各种音箱类型和发声原理介绍

　　扬声器的构成

　　一样平常人年夜多会把音响装备中发作声音的方盒子称为音箱，另一个较专业的用语则会称之为「扬声器」(Loudspeaker)。既然名为扬声器，就代表它在音响装备中所担当的事情是「发作声音」。这个发声的进程，需经由很多小部件配合运作而成，「单体」便是在盒子中发作声音、通常是玄色的、看起来有点像眼睛的圆形体，同时也是整套音箱发声的出发点。那我们就从单体组成的原理开端，来相识扬声器的点点滴滴。

　　每一个扬声器中一定藏有单体，单体是扬声器动作的最紧张元件，而依据单体发声方式的分歧，可分为动圈式、电感式、静电式、平面振膜式、铝带 式等等。今朝市道市情上所看到的扬声器，95%皆採用 「动圈式」。

　　动圈式单体的设计最早呈现在 1887 年，其时并不遍及，直至一战后，片子奇迹发达成长，无声片子渐衰，有声片子鼓起，扬声器的需求年夜为增长。相较于其他种类的单体，动圈式单体成长光阴长， 相关制作及投入厂商浩繁，至今仍是最广泛的单体情势。

　　声音是若何被我们听见的呢?

　　单体运作原理

　　1819 年，丹麦物理学传授厄斯特(Hans Ørsted, 1777-1851)不测发现，一条通有电流的导线竟会使邻近的磁针发生偏转，意味著载有电流的导线四周会发生感应磁场，且感应磁场的偏向会随著电流的流向分歧而转变。这个物理史上的重年夜发现即为「电流的磁效应」，也是动圈式单体运作的根本原理。

　　动圈式单体的运作力气，来自于单体中央的永远磁铁与音圈。当音圈通上电流方 向赓续转变的讯源后，音圈的四周会发生偏向赓续更改的感应磁场，这个感应磁场 与永远磁铁所天生的磁场交互作用，时而相互排挤，时而相互吸引，进而使音圈上下活动。

　　有关载流音圈在磁场中的受力偏向，可用「佛莱明左手定章」简单地判别。图 B 截取图 A 音圈与磁铁的一小段来作阐明，年夜拇指代表导线活动的偏向，食指代表永远磁铁的磁场偏向(由 N 指向 S)，而中指则代表电流偏向。当电流的偏向为出纸 面时(如图 B 所示)，导线受力向上活动;当电流的偏向为入纸面时，导线则会受力 向下活动。

　　由此可知，随著电流偏向不绝地转变，音圈会依电流反向的频率上下往复活动， 而与音圈相连的振膜也会跟著上下活动，进而推进空气发生疏密波，进而发作声 音。电流偏向变化的频率越快，所发出的声音频率也会越高，这便是动圈式单体运 作的方式。

　　频率定位，各有专业表示

　　相识动圈式单体动作的原理之后，更进一步来讨论分歧种类的单体。

　　鉴别其差别，但在听不见的规模中，人们照样可以透过身材或其他的感官，感触感染 到声音的存在。例如:当年夜批动物跑过草原，站在远方地面上的人，会先感触感染到地 面的震荡，才看到跑过面前目今的动物、听见跑过期的喧华声，是以人类的五感是彼此 影响，进而匆匆成脑中所呈现的感触感染，这是一个複杂的心理运作进程，而追寻愉悦的 路上，正必要相识本身对五感的需求。

　　市道市情上多以「频率」来区分动圈式单体，常见的种类如以下:

超低音单体：事情规模年夜约在 15 赫兹到 200 赫兹。

　　30 赫兹以下人耳不容易听见，但身材会感触感染到。像片子中呈现的地动排场，或是火箭发射的震撼感，超低音拥有足够的量感及衝击力，能让听者得到相称年夜的满意感。

　　2. 低音单体：事情规模年夜约在 30 赫兹到 3k 赫兹。

　　一样平常而言，低音单体必要较年夜的体积能力发生较好的表示，作动出厚实的低 音，是以低音单体的直径多在 8 吋以上，又以 12 吋或 15 吋最为遍及，常见于 KTV、舞台等宽敞的场合。

　　3. 中音单体：事情规模年夜约在 200 赫兹到 4k 赫兹之间。

　　中音域是分佈在人耳最敏感而且讯源集中的区域，中音单体的发声表示每每可以或许做到真切还原，音色乾淨有力，且让人感触感染到强烈的节拍性。

　　4. 高音单体：事情规模年夜约在 2k 赫兹到 20k 赫兹之间。

　　讯源中的乐器，像是小提琴、吉他等等的乐器都包括了泛音，以是高音单体通常都必需设计成 20k 赫兹才行。

　　5. 超高音单体：通常是指跨越人耳听觉上限 20k 赫兹的高频，事情规模年夜约在 4k 到 40k 赫兹。

　　像是海豚、蝙蝠所发出的声波便是超高音。不外既然人耳听不到，为什么还需 要超高音呢?那是由于超高音固然听不到，但有助于定位，且让音场更为宽敞。如今的音乐格局例如 SACD，取样频率已经远远跨越 20k 赫兹，假如想完备 出现音乐内容并单就高频作晋升，加装零丁的超高音喇叭便是简单又立刻的办法之一。

　　另外还有二种单体的构成情势，这二者由于外观都是一个单体构成的扬声器，有不少人会将这二者搞混:

　　同轴单体：

　　复合式设计，先颠末分音器将音频分成二音路(Coaxial)或三音路 (Triaxial)，同轴是将高音与中/低音单体，装配在统一个单体中，因为採用统一条轴心线，是以称为「同轴」。採用同轴设计单体的利益是，因二/三音路单体共用雷同的轴心，需在振膜面上重合，因物理定位靠近同点的声源，以是从新演绎音乐之音场定位表示更为抱负。

　　全音域单体：

　　所谓全音域(Full-Range)因此一个单体，涵盖年夜部门的频率表示。由于没有经 过火音器，也没有声音的损耗、频率被朋分与相位的问题，以是高下频到耳朵的光阴同等。其强项在于中频的表示，曲线平顺天然，得当永劫间凝听，人声、乐器的定位精确，可以听到音乐吹奏的微小细节，由于只有一个振膜发作声音，且高下音音色同等，是全音域单体的一年夜特点。

　　单体部件资料外形定年夜局

　　在动圈式单体中，每一项元件都邑影响该单体的表示，以下将针对分歧元件的 材质及外形进行更具体的先容，愿望透过这些原理的阐明，让您相识单体发声 时的奥秘。

　　振膜外形决议音域

　　还记得小时刻用两个养乐多空瓶，在瓶底挖洞后绑上一条线，就可以和同伙说静静话的游戏?振膜原理即相似如斯，其制成资料及制造时的工艺技能等，都邑年夜年夜影响单体的发声品德。而振膜的资料与外形，也会影响单体发声时的状态，振膜的资料选择多元，从纸盆、陶瓷、羊毛到聚丙烯、金属、 木质等，每种材质皆有其特点及优毛病，可以按照每小我听音乐的习气及爱好来做选择。

　　此外，振膜的外形也会影响单体在高下音输出时的表示，或是发声时指向性的强弱。在外形上，可分为锥形、平板、球顶等四种。

　　悬边用事后才Q弹（煲机）

　　单体构成中，振膜与框架间透过悬边固定，振膜在作动时会进行前后活动，为了使振膜在活动时，音圈维持于中心地位，使单体施展最佳表示，故悬边的弹性就异常紧张。足够的柔软度，能力提供振膜活动足够的规复力。若悬边的表示欠安，就会像没有上油的机械，无法帮忙单体进行最滑顺的表示。

　　悬边过硬或过软，也会影响该单体在声音输出时的表示。以是全新的单体刚开端都必要进行一段光阴的使用，能力使悬边软化，与这颗单体完成最完善的联合，一样平常将如许的进程称为「Break in」，就像新车上路时，也必要颠末一段光阴的磨合。（老蜗牛提个醒：这个进程会很快，说白了没需要专门进行永劫间的煲机操作，一样平常正常使用就好。）

　　直接用单体发声不行吗?

　　音箱之需要性

　　知道单体是依据「佛莱明左手定章」进行前后活动，挤压空气进而发生声音 的原理后，不免会思虑，假如只有单体就可以发作声音，为何市道市情上的扬声器 却老是要将单体藏在音箱中呢?

　　单体跟音箱彼此之间有密弗成分的关係。振膜向前活动时，振膜前方的空 气被挤压形成密波，而振膜后方的空气疏松形成疏波。反之，当振膜向后活动 时，振膜后面形成密波，前面形成疏波。

　　假如让单体在赤裸裸的状况下运作，会感觉到发出的声音讯号很空泛，那是 由于在单体持续前后活动之后，前后声波以振膜为分界点进行反作用，而且相互减弱音量。较空泛声音的呈现，是由于低音波长较长，造成彼此间容易相互减弱，使讯号仅留下高音的部门，这也让声音讯号变得软弱。

　　为了防止这种环境产生，在制造扬声器时，常用 障板来隔离振膜前后的空间，以避免前后声波相互 抵消因而削弱的状态，使讯号可以或许被更完备出现，而透过这种方式制造的扬声器，也更容易听到更为完备的声音表示。

　　但因为低音的波长比高音还要长，为了可以或许完备地出现中低音讯号的表示，必需透过无穷年夜障板能力完全阻隔声波，不外这仅是一个抱负化的状态， 斟酌到使用空间，并无法拥有一个无穷年夜的障板。年夜约在 1920 年月，呈现了将声音包覆在音箱中的构思，也是你我如今常见音箱的来源。

　　音箱布局秀作声音邪术

　　音箱先容

　　在探求扬声器时，单看扬声器的形状，音箱内部的布局通常无法一窥 毕竟，但扬声器的运作原理正隐含此中，以下就用剖面方式来揭开音箱 布局的机密。

　　固然，听觉感触感染无法完全透过视觉来相识其差别，然而扬声器的发声 原理，恰是物理征象的实作，来出现完善的声音。

　　以分歧元件及材质组装完成的单体，要有完善运作的表示，还必要搭 配上一个得当的音箱，能力够为分歧条理的声音提供最真实的表示平台， 以下让你一览分歧音箱设计的原理阐明，相识运作及组合的原理之后， 将有助于懂得，为安在遴选扬声器时，在听觉感触感染上会发生那些难以解 释的感触感染。

　　障板式(无音箱)

　　特点：高音清澈，人声表示佳。

　　原理：障板是最根本的音箱情势，单体要安装在障板的中心邻近。透过障板，可以将单体前方与后方的声波隔离，越年夜的障板越能有用地隔离声波，而且可以或许听到更多的低音。

　　密闭式音箱

　　特点：忠实出现单体的低音，并且低音反响敏捷。

　　原理：将单体装在一个恰当容积的箱子裡，使单体前后方的声波不会相互滋扰。听众只会听到单体前方所发出来的声波，而制造音箱的症结就在于「箱体黏应时是否确切气密，不发生漏气」。

　　低音反射式音箱

　　特点：若将与密闭箱一样年夜小体积的两种音箱进行比拟，低音反射式音箱 拥有更多的低频量感，是以成为今朝市道市情上最常见的音箱情势。

　　原理：低音反射式音箱应用单体后方的声波，颠末设计过的共振管，让声 波共振并反转相位，加强单体前方的声波，故又称倒相式音箱。

　　由于瓶身空气腔的体积产生了变 化，影响到瓶口空气柱的共振频率，声音也就跟著分歧。

　　传输线式音箱

　　特点：藉由内部传输管在音箱内摺叠，小音箱也能得到年夜型落地喇叭的壮 观气概、音场表示及低频延长。

　　原理：音箱内部有著长长的「传输管」，单体装配在一端，声波经由过程传输 管末了达到「启齿」。传输管的有用长度越长，越能完备出现低音 的延长。

　　被动辐射器

　　特点：被动辐射器(参见 P40 上图)从音箱外部看起来与一样平常单体无异， 检视音箱内部可看出没有驱动体系。特点是可以推进更多的空气， 拥有更充沛的低音。由于不必要电源，也可以或许发作声音，以是又称 为被动振膜、空纸盆。

　　原理：被动辐射器的设计办法和机能，与低音反射式音箱异常靠近，被动 辐射器是倒相管的一种替代品，它自己也是一个发声器，但不包括 驱动体系，主要随著喇叭振动，音箱内部的空气随之紧缩或舒张， 进而被驱动发声。

　　带通式音箱

　　特点：从外部触摸不到喇叭单体，只透过通气孔发作声音。利益是不需分 频电路，发声时只有管口的空气策动外接空气活动，造成声辐射。

　　原理：在长方形的密闭箱中，正中央装一块隔板，把箱体分成二个音室，此中一个音室装个共振管酿成倒相箱，另一个就成了密闭箱，在中央隔板上开孔装设单体，单体的尾端在密闭室内，此箱体独一的开 口便是一个管道，如许的设计常用于低频扬声器。