揚(yáng)聲器工作原理

電動(dòng)式揚(yáng)聲器工作原理：

??? 電動(dòng)式揚(yáng)聲器又稱為動(dòng)圈式揚(yáng)聲器；它是應(yīng)用電動(dòng)原理的電聲換能器件；它是目前運(yùn)用最多、最廣泛的揚(yáng)聲器，究其原因主要有三條：

1.電動(dòng)式揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)容易，而且本身不需要大的空間，導(dǎo)致價(jià)格便宜，可以大量普及。

2.這類揚(yáng)聲器可以做到性能優(yōu)良，在中頻段可以獲得均勻的頻率響應(yīng)。

3.這類揚(yáng)聲器在不斷改進(jìn)中，幾十年揚(yáng)聲器發(fā)展史，就是揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)、工藝、材料不斷改進(jìn)的歷史，也是性能與時(shí)俱進(jìn)的歷史。

??? 電動(dòng)式揚(yáng)聲器其形狀大多是錐形、球頂形；錐形揚(yáng)聲器（cone speaker）的結(jié)構(gòu)。

錐形揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)可以分為三個(gè)部分：

??? 1>振動(dòng)系統(tǒng)包括振膜、音圈、定心支片、防塵罩等；

??? 2>磁路系統(tǒng)包括導(dǎo)磁上板、導(dǎo)磁柱、導(dǎo)磁下板、磁體等；

??? 3>輔助系統(tǒng)包括盆架、壓邊、接線架、相位塞條。

??? 根據(jù)法拉第定律，當(dāng)載流導(dǎo)體通過磁場時(shí)，會受到一個(gè)電動(dòng)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(dǎo)線長度、磁通密度成正比。當(dāng)音圈輸入交變音頻電流時(shí)，音圈受到一個(gè)交變推動(dòng)力產(chǎn)生交變運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)紙盆振動(dòng)，反復(fù)推動(dòng)空氣而發(fā)聲。

??? 使電動(dòng)式揚(yáng)聲器的振膜發(fā)生振動(dòng)的力，即為磁場對載流導(dǎo)體的作用力，這個(gè)效應(yīng)我們稱它為電動(dòng)式換能器的力效應(yīng)，其大小由下式規(guī)定：

??? F=B L i

??? 式中：B為磁隙中的磁感應(yīng)密度（強(qiáng)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(dǎo)線的長度，單位：米

??? i為流經(jīng)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(yùn)動(dòng)的同時(shí)，由于會切割磁隙中的磁力線從而在音圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這個(gè)效應(yīng)我們稱它為電動(dòng)式換能器的電效應(yīng)，其感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為：

??? е=Вiν

??? 式中：v為音圈的振動(dòng)速度，其單位為：米/秒

??? е為音圈中感應(yīng)電動(dòng)勢，單位為：伏特

??? 電動(dòng)式揚(yáng)聲器力效應(yīng)與電效應(yīng)是同時(shí)存在、相伴而行的。

其它揚(yáng)聲器工作原理：

〈一〉磁式揚(yáng)聲器：亦稱“舌簧揚(yáng)聲器”，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，在永磁體兩極之間有一可動(dòng)鐵心的電磁鐵，當(dāng)電磁鐵的線圈中沒有電流時(shí)，可動(dòng)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(dāng)線圈中有電流流過時(shí)，可動(dòng)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(yīng)變化，使可動(dòng)鐵心繞支點(diǎn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可動(dòng)鐵心的振動(dòng)由懸臂傳到振膜（紙盆）推動(dòng)空氣熱振動(dòng)。

〈二〉靜電揚(yáng)聲器：它是利用加到電容器極板上的靜電力而工作的揚(yáng)聲器，就其結(jié)構(gòu)看，因正負(fù)極相向而成電容器狀，所以又稱為電容揚(yáng)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(dāng)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(dòng)電壓，這個(gè)脈動(dòng)電壓產(chǎn)生于兩極間隙吸引力的強(qiáng)弱變化，而振膜因此振動(dòng)而發(fā)聲。

??? 靜電揚(yáng)聲器的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)振膜同相振動(dòng)，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(xì)節(jié)清楚、聲音逼真。它的缺點(diǎn)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(jià)格相對貴一些。

〈三〉壓電揚(yáng)聲器：利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)而工作的揚(yáng)聲器稱為壓電揚(yáng)聲器。電介質(zhì)（如石英、酒石酸鉀鈉等晶體）在壓力作用下發(fā)生極化使兩端表面間出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象，稱之為“壓電效應(yīng)”。它的逆效應(yīng)，即置于電場中的電介質(zhì)會發(fā)生彈性形變，稱為“逆壓電效應(yīng)”或“電致伸縮”。

??? 壓電揚(yáng)聲器同電動(dòng)式揚(yáng)聲器相比不需要磁路，和靜電揚(yáng)聲器相比不需要偏壓，結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是失真大而且工作不穩(wěn)定。

〈四〉離子揚(yáng)聲器：在一般的狀態(tài)下，空氣的分子量中性的、不帶電。但經(jīng)過高壓放電后就成為帶電的粒子，這種現(xiàn)象稱游離化。把游離化的空氣利用音頻電壓振動(dòng)，則產(chǎn)生聲波，這就是離子揚(yáng)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?？梢姡x子揚(yáng)聲器由高頻振蕩部分，音頻信號調(diào)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(gè)電極插入其中，另一個(gè)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(yáng)聲器與其他揚(yáng)聲器不同之處在于沒有振膜，所以瞬態(tài)特性和高頻特性都很好，但結(jié)構(gòu)太復(fù)雜。

〈五〉火焰揚(yáng)聲器：當(dāng)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(diào)制而發(fā)聲。火焰幾乎無質(zhì)量，聲音動(dòng)態(tài)極好。但它有致命的缺點(diǎn)：不安全，不方便。

〈六〉氣流調(diào)制揚(yáng)聲器：又稱氣流揚(yáng)聲器。它是利用壓縮空氣作能源，利用音頻電流調(diào)制氣流發(fā)聲的揚(yáng)聲器。它由氣室、調(diào)制閥門、號筒和磁路組成。壓縮空氣氣流由氣室經(jīng)過閥門里，受外加音頻信號調(diào)制，使氣流的波動(dòng)按照外加音頻信號而變化，同時(shí)被調(diào)制的氣流經(jīng)號筒耦合，以提高系統(tǒng)的效率。它主要用做高強(qiáng)度噪聲環(huán)境試驗(yàn)的聲源或遠(yuǎn)距離廣播等。

〈七〉磁致失真揚(yáng)聲器。這是一種特殊的強(qiáng)磁體，它能在磁場作用下振動(dòng)發(fā)聲。