1、電聲知識介紹北京快達通信設備北京2目錄聲音的一些基本概念1揚聲器及指標2揚聲器系統(tǒng)3建議與探討431聲音的一些基本概念4聲音的一些基本概念 聲音形成 聲音是由物體振動產(chǎn)生的物體圍繞平衡位置做來回往復運動叫振動。振動物體將振動傳給周圍的彈性物質(zhì)，彈性物質(zhì)又將振動傳給人耳，聽覺系統(tǒng)感受到振動，并有所反應，形成聲音 振源聽覺系統(tǒng)媒介16KHz次聲可聽聲超聲5聲音的一些基本概念聲能與聲壓聲能表示聲強(I)定義:單位時間里通過垂直于聲傳播方向上單位面積聲能大小。I=W/M2 單位：瓦/米2（W/M2） 聲壓力表示聲壓（P)定義：垂直于聲傳播方向上，單位面積所受到的聲音壓力的大小。 P=N/國際單位制：P

2、ascal,簡稱帕（Pa）厘米.克.秒制用微巴表示.（bar） P=10bar聲音傳遞現(xiàn)象,很像水波,由中心往外擴散6韋伯定律：當聲音的強度成10倍、100倍、1000倍地幅度增加時，人耳感受的聲 音大小只是呈1倍、2倍、3倍的增長。同樣，當聲音的頻率升高時，人們感受到音調(diào)的提高，但音調(diào)提高的數(shù)值與頻率的增加也不成正比，而是與頻率增加比較值的對數(shù)成正比，這就是有名的韋伯定律。人耳能夠感受的最大聲壓與剛能聽到的聲音的聲壓之比超出100萬倍，在如此寬廣的范圍內(nèi)表示人聽力差異大小顯然很不方便。根據(jù)韋伯定律，我們用L表示人耳感受到的聲音強弱，則 L=lgI聲強級(SIL): SIL=lg(I/I0)

3、單位：貝爾(B) I0:基準聲強，它的大小是10-12W/m2(KHz) 取貝爾的1/10為單位，稱為分貝（dB ),上式變?yōu)?SIL=10lg(I/I0) 單位：分貝（dB） 由于聲強與聲壓的平方成比例：I=kp2則可以推算出聲壓級聲壓級（SPL）： SPL=20lg(p/p0) 單位：分貝（dB ) p0:基準聲壓，它的大小是2*10-5Pa聲音的一些基本概念 韋伯定律與聲強級及聲壓級7條件聲壓級/dB條件聲壓級/dB聽閾0大商場60寧靜的鄉(xiāng)村10房間里高聲對喊（1m處）68-74微風輕拂樹葉約14熱鬧的大街約80非常寧靜的房間20響聲80-1001m外的鐘表聲約30交響樂隊演奏（5m處）

4、84微弱聲30-40離急馳火車15m處95-105寧靜的小區(qū)40離火車汽笛15m處100-105普通講話約50飛機起飛或響雷約120正常聲50-70痛閾130行駛中的小汽車60極響聲130-140若干環(huán)境中測到的聲壓級聲音的一些基本概念8聲音的一些基本概念表征聲音的物理量響度，音調(diào)，音色。 響度：表示聲音大小，又稱音量或聲音的強弱，單位方 與聲強，聲壓大小有關 與人耳聽覺特性及其它因素有關語音 的頻寬音樂,樂器的頻寬人耳可聽的聲場范圍9聲音等響曲線同一音壓,但在不同頻率時,人耳感受不同3KHz-5KHz人耳最為敏銳聲音的一些基本概念10聲音的一些基本概念解讀等響曲線響度與聲壓級正相關，聲壓級高

5、響度大，3k左右響度最大響度級與聲壓級在不同頻段是不一樣的，不是同比例的。同樣聲壓級， 不同頻率響度是不一樣的。上部曲線比較平坦，說明聲壓高時，不同頻率點，聲壓級接近相同，聽起 來響度相差不大，而下部則曲線陡峭，不同頻點，聲壓有很大差別。高頻區(qū)不同聲壓級之間曲線斜率相差不大，低頻區(qū)不同聲壓級之間曲線斜率相差很大，說明聲壓級變化對低高頻影響不完全一樣，隨時聲壓級下降而變大。11 音調(diào)與頻程 音調(diào)： 音調(diào)表示人對聲音振動頻率高低的心理感受量，單位是美（mei)。所 謂美，是將頻率為1000Hz、聲壓級為40dB（0dB為20 bar）的純 音音調(diào)定為1000美。音調(diào)與聲源振動頻率正相關。聲源每秒鐘

6、振動的 次數(shù)少，發(fā)出的音調(diào)就低，振動的次數(shù)多，發(fā)出的音調(diào)就高。聲學上 如同響度一樣，在許多場合，人們就直接用頻率表示音調(diào)，單位為Hz。 與頻率有關 頻率增加一倍，音調(diào)提高一個八度音 與聲強度有關 與聲源移動方向和速度有關（多普勒效應） 聲音的一些基本概念12頻程： 音調(diào)相差一定美數(shù)的兩個純音，不管它的頻率是多少，其頻程（指頻率 上的間隔）是相等的。頻率每增加1倍，相當于音調(diào)提高一個八度音階， 頻率每下降一半，又相當于音調(diào)降低一個八度。 人耳可聽的16Hz-16KHz的頻率范圍，就相當于10個八度音。大小揚 聲器要重現(xiàn)各種音調(diào)，就要求它有這么大的頻率覆蓋范圍。對單個揚聲 器，要有如此寬的頻帶，是

7、極為困難的，但這也是大家努力追求的所在。 聲音的一些基本概念f/fx=2nfx ：參考頻率n : 倍頻程數(shù)倍頻程的應用 在聲性能測量中，常會用倍頻程多少確定測量頻點數(shù)量GB/T12060.5-2011 聲頻響取點1/3oct131/3 Oct聲音的一些基本概念14聲音的一些基本概念15聲音的一些基本概念16JIS標準規(guī)定的四點平均法聲音的一些基本概念4點平均的定義,需是下列所定義的頻率之相鄰4點作平均17A1msin(wt+1) ：基波A2msin(2wt+2)：二次諧波Anmsin(nwt+n)：n次諧波音色聲音的特色。 沒有度量單位，只能用諸如圓潤，干澀等主觀感 受形容詞表達，也是主觀評價

8、的主要內(nèi)容。聲音的一些基本概念音色主要決定于聲音的波形，同時也與響度，音調(diào)有關。f（t）=A0+A1msin(wt+1)+A2msin(2wt+2)+Anmsin(nwt+n) 任何一個復雜的周期性非正弦波f（t），都可以分解成許多個頻率和幅度各不相同的單一的正弦波18純音：聲音中只含有一個頻率成分，人們稱其為純音。純音的波形就是正弦波， 是單一波形。基音：聲音分解后，其中頻率最低，幅度最大的純音就叫做基音。諧音：聲音分解后那些頻率比基音高，而且是基音頻率的若干整數(shù)倍的聲 音就叫做諧音，也叫做諧泛音。諧音的頻率成分很多，它的幅度一般都比 基音小。泛音：聲音分解后，那些頻率比基音大的聲音統(tǒng)稱為泛

9、音。泛音的頻率可以是基 音頻率的整數(shù)倍，也可以不是。泛音的幅度也都比基音小。單音: 由基因及其諧泛音組成的聲音叫做單音。復音：由基因及其泛音組成的聲音叫做復音。樂音：能使人愉悅的聲音稱為樂音。我們的先人在詩序里寫道，“聲成文謂 之音，音和乃成樂?！睒芬舻念l譜是分立譜，諧泛音的頻率是基音的整數(shù) 倍。通常人們將樂器發(fā)出的聲音及人聲稱為樂音。噪聲：能使人煩躁和不受人歡迎的聲音統(tǒng)稱噪聲。聲音的一些基本概念聲音的頻譜注釋19聲音的一些基本概念20聲音的一些基本概念各式人聲與樂聲基波之頻譜一覽21人及樂器發(fā)聲時基音與泛音頻率范圍聲音的一些基本概念22鋼琴與各種樂器音頻范圍聲音的一些基本概念23音色的主觀評

10、價IEC標準規(guī)定的主觀評價相關要點 與試聽室環(huán)境條件有關 (推薦面積29M2,混響時間0.3s0.6s,噪聲10K細如游絲亦會挑動心弦，細部表現(xiàn)極佳一般頻段劃分36聲音的掩蔽效應1當一個復合的聲音信號使用到人耳時，如其中有較高響度的頻率分量時，能使人不易覺察那些低響度的頻率分量。2響度差1520dB3低頻掩蔽強，高頻相對弱聲音的一些基本概念372揚聲器及指標38揚聲器及指標(S極)(N極)磁力線方向動作原理是對于和磁廠之磁力線成90之導體通以電流，依據(jù)Fleming左手定則，導體會依定則之運動方向作運動，由于導體被黏合著于振動板上，故振動板即會被間接帶動振動空氣而產(chǎn)生聲音。能量變換方式：電能機

11、械能聲能定義：將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號并輻射出去的換能器件39揚聲器結構揚聲器及指標40杯（導磁碗）磁片華司（導磁板）鐵磁體華司內(nèi)磁式磁力系統(tǒng)外磁式磁力系統(tǒng)揚聲器及指標41鼓紙(振膜)彈波(定位支片)音圈振動系統(tǒng)揚聲器及指標42box,rubber,cable輔助系統(tǒng)揚聲器及指標43揚聲器基本結構揚聲器及指標44L(me)=a4箱體容積與口徑的半徑的4次方成正比揚聲器主要參數(shù)滿足裝配口徑與F0的關系口徑與箱體容積關系外形尺寸揚聲器及指標45揚聲器的阻抗直抗感抗動生阻抗阻抗優(yōu)選值(GB9397)4, 6, 8, 16, 30, 100揚聲器及指標46應用中的問題：揚聲器額定阻抗 揚聲器的額定阻抗是一

12、個由制造廠規(guī)定的純電阻的阻值，在確定信號源的有效電功率時，用它來代替揚聲器。額定阻抗是指阻抗曲線上緊跟在第一個極大值后面的極小值。在額定頻率范圍內(nèi)，阻抗模值的最低值不應小于額定阻抗的80，假如在額定頻率范圍以外的任何頻率（包括直流）的阻抗小于此值時，則應在說明書中加以說明。匹配問題:阻抗過小，放大器輸出功率過大，喇叭易燒毀 阻抗過大，放大器輸出功率不夠，發(fā)揮不好。揚聲器及指標47定義：系統(tǒng)發(fā)生共振時的頻率稱為共振頻率。一般情況，速度共振頻率與位移共振頻率不一致。后者同阻尼大小還有一定關系，當阻尼甚小時，兩者趨于相同。在揚聲器阻抗曲線中，出現(xiàn)第一個阻抗最大值時所對應的頻率（f0）就是共振頻率，有

13、時也稱諧振頻率揚聲器的諧振頻率應用中的問題：IEC將f0規(guī)定為揚聲器有效頻率范圍的低端起點整機設計中電路低端應注意與其寬度相適應，過低信號輸入無益揚聲器及指標48揚聲器的頻率特性定義描述向揚聲器輸入2020K等幅正弦信號，在一定距離處，用話筒接收后發(fā)現(xiàn)同一揚聲器對不同頻率的電信號，其轉(zhuǎn)換效率并不一樣，這一現(xiàn)象稱為揚聲器頻率特性，因為是幅度與頻率的關系，又稱為幅頻特性。揚聲器及指標揚聲器及指標49頻響曲線解讀的信息：頻寬靈敏度 取點1/3oct(IEC規(guī)定）, 1/12oct,四點法等不均勻度理想的頻響曲線Hi-Fi曲線語言型頻率曲線幾種頻響曲線AV曲線50揚聲器及指標一平：曲線呈水平線，少峰谷

14、， 各頻率點靈敏度接近。二寬：從20Hz20KHz(甚至 更高） 都要覆蓋。Hi-Fi曲線理想的頻響曲線Hi-Fi意為高保真適當?shù)睦У鸵艉透咭?，形成兩端上翹曲線。這一曲線一般無法由揚聲器獨立完成，而由揚聲器與功放配合實現(xiàn)。51揚聲器及指標語言型頻率曲線部標SJ1735-81“通信電聲器件總技術條件”為了更清晰地重現(xiàn)語言，減少轟隆聲及“卟卟”聲，常將300Hz以下頻率大幅衰減，將200Hz以下的聲壓減至最小。4000Hz以上的頻率通常是嘯叫頻率及數(shù)字電路取樣頻率有一定的放大作用，也必須將其削去，以便減少過于嘈雜。揚聲器及指標AV曲線這種曲線要求低音強勁，中音要好，高頻則以6dB/oct下降，這

15、樣的曲線由于低音豐富，適合展現(xiàn)影片中宏大而震撼的場面，適當?shù)臏p小高音，可以減少嘈雜尖刺成分。通過以上的介紹，顯然揚聲器響應曲線并不是越寬越好，也不是越平越好，而是根據(jù)實際情況，量體裁衣，才能得到理想而經(jīng)濟的效果。53揚聲器的功率額定噪聲功率，短期最大功率，長期最大功率，額定正弦功率， 音樂功率，瞬時功率，商業(yè)功率 額定噪聲功率（功率承受能力）。在額定頻率范圍內(nèi)饋給揚聲器以規(guī)定的 模擬節(jié)目信號，連續(xù)工作100小時，而不產(chǎn)生熱和機械損壞的相應電功率。 其定義U/R，U是額定噪聲電壓，R是額定噪聲電阻。 長期最大電壓相對應的電功率其定義U/R，式中U為長期最大輸入電壓，R 是額定阻抗。這里長期最大電

16、壓指揚聲器能承受持續(xù)時間為1min、間隔為 2min、重復10的模擬節(jié)目信號，而不產(chǎn)生永久性損壞的最大信號電壓。這 個長期最大功率意味著揚聲器短時間承受功率的上限。多種功率表示方法：揚聲器額定噪聲功率:揚聲器額定長期最大功率:揚聲器及指標54幾個名詞解釋：白噪聲它是在寬廣的頻率范圍內(nèi)帶寬能量相等的噪聲。也就是在線性頻率坐標系中，其能量分布是均勻的；而在對數(shù)頻率坐標系中，其能分量每一倍頻程上升3分貝白字是從光譜學名詞中借用來的，它表示各頻率能量分布是均勻的。白噪聲不一定是無則的粉紅噪聲它是在寬廣的頻率范圍內(nèi)等比例帶寬能量相等的噪聲。也就是在對數(shù)頻率坐標系中，其能量分布是均勻的；而在線性頻率坐標系

17、中，其能量分布每一倍頻程下降3分貝。粉紅兩字是從光譜學名詞中借用來的。它表示對于白噪聲而言低頻成份較多的意思。粉紅噪聲有二種含義：指加于聲源上的電信號具有粉紅噪聲的特性；指聲場具有粉紅噪聲的特性。模擬節(jié)目信號模擬節(jié)目信號的特性與含多種語言和音樂節(jié)目信號的各類節(jié)目源的平均特性很相似，它是沒有限幅的穩(wěn)態(tài)計權高斯噪聲。這種信號可用粉紅噪聲或白噪聲通過特定的濾波器電路獲得。揚聲器及指標55關于功率的幾個問題：長時間工作在揚聲器超額定區(qū)域，將會帶來嚴重的非線性失真。揚聲器功率轉(zhuǎn)換效率只有7%10%,大量電功率變?yōu)闊崮?，功率選擇過大，將造成嚴重熱積累。長期超負荷使用揚聲器，將使揚聲器產(chǎn)生機械損傷和熱損傷，

18、最終失效。溫升失真失效揚聲器及指標功率(W)額定功率 : 是泛指單體在此功率(含以下)長時間做動下,所有電氣特性都正常(聲音不能有雜音,曲線正常).機械結構亦不能有任何破壞現(xiàn)象發(fā)生.介于額定功率與最大功率之范圍 :在極短時間訊號下,是可被允許的.在此范圍內(nèi)的訊號,可以有雜音產(chǎn)生,但不能有任何的機械結構破壞.當功率降到額定功率(含)以下,SPK聲音是要能夠恢復到正常狀態(tài).時間(t)額定功率最大功率超出最大功率 : SPK可能會有雜音或機械結構的破壞.縱使SPK功率降至額定功率以下,都有可能因機械結構已被破壞,而仍有雜音產(chǎn)生.超出此范圍下做動的SPK,SPK制造廠是不予任何保證的.注: IEC26

19、8-5定義 MAX INPUT test condition : short term1sec on then 1 min off for 60 cyclesLong term1min on then 2min off for 10 cycles揚聲器及指標57定義：諧波失真是由振幅非線性引起的一種失真.當揚聲器輸入某一頻率的正弦信號時,揚聲器輸出聲信號中,除了原輸入的信號(稱為基波)外,還出現(xiàn)有二倍于、三倍于、n倍于基波頻率的信號，稱為諧波，這種現(xiàn)象就是諧波失真。諧波失真的大小通常用這些諧波含量聲壓總和的均方根值與輸出信號總聲壓的均方根值之比的百分數(shù)來表示。揚聲器的諧波失真揚聲器及指標58公

20、式增加剛性解決失真辦法增加阻尼吸收揚聲器及指標59揚聲器的指向性定義：揚聲器輻射的聲壓，因方向而不同的特性。產(chǎn)生原因：與頻率有關與振膜形狀有關表示方法指向性圖例指向頻率特性揚聲器及指標60定義：特性靈敏度與基準聲壓（20uPa）比值的對數(shù)值乘以20，以dB表示，SPL=20log(p/p0)揚聲器的特性靈敏度SPL揚聲器及指標61揚聲器及指標1額定阻抗2額定噪聲功率3額定長期最大功率4共振頻率5頻率范圍6特性靈敏度級7總諧波失真8阻抗曲線9總品質(zhì)因子10頻率響應11高頻上限頻率 序號檢測項目12指向性指數(shù)13等效空氣容積14外觀及機械質(zhì)量15純音16絕緣電阻17漏磁場18可焊性19耐電壓20外

21、形尺寸21端子外聯(lián)品質(zhì)22高溫負荷貯存 序號檢測項目23穩(wěn)態(tài)濕熱24低溫負荷貯存25掃描振動26碰撞27滑落沖擊28跌落29鹽霧試驗30正弦信號試驗31失效試驗 序號檢測項目揚聲器的電聲參數(shù)表623揚聲器系統(tǒng)63揚聲器系統(tǒng)音箱的由來聲短路解決辦法密波疏波加障板成為密閉64有無標準擋板的測試曲線比較揚聲器系統(tǒng)65揚聲器系統(tǒng)音箱的分類閉箱開口箱66揚聲器系統(tǒng)閉箱優(yōu)點：解決了低頻音效由于聲短路變差的問題。缺點：諧振頻率將會上升。312改變【后容積】后容積V增加,Ca增加,F降低,低頻截止頻率點將低(向低頻移動)V增Ca增F減67揚聲器系統(tǒng)閉箱如何解決箱體容積與低頻音效的矛盾：采用高順性揚聲器采用小口

22、徑揚聲器 小口徑輻射一定聲功率需要大振幅，帶來失真增大。箱體并非越小越好，等效容積與箱體容積要匹配?？諝馊莘e率，當容積變化量大于總?cè)萘?以上時，引起失真增大。注意事項：68揚聲器系統(tǒng)開口箱優(yōu)點：1、將后面的聲能量以同相位輻射出去，增加低頻。2、在相同容積的箱體中，比閉箱低頻要低，F(xiàn)0向低端擴展 倍，同理，相同F(xiàn)0時，箱體可以比閉箱小。3、可減小音箱共振頻率附近的失真。 缺點：低頻的瞬態(tài)變壞。開口箱的阻抗曲線解讀開口箱的F069要得到更佳的低頻，就需要花費更多的成本，所以發(fā)展出低成本的低頻補強器具 - 導音管，也稱為低音管或低音反射孔。開口箱的工作示意圖揚聲器系統(tǒng)704建議與探討71音響產(chǎn)品的最

23、終效果與揚聲器的選擇，整機結構設計，電路設計軟件等均有關系，要整體考慮，不能只選一面，避重就輕。2、做好結構設計：與整機探討的問題：1、做好電聲方案設計要根據(jù)機型的檔次、市場定位和價格預期，初步搭出電聲方案。 如：揚聲器數(shù)量，揚聲器種類（高+低）（根據(jù)要求）、揚聲器尺寸、揚聲器功等。A：箱體材料與壁厚建議與探討功率/w厚度要求/mm2.533.530塑料不可用B：揚聲器尺寸與箱體容積關系揚聲器尺寸/吋最小容積要求/L20.53142546.58音箱容積關系到低端效果，音箱容積與揚聲器T/S參數(shù)配合好或者揚聲器T/S參數(shù)要視容積調(diào)整。72C：音箱高度、前框預留空間與揚聲器沖程。：額定功率Zmax: 最大阻抗f0:額定諧