微型扬声器

微型扬声器 微型扬声器 扬声器(Speaker)是一种用来将电的讯号转换成声音讯号之换能器(Transducer)， 中文常被俗称为喇 扬声器，从字面上理解，扬:扬出、发出之意;声:指声音;器:器件，合起来即发出声音的器件。 但大家都知道， 扬声器本身并不能发音， 它是在给它通以信号电流的时候才会将电流信号转换出声信号的， 因此它是通过能量转换来实现的， 所以扬声器是指将电信号转换成声音信号的电声换能器。扬声器能量变换的保真度如何， 由扬声器的性能好坏来决定。 目录 微型扬声器的构成 盆架支架(FRAME) 磁钢 极片(WASHER/PLATE) 音圈 振动板(Diaphragm) 前盖(FRONT COVER) 展开 微型扬声器的构成 盆架支架(FRAME) 磁钢 极片(WASHER/PLATE) 音圈 振动板(Diaphragm) 前盖(FRONT COVER) 展开 微型扬声器的构成 微型扬声器主要有盆架(支架)轭塑(Plastic Frame for Yoke)、磁钢、极片、音膜、音圈、前盖、接线板(端子)、阻尼布等构成。 盆架支架(FRAME) 亦称 BASKET，是安装振动部分零件，磁气回路和其它零件的母体。小型 SPK 的支架都是钢 板，材质为 SPCC(S:STEEL 钢铁P:板钢C:COLD 冷锻C:硬度区分) 。钢板的材质厚度 为 0.5~1.2MM 冲压成型，面通常处理有五彩电镀，烤黑、电黑，加以防锈。大口径的磁气回路 特别强劲笨重，钢板材质会使用 1.0MM 甚至更厚。但高级 HI-FI SPK 也有用铝铸的支架，此外用 塑料成型的支架亦很多, 防水喇叭及头机最常用。 塑料框的材质多为 ABS 或 ABS 加纤以增高耐热 及强度。有些游艇上使用的塑料框的材质为 ASA 料，可以延长塑料框受紫外线照射而变颜色的时 间。铁框材质的厚度除对 SPK 承受压力有影响外，同时对 SPK 的安装后能否承受一定的振动不致 变形亦有影响。此外，SPK 工作频繁振动时，支架可能会在某些频率产生共振而影响音质。 中高音 SPK 的支架多为密闭的，故也有音箱的机能。如有为中音时，通常要求有必要的内在 容积及在振动的背面不产生定在波的形状，通常为了防止定在波的发生和调整 FO 与 Qo 值之需， 要在支架内部填入吸音的材料。 (支架)轭塑(Plastic Frame for Yoke):盆架的作用主要是连接扬声器的振动系统和磁路系统，一般由注铝及金属合金、注塑、钢材等制作而成。 ü对盆架的要求 ? 承受一定的冲击力和重量，不能变形。 ? 在扬声器所承受的温度范围内，不能有形变。 1.轭塑是由下片及塑胶经由射出成型所构成之半成品，其功能主要是用来固 定磁气回路及振动板。 2.所谓塑胶是指以分子量非常大之有机化合物，将其 加上添加物(如颜料、安 定剂…...)，并施以热及压力等方式，使之熔解并具有流动性，而将其灌入模 型内并最终使之成为固态状态，此种物质即称之为塑胶( Plastics)，塑胶日本 亦称之为合成树酯(Resins)。 *工程塑胶之定义: 若有一种高分子材料能如下述之工程特性，可被拿来取代金属材料之用途，即可称该塑胶为工程塑胶。 工程塑胶之特性: ?温度使用范围广( -40 0F ~ 300 0F )(-100?~ 240?) ?高机械强度 ?高耐冲击性 ?潜变性低 ?耐磨损 ?耐化学性 磁钢 在扬声器中起着重要的作用，与导磁体一起为音圈提供永磁场。磁钢的好坏对扬声器的许多特性，尤其是灵敏度，有很大的影响。 ü磁钢的材料 ? 铁氧体 目前使用量最大，耐氧化、耐腐蚀、耐高温性强、价格便宜。缺点是体积较大，易碎。通常有钡铁(BaO.Fe2O3)和锶铁(SrO.Fe2O3)两种。 ? 铝镍钴 AlNiCo 磁性能强，体积较小，耐温性好，但因为矫顽力低，在尺寸上一般都做得较厚 ? 稀土材料 ? 主要代表是NdFeB，在微型SPEAKER上使用十分广泛，具有体积小(可以做得很薄)、磁能强(10倍于铁氧体)等特出优点，但其耐温性较差。随着技术的不断进步，耐温性问题逐步被解决。 极片(WASHER/PLATE) 铁片又叫铁板、 华司或上片，在磁气回路中， 铁片与铁心都起了导磁作用， 它们能将磁铁的 N 极与 S 极通过回路集中到间隙，使间隙产生较强的磁场，而音圈的卷幅刚好位于间隙正中，故铁 片的内径、 厚度非常重要。 一般功率比较大， 或振动时冲击力大的扬声器， 铁片与铁框都是以铆接 固定在他们的接合处再用胶补强， 以防止扬声器在工作时气流从铆接之间的缝隙内挤出， 产生气流 声不良即漏风。 如果磁气回路很重的扬声器， 一般使用铁片攻牙锁螺丝的形式。 铆接或锁螺丝可以 承受大冲击力，一般破坏试验都可承受。一般铆接浮凸点或螺丝孔有 4,6 个。塑料框和铝铸框不 能铆接， 一般以螺丝锁紧， 结合处同样以胶补强， 螺丝锁紧后， 需在螺丝头与框底结合处点胶， 以 防止 SPK 频繁振动而松弛至脱落。 有些塑料框在注射成型时， 铁片就成型于其中， 可以降低成本， 许多小型 SPK 铁片通过内铆固定于铁片框上，与框体形成一个整体，不需再铆接加工，结合处一 般也需全周补强， 防止因铆合不牢而脱落。 故内铆式要还应中孔径精确， 内铆式的弱点是不能承受 破坏试验，不能承受太大的冲击力，仅适合于磁铁外径在Φ45mm 以下的扬声器。优点是扬声器生 产作业时方便省时， 可适当降低扬声器的成本。 铁片的材质为 SPHC (S: STEEL 钢铁P: 板钢H: HOLD 热锻C:硬度区分) ，一般表面五彩电镀或镀锌。 开发设计选用铁片时，根据 SPK 的用途客户要求的性能来设计或选用铁片，铁片的内径是扬 声器磁气回路间隙的外围， 而线圈就在间隙内振动， 故铁片的厚度与内径非常重要， 一般低音扬声 器振幅大， 振动系统重，这就要求磁气回路强劲有力， 铁片厚度此时不能太薄弱，强振动的扬声器 发热快且温度高，磁场幅度较宽，散热快，周波数特性衰减快，同时还可降低低音谐振 Fo 有利于 低音。 相反铁片薄时， 间隙磁束尖锐， 散热慢， 适合高音振幅小之类型选用， 但必须了解的是铁片 导磁象水管一样， 当磁力到一定程度， 铁片的导磁性能饱和， 即使磁铁再加大， 磁力再加强， 铁片 的导磁性能不会再加强，尤其是铁片厚度小者，导磁更容易饱和。 音圈 是电动式扬声器 的心脏、策动源，一般由铜漆包线绕制而成，通常绕在骨架上。 对音圈的要求 ? 承受足够高的温度，具有足够的粘接力。 ? 音圈是扬声器中实现电声转换的关键性器件，它将输入音圈的电能转换成机械能推动振动板发声;音圈一般是将漆包线通过绕线机在卷芯筒上绕制而成;音圈绕制的参数及质量对扬声器的额定功率频率特性总谐波失真和寿命都有重大的影响 漆包线——绕制音圈的漆包线根据材料的材质可分为:铜线铝线和铜包铝线 铜线——好焊接易加工用得最广有的高性能扬声器;为了提高扬声器性能增加解析力与改善阻尼还特地要求用纯度在5N99 999% 以上的无氧铜线绕制 铝线——质量轻效率高可以提高扬声器的高音与灵敏度但不好加工不好焊接因此只有在特别要求时才使用 铜包铝线——则兼顾两方优点好焊接质量轻但价格贵只有在要求较高的场合才使用 绕制音圈的漆包线根据外形还可以分成圆形扁形方形空心形等数种 振动板(Diaphragm) , 1.一般常用来做为振动板之材质大致分类如下: a. 聚酯类薄膜( Polyester film , 例如PET film ) b. 人造纤维布(即特多龙布加树酯涂布) c. 蚕丝布(加树酯涂布) d. 纸(加上多种植物纤维) , 2.振动板常使用之成型: a. 热压成型(上述振动板材质皆可适用) b. 抽拉成型(目前大量使用在聚酯类薄膜类振动板材质 前盖(FRONT COVER) 1.前盖一般是由金属(不绣钢等…)或是工程塑胶所构成，其功能主要是用来保 护扬声器内的振动板薄膜避免薄膜受到破坏。 2. 前盖设计对声波传导之影响: 前盖孔洞之设计会影响声波之绕射，遮避及反射现象，为提高声波之声音 传输品质(即传真度)，能将孔洞设计到最大会是最好(当然此时保护盖之功能 就会减少了 阻尼布 又叫通气纸(Acoustic Damper) & 防尘布(Dust Protected Cloth) 1.目前常使用之通气纸(布) 材料主要分三种 a.不织布(是一种人造绵) b.合成纤维(公司内常见之白色通气纸) c.尼龙网(聚脂类之纤维编织而成) 2.防尘材料如我们常使用之前盖防尘布，防尘网主要目的是为防止异物进入产 品内部造成产品不良。 *目前通气纸(布)材料建议采用以尼龙网，因为其通气量稳定性较佳。 *如尼龙网如原材为白色时，依要求需染黑时必须特别注意环保卤素问题 微型扬声器的发声原理 1、扬声器的磁路系统构成环形磁间隙，其间布满均匀磁场(磁感应强度的大小与方向处处相同)。 2、扬声器的振动系统由导线绕成德环形音圈和与之相连的振膜构成。 3、音圈被馈入信号电压后，产生电流，音圈切割磁力线，产生作用力，带动振膜一起上下运动，振膜策动空气发生相应的声音。 4、整个过程为:电-力-声的转换。 微型扬声器分类 扬声器的种类繁杂多样，我们可以用三种方法来给予分类。 分别是按驱动方式，按振动板或辐射器的形状、按用途等三种方式分类。 1、按驱动方式即是怎样把电信号加在振动板上使之变换成机械力进而产生振动的。 按驱动方式分类 驱动方式 作用原理 电磁式 ——由声源信号磁化了的振动部分与磁体的磁性相互吸引排斥，产生驱动力，在这个力的作用下振动 板振动而发出声。 电动式 ——声源的信号民电流流过凌晨圈产生的磁场与磁体磁场相互作用而形成电磁力， 振膜在这个力的作用下振动而发声。 静电式—— 把导电振膜与固定电极按相反极性配置，形成一电容，将电信号加于此电容的两极，极间电场变化产生吸引力，使振膜振支发声。 压电式 —— 把压电组件置于电场中会发生位移(变形) ，利用这种原理制成的扬声器叫压电扬声器。 2 、按振膜或辐射器的形状分类 按振膜或辐射的形状分类主要有圆锥形、平板形、球顶形、号筒形、带状形、薄片形等。 ? 圆锥形振膜扬声器: 平时一提到扬声器，就会想到锥形振膜扬声器(也叫纸盆扬声器) ，这是目前广泛采用的一种 扬声器类型， 尤其作为高保真扬声器系统的低音扬声器， 高保真即高度的保持其真实性， 我们平时 见到 HiFi 音响，HiFi 即 High Fi deli ty 之简写，意为高保真。 圆锥形振膜扬声器即其振动板或圆锥形状， 我们常称鼓纸为 CONE P APER，即为纸体为圆锥形。 锥形振膜扬声器大都由三大部分构成， 即振动系统、支撑系统和磁路系统。 其包括的部品如下 振动系统:振动板、音圈、弹波、防尘盖 磁路系统:铁片、铁心、磁铁 支撑系统:铁框、端子、锦丝线、垫片 纸盆开口形状有圆形和椭圆形两种，其中圆口形最多，纸盆的断面形状亦有各种各样，但最 多的是直线形，反抛物形和抛物形三种。 当然，鼓纸的纸本不一定全部是纸质的，亦有金属材料或合成材料做成的，如我厂目前还有 PP 胴体的鼓纸，PP 胴体就其成型状态有两种，即片成型和注射型，英文分别为 Sheet 和 Injecti on， 我厂的 PP Body 成型为注射成型。 ?平板形振膜扬声器 平板形振膜扬声器辐射面呈凹形， 所以在实际应用中会产生频率特性波动性衰减现象， 这种现 象叫“前腔效应” ，从而大大降低了扬声器的活塞运动范围，为了克服此缺点，可以把振膜作为平 板形状， 为了进一步提高活塞运动范围， 要对其结构和形状和所用的材料加以选择， 平板形扬声器 有直接驱动平板扬声器和在锥体内填有发泡树指等物质的填充型两种。 最近已有这种扬声器用于高 保真扬声器。 ?球顶形扬声器 球顶形扬声器其振膜形状呈球缺形， 从驱动方式看， 它属于电动型扬声器。 球顶扬声器和圆锥 形扬声器相比，效率稍低， 但指向特性却非常好， 这是其优点之一。在所用材料上， 从质地柔软的 材料到硬材料各式各样都有， 但根据振动板材料质地软硬不同，有软球顶和硬球顶之分。 最近在高 保真扬声器系统中， 所用中高音扬声器大都采用球顶扬声器， 这主要虽为了获特纯的音质和良好的 指向性。 ?号筒扬声器 号筒扬声器的振动板大都有是球顶形的， 亦有部分其它形状的， 它与圆锥形和球顶形扬声器最 大的差别是由振动板直接鼓动周围空气氢声音辐射出去的， 而号筒扬声器是由振动板产生的声音通 过号筒辐射到空间去的， 即为间接辐射。 在这种情况下， 号筒就象一个变换器， 它以足够魇负荷加 到振动板上。故号筒扬声器一般比圆锥形扬声器和球顶形扬声器效率高。 号筒扬声器按截面增长方式可分几大类， 具有代表性的分类有: 圆锥形号筒， 指数形号筒和抛 物线形号筒等。 如果按号筒形状分， 可分成下图所示五种形式，作为高保真扬声器系统， 用号筒扬 声器作低音单元的很少见，多半作中、高音单元。 ?带状形扬声器 这种扬声器的振膜是用非常轻的铝箔带条作成短带条形状， 振膜本身就是导电性材料， 将其置 于磁场中， 若通以信号电流即可振动发声， 这种结构的振膜， 其阻抗非常小， 在和放大器及分频网 络连接时，必须用匹配变压器。 ?薄片扬声器 这种扬声器的振膜是用耐高温分子薄膜作成， 音圈装在或印行在高分子振膜上。 如果把这种印 有音圈的高分子振膜置于特殊形状磁体构成的磁场体构成的磁场中， 就可作成薄片形扬声器。 这种 扬声器的音圈导线电阻可设计成数个Ω，可不需要匹配变压器。另外它还具有输入容量大的优点。 在音质方面，它和带状扬声器一样，不失真的自然声音感可延伸到超高频段。 3、按用途分类 若按用途进行扬声器分类， 主要他为全频扬声器、 低音扬声器、 中音扬声器、 高音扬声器四种。 目前扬声器系统如下图，有的只用一个扬声器构成，有的用两种构成，有的三个以上构成， 若 用一个扬声器， 这种扬声器的频带宽度要能够覆盖系统的重放频带范围， 若用两个扬声器，这两个 扬声器的选择要能分段覆盖系统的重放频带范围。 总之根据采用的方式不同， 在各扬声器的选择上 也不同， 通常的高保真系统差不多都是采用三分频构成的扬声器系统， 在这种系统上， 为了能很好 地进行低音重放，必须采用大口径的低音扬声器，高音重放时，要采用振膜小而轻的高音扬声器， 因为用一个扬声器不能很好地同时进行高低音重放， 所以，要采用高低分频段重放的专用高低音扬 声器。通过分频段重放，就可以构成一个整体性能良好的系统。 ?全频带扬声器度(英文:Full Range 简称 FL) 能够同覆盖系统， 高低频段的扬声器叫全频带扬声器。 这种扬声器的振膜振动可产生从低音到 高音的全频带声音，在全频带扬声器中，有单振动板的全频带扬声器， 双振动板型和同轴型扬声器。 双振动板和单振动板扬声器一样，是一个整体结构， 所以用起来很方便， 但同轴型扬声器实际上是 把两个扬声器做在一起，是一种多声道器件。 ?低音扬声器(英文 W oof er 简称 WF) 低音扬声器是为在低频段重放而设计的低间性能很好的扬声器， 这种扬声器几乎全是圆锥型扬 声器。其重放频带下限应尽量的低，振动板振幅容许值尽量大些。因此振动板口每项应尽量大些。 为了提高振动板的振幅，要采用软而比较宽的支撑边。 一个良好的低音喇叭需具备如下条件: a、 要有强而有力的磁气回路。 b、 振动板的直径要大。 c、 档板和振动的凸缘边要柔软，而且在大振幅时仍保持良好的直线性。 d、 振动系统不能太单薄，弹性要好，长时间振动不疲劳。 ?中音扬声器(英文 Midrange 简称 MID) 在三分频以上的多分频扬声器系统中， 用以专门重放中音段的单元叫中音扬声器。作为中音扬 声器最重要的性能要求是声压频率特性曲线应平坦， 失真小， 指向性好， 以及频率高等到。 这种单 元所用表状，除圆锥型扬声器外，也常用球顶型和号角型。 ?高音扬声器 专门承受高频段重放的单元叫高音扬声器。高音扬声器的一般工作频段范围在 1~5KHZ 以上， 这种单元主要性能要求， 除同于中音单元之外， 还要求重放频段上限要高和输入容量要大。 高音扬 声器有圆锥形、平顶、球顶型、号筒型、带状和薄片型等多种形式。 一个良好的高音喇叭应具备如下条件: a、 振动板的口径要小且轻。 b、高频特性平垣且伸展宽广。 c、 高频失真小，指向性良好。 d、音圈直径小，线径细。 e、 输入容量大 微型扬声器的技术参数 扬声器的电气特性 BL: 单体的动力即力系数，单位为 特斯拉?米(TM) Fo: 单体在自由大气下的谐振频率或叫 Fs，单位为赫滋(HZ) Foa: 单体在加质量(Ma)后的谐振频率或叫 Fsa，单位为赫滋(HZ) Fc: 单体装箱后的谐振频率，单位为赫滋(HZ) Fct: 单体装入测试箱后的谐振频率，单位为赫滋(HZ) Mmd:单体振动系的等效质量，单位为克或千克(g 或 Kg) Mmr:单体纸盆空气的辐射质量负载，单位为克或千克(g 或 Kg) Mms: 包括空气的辐射质量的总的振动系的等效质量或 Mo， 单位为克或千克 (g 或 Kg) Ma: 测试砝码通常为已知质量的粘土) ，单位为克(g) Sd: 纸盆的有效振动面积 Cmb: 测试音箱的柔顺性，单位为(M/N) Cms: 单体的机械柔顺性或 Co，单位为(M/N) Qms: 单体的机械 Q 值 Qes: 单体的电气 Q 值 Qts: 单体的总 Q 值或 Qo Qect: 测试箱内单体的电气 Q 值 V as: 与单体柔顺性相当的空气体积，单位为升(L) V ab: 未填充吸音棉的测试箱体积，单位为升(L) Re: 音圈的直流阻抗即 Revc 或叫 DCR，单位为欧姆(Ohm/Ω) ACR: 公称阻抗即交流阻抗，在扬声器阻抗曲线峰值后最低点所对应的阻抗，单位为 欧姆(Ohm/Ω) Zmax: 单体阻抗曲线峰点对应的阻抗值，单位为欧姆(Ohm/Ω) No: 参考效率即η，以百分比为单位(%) L evc: 单体音圈的电单位位豪亨(mH) SPLo: 音压水准( Sound Pressure Level)或叫 SPL 或 So，单位为分贝(dB) Levc: 音圈的电感