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音箱基础知识

发布时间:03-10 编辑:音频网

声音(sound)是由产生的。是通过(或、)传播并能被人或动物所感知的现象。最初发出振动(震动)的物体叫。声音以的形式振动(震动)传播。声音是通过任何物质传播形成的运动。
1.声音的定义及概念:

日常人耳所听到的声音就是通过空气这个媒体传输的,声波在传输过程中如果碰到物体,会产生反射、折射和绕射现象;

医学专家研究认为,家庭噪音是造成儿童聋哑的病因之一。据临床医学统计,若在80db(分贝)以上的噪音环境中生活,造成耳聋者可达50%。
其次,家电噪音有损视力。科学家发现,噪音达到80db(分贝)时,有2/5的人瞳孔扩大,视物模糊。当噪音达到100分贝时,几乎所有人的眼球对光亮度的适应性都有不同程度的衰落。长时间处于噪音环境中的人,容易发生眼疲劳、眼痛、眼花和视物流泪等损伤现象。


2.人耳的听觉范围:
u人耳所能感觉到的声波频率为20-20KHz之间;
u各个人的听觉限度是不同的,尤其以年龄不同而差异显著:
A.如小孩最高可以听到30KHz至40KHz的声音;
B.随着年龄的增长,能听到的最高频率也降低,50岁左右的老年人最高只能听见13KHz的声音;
C.而年逾花甲的老年人一般只能听到1000~4000Hz的声音。

u童声高音频率范围为260-880Hz,低音频率范围为196-700Hz;
u女声高音频率范围为220-1.1KHz,低音频率范围为200-700KHz;
u男声高音频率范围为160-523KHz,低音频率范围为80-358Hz;
u人耳区别两个不同频率的声音的能力也是有限的,人耳对400Hz左右的声音,分辨能力最强,只要相差1Hz,就能区分开来。
3.声音三要素:
电声技术所指的声音主要是指频率范围在20-20KHz、人的耳朵能听见的可闻声,其声音的三要素是:


u响度:响度是人的耳朵在听音时对声音的强弱、大小的主观反映,通常用声压级或声强级来表示声音的强弱,单位为分贝(dB);

u音调:音调是人的耳朵对声音频率高低的主观反映,频率越高则音调越高,单位为赫兹(Hz);

u音色(音品):音色是由于各种声音的谐波成分不同而产生的,当不同的声音发出音调相同时,由于其各种声音的谐波成分不同,它们的谐波频谱有着不同的振幅,因此人耳可以分辨出各种声音;
4.声音效应:

u双耳定位效应(哈斯效应):
由于不同的声源作用于人耳的时间、声压及相位不同,从而使人的耳朵可以判断出声源的方向及位置;

u延时效应:
A.声音在空气中的传输速度是340M/S,即34ms/M;
B.两个声源中的一个延时在35ms以内时,人耳的听音感觉只能判断出没有经过延时的另一个声源的存在;
C.如果一个声源的延时大于50ms时,人耳则能感觉到两个声源的存在;
u浴室效应:
是指通常浴室内的混响时间很长,讲话时有很长时间的回声;电声技术中称混响时间过长的现象为浴室效应;

u掩蔽效应:
当两个声源出现时,其中一个声源会影响人耳对另一个声源的听觉能力;

Ø电声技术基础理论
1.音响系统的主要技术指标:
u信噪比:是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值,主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等;一般以重放信号的额定输出功率与无信号输入时系统噪声输出功率的对数比值分贝(dB)表示,一般音响系统的信噪比需在85dB以上;
u失真:是指音响系统对音源重放后,使原音源信号的某些部分(波形、频率等)发生了变化,主要有以下几种:
谐波失真,是指重放后的声音比原有信号源多出许多额外的谐波成分;
瞬态失真,主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反应较慢,从而使信号失真;
另:此外还有互调失真等等

u频率范围:是指音响系统能够回放的最低有效回放频率与最高有效回放频率之间的范围
u频率响应:是指音响设备重放时的频率范围以及声波的幅度随频率的变化关系,一般以1000Hz的频率幅度为参考,并用对数以分贝(+/-dB)为单位表示频率的幅度,如60Hz-20KHz+/-3dB;
 
2.音响系统重放声音的音域及音频范围的划分:
u低频段:30~150Hz,能够表现强劲有力的动感音乐,如鼓声;
u中低频段:150~500Hz,能够表现低频中力度的部分,如打击乐;
u中高频段:500~5000Hz,主要表现人声的清晰及弦乐;
u高频段:5000~20000主要表音乐的明亮度,但过多会声音发破;
Ø音箱的发展历史
 
Ø音响与音箱的区域及分类介绍
1.音响与系统组成部件:
u音源:主要有DVD、VCD、MP3播放器、磁带播放器、电脑等;
u音频调节器(电压放大、前级放大):有专业的调音台、前级放大器等;
u功率放大器:有独立功放机、也有与音箱组合的一体式功放;有采用集成电路放大、电子管放大、晶体管(场效应管)放大等几种功放电路;
u音箱:音频重放的执行器件,音响系统的核心,一般用木制、塑胶等材料及喇叭构成
 
2.音响与音箱的区别:
u音响指的是整个系统设备,包含:音箱+功放+音源系统,是一个系统;音响形式不一,有合体的,分体的,有些中间还要加若干辅助设备,比如,调音器,均衡等。最终目的是为了还原真实的声音。
u音箱指的是发声的箱体,音箱则仅仅是音响里面不可缺少的一个组成模块。音箱的作用是把功放放大的电信号变成声音传输到人的耳朵:
A.无源音箱基本上就只是木箱子加喇叭的结构。
B.有源音箱就是音箱里面放入功放单元。
一体式(有源)音箱:

u将音调控制电路、功放电路与音箱组装到一起,结构紧凑,方便摆放,同时也可以简化信号转输电路,降低信号损耗;但由于结构紧凑,功放电路散热问题决定音响的整机功率不能太大,一般在50W以内;常见的有:电脑多媒体有源音箱、迷你家庭影院、一体式书桌音箱、组合音响、蓝牙音箱;

Ø音箱的主要组成部件介绍
u音箱部件一:
箱体,一般由塑胶、原木或中密度板作成,主要是通过箱体阻隔声音串通,避免产生声短路、驻波(回音)等不良现场,同时通过箱体的共鸣,提升音质(同小提琴原理类似)。

 

按照箱体结构又分为密闭箱[无倒相孔,箱体内部空气与外部绝缘],倒相箱[有倒相孔]。还有一些不大多见的箱体构造:迷宫式、指数式、负阻式、号筒式等。

 
箱体---密闭箱

a.是目前使用最多的音箱之一,就是将喇叭安装在完全密闭的箱体中,用箱体将喇叭前后的声辐射隔开,以防止声短路;
b.特点:低音深沉,低音的解析度较好;但是由于密闭箱内的空气对喇叭的运动也有一定的阻尼作用,因此对音箱的共振频率f0和品质因数Q有一定的影响,如果箱体较大的话这种影响相对会减少;
c.另一方面,由于密闭式音箱只用了喇叭一面的声辐射,因此效率较低,一般比其它种类的音箱低3~5dB;
 
密封式

箱体---倒相箱

a.当喇叭工作时,其背后辐射出的声波经过倒相管辐射到前方,与喇叭前面的声波叠加,然后共同向前辐射,使其低频效果增强;
b.特点是:可以利用箱体和管道的共振,在喇叭声压不变的情况下,扩展了低频,其低频可以扩展至喇叭共振频率的0.7倍;
c.倒相式音箱和重放同一频率的密闭式音箱相比,体积比密闭式音箱小70%;但倒相式音箱的瞬态特性较密闭式音箱差;
 
倒相式

u音箱部件二:
喇叭的分类(按工作形式分类):

A.电动式,当音频信号流过音圈时,音圈产生的磁场与音圈周围磁体的磁场形成相互作用力,该作用力带动振膜前后振动产生声音;
B.压电陶瓷式,是利用某些材料的压电效应制成,当晶体表面加上音频电压时,晶体能够产生和音频电压相对应的振动,从而使喇叭发声;
喇叭的分类(按振动膜分类):

A.纸盆喇叭,采用纸材料制作的喇叭灵敏度较高,工作效率较高,但承受功率小,纸盆容易受潮,一般用于低档音响;
B.碳纤维喇叭,采用碳纤维制作喇叭的振动盆,材质较硬,重放中、低频效果较好,瞬态响应也较好;
C.PP盆喇叭,采用石墨强化聚丙烯材料制作,重放频带较宽;
D.玻璃纤维喇叭,其性能与碳纤维喇叭相似;
E.防弹布盆喇叭,采用高强度防弹纤维制造,大振幅时非线性失真小.
喇叭的分类(按工作的频带分类):

A.高音喇叭:工作频率范围一般在2500~25000Hz
B.中音喇叭:工作频率范围一般在500~75000Hz
C.低音喇叭:工作频率范围一般在15~5000Hz
D.全频带喇叭:工作频率范围能够覆盖高、中、低全频段.
喇叭组合结构图

电动式喇叭组件:

由压边、防尘帽、纸盆、锦丝线、接线端子、弹波、音圈、盆架华司、主磁钢、T铁、副磁钢、后盖;
 
压电陶瓷片

是一种电子发音元件,在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料,当在两片电极上面接通交流音频信号时,压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。以压电陶瓷片为发音元件制造的喇叭,结构简单、价格便宜,以前农村有线广播一般采用这种喇叭。缺点是功率小、声音频率主要集中在中高频。
 
u音箱部件三:
电路板(PCBA):是音箱产品关键性部件,是实现产品功能重要组成部分,将信号源输入信号处理、放大推动喇叭实现音频输出;

PCBA是PrintedCirruitBoard +Assembly的缩写,

是PCB空板经过SMT上件,再经过DIP插件的整个制程,简称PCBA

PCB是PrintcdCicuilsBoard的缩写,即为印刷电路板。

中文名称为印制电路板,又称印刷电路板、印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。

A.重点管控指标项:
SMT制程:Profile曲线非常重要

DIP制程:WAVE SOLDER的进锡时间,波焊高度等


u音箱部件四:
塑胶的种类以及用途塑胶是从石油中提炼出来,经

过人工复合而成,具有高分子量的

有机物并具有可塑性。

塑胶的优点有:一次即可成形成品、

具有高速率生产性、任何形状都可

制作、外观美丽、产品的质量轻。

因有上述的特点所以塑胶产品品质良好,可大量制造以及价格便宜。

塑胶也有其缺点:耐热性差、刚性很低易脆化、不耐油、易燃烧,特别是抗热性,与金属相比较时,塑胶的抗热性非常差。

塑胶若以较大项来分类时,可分为两大类:热可塑性塑胶——加热时变胶,冷却后变坚固,可反复回收使用。热可塑性塑胶:其分子构造如表,所见的长形线状,当加热时会移动变软,冷却后则形成不会移动的坚固物体。热固化塑胶——加热时变胶,冷却后变坚固再加热也无变化,不可回收使用。开始时短的线状会移动的,但加热时,会互相边连结成网目状,变成不可移动的坚固物体,冷却后也无法恢复成原料的状态。
 
u音箱部件五:
电源线是传输电流的电线。通常电流传输的方式是点对点传输。电源线按照用途可以分为交流电源线及DC直流电源线,通常AC电源线是通过电压较高的交流电的线材,这类线材由于电压较高需要统一标准获得安全认证方可以正式生产。而基本是通过电压较低的,因此在安全上要求并没有AC线严格,但是安全起见,各国还是要求统一安全认证。

电源插头又叫插头,英文是power plug.使用在各种领域,各个国家。一般的电源插头只有连接上电源线就可以使用,根据电源插头的用途不一样,电源线插头可以使用在250V、125V、36V的电压上,根据电流的不同有可以使用在16A、13A、10A、5A、2.5A。一般可分为是2芯电源插头、3芯电源插头和多芯电源插头
  
u音箱部件六:
A.变压器的用途

变压器是一个静止的电铝,它是由绕在同一个铁心上的两个或两个以上的绕组组成的,绕组之间通过交变的磁通相互联系着.它的功能是把一种等级的电压与电流变成为同频率另一种等级的电压与电流.

B.变压器的分类

电力变压器按用途分类:

(1)升压变压器;(2)降压变压器;(3)配电变压器;(4)联络变压器.

按变压器的结构分:

(1)双绕组变压器;(2)三绕组变压器;(3)自耦变压器.

下图为一台双绕组变压器的示意图.它是把两个线圈套在同一个铁心上构成的,这两个线圈都叫做绕组.

一般我们把接到交流电源的绕组称为—次绕组;把接到负载(也叫负荷)的绕组称为二次绕组.变压器一次绕组的电压不等于二次绕组的电压.一次电压大于二次电压时,叫做升压变压器;否则就是降压变压器.电压高的绕组也叫高压绕组;电压低的叫低压绕组.


Ø音响系统常用接插件
uΦ3.5插头及插座:一般有为1芯1地、2芯1地、3芯1地;由于其屏蔽效果较好,主要用于小信号的传输,可平衡传输左右声道;



3.5插座

uΦ6.5插头及插座:一般有为1芯1地,由于其屏蔽效果较好,主要用于话筒、电吉它等信号的传输;

6.5插头

uRCA插头及插座:一般有为1芯1地,由于其屏蔽效果较好,并且截面积较大,主要功放输出,及大功率的信号传输,也可用于小信号传输;

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