電動式揚聲器工作原理:
電動式揚聲器又稱為(wei) 動圈式揚聲器;它是應用電動原理的電聲換能器件;它是目前運用最多、最廣泛的揚聲器,究其原因主要有三條:
1.電動式揚聲器結構簡單、生產(chan) 容易,而且本身不需要大的空間,導致價(jia) 格便宜,可以大量普及。
2.這類揚聲器可以做到性能優(you) 良,在中頻段可以獲得均勻的頻率響應。
3.這類揚聲器在不斷改進中,幾十年揚聲器發展史,就是揚聲器設計、工藝、材料不斷改進的曆史,也是性能與(yu) 時俱進的曆史。
電動式揚聲器其形狀大多是錐形、球頂形;錐形揚聲器(cone speaker)的結構。
錐形揚聲器的結構可以分為(wei) 三個(ge) 部分:
1>振動係統包括振膜、音圈、定心支片、防塵罩等;
2>磁路係統包括導磁上板、導磁柱、導磁下板、磁體(ti) 等;
3>輔助係統包括盆架、壓邊、接線架、相位塞條。
根據法拉第定律,當載流導體(ti) 通過磁場時,會(hui) 受到一個(ge) 電動力,其方向符合弗來明左手定則,力與(yu) 電流、磁場方向互相垂直,受力大小與(yu) 電流、導線長度、磁通密度成正比。當音圈輸入交變音頻電流時,音圈受到一個(ge) 交變推動力產(chan) 生交變運動,帶動紙盆振動,反複推動空氣而發聲。
使電動式揚聲器的振膜發生振動的力,即為(wei) 磁場對載流導體(ti) 的作用力,這個(ge) 效應我們(men) 稱它為(wei) 電動式換能器的力效應,其大小由下式規定:
F=B L i
式中:B為(wei) 磁隙中的磁感應密度(強度),其單位為(wei) N/(A.m)<牛頓/(安培.米)>又稱為(wei) 特斯拉(T)
L為(wei) 音圈導線的長度,單位:米
i為(wei) 流經音圈的電流,單位:安培
F為(wei) 磁場對音圈的作用力,單位:牛頓
但是,在通電音圈受力運動的同時,由於(yu) 會(hui) 切割磁隙中的磁力線從(cong) 而在音圈內(nei) 產(chan) 生感應電動勢,這個(ge) 效應我們(men) 稱它為(wei) 電動式換能器的電效應,其感應電動勢的大小為(wei) :
е=Вiν
式中:v為(wei) 音圈的振動速度,其單位為(wei) :米/秒
е為(wei) 音圈中感應電動勢,單位為(wei) :伏特
電動式揚聲器力效應與(yu) 電效應是同時存在、相伴而行的。
其它揚聲器工作原理:
〈一〉磁式揚聲器:亦稱“舌簧揚聲器”,其結構如圖4所示,在永磁體(ti) 兩(liang) 極之間有一可動鐵心的電磁鐵,當電磁鐵的線圈中沒有電流時,可動鐵心受永磁體(ti) 兩(liang) 磁極相等級吸引力的吸引,在中央保持靜止;當線圈中有電流流過時,可動鐵心被磁化,而成為(wei) 一條形磁體(ti) 。隨著電流方向的變化,條形磁體(ti) 的極性也相應變化,使可動鐵心繞支點作旋轉運動,可動鐵心的振動由懸臂傳(chuan) 到振膜(紙盆)推動空氣熱振動。
〈二〉靜電揚聲器:它是利用加到電容器極板上的靜電力而工作的揚聲器,就其結構看,因正負極相向而成電容器狀,所以又稱為(wei) 電容揚聲器。如圖所示,有兩(liang) 塊厚而硬的材料作為(wei) 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(yu) 固定極保持相當距離,即使在大振膜上,亦不致與(yu) 固定極相碰。
在兩(liang) 電極間原有一直流電壓(稱之為(wei) 偏壓)。若在兩(liang) 電極間加由放大器輸出的音頻電壓,與(yu) 原來的輸出電壓相重疊,形成交變的脈動電壓,這個(ge) 脈動電壓產(chan) 生於(yu) 兩(liang) 極間隙吸引力的強弱變化,而振膜因此振動而發聲。
靜電揚聲器的優(you) 點是整個(ge) 振膜同相振動,振膜輕,失真小,可以重放極為(wei) 清脆的聲音,有很好的解析力、細節清楚、聲音逼真。它的缺點是效率低,需要高壓直流電源,容易吸塵,振膜加大失真亦會(hui) 加大,不適合聽搖滾、重金屬音樂(le) ,價(jia) 格相對貴一些。
〈三〉壓電揚聲器:利用壓電材料的逆壓電效應而工作的揚聲器稱為(wei) 壓電揚聲器。電介質(如石英、酒石酸鉀鈉等晶體(ti) )在壓力作用下發生極化使兩(liang) 端表麵間出現電勢差的現象,稱之為(wei) “壓電效應”。它的逆效應,即置於(yu) 電場中的電介質會(hui) 發生彈性形變,稱為(wei) “逆壓電效應”或“電致伸縮”。
壓電揚聲器同電動式揚聲器相比不需要磁路,和靜電揚聲器相比不需要偏壓,結構簡單、價(jia) 格便宜,缺點是失真大而且工作不穩定。
〈四〉離子揚聲器:在一般的狀態下,空氣的分子量中性的、不帶電。但經過高壓放電後就成為(wei) 帶電的粒子,這種現象稱遊離化。把遊離化的空氣利用音頻電壓振動,則產(chan) 生聲波,這就是離子揚聲器的原理。
為(wei) 了離子化,就要加20MHz的高頻電壓,而在其上重疊音頻信號壓電。可見,離子揚聲器由高頻振蕩部分,音頻信號調製部分,放電腔及號筒組成。
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(ge) 電極插入其中,另一個(ge) 電極所示,呈圓筒形套在石英管外麵,由於(yu) 采用無聲放電形式,隻有中心的針頭電極有損耗,可以定期更換中心電極。離子揚聲器與(yu) 其他揚聲器不同之處在於(yu) 沒有振膜,所以瞬態特性和高頻特性都很好,但結構太複雜。
〈五〉火焰揚聲器:當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,火焰受音頻信號調製而發聲。火焰幾乎無質量,聲音動態極好。但它有致命的缺點:不安全,不方便。
〈六〉氣流調製揚聲器:又稱氣流揚聲器。它是利用壓縮空氣作能源,利用音頻電流調製氣流發聲的揚聲器。它由氣室、調製閥門、號筒和磁路組成。壓縮空氣氣流由氣室經過閥門裏,受外加音頻信號調製,使氣流的波動按照外加音頻信號而變化,同時被調製的氣流經號筒耦合,以提高係統的效率。它主要用做高強度噪聲環境試驗的聲源或遠距離廣播等。
〈七〉磁致失真揚聲器。這是一種特殊的強磁體(ti) ,它能在磁場作用下振動發聲。