细解扬声器的关键参数Q值

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1、细解扬声器的Q值在扬声器的Thiele-Small参数中，其品质因素Q值作为评价低频性能和低音箱体设计的关键参数，经常被大家提起和引用；但作为一个数学模型的辅助参量，Q值的概念是非常抽象的，远远不如Fs（谐振频率）、Vas（等效容积）等参数容易得到感性的认识。下面，本文将通过不同的角度，来分析、阐释Q值的意义，希望能够加深大家对Q值的理解。基本概念根据T-S参数的定义，Q(qualityfactor)是描述扬声器阻尼系数（dampingfactor）的一组参数。在T-S参数中，Q值分为Qms，Qes和Qts。Qms为机械系统的阻尼，体现了扬声器支片、边等支

2、撑系统对能量的消耗、吸收和音盆、音圈、防尘帽等质量系统对能量的内在消耗；Qes为电力系统的阻尼，主要体现在音圈直流电阻对电能的消耗；Qts为总阻尼，为上述两者的并联。即Qts=Qms*Qes/(Qms+Qes)。扬声器Qts对低频声压特性的影响如图（1）所示，这在很多参考书上都有描述，这儿不再讨论。图（1）Qts对扬声器低频声压特性的影响阻抗曲线的数学模型考虑到扬声器Q值与阻抗Ze密不可分的关系，在具体分析Q值前，我们简单了解一下扬声器阻抗曲线。在阻抗型电声类比中，扬声器的等效阻抗为：其中，Re为扬声器的直流阻抗，L为音圈线圈的感抗；Res为振动系统的力学

3、等效阻抗，Res=（BL）²/（Rms+2Rmr），Rms振动系统的力阻，Rmr为扬声器振膜单面的辐射力阻；Cmes为质量抗，Cmes=Mms/（BL）²；Lces为弹性抗，Lces=Cms*（BL）²。当频率在Fs的时候，动生阻抗达到最大值；同时由于在低频阶段，音圈感抗相当小，基本上可以忽略，所以我们有：Zmax=Re+

4、Res

5、参考下面Mlssa对某款扬声器的测试结果，我们可以对其进行直观地理解。图（2）扬声器的阻抗曲线Q值与阻抗Ze的关系根据Qms的定义，有Qms=ωMms/(Rms+2Rmr)。由ω=2πFs以及我们不难得到：同样，对于Qes和Qt

6、s有：对于上述的BL、Cms和Mms，一般的测试软件都可以通过附加已知质量法测得或者通过Fs推算得到，具体的方法及推算过程由于不是本文的内容，这儿就不做介绍。感性认识Qms在T-S参数的三项Q值中，大部分人对Qts与Qes非常敏感，而对Qms都不会太过注重。的确，作为描述低频份量的参数，从图（1）中我们就可以看出Qts的重要性；更何况在低音箱体设计时，作为判断使用何种箱体以及计算箱体尺寸的重要依据，Qts一直被音箱开发者频繁使用；而对于扬声器单体的开发者，Qts也是经常被客户要求的参数之一。对于Qes，由于其值比Qms一般都小很多，根据Qms=Qms*Qe

7、s/(Qms+Qes)，Qes基本上决定了Qts，甚至很多参考书上都直接将Qes当作Qts使用。所以相对而言，大部分扬声器开发者对Qes和Qts的设计和调整都比较轻车熟路。而对于Qms，由于使用的频率不高，大部分参考书上也甚少介绍，相当多的人对其本质意义以及控制办法都没有太深的理解。下面，我们就重点分析一下Qms。根据前面的分析结果，Qms反映了阻抗曲线上的峰值，即动生阻抗的最大值Res的大小。从另一方面说，Res越大，其阻抗峰越尖锐，Qms也就越大。而对于动生阻抗，顾名思义，其阻抗因动而生。其产生的根本原因就是音圈在磁场中运动时切割磁力线而产生了感应电动

8、势，而感应电动势对音圈输入电流反向作用的效果，就相当于在音圈中产生了变化的阻抗；感应电动势的大小为：e=BLv；其中v为音圈的磁场中的运动速度。显然，v越大，扬声器的感应电动势越强，动生阻抗也就越大；而在振动最快的Fs这一点，动生阻抗也就达到了最大值。所以间接看来，Qms越高，就表示扬声器振动系统的振动速度越快。根据扬声器的辐射功率P=v²*2Rmr,我们可以知道Qms越高，扬声器在Fs附近的效率也就越高。另一方面，v越大，同时意味着扬声器振动系统越容易起动，而一旦振动起来后，却更加难以控制了。这句话从换个角度理解，就意味着Qms越高，扬声器瞬态的前沿特性

9、就越好，而后沿特性就会比较差；反之，则前沿特性差，而后沿特性比较好。这点我们可以简单的根据下图理解：图（4）扬声器的瞬态特性一些发烧友音质评价术语中，有个词汇叫做“速度快”，从瞬态的角度理解，所谓的“速度快”就是扬声器前沿特性比较好，对信号的反映比较及时，也就是说，Qms比较高。一般来说，前沿特性的提高必然导致后沿特性的恶化，而后沿特性比较差的扬声器，听起来就会拖尾较长，声音浑浊不清。按照个人设计经验，由于材料特性的关系，往往Qms都相对比较高；而对个人而言，本人则更倾向于后沿特性好一点的扬声器。影响Qms和Res的因素根据我们前面对Qms的计算公式，我们

10、知道与Qms相关共有四个参数：Res，BL、Mms和Cms，其中B