扬声器的频率特性

centian

扬声器的频率特性
前面我们讲过，扬声器的锥盆具有一定的刚性，它在低频段可以看作是一个刚体，但当扬声器的工作频率增高时，扬声器锥盆就不再是一个刚体，锥盆将会出现分割振动。此外，扬声器银盆和折环在振动时还会出现相互干扰现象。由于这些原因，当我们将不同频率的音频信号输给扬声器单元时，虽然音频信号电压保持不变，扬声器单元辐射出的声压却随着信号频率的不同而变化。扬声器的频率特性就是指当输入扬声器的信号电压恒定不变时扬声器在参考轴上的输出声压随输入信号的频率而变化的规律。扬声器的频率特性揭示了扬声器单元对不同频率的声波的辐射能力，因此，它是扬声器的重要参数之一。扬声器的频率特性可以通过频响曲线、有效频率范围和不均匀度这三方面综合表示。


扬声器的频响曲线
接触过扬声器的人大多看到过扬声器的频响曲线，它是一条记录在宽度为5cm或lOcm记录纸上的连续不规则曲线。记录纸上的X轴表示输入扬声器单元的电信号频率；Y轴表示被测扬声器单元在不同频率的电信号时所产生的声压级。我们人耳可以听到的声压范围相当大，从耳朵刚能听到的声压到耳朵感到疼痛时的声压上下相差近一百万倍，如此宽大的声压变化范围直接用声压进行测量和比较会显得十分不便。人们在实验中发现L入耳的听觉特性具有指数特性，用指数形式来表示声压级大小从客观上也能符合人的听觉分辨能力。声压级的单位是分贝(dB)，它在音响技术中是一个相当有用的度量单位。某一发声体的声压级可以用该发声体所产生的有效声压P与基准声压Pr比值的常用对数乘以20来表示。这里的基准声压Pr是指大多数听力正常的人刚能听到频率为1000Hz的声音时该声音的声压。我们通常将耳朵刚能听到的声压级为OdB，那么我们感觉震耳欲聋时的声压级只有140dB，由此可见用对数形式表示声压级的大小可以使声压级的测量和比较变得十分简单。扬声器的频响曲线目前大多在消声室中测得。被测扬声器单元通常固定在消声室内的标准障板上，测量话筒放置在被测扬声器单元的参考轴上。目前大多数扬声器的频响曲线在1m•1W的条件下测得，即输入被测扬声器单元的信号功率为lW，测量话筒沿被测扬声器单元的参考轴距离扬声器的发声面lm。信号发生器的输出信号经功率放大器放大后馈送到被测扬声器，被测扬声器辐射出的声信号被测量话筒接收后转变为电信号，经测量放大器处理后送至电平记录仪。当信号发生器的输出信号频率发生变化时，扬声器输出声压发生的相应变化便同步地被电平记录仪记录下来，这就是被测扬声器单元的频响曲线。
扬声器单元的功率
扬声器的功率是指菜些特定的技术条件下扬声器单元从功率放大器所获得的电功率引即扬声器单元所消耗的电功率，而不是指扬声器单元所产生的声功率。扬声器从功率放大器中所获得的大部分能量都转换成为热能，只有其中很小一部分被转换成声。扬声器单元输出的声功率与它输出这些声功率所消耗的电功率之比称为扬声器的效率。扬声器所能承受的功率大小是扬声器单元的一个重要指标，它的单位是W。
我们平时所听到的各种语言和音乐节目信号是一个由多种频率复合而成的瞬态信号。根据频谱分析，噪声信号是一个连续的、无规则的信号，它与我们的语言和音乐节自信号十分相似，用噪声信号模拟现实生活中的语言和音乐节目信号，对扬声器单元进行电声性能测试，常常可以获得比用纯音信号更符合实际使用情况的测试结果。目前测试扬声器承受功率时大多使用噪声信号发生器。噪声是一种不规则、间歇的信号，一般测试用的噪声信号有白噪声和粉红噪声两种，“白”和“粉红”这两个词是由这两种噪声的频谱决定的。白噪声是一种随机噪声，这种噪声信号中包含从20Hz～20kHz的各种频率，且这些噪声信号的能量呈均匀分布；粉红噪声也是一种随机噪声，但它的能量分布与频率成反比，因此，粉红噪声中的低频成分较多。测量时由功率放大器馈送给被测扬声器一定的信号功率，被测扬声器两端输入噪声电压有效值的平方与被测扬声器阻抗的比值即为该扬声器的承受功率。根据不同的测试手段，扬声器单元的承受功率大致可分成以下几种：
(1)额定最大正弦功率
扬声器的额定最大正弦功率是指被测扬声器单元在额定频率范围内输人一定电压值的连续正弦波信号，信号持续一小时扬声器单元不发生热和机械损坏时所承受的连续正弦波有效值功率，一般称为RMS连续功率(即正弦波均方根功率)。由于正弦波信号无法真实地模拟实际音乐节目中的各种瞬态信号，疏忽了实际音乐节目信号中许多比正弦波有效值高出很多的瞬态峰值信号对扬声器的影响。因此，这种扬声器承受功率的表示方法已很少采用。
(2)最大噪声功率
扬声器的最大噪声功率是指信号发生器将某一额定频率范围内的粉红噪声信号馈给被测扬声器单元，被测扬声器单元在这种功率条件下连续工作100小时后不发生热和机械损伤，这时输入被测扬声器单元的粉红噪声信号电压值的平方与被测扬声器单元阻抗的比值就叫扬声器单元的最大噪声功率。这意味着被测扬声器单元能在该功率条件下长期可靠地工作。目前国内和国外的扬声器单元铭牌上标注的大多为这种功率。
(3)长期最大功率
扬声器的长期最大功率是指信号发生器将某一额定频率范围内的粉红噪声信号馈给被测扬声器单元，每次信号持续lmin，中间停顿2min，重复10次。被测扬声器单元在这种功率条件下不发生热和机械损伤，这时输入被测扬声器单元的粉红噪声信号电压值的平方与被测扬声器单元阻抗的比值就叫扬声器单元的长期最大功率。
(4)短期最大功率
扬声器的短期最大功率是指信号发生器将某一额定频率范围内的粉红噪声信号馈给被测声器单元，每次信号持续1s，中间停顿60s，重复60次。被测扬声器单元在这种功率条件下不发生热和机械损伤，这时输入被测扬声器单元的粉红噪声信号电压值的平方与被测扬声器单元阻抗的比值就叫扬声器单元的短期最大功率。
(5)音乐功率
扬声器的音乐功率的定义是在短时间内输入被测扬声器单元的功率不会在主观听觉上使人感觉到有明显的失真和永久性的机械损伤。被测扬声器单元在这种功率条件下测得的功率最大，通常可以达到额定最大噪声功率的4倍。音乐功率大多用于广告宣传，在实际使用中没有太大的意义。

audio125

支持:victory: