揚聲器基本工作原理知識

揚聲器是能把電信號轉換成聲信號並輻射到空氣中去的電聲換能器。下面是由小編為大家分享有關於揚聲器基本工作原理知識，歡迎大家閲讀瀏覽。

　　一、術語

揚聲器(speaker loudspeaker),俗稱喇叭;1993年出版的《電聲辭典》指出：揚聲器是能把電信號轉換成聲信號並輻射到空氣中去的電聲換能器。

據有關資料記載，最早發明揚聲器在1877年，德國人西門子(ens)指出了揚聲器雛型專利，他首先提出了由一個圓形線圈放置在經向磁場組成的電動結構。

924年，美國的賴斯()和凱洛格(ogg)發明了電動式揚聲器。

　　二、揚聲器原理

揚聲器應用了電磁鐵來把電流轉化為聲音。原來，電流與磁力有很密切的關係。試試把銅線繞在鐵板上，然後再接上小電池，你會發現鐵板可以把萬字夾吸起。當電流通過線圈時會產生磁場，磁場的方向就由右手法則來決定。

揚聲器同時運用了電磁鐵和永久磁鐵，假設現在要播放C調(頻率為256Hz，即每秒振動256次)，唱機就會輸出256Hz的交流電，換句話説，在一秒鐘內電流的方向會改變，256次。每一次電流改變方向時，電磁鐵上的線圈所產生的磁場方向也會隨着改變。我們都知道磁力是同級相拒，異極相吸的，線圈的磁極不停地改變，與永久磁鐵一時相吸，一時相斥，產生了每秒鐘256次的振動。線圈與一個薄膜相連，當薄膜與線圈一起振動時，便會推動了周圍的空氣。振動的空氣，不就是聲音嗎?這就是揚聲器的運動原理了。

三、揚聲器在全世界每年的產量數以億計，它在通信、廣播、教育、日常生活等方面有廣泛的用途，和布、帛、菽、粟一樣成為人們不可須夷離開的東西。對從事揚聲器的設計、製造的'技術人員來説，對揚聲器的理論、實踐、工藝等方面需要深入，對系統全面的瞭解。有人講揚聲器很簡單，不過是雕蟲小技，誰都可以生產揚聲器，這話不能説全無道理，聲學本來就是一個國小科，揚聲器更是一個小器件。不過十幾個到幾十個部件，生產的門檻的確不高，單問題的另一面是揚聲器又不容易做好。

揚聲器是一個電聲器件，是電聲學研究的內容之一。電聲學是包括電子學、聲學、電磁學、磁學等的交叉學科。揚聲器雖然只有不多的幾十個部件，但是其複雜繁難的程度遠遠超過我們的想象，這是因為以下幾點：

(1)揚聲器的能量轉換層次多，反饋多。通常遇到的器件能量轉換隻是一種一次。例如電動機是將電能轉換為機械能。發動機是將機械能轉換為電能。電燈是將電能轉換為光能。電池是將化學能轉換為電能，這裏發生的只是一種能量向另一種能量的轉換。而揚聲器有所不同，他是將電能轉換為機械能，再將機械能轉化成電能，這是在諸種轉換器中不常見的。它的層次多、反饋多自然帶來系統的複雜性和多樣性。在一個揚聲器系統中同時存在電學部分、聲學部分、能和力學部分(機械振動部分)。

(2)揚聲器工作狀態不僅是靜止的，而且是振動的，這種振動又是在三維空間。這個三維空間的振動系統具有多個邊界條件，因此它的振動分析極為複雜，一般的數學工具已不夠用。荷蘭學者Frankort等導出錐體微分方程，具有14個變量的聯立一階微分方程，而且揚聲器的振動還與頻率和時間有關，實際上它處於多維空間之中。

(3)揚聲器振動系統只在低頻區為一集中參數系統。在頻率升高時振動系統不再是剛體。在分析揚聲器時，常採用等效電法，將揚聲器看成由集中參數組成的等效電路。因此我們對電路理論是熟悉的，所以用電路理論來分析揚聲器會得心應手。在分析揚聲器振動時，假設揚聲器是一個剛體，這樣扥洗起來相對方便。但是上述的假設只是在地音頻段是合適的，在頻率升高時，揚聲器不再是集中參數元件，揚聲器振膜會出現分割振動。因此在高頻段，由剛體振動假設導出的分析一律失效，由等效電路推出的公式失效。

分佈參數系統的特點還在於這些分散元件並不是彼此無關的。具體來説，振膜上的每一點振動都不相同，每一點振動都有不同的振幅與相位，而每一點又相互影響。

還可以同我們熟悉的電子技術相比較，因此有了物流性能為大家所熟悉的電學元件(電阻、電感、電容、晶體管、集成電路......),以及大家所熟悉的電路原理，按電路圖可以裝配一個放大器，用這些元件不論是經驗豐富的工程師還是初出茅廬的中學生其差別是有限的。但是對於揚聲器、音箱來説，就沒有那麼簡單。相同的單元組裝音箱，若經驗不同，可能有相當大的差距。

(4)揚聲器的評價不僅取決於眾多的客觀測試指標，而且目前客觀測試指標不能完全概括揚聲器的質量。

揚聲器的客觀測試指標有數10項之多，而且有增多的趨勢。大多數測量要求在消聲室內進行。儘管現在有了計算機輔助測量，但仍然代替不了消聲室的測量。

揚聲器的主觀評價是不可缺失的，而主觀評價又帶有極大的離散性，它往往因人而異，因時而異，因地而異，因曲而異，並且自覺或不自覺地受到各種心理暗示的影響。評價的結果不僅取決於聆聽者的修養、素質、心理狀態，而聲音本身是轉瞬即逝的，其難度高於其他需主觀評價的項目，比如評酒評茶等，它涉及心理聲學、生理聲學、環境聲學、音樂聲學、數理統計方法等。

(5)揚聲器製造工藝又涉及造紙、化工、粘合劑、金屬加工、磁體制造等許多工藝領域，提現了它的綜合性與多樣性。其中揚聲器振膜材料的變化尤為重要，在幾何形狀不變的條件下僅僅改變振膜的材料，不僅客觀測試指標會變，主觀音質也會發生改變。