揚聲器工作原理

電動式揚聲器工作原理：

    電動式揚聲器又稱為動圈式揚聲器；它是應用電動原理的電聲換能器件；它是目前運用最多、最廣泛的揚聲器，究其原因主要有三條：

1.電動式揚聲器結構簡單、生產容易，而且本身不需要大的空間，導致價格便宜，可以大量普及。

2.這類揚聲器可以做到性能優(yōu)良，在中頻段可以獲得均勻的頻率響應。

3.這類揚聲器在不斷改進中，幾十年揚聲器發(fā)展史，就是揚聲器設計、工藝、材料不斷改進的歷史，也是性能與時俱進的歷史。

    電動式揚聲器其形狀大多是錐形、球頂形；錐形揚聲器（cone speaker）的結構。

錐形揚聲器的結構可以分為三個部分：

    1>振動系統(tǒng)包括振膜、音圈、定心支片、防塵罩等；

    2>磁路系統(tǒng)包括導磁上板、導磁柱、導磁下板、磁體等；

    3>輔助系統(tǒng)包括盆架、壓邊、接線架、相位塞條。

    根據(jù)法拉第定律，當載流導體通過磁場時，會受到一個電動力，其方向符合弗來明左手定則，力與電流、磁場方向互相垂直，受力大小與電流、導線長度、磁通密度成正比。當音圈輸入交變音頻電流時，音圈受到一個交變推動力產生交變運動，帶動紙盆振動，反復推動空氣而發(fā)聲。

    使電動式揚聲器的振膜發(fā)生振動的力，即為磁場對載流導體的作用力，這個效應我們稱它為電動式換能器的力效應，其大小由下式規(guī)定：

    F=B L i

    式中：B為磁隙中的磁感應密度（強度），其單位為N/（A.m）<牛頓/（安培.米）>又稱為特斯拉（T）

    L為音圈導線的長度，單位：米

    i為流經音圈的電流，單位：安培

    F為磁場對音圈的作用力，單位：牛頓

    但是，在通電音圈受力運動的同時，由于會切割磁隙中的磁力線從而在音圈內產生感應電動勢，這個效應我們稱它為電動式換能器的電效應，其感應電動勢的大小為：

    е=Вiν

    式中：v為音圈的振動速度，其單位為：米/秒

    е為音圈中感應電動勢，單位為：伏特

    電動式揚聲器力效應與電效應是同時存在、相伴而行的。

其它揚聲器工作原理：

〈一〉磁式揚聲器：亦稱“舌簧揚聲器”，其結構如圖4所示，在永磁體兩極之間有一可動鐵心的電磁鐵，當電磁鐵的線圈中沒有電流時，可動鐵心受永磁體兩磁極相等級吸引力的吸引，在中央保持靜止；當線圈中有電流流過時，可動鐵心被磁化，而成為一條形磁體。隨著電流方向的變化，條形磁體的極性也相應變化，使可動鐵心繞支點作旋轉運動，可動鐵心的振動由懸臂傳到振膜（紙盆）推動空氣熱振動。

〈二〉靜電揚聲器：它是利用加到電容器極板上的靜電力而工作的揚聲器，就其結構看，因正負極相向而成電容器狀，所以又稱為電容揚聲器。如圖所示，有兩塊厚而硬的材料作為固定極板，極板上有此可以透過聲音，中間一片極板則用薄而輕的材料作振膜（如鋁膜）。將振膜周圍固定、拉緊而與固定極保持相當距離，即使在大振膜上，亦不致與固定極相碰。

    在兩電極間原有一直流電壓（稱之為偏壓）。若在兩電極間加由放大器輸出的音頻電壓，與原來的輸出電壓相重疊，形成交變的脈動電壓，這個脈動電壓產生于兩極間隙吸引力的強弱變化，而振膜因此振動而發(fā)聲。

    靜電揚聲器的優(yōu)點是整個振膜同相振動，振膜輕，失真小，可以重放極為清脆的聲音，有很好的解析力、細節(jié)清楚、聲音逼真。它的缺點是效率低，需要高壓直流電源，容易吸塵，振膜加大失真亦會加大，不適合聽搖滾、重金屬音樂，價格相對貴一些。

〈三〉壓電揚聲器：利用壓電材料的逆壓電效應而工作的揚聲器稱為壓電揚聲器。電介質（如石英、酒石酸鉀鈉等晶體）在壓力作用下發(fā)生極化使兩端表面間出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象，稱之為“壓電效應”。它的逆效應，即置于電場中的電介質會發(fā)生彈性形變，稱為“逆壓電效應”或“電致伸縮”。

    壓電揚聲器同電動式揚聲器相比不需要磁路，和靜電揚聲器相比不需要偏壓，結構簡單、價格便宜，缺點是失真大而且工作不穩(wěn)定。

〈四〉離子揚聲器：在一般的狀態(tài)下，空氣的分子量中性的、不帶電。但經過高壓放電后就成為帶電的粒子，這種現(xiàn)象稱游離化。把游離化的空氣利用音頻電壓振動，則產生聲波，這就是離子揚聲器的原理。

    為了離子化，就要加20MHz的高頻電壓，而在其上重疊音頻信號壓電。可見，離子揚聲器由高頻振蕩部分，音頻信號調制部分，放電腔及號筒組成。

    放電腔采用將直徑8mm的石英棒在中心開孔，開成石英管，將一個電極插入其中，另一個電極所示，呈圓筒形套在石英管外面，由于采用無聲放電形式，只有中心的針頭電極有損耗，可以定期更換中心電極。離子揚聲器與其他揚聲器不同之處在于沒有振膜，所以瞬態(tài)特性和高頻特性都很好，但結構太復雜。

〈五〉火焰揚聲器：當空氣和煤氣燃燒的火焰通過電極，電極加有直流電壓和高頻信號，火焰受音頻信號調制而發(fā)聲?；鹧鎺缀鯚o質量，聲音動態(tài)極好。但它有致命的缺點：不安全，不方便。

〈六〉氣流調制揚聲器：又稱氣流揚聲器。它是利用壓縮空氣作能源，利用音頻電流調制氣流發(fā)聲的揚聲器。它由氣室、調制閥門、號筒和磁路組成。壓縮空氣氣流由氣室經過閥門里，受外加音頻信號調制，使氣流的波動按照外加音頻信號而變化，同時被調制的氣流經號筒耦合，以提高系統(tǒng)的效率。它主要用做高強度噪聲環(huán)境試驗的聲源或遠距離廣播等。

〈七〉磁致失真揚聲器。這是一種特殊的強磁體，它能在磁場作用下振動發(fā)聲。