扬声器工作原理

2011-04-29 11:27:03来源: 互联网 关键字:扬声器  工作  工作原理  原理
电动式扬声器又称为动圈式扬声器;它是应用电动原理的电声换能器件;它是目前运用最多、最广泛的扬声器,究其原因主要有三条:

1.电动式扬声器结构简单、生产容易,而且本身不需要大的空间,导致价格便宜,可以大量普及。

2.这类扬声器可以做到性能优良,在中频段可以获得均匀的频率响应。

3.这类扬声器在不断改进中,几十年扬声器发展史,就是扬声器设计、工艺、材料不断改进的历史,也是性能与时俱进的历史。

    电动式扬声器其形状大多是锥形、球顶形;锥形扬声器(cone speaker)的结构。

锥形扬声器的结构可以分为三个部分:

    1>振动系统包括振膜、音圈、定心支片、防尘罩等;

    2>磁路系统包括导磁上板、导磁柱、导磁下板、磁体等;

    3>辅助系统包括盆架、压边、接线架、相位塞条。

    根据法拉第定律,当载流导体通过磁场时,会受到一个电动力,其方向符合弗来明左手定则,力与电流、磁场方向互相垂直,受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。当音圈输入交变音频电流时,音圈受到一个交变推动力产生交变运动,带动纸盆振动,反复推动空气而发声。

    使电动式扬声器的振膜发生振动的力,即为磁场对载流导体的作用力,这个效应我们称它为电动式换能器的力效应,其大小由下式规定:

    F=B L i

    式中:B为磁隙中的磁感应密度(强度),其单位为N/(A.m)<牛顿/(安培.米)>又称为特斯拉(T)

    L为音圈导线的长度,单位:米

    i为流经音圈的电流,单位:安培

    F为磁场对音圈的作用力,单位:牛顿

    但是,在通电音圈受力运动的同时,由于会切割磁隙中的磁力线从而在音圈内产生感应电动势,这个效应我们称它为电动式换能器的电效应,其感应电动势的大小为:

    е=Вiν

    式中:v为音圈的振动速度,其单位为:米/秒

    е为音圈中感应电动势,单位为:伏特

    电动式扬声器力效应与电效应是同时存在、相伴而行的。

其它扬声器工作原理

〈一〉磁式扬声器:亦称“舌簧扬声器”,其结构如图4所示,在永磁体两极之间有一可动铁心的电磁铁,当电磁铁的线圈中没有电流时,可动铁心受永磁体两磁极相等级吸引力的吸引,在中央保持静止;当线圈中有电流流过时,可动铁心被磁化,而成为一条形磁体。随着电流方向的变化,条形磁体的极性也相应变化,使可动铁心绕支点作旋转运动,可动铁心的振动由悬臂传到振膜(纸盆)推动空气热振动。

〈二〉静电扬声器:它是利用加到电容器极板上的静电力而工作的扬声器,就其结构看,因正负极相向而成电容器状,所以又称为电容扬声器。如图所示,有两块厚而硬的材料作为固定极板,极板上有此可以透过声音,中间一片极板则用薄而轻的材料作振膜(如铝膜)。将振膜周围固定、拉紧而与固定极保持相当距离,即使在大振膜上,亦不致与固定极相碰。

    在两电极间原有一直流电压(称之为偏压)。若在两电极间加由放大器输出的音频电压,与原来的输出电压相重叠,形成交变的脉动电压,这个脉动电压产生于两极间隙吸引力的强弱变化,而振膜因此振动而发声。

    静电扬声器的优点是整个振膜同相振动,振膜轻,失真小,可以重放极为清脆的声音,有很好的解析力、细节清楚、声音逼真。它的缺点是效率低,需要高压直流电源,容易吸尘,振膜加大失真亦会加大,不适合听摇滚、重金属音乐,价格相对贵一些。

〈三〉压电扬声器:利用压电材料的逆压电效应而工作的扬声器称为压电扬声器。电介质(如石英、酒石酸钾钠等晶体)在压力作用下发生极化使两端表面间出现电势差的现象,称之为“压电效应”。它的逆效应,即置于电场中的电介质会发生弹性形变,称为“逆压电效应”或“电致伸缩”。

    压电扬声器同电动式扬声器相比不需要磁路,和静电扬声器相比不需要偏压,结构简单、价格便宜,缺点是失真大而且工作不稳定。

〈四〉离子扬声器:在一般的状态下,空气的分子量中性的、不带电。但经过高压放电后就成为带电的粒子,这种现象称游离化。把游离化的空气利用音频电压振动,则产生声波,这就是离子扬声器的原理。

    为了离子化,就要加20MHz的高频电压,而在其上重叠音频信号压电。可见,离子扬声器由高频振荡部分,音频信号调制部分,放电腔及号筒组成。

    放电腔采用将直径8mm的石英棒在中心开孔,开成石英管,将一个电极插入其中,另一个电极所示,呈圆筒形套在石英管外面,由于采用无声放电形式,只有中心的针头电极有损耗,可以定期更换中心电极。离子扬声器与其他扬声器不同之处在于没有振膜,所以瞬态特性和高频特性都很好,但结构太复杂。

〈五〉火焰扬声器:当空气和煤气燃烧的火焰通过电极,电极加有直流电压和高频信号,火焰受音频信号调制而发声。火焰几乎无质量,声音动态极好。但它有致命的缺点:不安全,不方便。

〈六〉气流调制扬声器:又称气流扬声器。它是利用压缩空气作能源,利用音频电流调制气流发声的扬声器。它由气室、调制阀门、号筒和磁路组成。压缩空气气流由气室经过阀门里,受外加音频信号调制,使气流的波动按照外加音频信号而变化,同时被调制的气流经号筒耦合,以提高系统的效率。它主要用做高强度噪声环境试验的声源或远距离广播等。

〈七〉磁致失真扬声器。这是一种特殊的强磁体,它能在磁场作用下振动发声。

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编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0429/article_7889.html
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