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聲音基礎知識 揚聲器的工作原理

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2021-07-25

聲音基礎知識
 

人耳的內(nei) 側(ce) 有一層很薄的皮膚,我們(men) 稱它為(wei) 耳膜。當耳膜振動時,大腦將這種振動解釋成為(wei) 聲音,此即為(wei) 聽覺。氣壓的急劇變化是引起耳膜振動最常見的因素。

物體(ti) 在空氣中振動時,會(hui) 發出聲音(聲音也能通過液體(ti) 和固體(ti) 傳(chuan) 播,但空氣是我們(men) 聽到揚聲器發出的聲音的傳(chuan) 播媒 介)。當有物體(ti) 振動時,它會(hui) 使周圍空氣分子發生移動。這些空氣分子又會(hui) 擠壓它們(men) 周圍的空氣分子,從(cong) 而以傳(chuan) 播擾動的方式在空氣中傳(chuan) 播振動。

為(wei) 了解這種工作原理,讓我們(men) 研究一下簡單的振動體(ti) ——電鈴。振鈴時,金屬快速來回振動。當它向一側(ce) 彎曲時,將那側(ce) 周圍的空氣分子推出。然後,這 些空氣分子與(yu) 其前麵的空氣分子發生碰撞,這使得前麵的空氣分子又與(yu) 其前麵的空氣分子相碰撞,依此類推。當電-鈴金屬片彎曲時,它吸入周圍的空氣分子,促使 周圍的壓力下降,導致吸入更多的空氣分子,使得更遠處粒子周圍的壓力也下降,依此類推。這種壓力下降被稱為(wei) 稀薄化。振動體(ti) 以這種方式通過大氣傳(chuan) 送壓力脈動波。脈動波傳(chuan) 送到耳朵後,將反複振動耳膜。大腦把這種運動解釋為(wei) 聲音。

 

辨別聲音
我們(men) 能聽到不同的振動體(ti) 發出不同的聲音,在於(yu) 振動的:
 

聲波頻率 ——波頻越高意味著氣壓的波動越快。這種聲音聽起來音調高。波動越慢,音調就越低。
 

氣壓級 ——它是波的振幅,決(jue) 定了聲音的強度。聲波的振幅越大,撞擊耳膜的強度就越大,我們(men) 可將這種感覺視作高音量。
麥克風的工作原理與(yu) 人耳類似。它有一層振膜,周圍的聲波能引起振膜振動。 來自於(yu) 麥克風的信號被編碼為(wei) 電子信號存儲(chu) 在磁帶或CD上。當在立體(ti) 聲係統中回放這種信號時,放大器將其傳(chuan) 送到揚聲器上,從(cong) 而又將其重新定義(yi) 為(wei) 機械振動。優(you) 質揚聲器產(chan) 生的氣壓波同麥克風原來收集到的波完全一樣。在下一節,我們(men) 將了解揚聲器如何完成這一過程。

 

 

發聲
在上一部分中,我們(men) 了解了聲音在氣壓脈動波中的傳(chuan) 播過程,同時,我們(men) 也聽到了由於(yu) 波的頻率和振幅的不同而產(chan) 生的不同聲音。我們(men) 還了解了麥克風將聲波轉化為(wei) 電子信號,這些信號可以在 CD、磁帶、密紋唱片上進行編碼。播放器將存儲(chu) 的信息轉換回供立體(ti) 音響係統用的電流。
揚聲器本質上是一個(ge) 終端轉換機——與(yu) 麥克風相反。它攜帶電子信號並將其轉化為(wei) 機械振動,從(cong) 而產(chan) 生聲波。當一切按預想的進行時,揚聲器能產(chan) 生同樣 的振動,這幾乎與(yu) 麥克風最初記錄並編碼在磁帶、CD、密紋唱片上等所產(chan) 生的振動一模一樣。傳(chuan) 統揚聲器使用一個(ge) 或多個(ge) 驅動-器才能完成此過程。

 

 

發聲:隔膜
驅動器通過快速振動的撓性振盆或振膜產(chan) 生聲波。

撓性振盆通常由紙、塑料或金屬製作而成,與(yu) 懸掛架的寬端相連。
懸掛係統或環繞係統是撓性材料的邊沿,它能使振盆活動,並且與(yu) 稱為(wei) 籃的驅動器的金屬框連接。
振盆的窄端與(yu) 音圈相連。
音圈通過三角架(一個(ge) 撓性材料環)與(yu) 籃相連。 三角架將音圈固定入位,但允許其來回地自由擺動。
 

有些驅動器有一個(ge) 罩,但沒有振盆。這個(ge) 罩隻不過是一個(ge) 隔膜,它向外擴張,而非向裏收縮。

 

 

發聲:音圈
音圈是一個(ge) 基本的電磁體(ti) 。如果您閱讀了電磁體(ti) 工作原理,就會(hui) 知道電磁體(ti) 是一個(ge) 線圈,通常纏繞在磁性金屬體(ti) 上,例如:鐵上。 電流流經線圈,在線圈的周圍產(chan) 生磁場,將線圈纏繞的金屬體(ti) 磁化。這個(ge) 區域相當於(yu) 永磁體(ti) 周圍的磁場:它有兩(liang) 個(ge) 極性,一極是“北極”,另一極是“南極”,並且 能吸附含鐵物體(ti) 。與(yu) 永磁體(ti) 不同的是,它能改變電磁場的極性。改變電流方向,電磁場的北極和南極也會(hui) 相應地改變。

這就是立體(ti) 聲信號所要完成的任務——它不斷地改變電流的流向。如果您曾經組裝過立體(ti) 音響係統,您就會(hui) 明白每 個(ge) 揚聲器有兩(liang) 根輸出線,通常一根是黑線,另一根是紅線。

 

實際上,放大器在不斷地切換電子信號,並且在紅線的正負電荷之間波動。因為(wei) 電子始終在正、負電粒子之間以同一方向流動,所以,電流從(cong) 揚聲器出 來,沿一個(ge) 方向流動然後轉向,從(cong) 另一方流出。這種交流電能引起電磁場的極性在一秒中之內(nei) 能改變多次。

 

 

 

發聲:磁體(ti)
那麽(me) ,這種波動是如何使揚聲器的音圈來回移動的呢?電磁場定位在永磁場產(chan) 生的恒磁場中。兩(liang) 個(ge) 磁體(ti) (電磁體(ti) 和永磁體(ti) )象 任何兩(liang) 個(ge) 磁體(ti) 一樣相互作用。電磁體(ti) 的正極與(yu) 永磁場的負極相吸,電磁體(ti) 的負極與(yu) 永磁場的負極相斥。當電磁體(ti) 的極性切換時,其排斥和吸引的極性也隨之改變。於(yu) 是,交流電不斷地改變音圈和永磁體(ti) 之間的磁力。這將推動音圈象活塞一樣快速地來回運動。

當流經音圈的電流改變方向時,音圈的極性也隨之改變。這將改變音圈和永磁體(ti) 之間的磁力,使音圈和其所連接的隔膜來回地運動。
當音圈運動時,會(hui) 推拉揚聲器的振盆。這將促使揚聲器前麵的空氣發生振動,產(chan) 生聲波。電子音頻信號也可看作是一種波。 代表了原始聲波的波的頻率和振幅體(ti) 現了音圈移動的速度和距離。反過來,這種速度和距離又決(jue) 定了隔膜運動產(chan) 生的聲波的頻率和振幅。

不同的驅動器大小更好地適合於(yu) 一定的頻率範圍。因此,擴音器通常在多驅動器之間分配了一個(ge) 較大的頻率範圍。 在下一節,我們(men) 將了解揚聲器如何分配頻率範圍,並探討擴音器中使用的主要驅動器類型。

 

 

 

 

驅動器類型
在上一部分,我們(men) 了解了傳(chuan) 統的揚聲器通過推拉與(yu) 撓性振盆相連的電磁體(ti) 發出聲音。 盡管驅動器都是基於(yu) 同一概念,但驅動器尺寸和功率的範圍很廣。基本的驅動器類型有:

低音擴音器
高音擴音器
中音擴音器
 

 

低音擴音器是最大的驅動器,用於(yu) 產(chan) 生低頻聲音。高音擴音器是小得多的裝 置,且其用途在於(yu) 產(chan) 生高頻音。中音擴音器是產(chan) 生一係列的中音聲譜的揚聲器。

如果您仔細思考,就很容易理解了。為(wei) 了產(chan) 生更高頻率的聲波(這種波型上的高壓和低壓點距離較近),驅動器隔膜必須更加快速地振動。考慮到振盆的 體(ti) 積問題,因而很難采用一個(ge) 大的振盆。相反,利用小的驅動器慢速振動,則難以產(chan) 生極低頻率的聲音。因此,更宜采用快速振動。

Tags:揚聲器,工作原理  
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