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微型扬声器的工作原理

2020-12-31

  微型扬声器在全世界每年的产量数以亿计,它在通信、广播、教育、日常生活等方面有广泛的用途。对从事扬声器的设计、制造的技术人员来说,对扬声器的理论、实践、工艺等方面需要深入,对系统全面的了解。有人讲扬声器很简单,不过是雕虫小技,谁都可以生产扬声器,这话不能说全无道理,声学本来就是一个小学科,扬声器更是一个小器件。不过十几个到几十个部件,生产的门槛的确不高,单问题的另一面是扬声器又不容易做好。


  扬声器是一个电声器件,是电声学研究的内容之一。电声学是包括电子学、声学、电磁学、磁学等的交叉学科。扬声器虽然只有不多的几十个部件,但是其复杂繁难的程度远远超过我们的想象,这是因为以下几点:


  (1)微型扬声器的能量转换层次多,反馈多。通常遇到的器件能量转换只是一种一次。例如电动机是将电能转换为机械能。发动机是将机械能转换为电能。电灯是将电能转换为光能。电池是将化学能转换为电能,这里发生的只是一种能量向另一种能量的转换。而扬声器有所不同,他


  是将电能转换为机械能,再将机械能转化成电能,这是在诸种转换器中不常见的。它的层次多、反馈多自然带来系统的复杂性和多样性。在一个扬声器系统中同时存在电学部分、声学部分、能和力学部分(机械振动部分)。


  (2)微型扬声器工作状态不仅是静止的,而且是振动的,这种振动又是在三维空间。这个三维空间的振动系统具有多个边界条件,因此它的振动分析极为复杂,一般的数学工具已不够用。荷兰学者Frankort等导出锥体微分方程,具有14个变量的联立一阶微分方程,而且扬声器的振动还与频率和时间有关,实际上它处于多维空间之中。


  (3)微型扬声器振动系统只在低频区为一集中参数系统。在频率升高时振动系统不再是刚体。在分析扬声器时,常采用等效电法,将扬声器看


  成由集中参数组成的等效电路。因此我们对电路理论是熟悉的,所以用电路理论来分析扬声器会得心应手。在分析微型扬声器振动时,假设扬声器是一个刚体,这样扥洗起来相对方便。但是上述的假设只是在地音频段是合适的,在频率升高时,扬声器不再是集中参数元件,扬声器振膜会出现分割振动。因此在高频段,由刚体振动假设导出的分析一律失效,由等效电路推出的公式失效。分布参数系统的特点还在于这些分散元件并不是彼此无关的。具体来说,振膜上的每一点振动都不相同,每一点振动都有不同的振幅与相位,而每一点又相互影响。


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