值，较准确通常测定 Fo 的电压为 1V，但 我们会碰上喇叭的功率不足 1V 的情形，在这种情况下，我们会改用 0.5V 测，但必须载明 于规格书上。

测试的电压愈高，所测得 Fo 的值会愈低，所以必须要定出一个共同的规范 Q 值：代表在谐振点 Fo 的谐振质量因素 Q 值，和电子电路的 Q 值定义一样，可以从阻抗曲线上来求得Q 愈高表示曲线愈尖 锐，以振动的现象来说，是振动不易停止，所以听起来，低音会变得浑浊 但在小喇叭的情况来说，因为低音都不易做好，所以 Q 值都高一些 Q 质的最大用处在于设计音箱时，音箱设计的着手点都从 Q 开始当然我们也可以透 过其它方法来调整 Q 值 响应曲线响应曲线 喇叭对于(输入)不同频率的电讯号，所产生音压的大小通常将 X 轴设定为频率；对 数刻度，Y 轴为音压；线性刻度主要作为判断一支喇叭好坏的重要依据，理想的曲线为 一条直线，就是对任意频率输入的电讯号喇叭响应为一致的输出 音压(db Decibel)： 定义为 db = 20 log 压力的单位为 Newton / m2 2 x 10 Newton / m (或 2 x 10 Dyne / cm ) 是人耳能听到的最低界限，我们拿 来当音压位准(0 db) 注意：db 是一个比较值，不是单位，所以我们可以改变【位准、或参考值】的值来从 新定义 db。

常用的位准值如 1 伏(V)，称为 dbV (常用在麦克风的感度上) 另外以 600 瓯姆消耗 1mW 的功率(相当 0.7745 V)为参考位准值的，我们称为 dbm (m : mW) 频率：每秒钟振动的次数，单位为 Hz (Hertz)惯称 K (Kilo = 10 ) 、M (Mega = 10 ) Hz 有效频率范围： Fo ~ (Average SPL - 10db)这是 JIS、CNS 规范的标准 中音谷：在 1000 ~ 3000 Hz 的中音范围，当一个讯号送到鼓纸的固定边，反弹回来， 恰好碰上后来赶上来的讯号，产生一个抵消的作用，在曲线上会有一个下跌的山谷形状， 这叫中音谷，是我们工程师努力要解决的工程问题 在鼓纸折环(锥缘或叫 Edge)利用不产生反弹的形状、能吸收振动的材质、涂怖吸震的 胶等为有效解决此问题的对策 失真失真 当喇叭收到一个纯音的电讯号，鼓纸相应的震动并非如预期的只产生该讯号的震动， 会有它一倍、二倍频率或 1/2 倍、1/4 倍….等等的震动，这些震动产生的声音，我们称为 【谐波 Harmonic】 失真 = x 100% P : 基本波、P ：二次谐波….P ：n 次谐波 把谐波的总能量和全部能量之比，我们称为失真，也惯称为 THD (Total Harmonic Distortion)。

增加鼓纸本体的钢性、均匀的驱动力，可以减少失真的现象 功率功率 没有仪器能一下就测定出喇叭的承受功率是多少，通常的方式都是用寿命试验来决定 详细关于喇叭的寿命试验，请参照【喇叭的寿命试验】有详细的说明 功率大并不表示声音就大，详细的关系参照它项说明注意 【功率】 和 【效率】 意义上的不同 功率：是指以电的讯号送给喇叭，消耗在喇叭上的电功率 效率：喇叭是一个换能器件，将电能转换为声能，效率是指这个转换的比值简单的 指标参数就是 db/W M 喇叭效率都不高，依我们现生产的产大概都不超过 10%，其它的能量大部分都转换成 热能和动能了 正常功率(Normal)：是指长时间工作没有问题的功率 最大功率(Maximum)：短时间，非连续性，喇叭还能正常工作的功率 功率、距离和音压的关系 Sc (SPL 换算值) = (SPL 测试值) + 20 - 10、：分别为测试距离、计算距离、: 测 试功率、计算功率 注：如原以 0.2W、0.5M 测得 SPL 为 80db，现功率不变，距离改以 1M 测，则， 80+20Log(0.5/1)-10Log(0.2/0.2) = 74 db. 如原以 0.2W、0.5M 测得 SPL 为 80db，现距离不变，功率以 0.4W 测，将得， 80+20Log(0.5/0.5)-10Log(0.2/0.4) = 83 db. 整理出功率、距离和音压的关系如下： 极性极性 以电池加在喇叭标示的正端，鼓纸是向前推出；在双声道以上的设备里，对极性的要 求就很严谨。

环境试验环境试验 包括： 高温、低温、高湿、冷热循环、冷热冲击；震动、落下；盐雾 各零件功能及材料各零件功能及材料 a.框体 塑料：ABS、ABS+GF、PBT+GF、ABS+PC 等ABS+GF 为塑料合金可以改善物性加 FG (Fiber Glass)改善钢性及耐热性 铁材：以低碳的铁材冲压而成，碳会增加磁阻，不利于导磁性 理想的喇叭框体材 料是，轭铁部分良好的导磁，框体部分不导磁，磁力线才不至于分散 b.端子板 用冲剪纤维板后铆上铆钉而成主要做为讯号引入的端点 印刷电路板(纸质板或玻璃纤维板上贴铜箔)蚀刻出接点 c.棉丝线 以铜箔围着纤维纱卷绕而成功能在提供一个缓冲的空间，音圈的震动不会直接传递 到端子的固定点，否则此引线会因拉扯而断裂 纱也以耐热性及耐疲劳度而分等级 铜箔可以分一股(一片铜箔)、两股…等卷绕，依须要是否镀上锡等 d.垫片 主要用来垫高喇叭和机壳间的距离，以免鼓纸碰撞了机壳其它还有减震、防止漏气、 防水等功用 材质有纸、EVA、CR、橡胶等，设计要考虑不能碰触鼓纸的边缘，可能使喇叭的 Fo 增 加，失去原始设计的值 e.轭铁、华司 做为磁气回路的一部分，必须尽量的减少磁阻，磁饱和系数大，防锈良好。

和框体的 铁料一样 f.弹波 用布材经树脂含浸，再热压定型而成，最近的产品也有以 PI 冲剪成型或用 Mylar 成 型者我们取其恢复性、耐疲劳性 主要的功用在支撑音圈，在音圈受驱动时，其运动时能在我们设定的间隙内，不去碰 撞金属件 基本上是一个对喇叭特性供献很小的零件，没有弹波，特性还更好，但没有弹波的产 品，量产有很高的难度 g.Bobbin 线轴 在纸上涂怖耐热及能和漆包线接着的树脂而成对于须要较高的耐热等级，有不同的 材质因应，包括树脂及纸管的材料纸管主要的功用在于使音圈能正确的在其工作的位置 此外，为了减轻重量及增进散热，可以在纸管上打孔 在纸管的材料上有牛皮纸、铝箔、PEI 的押出管、PI 卷绕管(见膜片说明)、Nomex 的 织物等列举两种常用的涂布材及其特性 h.防尘盖 防止异物落入音圈内通常这样功能的防尘盖是用不织布仿弹波的做法做的 另外可以用 Mylar 或钛合金等轻质的材料做，用于调整高音的特性，注意正或倒过来 贴其特性会有所不同 在低音喇叭里，也可以适当的设计防尘盖的形状及材质，来消除高音 i.音圈、自融漆包线 是喇叭的引擎，主要材料为铜线，先被覆一道绝缘层，再涂上一道遇醇复活或受热溶 合的树脂而成。

大部分我们所用的漆包线为醇类复活性，当线材沾过醇后，会恢复黏性，从而使铜线 黏在一起形成线圈基本上此树脂的性质和纸管上涂怖的材质类似和纸管一样，对不同 温度的要求，树脂的涂层也不一样，尤其在大功率时会产生高热，树脂更是严格要求 在生产，会用不同比率的水和甲醇参和，以达到最佳的接着效果 为了减轻音圈的重量，有内心部分是铝线再包覆一铜层，再经过绝缘、上树脂等做法 的线材，称为铜包铝线 CCAW 其它为了增加单位长度下线圈的匝数，把铜线扎成方形者，称扁平线 近来厂商有推出【高张力】的漆包线，目的是要改善音圈的可靠度 线圈的阻抗： 阻抗是由下式决定 其中 为铜线的电阻系数，ｌ为线的长度，Ａ为线的截面积实际操作时，我们也不 以上式来计算，而是由厂家提供的数据来制作，厂商会提供 Ω/㏎的数据，我们据以计算 线圈的长度 已有用完善 Excel 做的线圈公式可用 漆包线的涂布树脂对环境非常敏感，必须存放在除湿间里，妥善保存 j.磁铁 就像的电池一样，是提供喇叭动能的源头 有下列的材料在市场使用，但主流是 Ferrite 及 NdFeB，因为成本较低 在使用上，铁氧铁没有温度的问题，就是说工作温度到 100 度也没有很大的问题。

但 NdFeB 就有温度的问题，见下列曲线： 第一象限为磁铁充磁的曲线，当 H(磁场强度；单位为 Oe Oersted)增加到一定程度 后，B(磁束密度 Gs Gauss 高斯，10 Gs =1 mT )不再增加，到此为磁铁的饱和点，移去 H，曲线会回落到 Br 点，此点为剩磁点当我们转为负的 H 时，B 会像第二象限的曲线， 当 H 达-i Hc (矫顽力)时，Br 降为零 喇叭的应用在磁铁的第二象限，Br 的高低决定磁铁的总能量；叫磁能积，单位为 GsOe，因单位都很大，通用为 M Gs Oe (既 K x K 为 M，10 ) iHc 影响磁铁的耐热特性，通常来说，必须要达到 17K Oe 才能在 85 度工作另外要 注意磁铁受热导致磁性能的降低为不可逆的特性，也就是说，移去热源后，磁性能也不会 恢复 磁铁表面的强度并不是均匀分布的，所以以高斯表去测磁铁的表面场强，必须测几点 然后去平均，在间隙里的情形是一样的 另外 NdFeB 的基本素材中，Nd 和 Fe 都是很活泼的金属，很容易氧化，我们电镀上一 层保护层，才能使 NdFeB 的磁铁长期工作 有参考书可参考做精确的磁路设计 k.Mylar 决定喇叭特性最重要的关键器件。

形状、基材厚度、成型温度等都会影响整体硬度，工程师也就是在解决跟寻求最适值 制作方式：热压成型，材料依耐热性能的不同而有如下数项材料可选用 Polyester film(PET，Dupont 商名叫 Mylar) 最高可工作到 70℃ Poly-ether-imide (PEI)：主要为三菱化学出产的薄膜材料最高可工作到 90℃ Poly-imide (PI)：主要应用在电子电路的软性 PCB(printed circuit board)上，生 产厂商有调质后的特定型号，可以热压成型，可工作到 100℃ l.鼓纸 纸浆经吸盘吸起后再热压成型，这是传统鼓纸的作法 为了改善低音和瞬态响应，把鼓纸的边切去，贴上不同材质的边相对于鼓纸的膧体 来说，已经是没有边了，因此又被惯称为 Free Edge 用来当贴边的材料有【布、海棉、PU、橡胶…等】，当然还有更多更新的材料在加入 编织材料的流行，膧体本身也在变，纸浆已经不再是很普遍的材料了，最大的缺失在 吸湿性编织材料没有这些缺点，常见的编织材料有碳纤、玻璃纤维、Nomex(Dupont 的一 种材料商名)等 m.胶 可以说，喇叭全都用胶黏出来的。

我们常用的胶有： 橡胶系，像 4001 ~4005 (氯平橡胶系)，耐热性好，价平 合成树脂系，像 747H、768 等，接着性好，可惜不耐热 以上为溶剂型。