四张动图带你看懂音箱的工作原理

四张动图带你走进音箱内部，了解它的工作原理。美中不足在于图全是英文的，万幸之处在于只要了解大概过程是电→磁→活塞运动→耳膜感受，也就能看懂个八九不离十了。

看原因在这里 音箱到底怎么发声的

要知道音箱发声的原理，我们首先需要了解声音的传播途径。声音的传播需要介质（真空不能传声）；声间要靠一切气体，液体、固体作媒介传播出去，这些作为传播媒介的物质称为介质。就好比水波，你往平静的水面上抛一个石子，水面就有波浪，再由对岸传播到4周；声波也是这样形成的。声波的频率在20——20,000Hz范围内，能够被人耳听到；低于或高于这个范围，人耳都听不到。

水波与声波的传播方式是一样的，通过介质的传播，人耳才能听到声音

声波可以在气体、固体、液体中传播

下面在来说说喇叭的工作原理。喇叭是把电信号转换为声信号的一种装置，它由线圈、磁铁、纸盆等组成。由放大器输出大小不等的电流（交流电）通过线圈在磁场的作用下使线圈移动，线圈连接在纸盆上带动纸盆震动，再由纸盆的震动推动空气，从而发出声音。

喇叭的结构

喇叭的发声原理

当喇叭接收到由音源设备输出的电信号时，电流会通过喇叭上的线圈，并产生磁场反应。而通过线圈的电流是交变电流，它的正负极是不断变化的；正极和负极相遇会相互吸引，线圈受到喇叭上磁铁的吸引向后（箱体内）运动；正极和正极相遇则相互排斥，线圈向外（箱体外）运动。这一收一扩的节奏会产生声波和气流，并发出声音，它和我们讲话的喉咙振动是同样的效果。

频率响应曲线SPL vs Freq

人耳所能听到的频率范围为20Hz─20KHz，( <20Hz称为次声，>20KHz称为超声 )图标纵坐标─表示声压级，单位是dB。图标横坐标─表示频率，单位是Hz。

图标左侧为低音单体频响曲线，右侧为高音单体，包含左右的是音箱。从频响曲线可以知道几个重要参数：

特性灵敏度(SPL)：以一瓦电功率，在一米距离处所测得的声压，并由频响曲线取四个点所得平均值即为平均音压。

有效频率范围(F0~20KHz)：可由SPL-10 dB，这样一条直线与曲线相交两点，这两点之间就是有效频率范围。如上图音箱的有效频率范围是45Hz─20KHz，低音单体有效频率范围是40Hz─3KHz，高音单体有效频率范围则是1800Hz─20KHz。频响曲线越平直越好，带宽则越宽越好。

从阻抗曲线可以知道几个重要参数：

阻抗值(Ohm)：

图示波峰过后最低点对应纵坐标即为阻抗值。

最低共振周波数(F0)：

单体喇叭(单峰)─以阻抗曲线波峰对应横坐标的点即为F0。音箱喇叭(双峰)─以阻抗曲线第一波峰与第二波峰间的波谷对应横坐标的点即为Fb，第一波峰为导音管F0，第二波峰则为单体F0。音箱喇叭+高音单体(三峰)─仍以阻抗曲线波峰与波峰间的波谷对应横坐标的点即为Fb，第三波峰即为高音单体的F0。

1、直流阻抗(Ohm)：

以静态扬声器来测其阻抗，所以求的的结果是直流阻抗，就是音圈上所绕的铜线总长的阻抗值。直流阻抗不受频率的影响。

2、交流阻抗(Ohm)：

在动态的扬声器，即通电以后所求得的交流阻抗值。

( 通常对音圈的公差要求是±15%。)

3、标准输入功率(W)：就是扬声器的额定承受功率，为保证值。

4、最大输入功率(W)：指扬声器的最大承受功率，仅承受1秒内峰值电压，非保证值。

5、出力音压，又称灵敏度(dB）：

灵敏度也叫特性灵敏度，一般规定为扬声器放在消声室隔板上输入端加上相当于在额定阻抗上一瓦电功率的信号电压时，在参考轴上离参考点一米处产生的音压时，用分贝“（dB）”单位表示特性灵敏度。扬声器灵敏度高低与扬声器振动系统的性能及气隙中磁感应强度的大小有较大关系。

6、极性：

在扬声器的输入端加上脉冲直流信号，如果振摸向前推动，则与直流电压正端相接的为喇叭的正极，反之为负极，如果接反，则喇叭振动的相位将不正确。

扬声器的谐振频率（F0）

是指扬声器从低音域开始振动时，振动板最强烈振动所在点对应的频率，在测量扬声器单元阻抗特性时，阻抗曲线上阻抗值第一次达到最大值时（即Zmax）所对应的频率称为该扬声器单元的谐振频率或共振频率，简称F0。为了便于理解，我们可以把扬声器的振动系统看成是具有一定质量的惯性体，而把折环和弹波看成一个弹性体，这时扬声器的整个振动系统就象一个悬挂在弹簧上具有一定质量的重物。从物理学中我们知道，它们具有一个固定的谐振点。扬声器单元在谐振频率处振动系统的振幅最大，扬声器音圈在气隙中运动时产生的反向感应电动势也最大。在F0以下，由于受扬声器振动系统劲度的控制，扬声器输出音压以接近12dB/oct的速度下降，因此扬声器的谐振频率点也是重放下限频率点。

关于扬声器的谐振频率F0综合一下有三点：

①最强烈的振动对应频率点

②低音重放下限频率点

③阻抗曲线峰值对应频率点

式中：So：是振动系统的等效力劲，即支撑振动系统的鼓纸Edge和弹波等弹簧系统的刚度，其倒数是顺性Cms=1/ So

Cms：即顺性Co，表示上述弹簧系统的柔软度。力劲小，顺性大。（单位为Kg）

Mms：即振动系统的等效质量。是以鼓纸和音圈为主的振动系统等效质量Mmd及振动时附加在鼓纸两侧的附加质量Mmr之和。（单位为Kg）

从上式可以看出，扬声器单元的谐振频率与振动系统的等效力劲的平方根成正比，与振动系统的等效质量的平方根成反比。要降低Fo值，振动系统就要重些，鼓纸边布和弹波要柔软些。

共振：即策动力的频率与振动物体的固有频率相等时，振动物体的振幅最大，此种现象称为共振。

测试Fo值通常是在20℃相对湿度60%的条件下进行，Fo测试用Fo高速测定器，（台湾阳光Sunligh Fo高速测定器Model-7117K）。用自动扫频振荡器（台湾阳光Sunlig自动扫频振荡器Model-7116C）可以粗略的测试其Fo值，但速度很慢，且不够精确。

业余爱好者可用下恒压法测量扬声器单元的谐振频率。按图连接好，图中的R的阻值应小于扬声器额定阻抗值的十分之一。根据扬声器单元的谐振频率的定义，在谐振频率处扬声器的阻抗值最大，在信号发生器输出电压（大概1.0V）不变的情况下，这时扬声器音圈中的电流将最小。当音频信号发生器输出的信号从20HZ开始上升时，电阻R两端毫伏表的电压值将逐步下降。当毫伏表的电压值下降至最小时，音频信号发生器输出信号的频率即为扬声器单元的谐振频率Fo。

亦可用下恒流法测量扬声器单元的谐振频率。按图连接好，根据扬声器单元的谐振频率的定义，在谐振频率处扬声器的阻抗值最大，在信号发生器输出电流不变的情况下，在阻抗最大时扬声器两端的电压（U=IR，I为恒定）将最大。当音频信号发生器输出的信号从20HZ开始上升时，扬声器两端AC电压表的电压值将逐步上升。当AC压表的电压值第一次上升至最大时，音频信号发生器输出信号的频率即为扬声器单元的谐振频率Fo。

影响Fo的条件：

1.自然条件：温度和湿度，湿度越大，F0越低。温度越高，Fo越低。

2.原材料：鼓纸的F0，弹波的柔软度。

3.输入功率：通常在额定输入功率范围以内，输入功率如大时，低音谐振稍许下降，但将输入功率增加大超过额定输入功率之外时，F0反会升高。