倒相式音箱的理论与设计研究

《倒相式音箱的理论与设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、青岛大学张维国青岛职工大学乔玉昆［摘要］本文利用倒相式音箱等效电路图，介绍了倒相音箱的工作原理及设计方法。设计了一套高保真音箱并介绍了调试方法和进行了听音评价。［关键词］倒相式咅箱高保真试听评价AbstractByusingequivalentcircuit4heprincipleanddesigningmethodofphase2iiuvertedenclosureareintroducedlAHi2Fienclosurehasbeendesignedandtheadjustmemmethodand

2、listeningevaluationarepresented.KeyWordsphase2invertedenclosureHi2Filisteningevaluation音响系统包括信号源子系统（调谐器、各种磁带机及唱机）、信号处理子系统（放大器、均彳覧器等八咅箱子系统、环境子系统（听咅室、演扭室、影剧院等丿以及听觉子系统等。在这些子荣统屮，作为向人耳直接传送声频信号的音箱子系统，从外观看最简单，从原理上说也不难,中学生都明白通电导体在磁场中就会运动的建理。但是，要设计制造一套优秀的音箱，远比淇它

3、任何子系统为难。到目前为止，音箱仍是各国音响器材中最薄弱的环节，也就是说，它仍是限制音响系统总性能进一步提高的最主要韓碍。网络。将此并联谐振网络的谐振频率设计为几，则音箱达到匹配状态。由于C吩与Mr组成的谐振电路是并联式的，对fs频率的信号阻抗最简，从而给振盆振动以最大的抑制，使其在几处的振幅大大减弱。由于两个谐振电路的耦合，当串联谐振与并联谐振的频率相等吋，则把原来单一谐振峰压抑为两个大小相等的双驼峰形式，这两个小峰恰好位于原谐振峰两侧。频率低的小峰把音箱的低频下限向更低端延伸，这就是倒相式音箱的最

4、突出的优点。倒相箱的等效电路图示于图1。1倒相式音箱的设计理论为了免除声短路和其它一些原因，低频扬声器必须装在适宜的障板上，而箱体就是障板的一种最适用的形式。由于倒相式音箱有着比其它形式的咅箱明显的优点，所以，无论在专业中或民用中都得到了广泛的应用。111倒相式音箱的工作原理设扬声器单元未装在障板上时的谐振频率为fs,在此点,振盆振幅最大,相当于等效电跨图中的串联谐振时的电流最大。当扬声器装入倒相箱时,音箱体积形成的顺性cwv与倒相孔管内空气质量/W,组成一个并联谐振电声技术12/1996图1倒相音箱

5、的等效电路图扬声器振盆后振时发出的声波相位与前拆时的声波相差18（）,。倒相箱借助于箱内空气D及倒相管内的空气柱的振动,利用音箱背板的反射作用把扬声器后面的声波反相180,。再庄倒相管释放出与前振声波同相叠加，从而增加了低频总的辐射。图2是音箱对扬声器阻抗it线的影响。事实上，由于相位测量比较复杂，恆而常用阻抗频率特性曲线检验倒相箱是否处打最佳匹配状态。图2倒相音箱对扬声器阻抗的影响112倒相式音箱的设计理论早在1932年，A.L.Thuras首先提出了倒相式音箱

6、o之后,1952年,B.N.Loca

7、nthi提IB了计算振膜与倒相孔中的气体相互作用的精确值的方法，并将声电类比电路应用于倒相箱的研究中2。继而,F.J.VanLeeuwen3及E.deBoer4等在理论上又将结果向前推进了一步。他们的分析方法虽然在理论上是第一流的，但未提供有实际意义的细节上的指导。1961年，A.N.Thiele运用由Novak确定的简化模型，发表了一篇文章§，详细地提出了许多具有实际意义的处理方法，这个方法首次从定暈的角度对倒相系统提供了一个基本的、综合的、实际的理解。遗憾的是这篇用英文发表的文章，在十年后才被作为

8、一个历史上值得纪念的报告再版给广大读者。与此同时，R.H.Small发表了一系列有关倒相式扬声器系统的分析研究报告，对倒相式扬声器系统的设计方法提出了具有更为实际的指导。目前国内外采用较多的倒相式音箱系统的设计方法为Thiclc2Small设计法，但由于此法考虑的因素太多，设计计算相当复杂，不便于业余爱好者应用。因此，这里介绍的是足以保留了此设计思想的简化方法。11211Thiele2Small设计法的有关参数及表达式al扬声器系统的顺性比u«=Qs/CAB=V.as/⑴式中:Cas—声器单元振动系统

9、的声顺；Cab——体内空气的声顺；*s—8声器单元的等效容积；*一S体内腔净容积。bl音箱系统调谐比h10h=fn/fs(2丿式中:fs一^相音箱箱体的固有频率fs—声器单元的固有频率(习惯上常称谐振频率丿cl其它有关参数/3—声器系统频率响应半功率点(-3分贝丿的频率S,一^相孔截面积dv一管状倒相孔的直径Lv―I〕相管长度11212倒相式音箱设计屮有关参数的求取方法倒相式音箱设计的目的是根据已知的扬声器单元求箱体净容积和倒相管截面积以及长度厶v。当