電動(dòng)式揚(yáng)聲器工作原理:
??? 電動(dòng)式揚(yáng)聲器又稱為動(dòng)圈式揚(yáng)聲器;它是應(yīng)用電動(dòng)原理的電聲換能器件;它是目前運(yùn)用最多、最廣泛的揚(yáng)聲器,究其原因主要有三條:
1.電動(dòng)式揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)容易,而且本身不需要大的空間,導(dǎo)致價(jià)格便宜,可以大量普及。
2.這類揚(yáng)聲器可以做到性能優(yōu)良,在中頻段可以獲得均勻的頻率響應(yīng)。
3.這類揚(yáng)聲器在不斷改進(jìn)中,幾十年揚(yáng)聲器發(fā)展史,就是揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)、工藝、材料不斷改進(jìn)的歷史,也是性能與時(shí)俱進(jìn)的歷史。
??? 電動(dòng)式揚(yáng)聲器其形狀大多是錐形、球頂形;錐形揚(yáng)聲器(cone speaker)的結(jié)構(gòu)。
錐形揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)可以分為三個(gè)部分:
??? 1>振動(dòng)系統(tǒng)包括振膜、音圈、定心支片、防塵罩等;
??? 2>磁路系統(tǒng)包括導(dǎo)磁上板、導(dǎo)磁柱、導(dǎo)磁下板、磁體等;
??? 3>輔助系統(tǒng)包括盆架、壓邊、接線架、相位塞條。
??? 根據(jù)法拉第定律,當(dāng)載流導(dǎo)體通過磁場(chǎng)時(shí),會(huì)受到一個(gè)電動(dòng)力,其方向符合弗來明左手定則,力與電流、磁場(chǎng)方向互相垂直,受力大小與電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度、磁通密度成正比。當(dāng)音圈輸入交變音頻電流時(shí),音圈受到一個(gè)交變推動(dòng)力產(chǎn)生交變運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)紙盆振動(dòng),反復(fù)推動(dòng)空氣而發(fā)聲。
??? 使電動(dòng)式揚(yáng)聲器的振膜發(fā)生振動(dòng)的力,即為磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用力,這個(gè)效應(yīng)我們稱它為電動(dòng)式換能器的力效應(yīng),其大小由下式規(guī)定:
??? F=B L i
??? 式中:B為磁隙中的磁感應(yīng)密度(強(qiáng)度),其單位為N/(A.m)<牛頓/(安培.米)>又稱為特斯拉(T)
??? L為音圈導(dǎo)線的長(zhǎng)度,單位:米
??? i為流經(jīng)音圈的電流,單位:安培
??? F為磁場(chǎng)對(duì)音圈的作用力,單位:牛頓
??? 但是,在通電音圈受力運(yùn)動(dòng)的同時(shí),由于會(huì)切割磁隙中的磁力線從而在音圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)效應(yīng)我們稱它為電動(dòng)式換能器的電效應(yīng),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為:
??? е=Вiν
??? 式中:v為音圈的振動(dòng)速度,其單位為:米/秒
??? е為音圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),單位為:伏特
??? 電動(dòng)式揚(yáng)聲器力效應(yīng)與電效應(yīng)是同時(shí)存在、相伴而行的。
其它揚(yáng)聲器工作原理:
〈一〉磁式揚(yáng)聲器:亦稱“舌簧揚(yáng)聲器”,其結(jié)構(gòu)如圖4所示,在永磁體兩極之間有一可動(dòng)鐵心的電磁鐵,當(dāng)電磁鐵的線圈中沒有電流時(shí),可動(dòng)鐵心受永磁體兩磁極相等級(jí)吸引力的吸引,在中央保持靜止;當(dāng)線圈中有電流流過時(shí),可動(dòng)鐵心被磁化,而成為一條形磁體。隨著電流方向的變化,條形磁體的極性也相應(yīng)變化,使可動(dòng)鐵心繞支點(diǎn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),可動(dòng)鐵心的振動(dòng)由懸臂傳到振膜(紙盆)推動(dòng)空氣熱振動(dòng)。
〈二〉靜電揚(yáng)聲器:它是利用加到電容器極板上的靜電力而工作的揚(yáng)聲器,就其結(jié)構(gòu)看,因正負(fù)極相向而成電容器狀,所以又稱為電容揚(yáng)聲器。如圖所示,有兩塊厚而硬的材料作為固定極板,極板上有此可以透過聲音,中間一片極板則用薄而輕的材料作振膜(如鋁膜)。將振膜周圍固定、拉緊而與固定極保持相當(dāng)距離,即使在大振膜上,亦不致與固定極相碰。
??? 在兩電極間原有一直流電壓(稱之為偏壓)。若在兩電極間加由放大器輸出的音頻電壓,與原來的輸出電壓相重疊,形成交變的脈動(dòng)電壓,這個(gè)脈動(dòng)電壓產(chǎn)生于兩極間隙吸引力的強(qiáng)弱變化,而振膜因此振動(dòng)而發(fā)聲。
??? 靜電揚(yáng)聲器的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)振膜同相振動(dòng),振膜輕,失真小,可以重放極為清脆的聲音,有很好的解析力、細(xì)節(jié)清楚、聲音逼真。它的缺點(diǎn)是效率低,需要高壓直流電源,容易吸塵,振膜加大失真亦會(huì)加大,不適合聽搖滾、重金屬音樂,價(jià)格相對(duì)貴一些。
〈三〉壓電揚(yáng)聲器:利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)而工作的揚(yáng)聲器稱為壓電揚(yáng)聲器。電介質(zhì)(如石英、酒石酸鉀鈉等晶體)在壓力作用下發(fā)生極化使兩端表面間出現(xiàn)電勢(shì)差的現(xiàn)象,稱之為“壓電效應(yīng)”。它的逆效應(yīng),即置于電場(chǎng)中的電介質(zhì)會(huì)發(fā)生彈性形變,稱為“逆壓電效應(yīng)”或“電致伸縮”。
??? 壓電揚(yáng)聲器同電動(dòng)式揚(yáng)聲器相比不需要磁路,和靜電揚(yáng)聲器相比不需要偏壓,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜,缺點(diǎn)是失真大而且工作不穩(wěn)定。
〈四〉離子揚(yáng)聲器:在一般的狀態(tài)下,空氣的分子量中性的、不帶電。但經(jīng)過高壓放電后就成為帶電的粒子,這種現(xiàn)象稱游離化。把游離化的空氣利用音頻電壓振動(dòng),則產(chǎn)生聲波,這就是離子揚(yáng)聲器的原理。
??? 為了離子化,就要加20MHz的高頻電壓,而在其上重疊音頻信號(hào)壓電??梢姡x子揚(yáng)聲器由高頻振蕩部分,音頻信號(hào)調(diào)制部分,放電腔及號(hào)筒組成。
??? 放電腔采用將直徑8mm的石英棒在中心開孔,開成石英管,將一個(gè)電極插入其中,另一個(gè)電極所示,呈圓筒形套在石英管外面,由于采用無聲放電形式,只有中心的針頭電極有損耗,可以定期更換中心電極。離子揚(yáng)聲器與其他揚(yáng)聲器不同之處在于沒有振膜,所以瞬態(tài)特性和高頻特性都很好,但結(jié)構(gòu)太復(fù)雜。
〈五〉火焰揚(yáng)聲器:當(dāng)空氣和煤氣燃燒的火焰通過電極,電極加有直流電壓和高頻信號(hào),火焰受音頻信號(hào)調(diào)制而發(fā)聲。火焰幾乎無質(zhì)量,聲音動(dòng)態(tài)極好。但它有致命的缺點(diǎn):不安全,不方便。
〈六〉氣流調(diào)制揚(yáng)聲器:又稱氣流揚(yáng)聲器。它是利用壓縮空氣作能源,利用音頻電流調(diào)制氣流發(fā)聲的揚(yáng)聲器。它由氣室、調(diào)制閥門、號(hào)筒和磁路組成。壓縮空氣氣流由氣室經(jīng)過閥門里,受外加音頻信號(hào)調(diào)制,使氣流的波動(dòng)按照外加音頻信號(hào)而變化,同時(shí)被調(diào)制的氣流經(jīng)號(hào)筒耦合,以提高系統(tǒng)的效率。它主要用做高強(qiáng)度噪聲環(huán)境試驗(yàn)的聲源或遠(yuǎn)距離廣播等。
〈七〉磁致失真揚(yáng)聲器。這是一種特殊的強(qiáng)磁體,它能在磁場(chǎng)作用下振動(dòng)發(fā)聲。
評(píng)論
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