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[音响] 简析扬声器系统声干涉

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发表于 2010-7-4 00:45:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
关于声干涉这个话题,在我前面所讲过的内容中已经提到过,其中提及声干涉分为:建设性声干涉和破坏性声干涉。这次我们应用所了解的声干涉知识,来审视一下现实中多数扬声器系统所出现的问题。  ^+ i6 v4 o, v7 V& X, P! pwww.audioapp.cn  audio app

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图1  单个波源; d: }) M7 c0 Dwww.audioapp.cn  audio app

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3 X2 Z3 R# Q$ `; \: X7 p9 D+ q, H8 _- ?4 E% d, B1 Swww.audioapp.cn  audio app

图2  两个波源间距等于工作频率的半波长; N3 _3 J  O3 Q& Fwww.audioapp.cn  audio app

; E! f; y# C, R2 Q3 j; {6 swww.audioapp.cn  audio app

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  p' T% l0 e5 b3 i
1 Q) ]5 c( [8 a( O, W图3  两个波源间距大于工作频率的半波长
, T' i2 @3 q# `2 r简析:当两个波源间距大于或等于工作频率的半波长时,发生破坏性干涉效应,即某些方向加强,某些方向减弱甚至抵消。
8 _7 M  j# t6 {( {! b下面我们用一个二分频扬声器系统示意图进行说明:
7 {6 G5 q1 I3 u- l! U2 X 005CMe3hgy70IS8QTQSca&690.png 6 e: o% `3 Z% V4 Kwww.audioapp.cn  audio app

    图4  L1和L2聆听点与两只扬声器的声学路径* @0 W& w" h& s8 R- Lwww.audioapp.cn  audio app

假设高低音两只扬声器没有电学时间差,我们会发现聆听点L1与高低音扬声器的声学路径相等,当高低音扬声器重放相同声音信号时(分频点,即声学交叉频率点),相当于两个声源,在L1处呈现叠加状态(不受声中心间距D的影响)。而聆听点L2与高低音扬声器存在声学路径差,如果声学路径差等于分频点的半波长时,在L2处将呈现抵消状态(受声中心间距D的影响)。
8 ?* d. @) M) K. TL1处通常是扬声器系统幅频响应特性的参考测量点,而现实中的安装位置(吊挂、壁挂、支撑、堆叠等等)往往使得听众位于以L2为代表的聆听点。1 N1 Q1 y, ^3 uwww.audioapp.cn  audio app

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    图5  某二分频扬声器系统垂直轴向(类似L1测量点)幅频响应曲线
/ c6 n* Q' R7 q! q 005CMe3hgy70IScjIUCce&690.png
8 r4 l3 h! _+ b3 T. E3 q. S    图6  某二分频扬声器系统垂直偏轴向(类似L2测量点)幅频响应曲线
9 ]9 X; {- f& d6 d$ V& E, f
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 楼主| 发表于 2010-7-5 13:52:32 | 显示全部楼层
简析:以图5为参照,图6中的幅频响应及相干性发生了明显的变化。
2 ~) `; h7 n( |/ V& u$ v& q# X(1)、高频段的幅频响应呈现衰减状态,是因为高频指向角较小,测量点偏离了垂直轴向。; h. k  i0 r% v+ awww.audioapp.cn  audio app

(2)、1.7KHz的幅频响应呈现凹谷状态,是因为测量点与高低音扬声器存在声学路径差,1.7KHz恰好是高低音扬声器共同重放的频率,且高低音扬声器声中心的间距大于了1.7KHz的半波长,这个声学路径差恰好又是1.7KHz的半波长,导致1.7KHz产生抵消。
# n$ Z3 \0 V% _0 G2 J: k' ](3)、相干性可以理解为可信度、关联度,用百分比表示,相干性为100%表示所对应的幅频响应可信度最高,反之则最低。影响相干性的主要因素有:1、测量信号与参考信号具有时间差(包括:传输时间差;多个声源的直达声与直达声的时间差;直达声与反射声的时间差);2、测量信号与参考信号具有电平差。因此,图5和图6中的大约60Hz以下的超低频段相干性较低,属于第2种情况。图6中的1.7KHz附近相干性较低,属于第一种情况中的多个声源的直达声与直达声的时间差。
3 p# \2 T* d) n+ e8 J9 l' U如果是双低音二分频扬声器系统,例如市场上流行的双15寸二分频扬声器系统,仅两只15寸低音扬声器的间距至少有0.38米,那么就意味着在453Hz(即:344/0.76)以下相当于一只低音扬声器重放,即:建设性声干涉。在453Hz以上则会发生梳妆滤波效应,即:破坏性声干涉。这意味着发生破坏性干涉的不止是一个频率点,而是一个频率段。然而二分频器的分频点往往在1KHz~3KHz左右,在分频点处相当于三个声源,问题将会更为严重。
' {% v  b3 b% N从研发角度解决上述问题的方法是:减小扬声器声中心的间距,且小于分频点频率的半波长。可能需要减小扬声器外口径,或者选择同轴共点扬声器,否则选择三分频甚至四分频设计。' J/ K, j( n" B5 U4 [& Cwww.audioapp.cn  audio app

从应用角度改善上述问题的方法是:选择电子分频的扬声器系统,以实际听音区域作为参考,调整各扬声器相对延时予以补偿。
" k: [0 D3 i! _: ~% ~从安装角度改善上述问题的方法是:尽量使扬声器系统的垂直或水平轴向投向主要听音区域。
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发表于 2010-7-5 14:56:31 | 显示全部楼层
分享,谢谢楼主发布,我收藏了啊!
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发表于 2010-7-7 08:01:39 | 显示全部楼层
支持!佳作!:hug:
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