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首頁新聞電聲行業技術資訊 > 關于揚聲器的技術參數

關于揚聲器的技術參數

日期:2016-06-21

揚聲器實際上是一種把可范圍內的音頻電功率信號通過換能器(揚聲器單元),把它轉變為具有足夠聲壓級的可聽聲音。為能正確選擇好揚聲器,必須首先了解聲音信號的屬性,然后要求揚聲器能“原汁原味”地把音頻電信號還原成逼真自然的聲音。

人聲和各種樂聲是一種隨機信號,其波形十分復雜??陕犅曇舻念l率范圍一般可達20Hz-20kHz;其中語言的頻譜范圍約在150Hz-4kHz左右;而各種音樂的頻譜范圍可達40Hz-18kHz左右。其平均頻譜的能量分布為:低音和中低音部分最大,中高音部分次之,高音部分最?。s為中、低音部分能量的1/10);人聲的能量主要集中在200Hz-3.5kHz頻率范圍。這些可聽聲隨機信號幅度的峰值比它的平均值約大10-15dB(甚至更高一點)。因此揚聲器要能正確地重放出這些隨機信號,保證重放的音質優美動聽,揚聲器必須具有寬廣的頻率響應特性,足夠的聲壓級和大的信號動態范圍。

 

我們希望能用相對較小的信號功率輸入獲得足夠大的聲壓級,即要求揚聲器具有高效率的電功率轉換成聲壓的靈敏度。還要求揚聲器系統在輸入信號適量過載的情況下,不會受到損壞,即要有較高的可靠性。

 


揚聲器系統主要技術特性的應用

 

揚聲器系統有許多與音色效果和使用場合直接有關的技術特性,為了用好用活這些技術特性,用戶必須對它們有所了解。

 

1)二路(二分頻)和三路(三分頻)揚聲器系統

 

音頻信號的頻譜范圍很寬,把20Hz-20kHz的信號要用一種揚聲器單元是無法滿足整段頻響的;一般的12寸以上大口徑揚聲器單元,低音特性很好,失真不大,但超過1.5kHz的信號,它的表現就很差了;1-2寸的高音揚聲器單元(高音壓縮驅動器)重放3kHz以上的信號性能很好,但無法重放中音和低音信號。

 

于是就有了由各種頻響特性單元組成的揚聲器系統,由低音(含中低音)和高音(含中高音)兩種單元組成的稱為二路揚聲器系統,由低音、中音和高音三種單元組成的稱為三路系統。

 

二路揚聲器系統結構簡單,造價相對較低,為了解決缺少這段中音頻率,于是有些廠家用了一種折衰的方法,即在分頻網絡上把低音單元的頻響特性向上移動,把高音單元拭目以待頻率特性向下移動。另外一個問題是,分頻交叉點頻率只能設定在500Hz-2kHz之間,而此區域正是人聲和樂聲頻譜的重要部分。因此在聽覺上人留下“空洞”感和聽到的失真。

 

亦因為如此,三路揚聲器對喇叭單元的要求相對較高,假若單元的性能不佳,整個揚聲器系統的聲音就不夠平滑,或有嚴重的相位失真。三路揚聲器系統各單元的特性可不作折衷,充分發揮它們各自的長處,兩個分頻交叉點可選在中音人聲和樂聲頻譜重要部份上、下邊緣處,對音質沒有任何影響,故三路揚聲器系統減小了聲音的失真,提高了聲音的清晰度,改善了低高和高音間交叉頻段的性能,增加了揚聲器系統的功率處理能力,因此是文藝演出、音樂廳和歌劇院擴聲系統的最佳選擇。

 

2)靈敏度和最大聲壓級(SPLmax)

 

揚聲器單元是一種電信號與聲音之間的換能器,要求它能以相對較小的輸入功率轉達換成很宏亮的聲音,這就要求揚聲器有較高的聲壓靈敏度,[靈敏度]實質上是一種[轉換效率]的體現,各類揚虧損順系統由于采用的設計技術,選用的材料和生產工藝等多方面的差異,靈敏度的差異也很大。

 

靈敏度是指輸入揚聲器單元1瓦的電功率,在揚聲器軸線方向離開1米遠的地方測得的聲壓級大小,如果兩種揚聲器的靈敏度相差3dB要達到同樣大的聲壓級輸出,需要增加電輸入功率一倍,因此靈敏度較高的揚聲器能發出較大的聲音。揚聲器系統的輸入功率能力一般都遠遠大于1瓦(一般都在100-2000瓦之間)因此實際使用時都可輸入這個最大允許的電功率,以額定最大功率,輸入揚聲器,在揚聲器軸向1米處產生的聲壓級稱為最大聲壓級SPLmax例,靈敏度=100dB,1w/1m揚聲器,若具最大功率承受能力為1000W,則SPLmax=100dB+30dB=130dB,1m。

 

3)失真和音質

 

音箱工廠都沒有標稱他們產品的失真率,其實它是一個非常重要的技術參數,音質是一個比較抽象的評價,亦沒有可能在文件上標稱,只能采取主觀的聽音比試,通常,靈敏度與音質是有矛盾的,生產商需要在兩者中作適當的平衡,一般來說,中低價的產品,均以靈敏度作主導,追求性能價格比,而高價位產品偏重音質,而最高層次者是兩者兼備。

 

4)[個性]與[共性]

 

在此又再引伸出另一個相對抽象和主觀的性能評價,擴聲用的音響,有別于家中的Hi-Fi音響器材,必須兼容性非常高,因為每個場地都可能演出不同類型的節目,從歌劇到搖滾音樂會,亦可能只是以語言信號為主的報告會,故其音響系統必須要兼容不同的節目源,做到[平均性]的優異即不能偏重于某一個用途,而家里的Hi-Fi音響器材,只需要照顧一個人或一小撮人的口味,其產品的[個性]是容許存在,但作為專業擴聲系統器材,則這種[個性]將會變成[局限性][缺陷]。

 

專業擴聲器材需要為一大群公眾服務,節目內容經常變換,[共性]是基本要求,兼容性要強,不同性質的節目都要有[平均]的表現,除此之外,專業擴聲器材必須是“無渲染”,“不夸張”,“忠實”地將音源還原,就是[共性][共用性]。

 

5)揚聲器系統的指向特性

 

揚聲器發出的聲音通常在低頻段(低于200Hz)的聲音是無方向性的,在各方向均勻傳播,但在高頻段時,聲音的傳播呈現較強的方向性,這個指向特性(各類音箱均不相同)正是我們在系統設計中要加以應用,優良的恒定指向特性可在現場布置時把聲波的能量集中到觀眾區,避開聲波的強烈反射面和聲場互相干擾。

 

揚聲器的指向特性使偏離軸向的聲壓級隨偏角的增大而聲壓級逐漸減小,同時聲壓級又隨聲波傳播距離的增加按距離的平方成反比而衰減,在距揚聲器遠近和方位不同的聽眾區,若將這兩種衰減選擇得當,就可使兩種衰減互相補償,從而使聲場更為均勻,大型工程需要蓋相對比較闊的區域,單只音箱通常不足以應付,需要將多只音箱拼合成音箱群(陳列),而在陳列揚聲器系統中,恒指向特性可使音箱之間的中、高頻段的聲波在音箱間不產生相互干擾,用具有上述指向特性的一對揚聲器組成八字形擺放,可以覆蓋單個音箱的一倍,否則,聲音在音箱前方已經互相干擾,嚴重影響聲場的均勻度和聲音的清晰度。

 

6)揚聲器系統的功率處理能力

 

揚聲器的功率處理能力(或稱揚聲器的額定功率)是一項重要技術參數,它代表揚聲器承受長期連續安全工作的功率輸入能力,了解揚聲器的功率處理能力,首先必須懂得揚聲器驅動器是如何損壞的,驅動器的損壞模式有兩種:一種是音圈過熱損壞(音圈燒毀,過熱變形,圈間擊穿等),另一種是驅動器的振膜位移量超過極限值,使揚聲器的錐形振膜/或其周圍的彈性部件損壞,通常發生在含有很多大振幅的低頻信號。

 

聲音信號不是一種正弦波信號,而是一種隨機的,這些隨機信號可用三個能數來表示,有效值(RMS)又稱均方根值,是以信號峰值等幅的正弦信號的一種測量結果,接近于平均值,基本上代表信號的發熱能量。

 

峰值(Peak)是信號達到的最大電平,對于正弦波來說,峰值電平大于有效值電平3dB,對于音樂信號來說,峰值電平超過有效值可達10-15dB在評定一種揚聲器的位移能力時,峰值是重要的,峰值因子,用來說明峰值電平與有效值電平的比率,對于按AES2-1984的粉紅色噪聲源來說,峰值因子為6dB,即峰值電壓是有效值電壓的4倍。

 

揚聲器的功率處理能力是按(AES2-11984)處理后的粉紅色噪聲信號連續加2小時工作后其電性能和機械性能的永久性變化不大于10%的情況下測得的技術參數。

 

7)加載(受熱)后的聲壓級下降(又稱功率壓縮)

 

所有產品說明書上標稱功率都是各廠家自定的,是音箱在廠方選定的測試信號和條件下的最佳值,當音箱進入工作狀態(譬如等于或大于滿功率20秒之后),音圈和磁體受熱溫升后、由于它們性能下降改變了受熱前單元的原有特性,這時,實際的聲壓輸出就會減少,常規音箱,如音圈溫升60-80度,常見額定聲壓級下降3dB為容限,如音圈散熱優異,耐溫達100度以上,實際的聲壓下降可達68dB,這是相當驚人的下降,如前文題及,增加一倍的音箱只提升聲壓級3dB若音箱聲壓級下降達6dB,要彌補這么大的聲壓級下降必須由原來一只音箱增加至四只,非常遺憾,音響工業界沒有標稱這種聲壓級下降,必須要好的改善揚聲器單元的散熱設計。

 

8)揚聲器單元的阻抗

 

揚聲器單元的阻抗包括,電感量,電容量和電阻值,電感和電容是隨頻率而變化的,雖然在揚聲器系統中標稱一個阻抗變化太大,將會影響整個音響系統的穩定性,JBL最新DCD雙線圈差驅動設計是將阻抗變為[純電阻]性,不受頻率變化而影響,讓整個音響系統穩定工作。

 

 

 

所屬類別: 電聲行業技術資訊

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