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常见扬声器的发展

2016/11/29 18:22:56

扬声器又称“喇叭”。是一种十分常用的电声换能器件,在发声的电子电气设备中都能见到它。扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件,而对于音响效果而言,它又是一个最重要的部件。尽管是如此简单的一个器件,它的发展也不是一蹴而就的,而是经过了漫长的研究和无数人的心血,逐步走向成熟和进步。发明扬声器是为了能够让“原音重现”,不过尽管经过了无数科学家的努力,这个目标至今仍未完全达成,反而是不同的发声方式,不同的制造方法与材料运用,使得喇叭百花齐放,成为音响世界中最辉煌灿烂的一块园地。扬声器分为内置扬声器和外置扬声器。外置扬声器即一般所指的音箱,内置扬声器是指MP4播放器具有内置的喇叭。扬声器的种类很多,按其换能原理可分为电动式(即动圈式)、静电式(即电容式)、电磁式(即舌簧式)、压电式(即晶体式)等几种。
电动式扬声器
电动式扬声器是于1874年1月20日申请的扬声器原型专利。此种扬声器是让带支撑系统的音圈处于磁场中,以便使振动系统保持轴向运动。当时主要用于继电器而不是扬声器领域。1877年12月14日, Siemens申请了号筒专利,在一个移动的音圈上面附着一个羊皮纸作为声音辐射器,羊皮纸可以制成指数型锥体形状,这是第一个留声机时代的号筒实型。
在过去的几十年间,电动式扬声器的基本原理没有变化,只是改进了设计细节及零件。频响范围动态范围等方面较老产品有了长足的发展。电动式扬声器以结构简单,音质优秀,成本低,动态大已经成为目前市场主流。
静电式扬声器
静电扬声器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。扬声器作为一个电声换能器件,我们就不得不从人类懂得电与声的转换关系开始说起。早在1837 Page就开始应用电磁体发声。但人类真正知道电与声转换的神奇是在1876年2月14日,Alexander Graham Bell提出了历史上最重要的一份专利“电话”之后,该项发明让人类的声音从此可以传到比叫喊更远的地方。电与声的转换关系从此后深入人心,研究的人也就越来越多。
为了更好的回放记录被记录下的声音,1910年,S. G. Brown将驱动力和振膜分离,发明了armature’电枢耳机。而在1910年,Baldwin 又发明了balanced armature平衡电枢耳机。电枢式耳机是在一个U型的磁铁的中间架设可移动铁片(电枢),当电流流经线圈时电枢会受磁化与磁铁产生吸斥现象,并同时带动振膜运动。1917年,Wente 和Thuras设计了电容式麦克风。到了20世纪30年代中期,根据电容式麦克风原理,静电扬声器面世。
静电单体由于质量轻且振动分散小,所以静电扬声器工作于中高频段,音质轻盈细致,富有特色,很容易得到清澈透明的中高音。但是它的效率不高,声压输出低,动态小,成本较为昂贵也是其弱项。
带式扬声器
在电动式扬声器、电磁式扬声器技术逐渐成型期间,人们开始明白了理想的换能器应当使用可以通过电流的薄片振动膜,大家开始构思带式扬声器。
带式扬声器主要应用于中高频段,由于其频响曲线平直,高频上限极高,有着非常好的瞬态效果,因此可以方便的形成线性声源。
海尔式扬声器是第四种辐射方式。它是很高雅的带状喇叭变形物。它是在两张塑料薄膜之间,上下往复地印刷铝薄膜导体。有如手风琴式的曲折皱褶,放置在与振膜垂直的强磁场中,不使振膜全体同相的作前后振动,而是作与声波辐射方向垂直的横方向振动,并与相邻导体作反方向的振动 对一个皱褶的振动进行研究,就可以知道在最初的半周进入皱褶之间的空气按菲格(Fresnel,又译菲涅耳)原理被放出,下半周皱褶变宽,使空气进入其中,这就像将乒乓球放在手中按动时球就不会飞到远处,但将球夹在手指中间,上下挤动使之弹出,就可以飞得很远一样。与这一原理相同,力阻抗低的(轻的)空气,在振膜处被前后推动,按菲格原理,能被很好的吹跑。振膜小时可以有很高的效率,但对低音频重放困难,低频下限约为100Hz。

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