振膜参数与扬声器频率响应的关系

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扬声器振膜的参数有弹性模量E、密度p。和内阻尼η 。它们和扬声器的频率有什么关系，这是扬声器技术工作者所关心的。详细地分析有等效电路法、微分方程法等，也可用计算机软件来帮助分析。

但是对振膜材料有3个基本要求大家是一致的，即:

(1) 振膜的密度p要小;

(2) 振膜的弹性模量E要大，要有足够的刚性和机械强度;

(3) 要有适当的内阻尼η。

而声音在振膜中的传播速度c=√ (E/P)，也就是说，弹性模量E愈大、密度P愈小，声传播速度c愈大。


图1  振膜参数和频率响应曲线关系

图1是一个表示振膜参数和扬声器频率响应关系的示意图。我们从图1中可以看出一个大体的物理概念。

(1) 在其他条件相同的情况下: 振膜的密度愈低，扬声器的灵敏度愈高; 振膜的密度愈高，扬声器的灵敏度愈低。当然，扬声器的灵敏度主要同扬声器磁路等因素有关。

(2) 内阻尼则可抑止频率响应曲线的峰值，内阻尼愈大，峰值愈小。而内阻尼的影响更多地反映到扬声器的主观听感中。

(3) 弹性模量和密度体现为声速，振膜中声速愈高，扬声器频率上限愈高。同样高频上限还同振膜几何形状有关。

这些结论并不只是主观推测，而是被严格的理论推断和认真的实验所证明。最早，荷兰的弗兰科特做过深入细致的研究。图2和图3所示是对同一锥体(50.1)在不同密度下的频率特性的计算值。

锥体50.1的几何参数和材料参数见表一所列。


表一  锥体 50.1的几何参数和材料参数

图2  密度P=2400kg/m³ 的锥体 50.1频率特性的计算值


图3  密度p=150kg/m³ 的锥体 50.1频率特性的计算值

对比图2、图3 可以清楚地看到，当振膜材料密度p减小时, 即振膜中声速c提高，频率响应曲线向高频扩展。至于不同密度对灵敏度的影响如图4所示。

从图4 可以看出振膜材料密度愈小，扬声器灵敏度愈高。
振膜材料不同对扬声器频率响应的影响
振膜材料不同会对扬声器频率响应和音质有很大的影响，而评价这一影响，必须减少变量。如仅改变振膜材料而其他条件不变。这样的评价方法、判定方法，虽然比较麻烦、比较笨拙，但却是可靠的、科学的。

(一) 铝和纸锥形振膜的比较

图5是一个铝和纸锥形振膜扬声器频率响应的比较这是一只直径为50mm 的高频锥形扬声器。实线是纸锥形振膜扬声器的频率响应曲线，而点线是铝振膜扬声器的频率响应曲线。可以看出由于铝振膜 E/p要大，因此其频率特性向高频延伸，但是会形成一个高频共振峰。对这个峰或者想办法遏止，或者将其设在有效频率范围以外。

图5 铝和纸锥形振膜扬声器的频率响应
(二) 不同蒙皮蜂巢振膜平板扬声器的频率响应

图6是一只直径为250mm的平板扬声器的频率响应。实线是碳纤维蒙皮蜂巢板扬声器的频率响应曲线; 短点线是玻璃纤维蒙皮蜂巢板扬声器的频率响应曲线; 长点线是强化塑料蒙皮蜂巢板扬声器的频率响应曲线。

图6  几种蜂巢板扬声器频率响应

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Alesis

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