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[资讯] 教你看懂扬声器单元的各项数据

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发表于 2009-11-11 09:27:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
以下面一款型号6寸半低音单元为例,它的参数表可以在商城找到。以它的数据为例:
' w  D) c: L3 q( _' A
+ c/ d$ N( Z, o8 G  g- n& P% V: \www.audioapp.cn  audio app


! g2 G0 z' N5 D* x& @" D9 I第一部分是关于这个单元的特征的纯文字描述:这类单元是一种紧凑型短音圈单元,带有环形钕磁。申请了专利的磁路提供了非常长的线性冲程,同时力系数很高。上夹板设计成可以“引导”磁体附近后向气流的形状,同时由于铸铝盆架的设计非常开放,这个单元真正避免了声压缩。
$ D$ X$ g) O& }3 Y0 v9 I& M4 S8 K( l) owww.audioapp.cn  audio app

接下来,就是所谓的"DriveHighlights"部分,也就是这个单元的亮点所在。写的是“钕磁,短音圈磁路系统,特长线性冲程”。
/ f0 U8 g: u  H1 i" R1 Q1 _' h0 }  l) i4 \: H6 X/ Pwww.audioapp.cn  audio app

第二部分就是参数表,放大看一下:
4 a' u% R1 Q7 a! H& t: S6 n
- q% b3 U/ E  e5 J# ^& e3 D' o9 @  Q( X! F' n2 y2 pwww.audioapp.cn  audio app


9 ?% G; a4 f0 i! {! E+ r& F参数中英对照:# q% O- c& ]) Z$ ^3 {1 t4 i! W* Bwww.audioapp.cn  audio app

fs:谐振频率(单元自由场谐振频率,单元阻抗峰所在频率,此处电相位角为0度)
0 b  W5 F. O: O( tQms:机械品质因数(此处s代表扬声器单元Speaker,下同)# b% R" R/ Q7 _2 W* q0 S/ b8 P7 Bwww.audioapp.cn  audio app

Qes:电品质因数
+ a9 ^# ^$ ?, b! E) WQts:总品质因数) \1 Q+ T: \/ o4 S" ]www.audioapp.cn  audio app

BL:力系数(磁隙磁通密度B与位于磁隙中的音圈导线长度的乘积)
7 X- l7 H  o8 A, w' _Rms:机械力阻& Y: v' ]: G& @& G% u/ lwww.audioapp.cn  audio app

Mms:总振动质量(包含所推动的空气负载,不含空气负载的为Mmd)
2 }: v0 }- X: W* S8 rCms:悬挂顺性(由折环与支片的顺性构成)
8 }/ e8 d" C! }- X) o, zSd:有效振动面积
9 ~4 X9 `: H% Q6 t; g+ pVas:等效容积: J) o3 T. x) ]2 e1 T# j7 R9 wwww.audioapp.cn  audio app

Sensitivit:灵敏度+ C7 T6 h% d. o0 X5 x1 Dwww.audioapp.cn  audio app

在这个表中,所有的数据又分成了四个部分分别是电参数、T/S参数、额定功率、音圈和磁体参数。6 M  K, Q3 r, r5 X1 M9 ^% Xwww.audioapp.cn  audio app


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 楼主| 发表于 2009-11-12 13:39:13 | 显示全部楼层
1. 电参数
# }! J( h0 x% ^7 _0 a; y" @8 H3 `4 s: I" ~$ b5 m2 Bwww.audioapp.cn  audio app

在电参数中,首先是“nominalimpedance",即额定阻抗,或叫标称阻抗、名义阻抗。什么意思呢?一般是指单元谐振峰后面(频率更高的方向)阻抗最低点的近似值。
. x5 t/ B6 j0 f% P) j( w' p! q+ ~1 k+ S0 `2 s8 C  swww.audioapp.cn  audio app


( v, o. U& \/ H$ s6 I( o: Q& u) \  w- m# m/ N2 Q: h0 twww.audioapp.cn  audio app


) _# F, K/ a/ x6 r  w本文我们研究的这个单元最低点大约在150赫兹处,数值大约是7.5ohm(下面写的Zmin就是),近似值就是8ohm了。那如果是7.1ohm呢?还是标成8ohm。大多数单元的额定阻抗不是8ohm,就是4ohm。5ohm、6ohm的情况很少。: b' j$ p; ^& H  f% e: G& l1 ywww.audioapp.cn  audio app


$ t! i& E7 A! y/ h/ s+ o8 }* rScanspeak的这个18wu也有4ohm的版本,即18wu4741标称灵敏度稍高一些,但换能效率(电能转化为声波的机械能)实际上是更低的。
( Z: H4 r: E8 j2 @& f) ^, B
# q+ K: T+ k" J, T( _; v5 \Zmax,阻抗最大值,就是谐振峰处的最大值,并不重要。重要的是另外两个参数――直流电阻Re和音圈电感Le。直流电阻Re将和下面的T/S参数一起用到。: z% D# p- n7 k; A% ~( u3 Ewww.audioapp.cn  audio app


& e3 x& \; r( d4 |这个单元的Le为0.41mH,说明磁路中应该加有短路环,如果没有加短路环的话,可能在1mH左右。有人说Le越小声音越通透、细节越多,有一定道理。因为如果某个单元的音圈电感明显较低的话,意味着磁路中使用了某种形式的短路环,一般可以有效地降低失真,所以常常有更通透的声音表现。但这也不是绝对的,因为失真还与很多其他因素有关。# k0 `6 O5 {* {% Pwww.audioapp.cn  audio app


9 _* h4 o9 I, E9 S4 z另外一方面,音圈电感的降低也会改善单元的高频响应,但这不是导致更通透的原因,因为高频响应的改善程度通常有限,并且在分频系统中,往往落在低音单元的实际工作频率范围之外。
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. B. _. c# w( X3 Q/ i2. T/S参数9 b6 s8 r; {6 v# p. Y' c2 X% Lwww.audioapp.cn  audio app


4 m: y' \; j$ p6 F% F: @T/S参数是选择箱体类型及大小的重要参数,T和S分别是Theiel和Small这两个对扬声器系统做出划时代贡献的牛人名字的首字母,1982年美国工程标准委员会就把它作为扬声器的标准参数,如下图:
2 B2 d  H4 h+ T  n2 G+ `# O% |2 B1 R1 Jwww.audioapp.cn  audio app


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: x) p* i! [2 M# E1 u+ Qwww.audioapp.cn  audio app

严格说,它们应该叫做T/S参数集,因为包括了许许多多的具体参数,到底有什么用?怎么用?
+ b/ `4 ?/ Y* s8 d6 }
5 p! [6 f, S3 t其实它主要是用来判断这个低音单元(对于高音单元意义不大,只以低音单元为例)适合采用何种类型的箱体,是密闭箱还是倒相箱,又或是其他类型。更重要的是,这个单元需要多大的箱体,大概需要什么样的调谐方式。
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怎么用呢?既然它是一个参数集,说明这一整套的参数都挺重要的,互相之间存在关联,并且是一起起作用的。如果只看其中的一两项,是无法做出准确的判断的。比如说,大多数朋友都了解的单元自由场谐振频率fs和单元的总品质因数Qts,只用这两个指标,无法准确地解决什么问题。那到底是要怎么办呢?只有一个办法,就是实际地用它来初步设计一个箱体,看看是否符合我们的要求。2 J- |: t" u  `, s6 \, V0 c$ e2 ywww.audioapp.cn  audio app


5 x  ^7 X( J2 M8 W& B& s不过,这里不能不提到Small当初提出的一个现在仍被广泛采用的简便方法:用EBP来判断单元适合什么样的箱体。什么是EBP?它是Energy Bandwidth Product(能量带宽积)的缩写。计算方法很简单,就是fs/Qes。比如上面这个18wu8741,fs是31Hz,Qes为0.37,它的EBP就是31/0.37≈84。0 [4 H9 {+ `( |& pwww.audioapp.cn  audio app

" @5 S* H( l  l  |- b2 ewww.audioapp.cn  audio app

一般认为,EBP小于50的比较适合采用密闭箱;大于90时,比较适合采用倒相箱;在50和90之间的,则两种箱体可能都适合,比如说这个单元。请注意,这只是个非常粗略的估计!最好还是实际应用这些参数来设计几个箱体看看具体情况如何!7 w; a/ L' g6 y8 w6 x( M7 F' mwww.audioapp.cn  audio app


! U; v' P$ f' U2 D& @那么,怎样具体应用这些参数来设计箱体呢?可以参照一些设计表格,建议还是用适当的软件进行模拟。0 d6 Z/ }. l' Owww.audioapp.cn  audio app

4 @, g7 `0 u0 x4 dwww.audioapp.cn  audio app

最容易上手的还是LspCAD。我们只要把这些参数中的一部分输入LSPCAD中就可以进行设计了。所要的基本参数是:Re,fs,Qms,Qes,Qts Vas,Sd等,有了这几基本个参数,LSPCAD就会算出其余的几个参数。
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( `/ H5 |2 Z2 r2 x" Swww.audioapp.cn  audio app

关于用LSPCAD设计箱体的具体方法,请参阅RLC的帖子。虽然这个帖子只介绍了倒相箱的设计方法,但密闭箱无疑是更简单的。用LSPCAD进行大致的模拟设计之后会发现,如果采用密闭箱,大约需要14升的箱体(Qtc=0.7),f3约为63Hz;而采用倒相式设计的话,大约需要20多升的箱体,f3大概约为40Hz多一点。) V" j6 c- X; Vwww.audioapp.cn  audio app


# I2 `8 j4 U: e当然,这只是最粗略的直接按照某种表格设计方法得到的结果,而且单元的实际T/S参数常常与datasheet提供的有所出入,但我们可以据此做出有助于选购的判断。; O3 S, v0 O. E* Y+ u' T1 z3 Awww.audioapp.cn  audio app


9 u, W& S7 b; i( V% U  G5 X3. 功率参数
3 l, P" B$ G' f; B9 v
4 x2 ^/ P$ J: m# t5 T5 ^# \/ C这里有两项:第一项是100h RMSnoise power,即100小时的均方根噪声功率。它的意思是,连续100小时给扬声器单元施加噪声信号,不会导致单元损坏的最大均方根功率。/ z' N! w' A# |6 O7 S8 hwww.audioapp.cn  audio app


6 i! h( Z2 N/ e& a# y第二项是Long-termmax power,长期最大功率。这又是什么意思呢?长期到底是多长?按照IEC 60268-5,所谓的“长期”就是1分钟,也就是给单元施加节目信号在1分钟内不会导致扬声器损坏的最大功率。% Y1 A5 M* X8 wwww.audioapp.cn  audio app


8 y2 k  k8 f+ \; l* |2 y从上述的内容可以看出,单元的额定功率是关于单元能承受多大功率而不会损坏的概念。
  d' E* B1 ~9 S# M' e" |4 m
' _+ R% Z0 \7 e1 s. E/ k6 a许多人关心这个功率与组建音响系统时,搭配的功放的功率有什么关系?可以说,它们绝对不是简单的1比1或是多少比例的关系。功放的额定功率是指功放的最大不失真功率,与扬声器这个承受功率不是一个概念。
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4. 音圈与磁体参数
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从喇叭单元的基本结构中我们了解到,音圈与磁体的结构及几何尺寸影响扬声器单元的功率、失真、线性输出能力等多方面的性能,所以这方面的参数也有重要的参考价值,甚至比T/S参数更值得我们关注。
0 T$ d0 g! |: q  U5 a8 D/ Z6 L+ N2 ?1 s/ q1 T* D( W  hwww.audioapp.cn  audio app

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/ _$ {+ v+ G  i. B表中列出了音圈的直径、绕宽,磁隙的高度以及线性冲程等指标。其中,音圈直径与单元的承受功率有较大关系,而绕宽及磁隙共同决定磁路的结构类型与线性冲程。6 d" ~) Y" L2 `* F+ r, a4 awww.audioapp.cn  audio app

4 B% H% t4 |6 F0 qwww.audioapp.cn  audio app

从表中可知,这个六寸半单元具有一个较大直径的音圈,为42mm。而磁隙高度相当长,高达20mm(一般的多为4-5mm),这就是这个单元的特点所在,虽然磁体看起来并不算大,但通过使用钕铁硼磁体和特殊设计的磁路,做出了一个很夸张的磁隙,虽然它的音圈绕宽并不算窄,仍然达到8mm(当然,比普通的长音圈设计还是短得多),最后获得了一个长达9mm的线性冲程(Xmax,单向的。如果按双向的p-p计算,那就18mm),甚至超过了大多数长音圈结构的六寸半单元。9 K, Q0 @9 \, ?www.audioapp.cn  audio app


6 j( c! p3 X5 s% }$ @2 ?上面说到功放的额定功率是按最大不失真输出功率计算的,如果我们想把这个“最大不失真功率”的概念移植到扬声器单元上,那么就要考虑多大的输入功率会使这个单元达到它的Xmax。
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不过,这还是和具体的箱体设计有关,而且无法一眼看出,需要实际模拟后才可以明确。顺便说一下,考虑单元或音箱的输出能力时,功率并不重要,重要的是输出的声压级。7 x3 x+ {( V" q* b# N1 e+ ewww.audioapp.cn  audio app


' N$ @0 @$ b7 I( v; \5. 频率响应! c# D6 R$ \: g" F- Nwww.audioapp.cn  audio app


& i. _2 C" _2 o# C! j3 F1 a8 ]频率响应曲线,两个坐标轴,横轴是对数的频率,纵轴是线性的声压级。多数朋友没有认真观察,所以就没看清楚了。比如这个8741,官方给出的这个图,很平直吧:, g" o" u" F( B( O# cwww.audioapp.cn  audio app

) D' H, T$ `/ fwww.audioapp.cn  audio app

后来Scanspeak又给了个这个图,频响好象没那么平直了?盆裂峰高达10dB,其它频段也明显不平直:" k# T( r0 ?: m8 p8 R( @www.audioapp.cn  audio app


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. W- R/ C9 p  u: T8 H; P- H. g/ @6 i4 L) I8 k( Y! D2 g, U- ^www.audioapp.cn  audio app

这两个图是大体其实是一致的,主要是纵轴的比例改变了一些(单元应该也不是同一个,所以盆裂峰的形状大小的确也不相同),但看起来就完全不同了,所以还是要认真地观察。: d3 B2 A: q( \$ ~6 c4 owww.audioapp.cn  audio app

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另外,同样的单元在不同的测试条件下,结果也会有很大的不同。最常见的例子,就是大家都觉得SEAS的频响曲线不好看,原因是什么?其实很简单,除了纵轴的比例不同外,SEAS的低音单元全都是上箱测量的(它也在datasheet中给出每个箱子的大小),与大多数单元是上标准障板测量的不同。7 |% G% h' n; Ewww.audioapp.cn  audio app

7 Q, c2 l4 I0 q6 b- K5 zwww.audioapp.cn  audio app

与标准着板相比,上箱测量时存在明显的“障板跌落”或称“阶状响应”,中低频会比中高频下跌6dB左右,所以看起来就都没那么平了。而粗放的测试也会造成许多不应该有的偏差,这是另话了。
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又有一些公司给出的产品数据中,纵坐标被压得厉害,甚至曲线是经过平滑处理的,那再大的峰谷都可能被夷为平地,还能有多少参考价值?话说回来,从这个频响曲线上能看什么,要看出什么?
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首先,如果曲线不是经过平滑处理的,那么曲线上的峰谷较少较小,可能意味着失真较低。这个在喇叭单元的基本结构中我们讨论过。大家可以继续讨论这一点是否有道理。不过,话必须说回来,这样的推测基本上是没有什么用的,因为要做这样的推测,得有一定的经验积累,而且还不一定准确。想准确地知道失真情况,只能实际测量。
" z0 B2 L" @7 g  B
' g9 G- d, _+ M其次,如果曲线有大的峰谷,那么就应该考虑,分频设计时能不能有效地控制这些峰谷,如果不能,就应该避免。比如这个8741,明显的盆裂峰落在5KHz左右,高度约为10dB,爬得最快的部分(2.5-4KHz),其斜率大约也是10dB/oct,如果分频点放在2KHz左右,是可以控制的,甚至有可能不用加RLC。
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3 _7 e! Y& A% F7 }" H. r8 zScanspeak 18wu 8741低音单元
& N* X; f% `$ j( ^" t' A6 j
2 P% H* F* @) r7 r" F5 v* C$ g再次,还应该关心离轴响应的情况。上图中的频响曲线有三条,黑、绿、红,分别是轴向,偏轴30度和60度的响应曲线。在2KHz以上,这三条线,特别是0度与30度的开始大辐分开,表明高于这个频率,单元的指向性变差,因而分频点不应该高于2KHz太多。
% R+ L4 I1 _4 i/ f+ C1 _. T
2 G* i$ v- \$ I6 V3 S另外,许多朋友的两分频系统动不动分到4K,5KHz,我觉得通常是不合理的,除非你的高音单元太差太差。观察大多数单元的指向性和失真情况,一般5寸的最好分在3KHz以下,6寸半的最好在2.5KHz以下,而8寸最好不要高于2KHz。但高音可能吃不消?那就换高音!
9 t, g) [5 g: h$ N
! H$ ]6 V* B& B% ]0 l+ `+ P观察频响曲线时,除了要分析这个曲线是怎么测出来的之外,看的主要就是分频可能需要怎么设计,能不能设计得好!未经过分频处理的单元的频响曲线,犹如璞玉未琢,可能很难看,但并不能说明这个单元的素质就不好,因为还需要你量体裁衣、扬长避短。
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