揚聲器的發聲基本原理是什么
揚聲器的發聲基本原理是什么
揚聲器是我們經常在用的機器之一，那么你知道揚聲器是怎么發出聲音的呢？下面是學習啦小編給大家帶來的揚聲器的發聲原理的相關知識，歡迎閱讀!
揚聲器的發聲原理
電動式揚聲器又稱為動圈式揚聲器;它是應用電動原理的電聲換能器件;它是目前運用最多、最廣泛的揚聲器，究其原因主要有三條：
1.電動式揚聲器結構簡單、生產容易，而且本身不需要大的空間，導致價格便宜，可以大量普及。
2.這類揚聲器可以做到性能優良，在中頻段可以獲得均勻的頻率響應。
3.這類揚聲器在不斷改進中，幾十年揚聲器發展史，就是揚聲器設計、工藝、材料不斷改進的歷史，也是性能與時俱進的歷史。
電動式揚聲器其形狀大多是錐形、球頂形;錐形揚聲器(cone speaker)的結構。
錐形揚聲器的結構可以分為三個部分：
1>振動系統包括振膜、音圈、定心支片、防塵罩等
2>磁路系統包括導磁上板、導磁柱、導磁下板、磁體等
3>輔助系統包括盆架、壓邊、接線架、相位塞條。
根據法拉第定律，當載流導體通過磁場時，會受到一個電動力，其方向符合弗來明左手定則，力與電流、磁場方向互相垂直，受力大小與電流、導線長度、磁通密度成正比。當音圈輸入交變音頻電流時，音圈受到一個交變推動力產生交變運動，帶動紙盆振動，反復推動空氣而發聲。
使電動式揚聲器的振膜發生振動的力，即為磁場對載流導體的作用力，這個效應我們稱它為電動式換能器的力效應，其大小由下式規定：
F=B L i
式中：B為磁隙中的磁感應密度(強度)，其單位為N/(A.m)<牛頓/(安培。米)>又稱為特斯拉(T)
L為音圈導線的長度，單位：米
i為流經音圈的電流，單位：安培
F為磁場對音圈的作用力，單位：牛頓
但是，在通電音圈受力運動的同時，由于會切割磁隙中的磁力線從而在音圈內產生感應電動勢，這個效應我們稱它為電動式換能器的電效應，其感應電動勢的大小為：
е=Вiν
式中：v為音圈的振動速度，其單位為：米/秒
е為音圈中感應電動勢，單位為：伏特
電動式揚聲器力效應與電效應是同時存在、相伴而行的。
其它揚聲器工作原理：
〈一〉磁式揚聲器：亦稱“舌簧揚聲器”，其結構如圖4所示，在永磁體兩極之間有一可動鐵心的電磁鐵，當電磁鐵的線圈中沒有電流時，可動鐵心受永磁體兩磁極相等級吸引力的吸引，在中央保持靜止;當線圈中有電流流過時，可動鐵心被磁化，而成為一條形磁體。隨著電流方向的變化，條形磁體的極性也相應變化，使可動鐵心繞支點作旋轉運動，可動鐵心的振動由懸臂傳到振膜(紙盆)推動空氣熱振動。
〈二〉靜電揚聲器：它是利用加到電容器極板上的靜電力而工作的揚聲器，就其結構看，因正負極相向而成電容器狀，所以又稱為電容揚聲器。如圖所示，有兩塊厚而硬的材料作為固定極板，極板上有此可以透過聲音，中間一片極板則用薄而輕的材料作振膜(如鋁膜)。將振膜周圍固定、拉緊而與固定極保持相當距離，即使在大振膜上，亦不致與固定極相碰。
在兩電極間原有一直流電壓(稱之為偏壓)。若在兩電極間加由放大器輸出的音頻電壓，與原來的輸出電壓相重疊，形成交變的脈動電壓，這個脈動電壓產生于兩極間隙吸引力的強弱變化，而振膜因此振動而發聲。
靜電揚聲器的優點是整個振膜同相振動，振膜輕，失真小，可以重放極為清脆的聲音，有很好的解析力、細節清楚、聲音逼真。它的缺點是效率低，需要高壓直流電源，容易吸塵，振膜加大失真亦會加大，不適合聽搖滾、重金屬音樂，價格相對貴一些。
〈三〉壓電揚聲器：利用壓電材料的逆壓電效應而工作的揚聲器稱為壓電揚聲器。電介質(如石英、酒石酸鉀鈉等晶體)在壓力作用下發生極化使兩端表面間出現電勢差的現象，稱之為“壓電效應”。它的逆效應，即置于電場中的電介質會發生彈性形變，稱為“逆壓電效應”或“電致伸縮”。
壓電揚聲器同電動式揚聲器相比不需要磁路，和靜電揚聲器相比不需要偏壓，結構簡單、價格便宜，缺點是失真大而且工作不穩定。
〈四〉離子揚聲器：在一般的狀態下，空氣的分子量中性的、不帶電。但經過高壓放電后就成為帶電的粒子，這種現象稱游離化。把游離化的空氣利用音頻電壓振動，則產生聲波，這就是離子揚聲器的原理。
為了離子化，就要加20MHz的高頻電壓，而在其上重疊音頻信號壓電。可見，離子揚聲器由高頻振蕩部分，音頻信號調制部分，放電腔及號筒組成。
放電腔采用將直徑8mm的石英棒在中心開孔，開成石英管，將一個電極插入其中，另一個電極所示，呈圓筒形套在石英管外面，由于采用無聲放電形式，只有中心的針頭電極有損耗，可以定期更換中心電極。離子揚聲器與其他揚聲器不同之處在于沒有振膜，所以瞬態特性和高頻特性都很好，但結構太復雜。
〈五〉火焰揚聲器：當空氣和煤氣燃燒的火焰通過電極，電極加有直流電壓和高頻信號，火焰受音頻信號調制而發聲。火焰幾乎無質量，聲音動態極好。但它有致命的缺點：不安全，不方便。
〈六〉氣流調制揚聲器：又稱氣流揚聲器。它是利用壓縮空氣作能源，利用音頻電流調制氣流發聲的揚聲器。它由氣室、調制閥門、號筒和磁路組成。壓縮空氣氣流由氣室經過閥門里，受外加音頻信號調制，使氣流的波動按照外加音頻信號而變化，同時被調制的氣流經號筒耦合，以提高系統的效率。它主要用做高強度噪聲環境試驗的聲源或遠距離廣播等。
〈七〉磁致失真揚聲器。這是一種特殊的強磁體，它能在磁場作用下振動發聲。
揚聲器的種類
電動號筒式揚聲器
電動號筒式揚聲器又稱為高音喇叭，其構造如圖1所示。主要由磁路系統、振動系統和助音筒三部分組成。磁路系統和振動系統裝在一起，稱為發音頭。發音頭和助音簡可以分開，各成一體。
磁路系統由永久磁鐵和軟鐵組成，磁場集中在縫隙處。振動系統由帶著音圈的振動膜構成，音圈位于磁隙正中。音頻電流通過音圈時，受磁場力的作用，音圈便帶動振動膜前后運動，使空氣發生振動。由于發音頭前面裝有助者簡，可使空氣共鳴，從而發出宏亮的聲音。
電動紙盆式揚聲器
電動紙盆式揚聲器又稱為低音喇叭，其構造如圖2所示。主要由磁路系統和振動系統兩部分組成。
磁路系統由環形永久磁鐵和軟鐵組成，磁場集中在縫隙處。振動系統由帶著音圈的紙盆構成，彈性片把音圈固定在磁隙的正中。有音頻電流通過時，音圈在磁場力的作用下，帶著紙盆前后運動，從而發出聲音。
組合式揚聲器
為了提高放音質量，擴展有效頻率范圍，通常將幾只不同頻率響應范
圍的揚聲器組合在一起，裝入同一助音箱內，構成組合音箱。它可以使得在整個音頻范圍內的頻率響應曲線得到顯著改善。
揚聲器的基本特征
(1)揚聲器有兩個接線柱(兩根引線)，當單只揚聲器使用時兩根引腳不分正負極性，多只揚聲器同時使用時兩個引腳有極性之分。
(2)揚聲器有一個紙盆，它的顏色通常為黑色，也有白色。
(3)揚聲器的外形有圓形、方形和橢圓形等幾大類。
(4)揚聲器紙盆背面是磁鐵，外磁式揚聲器用金屬螺絲刀去接觸磁鐵時會感覺到磁性的存在;內磁式揚聲器中沒有這種感覺，但是外殼內部確有磁鐵。
(5)揚聲器裝在機器面板上或音箱內。
揚聲器的安裝技巧
號筒式揚聲器在農村和城鎮的一些集市上仍在廣泛使用，而號筒式揚聲器的音膜一旦損失后，要保證音膜位置的正確安裝下面介紹一種方法，能夠比較容易地解決這個問題。安裝可分兩步進行。
第一步，選取適當厚度紙張，裁兩條寬松~10mm，長度比中心片的直徑大20mm的紙條。然后把兩紙條互相垂直地放在中心片上(位置要取中)。為了防止它們移動，可用一點漿糊把它們粘住。將紙條的兩端插入磁隙中。把音膜上的音圈對準磁隙，輕輕壓下去。由于紙條的存在，這時音圈的位置正好在磁隙中間，而不會偏斜。在音膜邊緣上測涂上測涂上萬能膠，并把音頭的上蓋蓋好。對正螺孔，把螺擰緊。并在適當位置記好上蓋上與音頭的相對位置。放置8小時，待萬能膠完全干透后，便可擰開螺絲，取下上蓋。這時，音膜已粘在上蓋上了。
第二步，把引線焊在接線柱上。取下兩張紙條，然后把上蓋蓋回去，注意對準原來所做的記號。這時可用萬用表R×擋或1.5V干電池，一邊不斷碰觸兩接線柱，發出“喀喀”聲，一邊輕敲上蓋，至“喀喀”聲達最大，而且沒有摩擦聲音時，便可逐漸擰緊固定螺絲。在擰螺絲時，應對稱地輪換旋緊，而不應將一只螺絲旋得很緊以后，再去旋緊第二只螺絲。
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