扬声器的主要技术特性及其应用

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:5

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扬声器（又称音箱）是音响系统的喉舌，直接影响着还音的质量，是音响系统最关键的部分之一。

扬声器的功率是把一种可听范围内的音频信号通过换能器（扬声器单元）转变为具有足够声压级的可听声音。怎样才能更有铲地完成这种转换呢？首先必须了解声音信号的属性，其次要了解并熟悉扬声器的主要技术特性，正确选择好扬声器。

声音信号属性主要是指人声、乐声以及各种音效。这些声音信号都是一种随机信号，其波形比较复杂，但属人耳可听声音的频率范围（20Hz~20kHz），其中人声的频谱范围约在150Hz~4kHz；各种音乐的频谱范围可达40Hz~18kHz。平均频谱的能量分布为：低音和中低音部分最大，中高音部分其次，高音部分最小（约占中、低音部分能量的1/10，人声的能量主要集中在200Hz到3.5kHz的频率范围）。这些可闻声随机信号幅度的峰值比它的平均值约大出10~15dB。因此，要能正确地重放出这些随机信号，保证重放信号的音质优美动听，扬声器就必须具有宽广的频响特性、足够的声压级和信号动态范围，并具有高效率的电功率转换成声压的灵敏度。

扬声器系统具有不少与音色效果和使用场合直接相关的技术特生，要用好用活这些技术特性，我们必须对它们有一定的了解。

分频系统

广播、电影、电视、剧院、舞厅、会议厅、体育场所使用的扬声器分频系统，有（二路）二分频、（三路）三分频系统。音频信号的频宽从20Hz~20kHz，单用一种扬声器单元是无法满足整个频段的频率响应的，换言之，要用一种扬声器单元把20Hz~20kHz各频率均匀重放是绝大不可能的。例如口径为12英寸的扬声器单元，低频特性较好，失真不大，但1.5kHz以上的信号，其响应能力就很差了。反之，2英寸口径的扬声器单元，重放3kHz以上的音频信号响应很好，却无法重放中音和低音信号。于是必须由各种频响特性单元组成的扬声器系统去完成宽频段音频的重放任务。例如由低音、高音两单元组成的二分频扬声器系统，由低音、中音和高音三种单元组成的三分频扬声器系统。二分频扬声器系统结构比较简单，但中频段的响应不甚理想。为了解决中频段的响应，厂家采取折衷的办法，把低音单元的频响特性向上移，而又把高音单元的频响特性向下移，分频点想办法设定在400Hz到1500Hz之间（图1是高低频单元频响作向下、上移的结果）。分频交叉点往往有下陷现象，实际应用时可根据厂家提供的资料，在分频交叉点部位使用均衡器根据实际需要进行提升。图1交叉点在400Hz。

三分频扬声器系统各单元的频响特性就不用折衷了，可充分发挥它们各自的长处，两个分频的交叉点是选在中音人声和乐声频谱重要部分的上、下边缘处，这对声音质量没有任何影响。交叉点的下陷现象可以通过调整均衡器得到解决。二分频、三分频扬声器系统被广播、电影、电视、音乐厅、歌剧院、会议厅、体育场馆广泛使用。

三分频扬声器的特点是失真小、清晰度高，低音和高音间交叉点频段性能好，频响频带宽，扬声器系统的功率处理能力好，扬声器系统不容易损坏。

扬声器单元是一种电信号与声音之间的换能器。扬声器系统的“灵敏度”实质上是一种“转换效率”的体现，如何以相对较小的输入功率转换成很响亮的声音，取决于扬声器系统的转换效率高低，亦即由扬声器系统的灵敏度高低而定。由于设计技术、选用材料、生产技能和生产工艺等诸多方面的差异，灵敏度的差异是很大的。

扬声器的灵敏度是指供给扬声器单元1W的电功率，在扬声器轴线方向离开1m处所测得的声压级大小。灵敏度高的扬声器可超过100dB以上。一般是灵敏度高的扬声器在同等条件发出的声音大，如果甲乙两扬声器的灵敏度相差3dB声压级，那么要达到同等的声压级输出，就要灵敏度低的扬声器增加一倍的电功率输入，或减少灵敏度高的扬声器一倍的电功率输入。人们可能会关心两个相同声压级的扬声器放在一起，它们合成的声压级是多少？我们设定声压级同是80dB的两个声音同时在一起出现（80dB相当于大声说话时离发声体1m处的声压级）。它的合成声压级不是160dB，这会大大地超出了人耳所能忍受的120dB限度。那么应该是多少dB呢？这可以用声音的能量叠加按对数运算规律来算出其结果：

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