扬声器参数计算公式

1. 扬声器主要参数综合设计和分析

扬声器性能是电学、力学、声学、磁学等物理参数共同作用的结果,由鼓纸、弹波、音圈、磁路等关键零部件的性能共同确定,其中一些参数相互制约相互影响,因而必须综合考虑和设计。

扬声器常用机电参数以及计算公式、测量方法简述如下:

1.1直流电阻Re

由音圈决定,可直接用直流电桥测量。

1.2共振频率Fo

由扬声器的等效振动质量Mms 和等效顺性Cms 决定,见公式(5), Fo可直接用Fo 测试仪测量或通过测量阻抗曲线获得。

1.3共振频率处的最大阻抗Zo

由音圈、磁路、振动系统(鼓纸、弹波) 共同决定,可用替代法测量或通过测量阻抗曲线获得。

Zo = Re+[(BL)2/(Rms+Rmr)] (10)

1.4 机械力阻Rms

由鼓纸、弹波的内部阻尼及使用胶水的特性决定,可由测量出机械品质因数Qms 后通过下列公式计算:

Rms =(1/Qms)*SQR(Mms/Cms) (11)

这里SQR( )表示对括号( )中的数值开平方根,下同。

1.5 辐射力阻Rmr

由口径、频率决定,低频时可忽略。

Rmr = 0.022*(f/Sd)2 (12)

1.6 等效辐射面积Sd

只与口径(等效半径a) 有关。

Sd =π* a2 (13)

1.7 机电耦合因子BL

由磁路Bg 值和音圈线有效长度L 决定,也可通过测量电气品质因数Qes 后用下列公式计算:

(BL)2 =(Re/Qes)*SQR(Mms/Cms) (14)

1.8 等效振动质量Mms

由音圈质量Mm1、鼓纸等效质量Mm2、辐射质量Mmr 共同决定, Mms可由附加质量法测量获得。

Mms=Mm1+Mm2+2Mmr

1.9 辐射质量Mmr

只与口径(等效半径a) 有关。

Mmr =2.67*ρo* a3 (16)

其中ρo=1.21kg/m3为空气密度, a为扬声器等效半径。

1.10 等效顺性Cms

是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度. 其值越大, 扬声器的整个振动系统越软. 单位:毫米/牛顿(mm/N).

由鼓纸顺性Cm1、弹波顺性Cm2共同决定,此顺性即是我们所称的变位,只是单位需换算为国际单位制:m/N,

而变位可以用变位仪直接测量。Cms 可由附加容积法测量获得。

Cms=(Cm1*Cm2)/(Cm1+Cm2) (17)

1.11 等效容积Vas

只与等效顺性、等效辐射面积有关。

Vas =ρo*c2*Sd2*Cms (18)

此处c 为空气中的声速,c=344m/s

1.12 机械品质因数Qms

由振动系统的等效振动质量Mms 、等效顺性Cms 、机械力阻Rms 共同决定,Qms 可由 阻抗曲线的测量获得。

Qms =(1/Rms)*SQR(Mms/Cms)=(Fo/Δf)*(Zo/Re) (19)

f 为阻抗曲线上阻抗等于SQR(Zo*Re)所对应的两个频率的差值。

1.13 电气品质因数Qes

由振动系统的等效振动质量Mms 、等效顺性Cms 、机电耦合因子BL 共同决定,由阻抗曲线的测量获得。

Qes =[Re/(BL)2]*SQR(Mms/Cms)=(Fo/Δf)*SQR(Zo*Re)/(Zo-Re) (20)

1.14 总品质因数Qts

由机械品质因数Qms 和电气品质因数Qes 共同决定。

Qts =(Qms*Qes)/(Qms+Qes)=(Fo/Δf)*SQR(Re/Zo) (21)

1.15 参考电声转换效率ηo

由机电耦合因子BL 、等效辐射面积Sd 、等效振动质量Mms 共同决定。

ηo =(ρo/2πc)*(BL*Sd/Mms)2/Re (22)

1.16 参考灵敏度级SPLo

与参考电声转换效率ηo 直接相关。

SPLo = 112+10lgηo (23)

1.17 参考振幅ξ

与参考电声转换效率ηo 、电功率Pe 、等效半径a 、频率f 有关。

ξ = 0.481*SQR(Pe*ηo)/(a*f)2

以上这些参数现在均可用扬声器计算机测试系统进行测量和计算,常用的测试系统有LMS 、CLIO 、MLSSA 、DAAS 、SYSID 、LAUD 、IMP 等。另外,也可利用一些计算机模拟软件进行扬声器参数的基本设计,如LEAP 、CALSOD 、Speaker Easy、DLC Design、AudioCad 、SOUNDEASY 等。

扬声器的功率、失真指标无法直接用公式进行定量计算,只能作些定性分析和探讨。

1. 扬声器主要参数综合设计和分析

扬声器性能是电学、力学、声学、磁学等物理参数共同作用的结果,由鼓纸、弹波、音圈、磁路等关键零部件的性能共同确定,其中一些参数相互制约相互影响,因而必须综合考虑和设计。

扬声器常用机电参数以及计算公式、测量方法简述如下:

1.1直流电阻Re

由音圈决定,可直接用直流电桥测量。

1.2共振频率Fo

由扬声器的等效振动质量Mms 和等效顺性Cms 决定,见公式(5), Fo可直接用Fo 测试仪测量或通过测量阻抗曲线获得。

1.3共振频率处的最大阻抗Zo

由音圈、磁路、振动系统(鼓纸、弹波) 共同决定,可用替代法测量或通过测量阻抗曲线获得。

Zo = Re+[(BL)2/(Rms+Rmr)] (10)

1.4 机械力阻Rms

由鼓纸、弹波的内部阻尼及使用胶水的特性决定,可由测量出机械品质因数Qms 后通过下列公式计算:

Rms =(1/Qms)*SQR(Mms/Cms) (11)

这里SQR( )表示对括号( )中的数值开平方根,下同。

1.5 辐射力阻Rmr

由口径、频率决定,低频时可忽略。

Rmr = 0.022*(f/Sd)2 (12)

1.6 等效辐射面积Sd

只与口径(等效半径a) 有关。

Sd =π* a2 (13)

1.7 机电耦合因子BL

由磁路Bg 值和音圈线有效长度L 决定,也可通过测量电气品质因数Qes 后用下列公式计算:

(BL)2 =(Re/Qes)*SQR(Mms/Cms) (14)

1.8 等效振动质量Mms

由音圈质量Mm1、鼓纸等效质量Mm2、辐射质量Mmr 共同决定, Mms可由附加质量法测量获得。

Mms=Mm1+Mm2+2Mmr

1.9 辐射质量Mmr

只与口径(等效半径a) 有关。

Mmr =2.67*ρo* a3 (16)

其中ρo=1.21kg/m3为空气密度, a为扬声器等效半径。

1.10 等效顺性Cms

是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度. 其值越大, 扬声器的整个振动系统越软. 单位:毫米/牛顿(mm/N).

由鼓纸顺性Cm1、弹波顺性Cm2共同决定,此顺性即是我们所称的变位,只是单位需换算为国际单位制:m/N,

而变位可以用变位仪直接测量。Cms 可由附加容积法测量获得。

Cms=(Cm1*Cm2)/(Cm1+Cm2) (17)

1.11 等效容积Vas

只与等效顺性、等效辐射面积有关。

Vas =ρo*c2*Sd2*Cms (18)

此处c 为空气中的声速,c=344m/s

1.12 机械品质因数Qms

由振动系统的等效振动质量Mms 、等效顺性Cms 、机械力阻Rms 共同决定,Qms 可由 阻抗曲线的测量获得。

Qms =(1/Rms)*SQR(Mms/Cms)=(Fo/Δf)*(Zo/Re) (19)

f 为阻抗曲线上阻抗等于SQR(Zo*Re)所对应的两个频率的差值。

1.13 电气品质因数Qes

由振动系统的等效振动质量Mms 、等效顺性Cms 、机电耦合因子BL 共同决定,由阻抗曲线的测量获得。

Qes =[Re/(BL)2]*SQR(Mms/Cms)=(Fo/Δf)*SQR(Zo*Re)/(Zo-Re) (20)

1.14 总品质因数Qts

由机械品质因数Qms 和电气品质因数Qes 共同决定。

Qts =(Qms*Qes)/(Qms+Qes)=(Fo/Δf)*SQR(Re/Zo) (21)

1.15 参考电声转换效率ηo

由机电耦合因子BL 、等效辐射面积Sd 、等效振动质量Mms 共同决定。

ηo =(ρo/2πc)*(BL*Sd/Mms)2/Re (22)

1.16 参考灵敏度级SPLo

与参考电声转换效率ηo 直接相关。

SPLo = 112+10lgηo (23)

1.17 参考振幅ξ

与参考电声转换效率ηo 、电功率Pe 、等效半径a 、频率f 有关。

ξ = 0.481*SQR(Pe*ηo)/(a*f)2

以上这些参数现在均可用扬声器计算机测试系统进行测量和计算,常用的测试系统有LMS 、CLIO 、MLSSA 、DAAS 、SYSID 、LAUD 、IMP 等。另外,也可利用一些计算机模拟软件进行扬声器参数的基本设计,如LEAP 、CALSOD 、Speaker Easy、DLC Design、AudioCad 、SOUNDEASY 等。

扬声器的功率、失真指标无法直接用公式进行定量计算,只能作些定性分析和探讨。


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