扬声器的发声原理

　　电动式扬声器又称为动圈式扬声器;它是应用电动原理的电声换能器件;它是目前运用最多、最广泛的扬声器，究其原因主要有三条：

　　1.电动式扬声器结构简单、生产容易，而且本身不需要大的空间，导致价格便宜，可以大量普及。

　　2.这类扬声器可以做到性能优良，在中频段可以获得均匀的频率响应。

　　3.这类扬声器在不断改进中，几十年扬声器发展史，就是扬声器设计、工艺、材料不断改进的历史，也是性能与时俱进的历史。

　　电动式扬声器其形状大多是锥形、球顶形;锥形扬声器(conespeaker)的结构。

　　锥形扬声器的结构可以分为三个部分：

　　1振动系统包括振膜、音圈、定心支片、防尘罩等

　　2磁路系统包括导磁上板、导磁柱、导磁下板、磁体等

　　3辅助系统包括盆架、压边、接线架、相位塞条。

　　根据法拉第定律，当载流导体通过磁场时，会受到一个电动力，其方向符合弗来明左手定则，力与电流、磁场方向互相垂直，受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。当音圈输入交变音频电流时，音圈受到一个交变推动力产生交变运动，带动纸盆振动，反复推动空气而发声。

　　使电动式扬声器的振膜发生振动的力，即为磁场对载流导体的作用力，这个效应我们称它为电动式换能器的力效应，其大小由下式规定：

　　F=BLi

　　式中：B为磁隙中的磁感应密度(强度)，其单位为N/(A.m)<牛顿/(安培。米)又称为特斯拉(T)

　　L为音圈导线的长度，单位：米

　　i为流经音圈的电流，单位：安培

　　F为磁场对音圈的作用力，单位：牛顿

　　但是，在通电音圈受力运动的同时，由于会切割磁隙中的磁力线从而在音圈内产生感应电动势，这个效应我们称它为电动式换能器的电效应，其感应电动势的大小为：

　　е=Вiν

　　式中：v为音圈的振动速度，其单位为：米/秒

　　е为音圈中感应电动势，单位为：伏特

　　电动式扬声器力效应与电效应是同时存在、相伴而行的。

　　其它扬声器工作原理：

　　〈一〉磁式扬声器：亦称舌簧扬声器，其结构如图4所示，在永磁体两极之间有一可动铁心的电磁铁，当电磁铁的线圈中没有电流时，可动铁心受永磁体两磁极相等级吸引力的吸引，在中央保持静止;当线圈中有电流流过时，可动铁心被磁化，而成为一条形磁体。随着电流方向的变化，条形磁体的极性也相应变化，使可动铁心绕支点作旋转运动，可动铁心的振动由悬臂传到振膜(纸盆)推动空气热振动。

　　〈二〉静电扬声器：它是利用加到电容器极板上的静电力而工作的扬声器，就其结构看，因正负极相向而成电容器状，所以又称为电容扬声器。如图所示，有两块厚而硬的材料作为固定极板，极板上有此可以透过声音，中间一片极板则用薄而轻的材料作振膜(如铝膜)。将振膜周围固定、拉紧而与固定极保持相当距离，即使在大振膜上，亦不致与固定极相碰。

　　在两电极间原有一直流电压(称之为偏压)。若在两电极间加由放大器输出的音频电压，与原来的输出电压相重叠，形成交变的脉动电压，这个脉动电压产生于两极间隙吸引力的强弱变化，而振膜因此振动而发声。

　　静电扬声器的优点是整个振膜同相振动，振膜轻，失真小，可以重放极为清脆的声音，有很好的解析力、细节清楚、声音逼真。它的缺点是效率低，需要高压直流电源，容易吸尘，振膜加大失真亦会加大，不适合听摇滚、重金属音乐，价格相对贵一些。

　　〈三〉压电扬声器：利用压电材料的逆压电效应而工作的扬声器称为压电扬声器。电介质(如石英、酒石酸钾钠等晶体)在压力作用下发生极化使两端表面间出现电势差的现象，称之为压电效应。它的逆效应，即置于电场中的电介质会发生弹性形变，称为逆压电效应或电致伸缩。

　　压电扬声器同电动式扬声器相比不需要磁路，和静电扬声器相比不需要偏压，结构简单、价格便宜，缺点是失真大而且工作不稳定。

　　〈四〉离子扬声器：在一般的状态下，空气的分子量中性的、不带电。但经过高压放电后就成为带电的粒子，这种现象称游离化。把游离化的空气利用音频电压振动，则产生声波，这就是离子扬声器的原理。

　　为了离子化，就要加20MHz的高频电压，而在其上重叠音频信号压电。可见，离子扬声器由高频振荡部分，音频信号调制部分，放电腔及号筒组成。

　　放电腔采用将直径8mm的石英棒在中心开孔，开成石英管，将一个电极插入其中，另一个电极所示，呈圆筒形套在石英管外面，由于采用无声放电形式，只有中心的针头电极有损耗，可以定期更换中心电极。离子扬声器与其他扬声器不同之处在于没有振膜，所以瞬态特性和高频特性都很好，但结构太复杂。

　　〈五〉火焰扬声器：当空气和煤气燃烧的火焰通过电极，电极加有直流电压和高频信号，火焰受音频信号调制而发声。火焰几乎无质量，声音动态极好。但它有致命的缺点：不安全，不方便。

　　〈六〉气流调制扬声器：又称气流扬声器。它是利用压缩空气作能源，利用音频电流调制气流发声的扬声器。它由气室、调制阀门、号筒和磁路组成。压缩空气气流由气室经过阀门里，受外加音频信号调制，使气流的波动按照外加音频信号而变化，同时被调制的气流经号筒耦合，以提高系统的效率。它主要用做高强度噪声环境试验的声源或远距离广播等。

　　〈七〉磁致失真扬声器。这是一种特殊的强磁体，它能在磁场作用下振动发声。

　　扬声器的种类

　　电动号筒式扬声器

　　电动号筒式扬声器又称为高音喇叭，其构造如图1所示。主要由磁路系统、振动系统和助音筒三部分组成。磁路系统和振动系统装在一起，称为发音头。发音头和助音简可以分开，各成一体。

　　磁路系统由永久磁铁和软铁组成，磁场集中在缝隙处。振动系统由带着音圈的振动膜构成，音圈位于磁隙正中。音频电流通过音圈时，受磁场力的作用，音圈便带动振动膜前后运动，使空气发生振动。由于发音头前面装有助者简，可使空气共鸣，从而发出宏亮的声音。

　　电动纸盆式扬声器

　　电动纸盆式扬声器又称为低音喇叭，其构造如图2所示。主要由磁路系统和振动系统两部分组成。

　　磁路系统由环形永久磁铁和软铁组成，磁场集中在缝隙处。振动系统由带着音圈的纸盆构成，弹性片把音圈固定在磁隙的正中。有音频电流通过时，音圈在磁场力的作用下，带着纸盆前后运动，从而发出声音。

　　组合式扬声器

　　为了提高放音质量，扩展有效频率范围，通常将几只不同频率响应范

　　围的扬声器组合在一起，装入同一助音箱内，构成组合音箱。它可以使得在整个音频范围内的频率响应曲线得到显著改善。

　　扬声器的基本特征

　　(1)扬声器有两个接线柱(两根引线)，当单只扬声器使用时两根引脚不分正负极性，多只扬声器同时使用时两个引脚有极性之分。

　　(2)扬声器有一个纸盆，它的颜色通常为黑色，也有白色。

　　(3)扬声器的外形有圆形、方形和椭圆形等几大类。

　　(4)扬声器纸盆背面是磁铁，外磁式扬声器用金属螺丝刀去接触磁铁时会感觉到磁性的存在;内磁式扬声器中没有这种感觉，但是外壳内部确有磁铁。

　　(5)扬声器装在机器面板上或音箱内。

　　扬声器的安装技巧

　　号筒式扬声器在农村和城镇的一些集市上仍在广泛使用，而号筒式扬声器的音膜一旦损失后，要保证音膜位置的正确安装下面介绍一种方法，能够比较容易地解决这个问题。安装可分两步进行。

　　第一步，选取适当厚度纸张，裁两条宽松~10mm，长度比中心片的直径大20mm的纸条。然后把两纸条互相垂直地放在中心片上(位置要取中)。为了防止它们移动，可用一点浆糊把它们粘住。将纸条的两端插入磁隙中。把音膜上的音圈对准磁隙，轻轻压下去。由于纸条的存在，这时音圈的位置正好在磁隙中间，而不会偏斜。在音膜边缘上测涂上测涂上万能胶，并把音头的上盖盖好。对正螺孔，把螺拧紧。并在适当位置记好上盖上与音头的相对位置。放置8小时，待万能胶完全干透后，便可拧开螺丝，取下上盖。这时，音膜已粘在上盖上了。

　　第二步，把引线焊在接线柱上。取下两张纸条，然后把上盖盖回去，注意对准原来所做的记号。这时可用万用表R×挡或1.5V干电池，一边不断碰触两接线柱，发出喀喀声，一边轻敲上盖，至喀喀声达最大，而且没有摩擦声音时，便可逐渐拧紧固定螺丝。在拧螺丝时，应对称地轮换旋紧，而不应将一只螺丝旋得很紧以后，再去旋紧第二只螺丝。