揚聲器係統的技術特性分析
發布時間:2011-11-15
中心議題:
- 揚聲器係統的技術特性分析
本文主要分析揚聲器係統的技術特性,主要內容包括:二路(二分頻)和三路(三分頻)揚聲器係統的比較,揚聲器的靈敏度和最大聲壓級,失真和音質,揚聲器係統的指向特性,揚聲器係統的功率處理能力,加載(受熱)後的聲壓級下降(即功率壓縮),揚聲器單元的阻抗等。
1、二路(二分頻)和三路(三分頻)揚聲器係統
二(er)路(lu)揚(yang)聲(sheng)器(qi)係(xi)統(tong)結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan),造(zao)價(jia)相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di),為(wei)了(le)解(jie)決(jue)缺(que)少(shao)這(zhe)段(duan)中(zhong)音(yin)頻(pin)率(lv),於(yu)是(shi)有(you)些(xie)廠(chang)家(jia)用(yong)了(le)一(yi)種(zhong)折(zhe)衰(shuai)的(de)方(fang)法(fa),即(ji)在(zai)分(fen)頻(pin)網(wang)絡(luo)上(shang)把(ba)低(di)音(yin)單(dan)元(yuan)的(de)頻(pin)響(xiang)特(te)性(xing)向(xiang)上(shang)移(yi)動(dong),把(ba)高(gao)音(yin)單(dan)元(yuan)拭(shi)目(mu)以(yi)待(dai)頻(pin)率(lv)特(te)性(xing)向(xiang)下(xia)移(yi)動(dong)。另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi),分(fen)頻(pin)交(jiao)叉(cha)點(dian)頻(pin)率(lv)隻(zhi)能(neng)設(she)定(ding)在(zai)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”ganhetingdaodeshizhen。yiyinweiruci,sanluyangshengqiduilabadanyuandeyaoqiuxiangduijiaogao,jiaruodanyuandexingnengbujia,zhenggeyangshengqixitongdeshengyinjiubugoupinghua,huoyouyanzhongdexiangweishizhen。
三路揚聲器係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xia邊bian緣yuan處chu,對dui音yin質zhi沒mei有you任ren何he影ying響xiang,故gu三san路lu揚yang聲sheng器qi係xi統tong減jian小xiao了le聲sheng音yin的de失shi真zhen,提ti高gao了le聲sheng音yin的de清qing晰xi度du,改gai善shan了le低di高gao和he高gao音yin間jian交jiao叉cha頻pin段duan的de性xing能neng,增zeng加jia了le揚yang聲sheng器qi係xi統tong的de功gong率lv處chu理li能neng力li,因yin此ci是shi文wen藝yi演yan出chu、音樂廳和歌劇院擴聲係統的最佳選擇。
2、靈敏度和最大聲壓級(SPLmax)
揚(yang)聲(sheng)器(qi)單(dan)元(yuan)是(shi)一(yi)種(zhong)電(dian)信(xin)號(hao)與(yu)聲(sheng)音(yin)之(zhi)間(jian)的(de)換(huan)能(neng)器(qi),要(yao)求(qiu)它(ta)能(neng)以(yi)相(xiang)對(dui)較(jiao)小(xiao)的(de)輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)轉(zhuan)達(da)換(huan)成(cheng)很(hen)宏(hong)亮(liang)的(de)聲(sheng)音(yin),這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)揚(yang)聲(sheng)器(qi)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)聲(sheng)壓(ya)靈(ling)敏(min)度(du),[靈敏度]實質上是一種[轉換效率]的體現,各類揚虧損順係統由於采用的設計技術,選用的材料和生產工藝等多方麵的差異,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。
揚聲器係統的輸入功率能力一般都遠遠大於1瓦(一般都在100瓦-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
yinxianggongchangdoumeiyoubiaochengtamenchanpindeshizhenlv,qishitashiyigefeichangzhongyaodejishucanshu,yinzhishiyigebijiaochouxiangdepingjia,yimeiyoukenengzaiwenjianshangbiaocheng,zhinengcaiquzhuguandetingyinbishi,tongchang,lingminduyuyinzhishiyoumaodunde,shengchanshangxuyaozailiangzhezhongzuoshidangdepingheng,yibanlaishuo,zhongdijiadechanpin,junyilingminduzuozhudao,zhuiqiuxingnengjiagebi,ergaojiaweichanpinpianzhongyinzhi,erzuigaocengcizheshiliangzhejianbei。
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,有別於家中的Hi-Fi音yin響xiang器qi材cai,必bi須xu兼jian容rong性xing非fei常chang高gao,因yin為wei每mei個ge場chang地di都dou可ke能neng演yan出chu不bu同tong類lei型xing的de節jie目mu,從cong歌ge劇ju到dao搖yao滾gun音yin樂le會hui,亦yi可ke能neng隻zhi是shi以yi語yu言yan信xin號hao為wei主zhu的de報bao告gao會hui,故gu其qi音yin響xiang係xi統tong必bi須xu要yao兼jian容rong不bu同tong的de節jie目mu源yuan,做zuo到dao[平均性]的優異即不能偏重於某一個用途,而家裏的Hi-Fi音響器材,隻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,但作為專業擴聲係統器材,則這種[個性]將會變成[局限性]或[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”,“不誇張”,“忠實”地將音源還原,就是[共性]或[共用性]。
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5、揚聲器係統的指向特性
揚聲器發出的聲音通常在低頻段(低於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zheng是shi我wo們men在zai係xi統tong設she計ji中zhong要yao加jia以yi應ying用yong,優you良liang的de恒heng定ding指zhi向xiang特te性xing可ke在zai現xian場chang布bu置zhi時shi把ba聲sheng波bo的de能neng量liang集ji中zhong到dao觀guan眾zhong區qu,避bi開kai聲sheng波bo的de強qiang烈lie反fan射she麵mian和he聲sheng場chang互hu相xiang幹gan擾rao。
揚(yang)聲(sheng)器(qi)的(de)指(zhi)向(xiang)特(te)性(xing)使(shi)偏(pian)離(li)軸(zhou)向(xiang)的(de)聲(sheng)壓(ya)級(ji)隨(sui)偏(pian)角(jiao)的(de)增(zeng)大(da)而(er)聲(sheng)壓(ya)級(ji)逐(zhu)漸(jian)減(jian)小(xiao),同(tong)時(shi)聲(sheng)壓(ya)級(ji)又(you)隨(sui)聲(sheng)波(bo)傳(chuan)播(bo)距(ju)離(li)的(de)增(zeng)加(jia)按(an)距(ju)離(li)的(de)平(ping)方(fang)成(cheng)反(fan)比(bi)而(er)衰(shuai)減(jian),在(zai)距(ju)揚(yang)聲(sheng)器(qi)遠(yuan)近(jin)和(he)方(fang)位(wei)不(bu)同(tong)的(de)聽(ting)眾(zhong)區(qu),若(ruo)將(jiang)這(zhe)兩(liang)種(zhong)衰(shuai)減(jian)選(xuan)擇(ze)得(de)當(dang),就(jiu)可(ke)使(shi)兩(liang)種(zhong)衰(shuai)減(jian)互(hu)相(xiang)補(bu)償(chang),從(cong)而(er)使(shi)聲(sheng)場(chang)更(geng)為(wei)均(jun)勻(yun),大(da)型(xing)工(gong)程(cheng)需(xu)要(yao)蓋(gai)相(xiang)對(dui)比(bi)較(jiao)闊(kuo)的(de)區(qu)域(yu),單(dan)隻(zhi)音(yin)箱(xiang)通(tong)常(chang)不(bu)足(zu)以(yi)應(ying)付(fu),需(xu)要(yao)將(jiang)多(duo)隻(zhi)音(yin)箱(xiang)拚(pin)合(he)成(cheng)音(yin)箱(xiang)群(qun)(陳列),而在陳列揚聲器係統中,恒指向特性可使音箱之間的中、gaopinduandeshengbozaiyinxiangjianbuchanshengxianghuganrao,yongjuyoushangshuzhixiangtexingdeyiduiyangshengqizuchengbazixingbaifang,keyifugaidangeyinxiangdeyibei,fouze,shengyinzaiyinxiangqianfangyijinghuxiangganrao,yanzhongyingxiangshengchangdejunyunduheshengyindeqingxidu。
6、揚聲器係統的功率處理能力
揚聲器的功率處理能力(或稱揚聲器的額定功率)是shi一yi項xiang重zhong要yao技ji術shu參can數shu,它ta代dai表biao揚yang聲sheng器qi承cheng受shou長chang期qi連lian續xu安an全quan工gong作zuo的de功gong率lv輸shu入ru能neng力li,了le解jie揚yang聲sheng器qi的de功gong率lv處chu理li能neng力li,首shou先xian必bi須xu懂dong得de揚yang聲sheng器qi驅qu動dong器qi是shi如ru何he損sun壞huai的de,驅qu動dong器qi的de損sun壞huai模mo式shi有you兩liang種zhong:
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,接近於平均值,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,對於正弦波來說,峰值電平大於有效值電平3dB,對於音樂信號來說,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,對於按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)處理後的粉紅色噪聲信號連續加2小時工作後其電性能和機械性能的永久性變化不大於10%的情況下測得的技術參數。
7、加載(受熱)後的聲壓級下降(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(譬如等於或大於滿功率20秒之後),音圈和磁體受熱溫升後、由於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度-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6至8dB,這是相當驚人的下降,如前文題及,增加一倍的音箱隻提升聲壓級3dB若音箱聲壓級下降達6dB,要(yao)彌(mi)補(bu)這(zhe)麼(me)大(da)的(de)聲(sheng)壓(ya)級(ji)下(xia)降(jiang)必(bi)須(xu)由(you)原(yuan)來(lai)一(yi)隻(zhi)音(yin)箱(xiang)增(zeng)加(jia)至(zhi)四(si)隻(zhi),非(fei)常(chang)遺(yi)憾(han),音(yin)響(xiang)工(gong)業(ye)界(jie)沒(mei)有(you)標(biao)稱(cheng)這(zhe)種(zhong)聲(sheng)壓(ya)級(ji)下(xia)降(jiang),必(bi)須(xu)要(yao)好(hao)的(de)改(gai)善(shan)揚(yang)聲(sheng)器(qi)單(dan)元(yuan)的(de)散(san)熱(re)設(she)計(ji)。
8、揚聲器單元的阻抗
揚(yang)聲(sheng)器(qi)單(dan)元(yuan)的(de)阻(zu)抗(kang)包(bao)括(kuo),電(dian)感(gan)量(liang),電(dian)容(rong)量(liang)和(he)電(dian)阻(zu)值(zhi),電(dian)感(gan)和(he)電(dian)容(rong)是(shi)隨(sui)頻(pin)率(lv)而(er)變(bian)化(hua)的(de),雖(sui)然(ran)在(zai)揚(yang)聲(sheng)器(qi)係(xi)統(tong)中(zhong)標(biao)稱(cheng)一(yi)個(ge)阻(zu)抗(kang)變(bian)化(hua)太(tai)大(da),將(jiang)會(hui)影(ying)響(xiang)整(zheng)個(ge)音(yin)響(xiang)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing),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,讓整個音響係統穩定工作。
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