汽车音响喇叭阻抗曲线的作用、分析、测试和应用

发布时间: 2022-08-18 09:54:19 发布人: 森麦朗 汽车音响喇叭阻抗曲线的作用、分析、测试和应用

  频响曲线固然很重要,从频响曲线上看出扬声器的灵敏度等参数,以及判断扬声器输出升压的起伏走向,确实有重要价值。不过,在测试扬声器的频响曲线时是将扬声器安装在一块标准障板,测试出的曲线是扬声器和标准障板所构成的系统的频响曲线,并不是扬声器的真正特性,特别是扬声器低频响应曲线与实际窜在一定误差。而扬声器装在音响或独立进行测试,也会收其他因素的影响,总之扬声器的频响曲线收环境影响很大,所以各国声电专家认定扬声器装载标准障板上,还必须在合标准的消声室内测试的频响曲线为准。但这又与扬声器实际的使用环境不一致。

    这就出现了扬声器研究的两个悖论:

    (1)要了解扬声器的真实状况,必须对扬声器的真实状况进行测试,而真实的测试又在一定程度上破坏了扬声器的真是状况;

    (2)要了解扬声器的真实状况,其目的是为了实际的应用。而测试条件和实际的应用条件又存在较大差异。

    而扬声器阻抗曲线的测试就不同,无须讲扬声器装在障板上或音箱上,也无须在消声室内进行,它守环境的影响较小。只要测试方法正确,结果必然是真确的。也就是必须用恒流法或恒压法进行测试,扬声器1M之内无反射物。

一、扬声器阻抗曲线的作用:

(1)求阻抗最大值,扬声器的谐振频率;

(2)求扬声器的品质因数;

(3)分析与扬声器的频响关系(阻抗曲线与频响曲线又一定的函数关系);

(4)阻抗曲线的小峰或小谷,与扬声器的折环的反谐既中频谷及振动系统的局部谐振相对应。而阻抗曲线的高频小峰,与扬声器频响曲线的高频峰相对应;

(5)可以反映扬声器结构的变化(如不同的音圈材料,加磁流体,加短路环……)

(6)反映小信号参数关系

二、扬声器阻抗曲线的分析:

如图下图,扬声器的阻抗不是一个恒定值,随着频率的变化,阻抗曲线也在变化。频率从20HZ开始,慢慢向高频变化,阻抗曲线慢慢上升,随着频率的上升,阻抗曲线出现一个峰。频率在升上,曲线又开始下降。到达某个频率,阻抗曲线下降到最低,频率又开始向上一直到20KHZ。

(1)扬声器阻抗曲线的这个峰对应的频率,就是扬声器的谐振频率Fs(共振频率Fo);

(2)扬声器阻抗曲线的这个峰值就是扬声器的最大阻抗Zmax .在谐振频率时扬声器的最大振幅,既音圈的位移最大;

(3)在扬声器阻抗曲线峰后的最低点的阻抗,是扬声器而定阻抗Ze(Zo)

(4)在扬声器阻抗曲线最小值后面还肯能有些上下波动,这是音盆折环反射的影响;

(5)从阻抗峰下降起,下降3DB,划一条横线,与阻抗曲线相交有两个点,分别是F1与F2  。

三、如何测量阻抗曲线

测量主抗曲线的发放很多,可以用专业的软件比如FINEComne,也可以用简单的设备阻抗测试方法如下图:

    从图中我们可以看出,测量阻抗曲线的设备很简单,相信绝大数业界朋友,与DIY玩家都可以做的到。

四、阻抗曲线的实际应用

    阻抗曲线对我们日常工作的帮助也是不用言论的,特别是在制作低音音箱的时候。我们在日常工作设计低音箱体时经常会碰到没有低音单元参数的情况,使得很多从业人员无从下手,不知改如何快速准确设计低音箱体,这时,我们就可以根据阻抗曲线分析中所得出的喇叭单元参数,在测出扬声器的直流电阻Re(Rv),利用以上参数,计算出扬声器的总品质因数Qts,器械Q值Qms,气Q值Qes ,以及等效容积VAS 。就可以在没有厂家提供的扬声器单元参数的情况下快速准确的设计出一个基本合适音箱。

    设计出一个基本合适音箱后,在从新测试阻抗曲线,根据测试结果,就可以很快的调试出一个理想的低音箱体。

世界上几乎没有什么事会比仅凭听觉来评价扬声器更为主观的了。一位音响迷的美餐可能成为另一位音响迷的毒药。但对于有经验的听者--这是指那些曾经花了几百小时在有控制的条件下比较过若干扬声器以及那些同意应有一套准则的人--来说,他们在方法和结论方面应当有一些共同的基本点。

  但那并不是说我们必需强求一致。如果你认定最美妙的声音是舞会上最强的低音冲击,那也就由它!“购买所喜爱的东西”这个劝告直接了当,并且总不会出错,但是如果你同意把“准确”(aCCuracy)作为扬声器的理想品质,你就会发现下述知识大大有助于找出一个准确的扬声器。在这里“准确”的定义是:在无可避免的价格和尺寸限制下,在尽可能宽广的频率范围内再现原来录音的音调音色、动态和环境气氛各个方面的细节,变动越少越好。当然这个定义也是迂回的、间接的,因为如果不是用某个扬声器播放出来,你又怎能够知道它原来的声音是怎样的呢?你和我都不知道那幅世界名画“蒙娜·丽莎”究竟有几分像那位十六世纪贵妇真人,但是我们相信李安纳多·达·芬奇这位技巧精湛的画家,认定他的画是准确的,此外还加上艺术性。相似地,如果我们选一张有艺术性的唱片,我们应该假定它重放起来可以做到几乎和原来演奏一样真实。尽管录音设备(如话筒)在固有音质上同扬声器一样会有差异,但几个优良的录音之间的实质上的音质差异应当远比一部优良和一部平庸的扬声器之间的差异要小得多。

  试听者的职责 

  没有什么东西能取代经验,所以应该抓住每个机会去聆听和比较扬声器。要记住听音环境是至关重要的,在聆听时应当总是使用优良的放大器或接收机和优良的音源组件,以减少可变因素。但你可以确信即使是类似的喇叭,聆听时发现声音有差别的情况,远远比发现放大器和唱机有差别多得多。 

  如果你使用A/B比较测试装置,它有一套直接连到两对或两组扬声器的开关。进行测试时要小心把比较工作做到均衡,即把两组测试扬声器的音量保持相差在0.5分贝以内(这只能用一个准确的声压表来测定)。这是一件心理上的事实:如果一个扬声器的灵敏度比另一个大,因而声音也稍为响些,人们就会觉得那个扬声器音质“好”些。 

  另外一点必须知道的是:扬声器位置对声音影响之大会出乎人们意料之外,所以聆听时必需把所比较的一对或一组扬声器互换位置,即使肩并肩摆放也要互换,你将能够听出位置对声音的影响。但是你不要仅仅依靠A/B比较测试,同时也要逐对(或逐组)聆听来了解它们的声音特性。

  显然聆听材料是十分重要的。要选择一些演示用唱片,选择的要点不是根据它音乐美妙,而是根据它录音准确,同时能够显示音质的某个特殊方面。选择评估扬声器用的唱片有多种方法,我经常轮回使用几段熟悉的音乐以便我能有的放矢测试某个关键的声音特性。(参看下面附录测音唱片)。这个方法的好处是你很快就会对那几段音乐熟到这种程度,即你已经不把它当作音乐来听,而只是集中注意音乐怎样准确地重发。

  试听项目清单 

  究竟要聆听扬声器的哪些声音特性呢?不同的专家可能有不同的答案,我提供下列几点: 

  1. 音色的均匀统一(timbal uniformity)--我认为这是首要的,它意指在宽广的频率范围内从低音到高音音色均匀统一。实际上说,音色统一很难从整体上加以评判,所以我又把它分为四个小范畴:

  A. 人声音域的圆润性(VOCal-range smoothness)--这部分专聆听人声(包括歌唱和说话)中的中频部分是否受到扬声器色调的污染--这是一部分一般扬声器的缺点。最常见的“差错”表现是对不同的人声音色都一样。它表现为一种喇叭筒声或鼻音、或者一种通过合拢的手掌发出的声音。我认为这是能听到的最大缺点。它歪曲了声音根本不同的声乐家如Janis Joplin和Gordo Inghtfoot的演唱。 

  B. 低频/中低频失常--这种情况比较容易听出。通常的标志是声音嗡嗡响或者浅薄(一种加重或缩短某些音的倾向),或者一种空洞的声音(较低男声表现过分专横或虚弱)。 

  C. 下部高音的圆润性--我通常用集体弦乐演奏来测试这方面。我听弦乐器的声音是否尖利得不正常或者干枯(没有生气的声音)或者过分甜美。这是对聆听者最严格的要求,除非你有一些聆听乐队的弦乐组现场演奏的经验。由于厅堂的声学条件和乐队的演奏风格不同,即使是最好的弦乐组,有时也会出现粗糙或硬绷绷的声音。要专心倾听是否经常有轧轧刺耳的声音或金属声,同时又注意声音是否过分丰满得听来不自然。要试听几张唱片,看看这种不良品质是否唱片本身所引起。  D. 顶尖的高音(tip-top treble)--在大部分音乐中几乎没有什么声音超过13千赫,如果我们确实听见这个频率的声音,那只是“电光一闪”而不是乐音。聆听爵士或摇滚中铙钹的敲击是掌握这种声音的简易途径。流行音乐high-hat rides把爵士和摇滚结合在一起,录音自然的这类唱片是极佳的测试材料,它懈删坏摹⒅馗闯鱿值乃布涓咭簟D阋凶⒁怦鎏恳幌抡庵炙布涓咭簦纯词欠窕薨?缺乏最高八度音) ,过分尖利(太多最高八度音)、和模糊(某种不清晰、好像口齿不清的非金属声,实物铙钹不会有这种声音)。 

  2. 音像定位--这里我所指的是空间感、声场、深度以及用来描述扬声器如何营造一个真实的声学空间环境气氛的许多名词术语。总的来说,音像定位是最多变化的扬声器品质,同时也肯定是最难评估的,那是因为即使再生得最好的声音也总不十分像原来的声音。

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