zazong 发表于 2006-7-21 21:30:00

扬声器的中频特性



和低频一样,中频也没有严格界定。在音乐里中音解释为“自然音阶中的第三音级,即C大调中的E音”。在乐器中有中提琴、中音号、中音长号中音长笛等。大体上可将低频后的三个倍频程,320Hz~640Hz、640Hz~1280Hz、1280Hz~2560Hz 定为中频范围(实际应用中划分有交叉重叠)。中频区有力度、响亮、开阔的感觉。

对于电动式锥形扬声器而言,进入中频区扬声器振膜由活塞振动向分割振动转移,这时扬声器频率响应曲线上出现中频峰谷,会对音质产生不利影响。分析中频峰谷产生的原因,找出消除中频峰谷的办法是扬声器界共同关心的问题。中频峰谷的消除也是扬声器设计师功力的考验。我们注意到世界上大多数扬声器厂提供的频率响应曲线,中频峰谷都是很小的。

中频峰谷与折环共振

折环是振膜的一部分,由柔软材料组成,保证振膜只沿轴向上下振动。折环有多种形状,常见的是波浪形,它相当于一个顺性元件,但是其顺性却与频率有关。低频折环类似于一个绷紧的膜,随振膜上下振动。在中频时折环就会像一个柔软的弹性膜那样振动,本身会有固有振动,如图1所示,它相当于两端固定的一次谐振,以far表示。还会出现一端固定的二次谐振,以fr表示,通常称为折环的反共振。图2所示为扬声器的声压频率响应、音圈的速度振幅特性。

图1 折环的振动方式

(a)低声频段;(b)far;(c)fr。


图2纸盆扬声器的折环共振

(a)扬声器输出声压特性和音圈速度特性:

(b)一次谐振far和反共振fr。

由此特性可以看出,当频率位于far时音圈的速度最小,由于折环谐振辐射声压,在频率响应曲线出现一个小峰。而在fr处音圈速度达到最大值,因为此时振膜与折环的振动速度相位相反,总的声波互相抵消一部分,形成了所谓中频谷。从图3示意可以看出,振膜部分和折环相位相反。如果振膜硬度不够,反谐振引起的节点位置,就会出现在振膜边缘,如振膜边缘强度不够,则fr更低,中频谷也较深。

为了减小中频谷,采用难以产生共振的折环材料(各种橡胶、泡沫塑料); 在折环上涂阻尼胶; 采用难以产生谐振的折环形状; 提高振膜的强度。


图3 振膜和折环相位示意图

振膜的分割振动

扬声器频率响应曲线上的峰谷产生的另一个原因就是振膜的分割振动。当频率升高,振膜不再像一个刚体活塞振动,从振膜中部到边缘的振动传播时间不能忽略不计。这时振膜本身会产生谐振,振膜上相邻表面单元可能产生反相振动。Comington 提供了160mm扬声器振膜分割振动之例。图形如图4所示,图中用+和-表示的区域是相反相位振动的振膜表面。

图4 在不同频率时振膜的局部振动 (分割振动)

在振膜上径向和横向的驻波是引起分割振动的原因。从振膜中心向折环传播的声波,如果在折环有反射,反射波和前进波叠加而形成驻波。为减少分割振动,可以提高振膜材料的刚性和内阻尼; 可以在振膜表面涂一层阻尼胶。

我们常说没有绝对理想的好扬声器,分割振动的存在就是一个注脚。

分贝网 发表于 2006-7-21 22:16:00

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