耳机喇叭的结构设计
耳机喇叭详解
图1.
各部件名称:
1. 支架
2.调音纸 3.音圈
4.磁杯（U杯） 5.磁铁 6.PCB板
7.华司
8.面盖 9.音膜
2.外磁式喇叭构造: 简单地说就是磁体、T铁组合的磁路为外磁,如下图2.
图2
各部件名称: 1.支架 2.调音纸 4.T铁 5.磁铁 7.PCB板 8.音圈
3.调音纸 6.华司 9.音膜
静电式喇叭工作原理：又称静电平面振膜，是将铝（或其他导电金属）线圈直接 电镀或印刷在很薄的塑料膜上，将其置于强静电场中（通常由直流高压发生 器和固定金属片（网）组成），信号通过线圈的时候切割电场，带动振膜振 动发声。优点是线性好、失真小（电场比磁场均匀），瞬态响应好（振膜质 量轻），高频响应好。缺点是低频响应不好、需要的驱动电路和静电发生器、 价格昂贵、效率也不高。
b .密度要足够小;
c.要求有适当的内部阻尼.（名词解释：阻尼。指任何振动系统在振动中，由于外
界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性，以及此特性的量化表
征。）
1.2波纹:
音膜上呈螺旋状分布的凹下的条型槽,称为波纹.其作用在于缓和音膜因分割振动 而在高音共振带所造成的峰谷面,从而使频率响应的峰面较为平坦,同时也能增加音膜 的强度。
耳机喇叭详解
耳机喇叭的种类及工作原理 动圈式喇叭的构造 喇叭各配件的作用 简介喇叭之测试项目
目录
一、耳机喇叭的种类及工作原理
喇叭按工作原理分可分为：动铁式、动圈式、压电式、静电式、气动式。
动铁式喇叭工作原理：利用了电磁铁产生交变磁场，振动部分是一个铁片悬浮在 电磁铁前方，信号经过电磁铁的时候会使电磁铁磁场变化，从而使铁片振动 发声。优点是使用寿命长、效率高。缺点是失真大，频响窄。
有线耳机的构造原理
有线耳机的构造原理
有线耳机的构造原理基本上包括以下几个关键部分：
1. 扬声器（音频驱动单元）：扬声器是将电信号转换为声音的装置。
它通常由一个薄膜振动器组成，当通过电流流过时，薄膜就会振动产生声音。
2. 电磁线圈：电磁线圈是耳机的一个重要组成部分，位于扬声器后方。
当通过线圈的电流变化时，会产生磁场，与耳机磁铁相互作用，使得扬声器振动并产生声音。
3. 磁铁：耳机中的磁铁创造一个磁场，与电磁线圈相互作用，使得扬声器振动产生声音。
4. 装配结构：耳机的装配结构包括耳塞或耳罩，用于固定扬声器、电磁线圈和磁铁。
耳塞通常由柔软的材料制成，以适应不同大小的耳道。
另外，耳机还包括连接线，用于将音频信号传输到扬声器。
当用户连接有线耳机到音频源时，音频信号通过连接线进入耳机。
然后，信号被发送到电磁线圈中，产生磁场，与磁铁相互作用，使得扬声器振动并产生声音。
声音通过耳塞或耳罩传达到用户的耳朵中。
需要注意的是，这是一个简化的描述，实际的耳机可能会有更多的细节和复杂的
设计，但上述部分是构成有线耳机的基本原理。
微型扬声器知识
微型扬声器知识讲义编著整理：游少林随着通信事业的发展，近几年以来我国通讯终端产品产量增长很快。
扬声器越来越趋向微型化，而微型扬声器体积小，质量轻，所以在性能设计上有很大的局限性，设计一款优秀的微型扬声器，给消费者带来优质的听觉享受，是我们电声工程师孜孜不倦的追求。
根据电声前辈们积累下来的精华结合本人对微型扬声器的实践经验，编写了本讲义。
不妥之处敬请各位批评指正。
一．微型扬声器的结构主要由这几部分组成（盆架，磁钢，极片，音膜，音圈，前盖，接线板，阻尼布等）耳机喇叭结构如下图：外径为15mm手机喇叭结构如下图：外径为20mm二微型扬声器的发声原理1 应用的基本原理-------电，磁，力带有电流的导线切割磁力线，会受到磁场的作用力。
导线在磁场中的受力方向符合左手定律。
作用力大小F=BLI（B为磁感应强度，L为导线长度，I为电流）2微型扬声器的发声原理A 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的磁场）。
B. 扬声器的振动系统由导线绕成的环形音圈和与之相连的振膜。
C. 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，振膜策动空气发出相应的声音。
D. 整个过程为：电—力---声的转换。
3 馈入信号与发出声音的对应A. 磁场恒定，音圈受到的电动力随着电流强度和方向的变化而变化，B. 音圈在磁间隙中来回振动，其振动周期等于输入电流周期，振动的幅度则正比于各瞬时作用的电流强弱。
B.音圈有规则的带动振膜一起振动，策动空气发出与馈入信号相对应的声音。
三微型扬声器磁路的设计1.1磁场的产生A，安培分子电流假设：在原子、分子等物质微粒内部，存在一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两极相当于两个磁极。
B，磁场的产生：从宏观上看，磁场是由磁体或电流产生的；从微观上看，磁场是由运动电荷产生的。
理解：⑴磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动电荷产生的。
耳机喇叭详解ppt课件
动圈式耳机喇叭构造及各配件的作用
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耳机喇叭的种类及工作原理 动圈式喇叭的构造 喇叭各配件的作用 简介喇叭之测试项目
目录
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一、耳机喇叭的种类及工作原理
喇叭按工作原理分可分为：动铁式、动圈式、压电式、静电式、气动式。
动铁式喇叭工作原理：利用了电磁铁产生交变磁场，振动部分是一个铁片悬浮在 电磁铁前方，信号经过电磁铁的时候会使电磁铁磁场变化，从而使铁片振动 发声。优点是使用寿命长、效率高。缺点是失真大，频响窄。
音圈
音圈是采用甲醇将自粘线粘在一起.
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3.磁气回路(也称磁路)
当音圈导电而振动时,对线圈以直角供给磁场的部分叫磁路. 其作用是在形成磁 极的同时,把发生于永磁铁的磁通量(磁束)导向磁隙之内.用电气回路作比喻,就 是导入电流的导线.
4.其它组件
磁路
1.支架:
支架是安装振动部分零件、磁路和其它零件的母体.
2.面盖:
保护音膜作用,而且面盖有声音的辐射,所以它的大小和形状对喇叭的特性都 有影响.
3.PCB板:
用于焊接音圈引线.
4.调音纸:
主要作用是喇叭振动时形成对称的气流,改善灵敏度,防止灰尘等杂物进入磁
路内.纸膜的疏密度、厚度、材质对喇叭声音的质量影响较大.
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四、 简介喇叭之测试项目
喇叭之测试项目 1.喇叭频响测试: 通过此项测试可以知道喇叭的灵敏度、响应曲线、频响失真、阻抗等主要性 能参数. 名词解释 :灵敏度。指向喇叭输入1mW的功率时喇叭所能发出的声压级（声压 的单位是分贝，声压越大音量越大），所以一般灵敏度越高、阻抗越小，喇叭越 容易出声、越容易驱动。 2.纯音检听: 通过此项测试,可以了解喇叭的音质,检测是否有杂音等 3.喇叭极性测试: 通过此项测试,可以判断喇叭“ + 、-”极性的位置,并标上记号.
耳机喇叭详解
音圈是采用甲醇将自粘线粘在一起.
3.磁气回路(也称磁路)
当音圈导电而振动时,对线圈以直角供给磁场旳部分叫磁路. 其作用是在形成磁 极旳同步,把发生于永磁铁旳磁通量(磁束)导向磁隙之内.用电气回路作比喻,就 是导入电流旳导线.
4.其他组件
磁路
1.支架:
支架是安装振动部分零件、磁路和其他零件旳母体.
The end,thank you!
3.由上可见,喇叭旳主要零件约有9种,在构造上能够分做三个部分. a.振动系统:音膜 、音圈 b. 磁气回路(磁路):磁铁、磁杯、华司 c.本体: 支架、面盖、PCB、调音纸
三、 喇叭各配件旳作用
从喇叭构造及工作原理能够了解,喇叭是以多种零件所构成。在动能旳转换上是
从电能
机械能
声音功能旳换能器.所以各个零件对喇叭本身都有很大旳影
2.面盖:
保护音膜作用,而且面盖有声音旳辐射,所以它旳大小和形状对喇叭旳特征都 有影响.
3.PCB板:
用于焊接音圈引线.
4.调音纸:
主要作用是喇叭振动时形成对称旳气流,改善敏捷度,预防灰尘等杂物进入磁 路内.纸膜旳疏密度、厚度、材质对喇叭声音旳质量影响较大.
四、 简介喇叭之测试项目
喇叭之测试项目 1.喇叭频响测试: 经过此项测试能够懂得喇叭旳敏捷度、响应曲线、频响失真、阻抗等主要性 能参数. 名词解释 :敏捷度。指向喇叭输入1mW旳功率时喇叭所能发出旳声压级（声压 旳单位是分贝，声压越大音量越大），所以一般敏捷度越高、阻抗越小，喇叭越 轻易出声、越轻易驱动。 2.纯音检听: 经过此项测试,能够了解喇叭旳音质,检测是否有杂音等 3.喇叭极性测试: 经过此项测试,能够判断喇叭“ + 、-”极性旳位置,并标上记号.
耳机产品设计经验 PPT
8. 耳套及头带垫：
一般分针车和高周波的工艺，在成本允许的前提下，应该 尽量采用好的皮革，这样适宜长时间佩戴不疲劳，另外时 间长了也不会变色或脱皮。头带垫不宜太长，如果太长可 以分成几段。
9. 控制盒：
（1）按键间隙应考虑是否后期需要喷油或过ＵＶ， （2）老鼠尾最好与线材啤在一起． （3）按键的设计，一般采用弹性臂的设计思路，挨得近的
段能产生峰，来提高音量，减小高频燥声。 出声孔：位置在扬声器振动面的3/4处（从正中住侧边）对低频
有利，并且可减少高频燥声；孔径在1.0mm左右，有 利于发声；开孔面积在10%左右是可减小尖锐的高频 声音和高频破音。 由于每个扬声器的声音特性的唯一性，同规格不同厂家放在同 一个腔体内声音都一定合适。不同厂家的扬声器的腔体设计也 不同。
7.喇叭盖：
（1）和耳机壳一般采用螺丝固定，低端耳机才采用扣位 固定。
（2）与耳机壳间的间隙，如果是皮耳套，这个的间隙一般 是1-2mm之间，要根据皮的厚度以及有没有扎边来确定 空间的大小。这点比较重要，因为间隙留的太大， 耳机会漏气比较严重，对音质不利，间隙太小组装又 很困难。
（3）与喇叭的配合，单边0.1mm即可，围边顶部要做成V或 T形槽，方便容纳密封胶。
4. 耳机臂：
（1）口部尽可能做的厚一些，以防止破裂． （2）弧度应做成单一园弧，以便于能运动顺滑，并保证有
合理的壁厚． （3）口部应倒角Ｒ0.3～Ｒ0.5，以防止划花头带． （4）耳机臂和耳机臂盖的配合一般采用舌片加螺丝，或者
舌片加扣位的连接方法。耳机臂盖下面要有支撑，防 止下陷。
5. 胶叉：
（1）注意转轴不可太长,一般2-3mm即可. （2）转轴直径不可太小,否则强度不够,一般至少大于3mm.
耳机音腔结构设计要点
A.Φ9mm~Φ13mm（喇叭外径）：后音腔最小容积1.5~3 ml。
B.泄露孔设计：>a. 能起到泄露作用前提下，泄露孔设计越小越好>b. 后音腔体积较小时(若A条件不能满足)，需要增大泄露孔声阻来减小>b泄露孔对声学性能带来的影响，可以通过额为的阻尼去实现（如：泄露孔外增贴阻尼布）>c>c. 泄露孔设计位置尽量远离speaker后出声孔C.前后音腔一定要完全隔离！A A.麦克风收音孔要求通畅，无堵塞；B.麦克风除收声孔外其余部分要求密封，减小Echo；C.对于异型麦克风的收声通道（导声管）设计，具体要求如下：>a.MIC收声孔直径D 0.8mm-1.1mm>a MIC D08mm11mm>b.声道（导声管）长度L< 8mm>c.尽量保证Mic胶套内腔体体积V尽量小（以避免共振的形成）。
mic的表面到mic胶套的内表面的距离的最小限制是：>0.5mm.1、后腔设计要求：后腔要求无限大，密封（手机扬声器振幅较小，空气压缩容积小）。
2、前腔设计要求：前腔要尽量小（扬声器曲线在理想的情况下），但由于扬声器参数的缺陷，前腔要为声音形成一个高频共振，使声音干净，前腔高度应在1.5mm-3.5mm之间。
3、前腔出声孔要求：出声孔面积要尽量的大（扬声器曲线在理想的情况下），但由于手机扬声器低频下限高，没有低频，过多的高频形成了燥音，因此出声孔最好控制在扬声器振动面积（泡棉内面积）5%-15%之间。
4、电池槽，卡槽孔要远离手机扬声器。
5、前后腔要完全隔开，后腔要密封好。
•出声孔作用：•1、出声。
•2、出声孔面积影响高频截止频率、中低频的灵敏度。
•3、出声孔面积一般在扬声器振动面积的5%-15%之间，过大可导致高频燥音过多，过小可能导致声音变小。
•出声孔：1、尽量不要开在正中，这样高频较多，声音做不大，并且伴随高频燥声。
2、开孔面积也不能太大，因为扬声器本身的原因和后腔因素，高音会显得比较尖锐，听起来声音刺耳。
耳机喇叭详解
The end,thank you!
动圈式喇叭工作原理：是将线圈固定在振膜上，置于由永磁铁产生的固 定磁场中，信号经过线圈切割磁力线，从而带动振膜一起振动发声。 优点是制作相对容易，线性好、失真小、频响宽。缺点是效率低（算 不上什么缺点）。
压电式喇叭工作原理：利用压电陶瓷的压电效应发声。效率高、频率高。缺点： 失真大、驱动电压高、低频响应差，抗冲击力差。此类喇叭多用于电报收发 使用，现基本淘汰。少数耳机采用压电式喇叭作为高音发声单元。
图1.
各部件名称:
1. 支架
2.调音纸 3.音圈
4.磁杯（U杯） 5.磁铁 6.PCB板
7.华司
8.面盖 9.音膜
2.外磁式喇叭构造: 简单地说就是磁体、T铁组合的磁路为外磁,如下图2.
图2
各部件名称: 1.支架 2.调音纸 4.T铁 5.磁铁 7.PCB板 8.音圈
3.调音纸 6.华司 9.音膜
气动式喇叭工作原理：采用气泵和气阀控制气流，直接控制气压和流量，使得空 气发生振动。有时候气阀改用大功率扬声器来代替。飞机上常用这样的耳机， 此耳机实际上只是个导气管。优点是无电驱动，无限制并联、效率高。缺点 是失真大、频响窄，有噪音。
动圈式耳机是现在生产应用最广泛的耳机.
二、动圈式喇叭的构造
1.内磁式喇叭构造: 简单地说就是磁体装在磁杯内,如下图1.
响.以下就每一种零件作简要介绍.
1.音膜:
音膜是喇叭的主要零件之一.它对喇叭的性能和音质有其决定性的影响.极端说来, 没有好的音膜就做不成好的喇叭.
1.1音膜物理性能的主要要求:
a.弹性模量要足够大;（名词解释：弹性模量。对弹性体施加一个外界作用，弹性 体会发生形状的改变称为“应变”，“弹性模量”的一般定义是：应力除以应变。）
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耳机喇叭的结构设计
作者：周磊
来源：《信息技术时代·下旬刊》2018年第01期
摘要：随着科学技术的进步，耳机的设计制造得到了长足的发展。
然而耳机知名品牌都是国外品牌，如德国的Beyerdynamic（拜亚动力）和Sennheiser（森海塞尔），美国的Beats （节拍）和Bose（博士），奥地利的AKG（爱科技）；中国的耳机制造企业还处于萌芽发展阶段，如Merry（美特科技）和欧仕达（AST），相信不久的将来，它们也会像华为一样发展壮大，走出国门，走向世界。
关键词：耳机；喇叭；结构设计
随着中国城市化进程的加快，越来越多的人们选择通过户外运动方式来缓解面临的各种压力，各种各样的运动耳机也越来越被人们所使用。
下文讲解运动耳机中最重要的部件-喇叭，以及和喇叭相配合机构件的设计。
一、耳机的分类
耳机根据其换能方式分类，主要有：动圈方式、动铁方式、静电式。
1. 动圈式耳机是最普通、最常见的耳机，它的驱动单元基本上就是一只小型的动圈扬声器，由处于永磁场中的音圈驱动与之相连的振膜振动。
动圈式耳机效率比较高，大多可为音响上的耳机输出驱动，且可靠耐用。
通常而言驱动单元的直径越大，耳机的性能越出色，目前在消费级耳机中驱动单元最大直径为70mm，一般为旗舰级耳罩式耳机。
2.动铁式耳机是通过一个结构精密的连接棒传导到一个微型振膜的中心点，从而产生振动并发声的耳机。
动铁式耳机由于单元体积小得多，所以可以轻易的放入耳道。
这样的做法有效地降低了入耳部分的面积可以放入更深的耳道部分
3.静电耳机有轻而薄的振膜，由高直流电压极化，极化所需的电能由交流电转化，也有电池供电的。
振膜悬挂在由两块固定的金属板（定子）形成的静电场中，静电耳机必须使用特殊的放大器将音频信号转化为数百伏的电压信号，驱动，所能到达的声压级也没有动圈式耳机大，但它的反应速度快，能够重放各种微小的细节，失真极低。
二、喇叭的工作原理及结构
喇叭的工作原理：是由磁铁构成的磁间隙内的音圈在电流流动时，产生上下方向的推动力使振动体（振动膜）振动，从而振动空气，使声音传播出去，完成了电-声转换。
喇叭实际上是一个电声换能器。
喇叭的基本结构图如下：
三、喇叭型号的选择
动圈式扬声器是价格最便宜，技术最成熟，应用最广的扬声器，下面以一款直径
Ø9.2mm，高度3.4mm的扬声器为例，介绍其形状。
一款新的耳机项目开始时，声学工程师根据客户给出的声学要求和可靠性测试要求，挑选出合适的喇叭；然后把喇叭的3D和外观尺寸给到机构工程师，机构工程师根据客户给的ID，然后计算出是否有足够的空间摆放此喇叭，并保证机构部品的强度和满足可靠性测试的需求。
如果空间不够，还需和客户需求是否可以增大产品的尺寸。
如果客户不同意，机构工程师根据客户的ID给出喇叭的最大外形尺寸，声学工程师根据喇叭的最大外形尺寸，重新挑选合适的喇叭型号。
一个耳机项目的顺利开展，需要机构工程师，声学工程师，电子工程师反反复复的商量沟通，才能选择最优的方案进行。
四、耳机音腔的设计规范
耳机的声腔设计主要包括防尘网，出音孔，前音腔，后音腔，密封性五个方面，每部分的作用和设计都有所不同。
防尘网作用是防尘和削弱低峰峰值；出音孔的作用就是出声，出音孔面积影响高频截止频率，中低频的灵敏度，出音孔面积过大导致高频噪音过多，过小可能導致声音变小。
前音腔是让声音产生一个高频段的截止频率，并产生一个高频峰，并修正高频噪声，好的前腔可提高中频，减小高频噪声，降低高频段延伸，提高声音转换效率。
后音腔的设计很重要，直接影响音质的好坏和大小，主要是防止扬声器中低频的声短路，使低频声音有利，让人感觉声音圆润。
后音腔容积要求尽可能的大，根据喇叭的直径，推荐后腔容积如下表：
五、案例分析
耳机头部主要由喇叭前壳，喇叭后壳，喇叭，防尘网，前后腔网布，耳塞等组成。
下面根据客户的ID，我们来计算喇叭的最大尺寸外径。
如下图，喇叭前壳的最大尺寸为14mm，外壳的肉厚为1.0mm，外壳和喇叭固定RIB的间隙为0.8mm，固定喇叭的前壳RIB为0.5mm，前壳RIB和喇叭的间隙为0.1mm，所以喇叭的最大外形尺寸=14-（1+0.8+0.5+0.1）* 2=9.2mm。
喇叭的前腔面积和后腔面积，需要根据声学工程师的需求来进行设计。
如果客户需求ANC（主动降噪），还需和声学工程师检讨在喇叭后腔开孔，开孔的位置和大小需声学工程师提供。
六、结语
综上所述，我们可以初步了解耳机的分类，喇叭的工作原理，耳机音腔的设计规范，以及根据客户的ID来如何挑选喇叭的型号。
随着现代技术的飞速发展，耳机产品的更新速度也越来越快，大众们也都可以享受高品质耳机所带来的音乐享受。
作者简介：
周磊（1985.01-），男，江苏省苏州市人，当前职务：高级机构工程师，当前职称：初级工程师，学历：本科，研究方向：耳机结构设计。