电动式扬声器工作原理
【高中物理】球顶形扬声器基本知识
【高中物理】球顶形扬声器基本知识由物理网资料整理，请继续关注物理网球顶形扬声器是指利用球顶形振膜直接辐射声波的扬声器。
它属电动式扬声器，振膜是一个半球形膜片，用振膜折环直接支撑音圈而没有定心支片，特点是高频响应好，指向性宽及失真较小。
球顶形扬声器振膜的好坏往往决定了扬声器的质量，一般用浸胶布基或真丝、铝合金箔制成，高级产品用钛箔或其他新型金属箔制成，多用做中音或高音扬声器。
球顶形扬声器的形成球顶形扬声器是电动式扬声器的一种。
电动式扬声器大体由磁回路系统(永磁体、芯柱、导磁板)、振动系统(纸盆、线圈)和支撑辅助系统(定心支片、盆架、垫边)等三大部份构成。
而球顶形扬声器采用的是球顶形振膜。
其工作原理与纸盆扬声器相同。
球顶扬声器也就是轻易辐射式扬声器。
通常为了赢得更大的杂讯人们都会在极芯中间纸带并充填以低稀释特性的软质材料，因为较好的高频特性和宽阔的电磁辐射特性，因此被大量的应用于高保真系统中的中高频录像中。
球顶形扬声器的工作原理球顶形扬声器利用通在电导体并作线圈，当线圈中输出一个音频电流讯号时，线圈相等于一个载流导体。
如果将它放到紧固磁场里，根据载流导体在磁场中可以受力的促进作用而运动的原理，线圈可以受一个大小与音频电流成正比、方向随其音频电流变化而变化的力。
这样，线圈就可以在磁场促进作用下产生振动，并助推球顶形振膜振动，球顶形振膜前后的空气也随之振动，这样就将电讯号转换成声波向四周电磁辐射。
球顶形扬声器的相关分类球项形高音单元就是目前在家用和小型监听音箱中最常用的高音单元。
球顶形高音单元从球顶结构上分后，可以分成正球顶上单元和反球顶上单元;从球顶材料上分后，又分成硬球顶和软球顶上两大类。
d、硬球顶高音的振膜材料有铝合金、钛合金、镁合金、钛合金复合膜、玻璃膜、钻石膜等数种。
硬球顶高音单元所回放的高音，音色明亮，具有金属感。
适合播放流行音乐、电影音乐及效果音乐。
制作优秀的铝合金、钛合金复合膜球顶高音，也能较好地表现古典音乐及人声。
TI低功率SmartPA调试系列之一扬声器工作原理及软件
Application Notes1TI 低功率Smart PA 调试系列之一：扬声器工作原理及软件调试入门Anjin Du/Ding Wei/Xiangyan Xue摘要本系列汇集了关于TI 低功率Smart PA 的四篇应用笔记，分别从扬声器基础、软件调试、算法等方面介绍了TI 低功率Smart PA 技术。
本文是这个系列的第一篇，主要介绍了扬声器的基础知识和工作原理，以及TI 低功率闭环Smart PA 器件的架构和调试入门，是后续文章的基础。
随后的系列应用笔记还包括《TI Smart PA 基础调音指南》、《TAS25xx Smart AMP Anti-Clipper 模块的音效调试》、《TI Smart PA 算法介绍》。
目录1 扬声器工作原理及结构 (2)1.1 电动式扬声器的工作原理： (2)1.2 电动式扬声器的结构： (3)1.3 扬声器的音质的评判 (6)2 扬声器的主要参数 (6)3 低功率Smart PA 的引入及其对扬声器性能的提升 (10)3.1 传统应用中扬声器参数对其性能的限制 (10)3.2 低功率Smart PA 的工作原理及其对扬声器性能的提升 (10)4 PPC3 软件的使用以及喇叭参数的获取 (12)4.1 PPC3（Pure Path Console 3）软件介绍 (12)4.2 扬声器参数的建模提取 (13)5 总结 .............................................................................................................................................. 15 6 参考资料 (15)图Figure 1电动式扬声器工作原理示意图 (3)Figure 2电动式扬声器结构框图 (4)Figure 3 扬声器的主要组成构件 (4)Figure 4 传统功放和低功率闭环Smart PA 功放的工作原理比较 (11)Figure 5 Smart PA 架构 (12)Figure 7 PPC3 典型界面 (13)Figure 8 扬声器参数提取的硬件环境 (14)Figure 9 Smart PA 参数界面 (15)表Table 1 扬声器参数列表 (15)1扬声器工作原理及结构随着通信技术以及多媒体技术的发展，用户对于移动多媒体设备（智能手机，平板电脑）的音质效果有了越来越高的要求。
电声学基础知识
音膜（折环）
折环
微型扬声器的折环一般是由高分子薄膜材料（PEI PET,PEN,PEEK等），通过热成型加工成型。在扬 声器振动过程中起到弹簧的作用。 折环的功能有三： ① 帮助保持音圈的中心位置； ② 为振动系统提供弹性恢复力； ③ 振膜边缘提供一个有阻尼的终端；以 阻尼从盆架反射回来的振动。
磁碗
三磁路
级芯
内磁 （主磁钢）
上夹板 外磁
（边磁）
下夹板
五磁路
级芯
内磁 （主磁钢）
上夹板
外磁 （边磁）
下夹板
环形磁路
级芯
内磁 （主磁钢）
音圈
音圈
音圈是扬声器的重要组件之一。当交变音频电流通过音圈时，使音圈受到随音频变化的 交变磁力，上下运动，带动音膜振动发出声音。
F=BLi
导线材质
导线的材质，通常为铜，只有需音圈质量较轻的单元，才使用铝质；但由于铝线焊接 困难，为改善其焊接性能，通常在铝线外，包一层铜，这样的导线，即称为铜包铝线。
扬声器的谐波失真特点： 在附近失真较大，主要是因悬挂系统以及驱动力的非线性所引起的。
扬声器主要电声特性
总品质因数 Qts 在共振频率点声阻抗的惯性抗（或弹性抗）部分与纯阻部分的比值
电品质因数 Qes: 机械品质因数Qms:
Qes
Re Bl2
M ms Cms
Qms
Rms Bl2
M ms Cms
Qts
电声学基础知识
1
扬声器的基本原理和结构
2
扬声器的主要电声特性
3
扬声器的主要零部件
4
扬声器腔体
5
扬声器测试
磁路部件
磁钢
电动式扬声器阻抗曲线分析与测量
电动式扬声器阻抗曲线分析与测量摘要：电动式扬声器单元支撑系统的蠕变效应表现在扬声器单元的位移在共振频率以下会有所上升。
扬声器的相关性能指标包括频率响应与有效频率范围、额定频带的特性灵敏度级、谐波失真、额定噪声功率、额定阻抗、额定共振频率，其中额定阻抗、额定共振频率可以从阻抗曲线中得到。
围绕扬声器的阻抗曲线，介绍电动式扬声器阻抗曲线方面的相关知识，再介绍用丹麦B&K公司的PULSE电声分析系统测量电动式扬声器的阻抗曲线。
关键词：电动式扬声器；额定阻抗；阻抗曲线现代电声技术的发展, 现已对扬声器有了较深刻、较全面、多角度、多方位、多层次的认识。
目前，在扬声器相关性能指标测试时，往往只注重频响曲线，而忽视阻抗曲线的讨论。
扬声器的阻抗特性很重要，许多听感上的缺陷都能从阻抗曲线上反映出来。
一、扬声器扬声器是一种现代人不可缺少的电声器件, 广泛用于人类生活的各个领域。
世界每年生产几十亿只扬声器, 已形成一个完整的产业链。
扬声器研究受到更多的关注与参与, 扬声器作为一个单独学科, 理论体系正处在完善发展中。
二、电动式扬声器工作原理电动式扬声器的工作原理，永磁体、上导磁板、下导磁板构成一个磁回路，在上导磁板和下导磁板之间形成一个很小的均匀的磁气隙，当音圈有交变电流流过时，音圈就会上下振动，从而推动音盆造成空气振动发出声音。
扬声器的音圈是一个由漆包线绕制而成的线圈，它不但有一定的直流电阻，还具有电感特性。
音圈在磁气隙中运动，切割磁力线，这个过程中会感应出一个与音频信号反向的感应电压，会削弱音圈中的音频信号电流，从而使得音圈的阻抗增大，这种增大会随着音频信号频率的上升变得越来越大。
扬声器系统阻抗随音频信号频率变化而变化的规律，就是所谓的阻抗特性，描述阻抗特性的阻抗－频率坐标图，就是阻抗特性曲线。
在线性无源电路中，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗，阻抗用复数形式Z 表示，Z 的实部称为电阻，虚部称为电抗。
其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗，电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。
扬声器构造及工作原理
浅谈扬声器的工作原理院系：计算机与信息工程学院班级：信息与计算科学10-1班姓名：王俊杰学号：2010025704（一）扬声器特征（1）扬声器有两个接线柱（两根引线），当单只扬声器使用时两根引脚不分正负极性，多只扬声器同时使用时两个引脚有极性之分。
（2）扬声器有一个纸盆，它的颜色通常为黑色，也有白色。
（3）扬声器的外形有圆形和椭圆形两大类。
（4）扬声器纸盆背面是磁铁，外磁式扬声器用金属螺丝刀去接触磁铁时会感觉到磁性的存在；内磁式扬声器中没有这种感觉，但是外壳内部确有磁铁。
（5）扬声器装在机器面板上或音箱内。
[编辑本段]扬声器解析扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件，扬声器的性能优劣对音质的影响很大。
（二）电动式扬声器的结构和工作原理电动式扬声器应用最广泛，它又分为纸盆式、号筒式和球顶形三种。
这里只介绍前两种。
1、纸盆式扬声器纸盆式扬声器又称为动圈式扬声器。
它由三部分组成：①振动系统，包括锥形纸盆、音圈和定心支片等；②磁路系统，包括永义磁铁、导磁板和场心柱等；③辅助系统，包括盆架、接线板、压边和防尘盖等。
当处于磁场中的音圈有音频电流通过时，就产生随音频电流变化的磁场，这一磁场和永久磁铁的磁场发生相互作用，使音圈沿着轴向振动，由于扬声器结构简单、低音丰满、音质柔和、频带宽，但效率较低。
2、号筒式扬声器号筒式扬声器的结构，它由振动系统（高音头）和号筒两部分构成。
振动系统与纸盆扬声器相似，不同的是它的振膜不是纸盆，而是一球顶形膜片。
振膜的振动通过号筒（经过两次反射）向空气中辐射声波。
它的频率高、音量大，常用于室外及方场扩声。
（三）扬声器的主要性能指标扬声器的主要性能指标有：灵敏度、频率响应、额定功率、额定阻抗、指向性以及失真度等参数。
1、额定功率扬声器的功率有标称功率和最大功率之分。
标称功率称额定功率、不失真功率。
它是指扬声器在额定不失真范围内容许的最大输入功率，在扬声器的商标、技术说明书上标注的功率即为该功率值。
扬声器和扬声器的基本原理
扬声器和扬声器的基本原理喇叭及音箱基本原理扬声器:又称喇叭，是一种将电能转化成声能的器件，根据能量转换的方式，可分为电动式、电磁式、气动式、静电式、离子式和压电式等;按工作频段可分为:高音扬声器、中音扬声器、低音扬声器和全频带扬声器。
一、扬声器的分类(1)电动式扬声器。
在各种类型的扬声器中，运用最多、最广泛的是电动式扬声器，又称动圈式扬声器，它是应用电动原理的电声换能器件，根据法拉第定律，当载流导体通过磁场时，会受到一个电动力，其方向符合弗来明左手定则，力与电流、磁场方向互相垂直，受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。
当音圈输入交变音频电流时，音圈受到一个交变推动力产生交变运动，带动纸盆振动，反复推动空气而发声。
(2)电磁式扬声器。
在永磁体两极之间有一可动铁心的电磁铁，当电磁铁的线圈中没有电流时，可动铁心受永磁体两磁极相等吸引力的吸引，在中央保持静止;当线圈中有电流流过时，可动铁心被磁化，而成为一条形磁体。
随着电流方向的变化，条形磁体的极性也相应变化，使可动铁心绕支点作旋转运动。
可动铁心的振动由悬臂传到振膜(纸盆)推动空气振动。
这种电磁式扬声器频带窄，音质欠佳，除了一些特殊场合，目前很少使用。
(3)静电扬声器。
利用加到电容器极板上的静电力而工作的扬声器，因正负极相向而成电容器状，所以又称为“电容扬声器”。
(4)压电扬声器。
利用压电材料的逆压电效应而工作的扬声器称为压电扬声器。
(5)离子扬声器。
在一般的状态下，空气的分子是中性的、不带电。
但经过高压放电后就成为带电的粒子，这种现象称游离化。
把游离化的空气利用音频电压振动，则产生声波，这就是离子扬声器的原理。
(6)气流调制扬声器，又称气流扬声器。
它是利用压缩空气作能源，利用音频电流调制气流发声的扬声器。
它的输出功率可达数千到上万声瓦。
效率约为15%。
气流扬声器主要用做高强度噪声环境试验的声源或远距离广播和对近海船只预报雾警及其他报警项目，作用距离可达10km，其频率范围可达100Hz~10kHz，声压级可达165dB~175dB。
扬声器的工作原理
扬声器工作原理电动式扬声器的工作原理我们知道载流导体在磁场中将受到磁场院力的作用，假设我们将一根载流导线放在均匀的磁场中，导线的方向与磁场中的磁力线的方向垂直，由于磁场中的磁力线方向始终是从N极到S极，当导线中电流的方向自我们流向书本时，根据右手定则载流导线产生的磁力线方向为顺时针。
载流导线所产生的磁力线方向在导线上侧均匀磁场中磁力线的方向相同，从而使总的磁力线变密载流导线所产生的磁力线方向在导线下侧与均匀磁场中的磁力线方向相反，造成部分磁力线相互抵消，从而使总的磁力线变疏。
由于导线上侧磁力线密度高于直侧磁力线的密度，因此载流导线地这个均匀磁场中将受到的力也是相应改变，这就是我们常说的法拉第定律。
电动式扬声器主要是由，磁体，上下夹板，极心，音圈和振膜等部件组成。
磁体位于上下夹板之间，它的作用是产生一个均匀的磁场。
上下夹板和极心之间有一个很小的气隙，通常我们称为磁气隙。
圆筒形的扬声器音圈悬挂在磁气隙之间，它的一端与扬声器的锥盆钢性连接，磁体有两个固定的NS极，我们假设磁体与上夹板接触的一侧为S 极，与下夹板接触的一侧为N极，那么在磁体的作用下极心与上夹板之间的磁气隙中便产生一个均匀的磁场，磁场中磁力线的方向是从N极到S极，即由极心到上夹板。
当音频电流流入扬声器的音圈时，假设某一瞬间音圈中音频遇流的方向是从自我们流入书本的。
根据弗来明左手定律，将左手的手掌朝向N极，使伸直的四指指向与电流方向相同，那么，与四指垂直的拇指的方向就是音圈的运动方向。
当音频电流的方向改变时，音圈的运动方向也随这改变。
当音频信号电流经过扬声器的音圈时，音圈将受到一个与音频信号电流I成正比的力，由于扬声器的音圈与锥盆的钢性连接在一起，当产时圈在磁气隙中随音频电流方向不断改变，而至上下振动时，扬声器的锥盆将随着音圈的上下振动而振动，锥盆振动的快慢与输入的音频的电流频率有关，锥盆振动的幅度与输入的音频电流的强弱有关。
锥盆振动时激发周围的空气发生同磁的振动，形成声波，声波传入人耳就形成我们平时所听到的声音。
扬声器的结构和工作原理
扬声器的结构和工作原理
１、扬声器的结构
目前使用 扬声器有许多种类，但其基本的工作原理是相似的，均是一种将电信号转换为声音信号进行重放的元件。
目前使用最为广泛的是电动式扬声器，它由振动膜、音圈、永久磁铁、支架等组成。
最为广泛的是电动式扬声
２、扬声器的工作原理
当扬声器的音圈通入音频电流后音圈在电流的作用下便产生交变的磁场，永久磁铁同时也产生一个大小和方向不变的恒定的磁场。
由于音圈所产生磁场的大小和方向随音频电流的变化不断地在改变，这样两个磁场的相互作用使音圈作垂直于音圈中电流方向的运动，由于音圈和振动膜相连，从而带动振动膜产生振动，由振动膜振动引起空气的振动而发出声音。
当输入音圈的电流越大，其磁场的作用力就越大，振动膜振动的幅度也就越大，声音则越响。
扬声器发出高音的部分主要在振动膜的中央，当扬声器振动膜的中央材质越硬，则其重放的声音效果越好。
扬声器发出低音的部分主要在振动膜的边缘，如果扬声器的振动膜边缘较为柔软且纸盆口径较大，则扬声器发出的低音效果越好。
另外，球顶扬声器在日前市场中的音箱中使用很多。
大家知道，高音扬声器由于其工作频率很高，在重放高音时其振膜会在永久磁铁的的磁路气隙中作高速运动，因此要求高音扬声器的振膜能够对瞬变的高频信号作出迅速的反应．并且能够承受高速运动而产生的空气压力，因此对于振膜的制作材料要求质量要轻，并要有足够的强度。
电动式扬声器的结构，如图1所示：
球顶扬声器结构。
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电动式扬声器工作原理
电动式扬声器又称为动圈式扬声器；它是应用电动原理的电声换能器件；它是目前运用最多、最广泛的扬声器，究其原因主要有三条：
（1）电动式扬声器结构简单、生产容易，而且本身不需要大的空间，导致价格便宜，可以大量普及。
（2）这类扬声器可以做到性能优良，在中频段可以获得均匀的频率响应。
（3）这类扬声器在不断改进中，几十年扬声器发展史，就是扬声器设计、工艺、材料不断改进的历史，也是性能与时俱进的历史。
电动式扬声器其形状大多是锥形、球顶形；锥形扬声器（cone speaker）的结构。
锥形扬声器的结构可以分为三个部分：
1>振动系统包括振膜、音圈、定心支片、防尘罩等；
2>磁路系统包括导磁上板、导磁柱、导磁下板、磁体等；
3>辅助系统包括盆架、压边、接线架、相位塞条。
根据法拉第定律，当载流导体通过磁场时，会受到一个电动力，其方向符合弗来明左手定则，力与电流、磁场方向互相垂直，受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。
当音圈输入交变音频电流时，音圈受到一个交变推动力产生交变运动，带动纸盆振动，反复推动空气而发声。
使电动式扬声器的振膜发生振动的力，即为磁场对载流导体的作用力，这个效应我们称它为电动式换能器的力效应，其大小由下式规定：
F=B L i
式中：B为磁隙中的磁感应密度（强度），其单位为N/（A.m）<牛顿/（安培.米）>又称为特斯拉（T）
L为音圈导线的长度，单位：米
i为流经音圈的电流，单位：安培
F为磁场对音圈的作用力，单位：牛顿
但是，在通电音圈受力运动的同时，由于会切割磁隙中的磁力线从而在音圈内产生感应电动势，这个效应我们称它为电动式换能器的电效应，其感应电动势的大小为：
е=Вiν
式中：v为音圈的振动速度，其单位为：米/秒
е为音圈中感应电动势，单位为：伏特
电动式扬声器力效应与电效应是同时存在、相伴而行的。
其它扬声器工作原理：
〈一〉磁式扬声器：亦称“舌簧扬声器”，其结构如图4所示，在永磁体两极之间有一可动铁心的电磁铁，当电磁铁的线圈中没有电流时，可动铁心受永磁体两磁极相等级吸引力的吸引，在中央保持静止；当线圈中有电流流过时，可动铁心被磁化，而成为一条形磁体。
随着电流方向的变化，条形磁体的极性也相应变化，使可动铁心绕支点作旋转运动，可动铁心的振动由悬臂传到振膜（纸盆）推动空气热振动。
〈二〉静电扬声器：它是利用加到电容器极板上的静电力而工作的扬声器，就其结构看，因正负极相向而成电容器状，所以又称为电容扬声器。
如图所示，有两块厚而硬的材料作为固定极板，极板上有此可以透过声音，中间一片极板则用薄而轻的材料作振膜（如铝膜）。
将振膜周围固定、拉紧而与固定极保持相当距离，即使在大振膜上，亦不致与固定极相碰。
在两电极间原有一直流电压（称之为偏压）。
若在两电极间加由放大器输出的音频电压，与原来的输出电压相重叠，形成交变的脉动电压，这个脉动电压产生于两极间隙吸引力的强弱变化，而振膜因此振动而发声。
静电扬声器的优点是整个振膜同相振动，振膜轻，失真小，可以重放极为清脆的声音，有很好的解析力、细节清楚、声音逼真。
它的缺点是效率低，需要高压直流电源，容易吸尘，振膜加大失真亦会加大，不适合听摇滚、重金属音乐，价格相对贵一些。
〈三〉压电扬声器：利用压电材料的逆压电效应而工作的扬声器称为压电扬声器。
电介质（如石英、酒石酸钾钠等晶体）在压力作用下发生极化使两端表面间出现电势差的现象，称之为“压电效应”。
它的逆效应，即置于电场中的电介质会发生弹性形变，称为“逆压电效应”或“电致伸缩”。
压电扬声器同电动式扬声器相比不需要磁路，和静电扬声器相比不需要偏压，结构简单、价格便宜，缺点是失真大而且工作不稳定。
〈四〉离子扬声器：在一般的状态下，空气的分子量中性的、不带电。
但经过高压放电后就成为带电的粒子，这种现象称游离化。
把游离化的空气利用音频电压振动，则产生声波，这就是离子扬声器的原理。
为了离子化，就要加20MHz的高频电压，而在其上重叠音频信号压电。
可见，离子扬声器由高频振荡部分，音频信号调制部分，放电腔及号筒组成。
放电腔采用将直径8mm的石英棒在中心开孔，开成石英管，将一个电极插入其中，另一个电极所示，呈圆筒形套在石英管外面，由于采用无声放电形式，只有中心的针头电极有损耗，可以定期更换中心电极。
离子扬声器与其他扬声器不同之处在于没有振膜，所以瞬态特性和高频特性都很好，但结构太复杂。
〈五〉火焰扬声器：当空气和煤气燃烧的火焰通过电极，电极加有直流电压和高频信号，火焰受音频信号调制而发声。
火焰几乎无质量，声音动态极好。
但它有致命的缺点：不安全，不方便。
〈六〉气流调制扬声器：又称气流扬声器。
它是利用压缩空气作能源，利用音频电流调制气流发声的扬声器。
它由气室、调制阀门、号筒和磁路组成。
压缩空气气流由气室经过阀门里，受外加音频信号调制，使气流的波动按照外加音频信号而变化，同时被调制的气流经号筒耦合，以提高系统的效率。
它主要用做高强度噪声环境试验的声源或远距离广播等。
〈七〉磁致失真扬声器。
这是一种特殊的强磁体，它能在磁场作用下振动发声。