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----  扬声器的最高可能效率  (http://nju520.com/bbs/dispbbs.asp?boardid=17&id=796)

--  作者:ephemera
--  发布时间:2006-3-11 0:26:09
--  扬声器的最高可能效率

启迪来源:把热能转换为机械能,可能的最高效率就是卡诺循环的热效率。只要高低温热源的具体温度一确定,热机的效率极限就是一个确定的值。

Ephemera第一猜想:无论是电能转换为机械能,还是机械能转换为声能,在理论上都应该存在一个类似于卡诺循环的理想换能过程,并可以分别从这两个理想换能过程中推导出各自换能效率的极限。把扬声器两次能量转换的理想效率相乘,就应该得到把电能变为声能的效率极限。

Ephemera第二猜想:任何形式的能量转换,都存在其换能效率的极限。此极限值应该是相应理想换能过程的效率。这个所谓的“理想换能过程”,应该是一个可逆的过程。


--  作者:kenhan
--  发布时间:2006-3-11 8:00:43
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如果将扬声器的两次能量的转换的理想效率相乘,我个人觉的不对,不知是我对卡诺循环的理解不够,能否请EPHEMERA将卡诺循环详细的理解讲来听听.


--  作者:一个老兵
--  发布时间:2006-3-11 9:07:19
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这个问题拉出来讨论讨论是很好的.

我印象中的说法是:

号筒扬声器的电声转换效率的最大值是20%.

记得有同事试过混响室法,对某个号筒扬声器的结果是15%吧.

纸盆扬声器就比较惨了.中音频的一个频带上没超过4%吧.

我当时在工厂,大家没把这当回事.

我估计南京大学的电声学方面的教授一定有很多数据,也一定能讲清楚原由的.

我的印象是电机转换效率原则上和别的没什么不一样,

而机声转换渉及声波辐射,这是主要的焦点.


--  作者:gswc88
--  发布时间:2006-3-11 13:15:39
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以下是引用ephemera在2006-03-11 00:26:09的发言:

启迪来源:把热能转换为机械能,可能的最高效率就是卡诺循环的热效率。只要高低温热源的具体温度一确定,热机的效率极限就是一个确定的值。

Ephemera第一猜想:无论是电能转换为机械能,还是机械能转换为声能,在理论上都应该存在一个类似于卡诺循环的理想换能过程,并可以分别从这两个理想换能过程中推导出各自换能效率的极限。把扬声器两次能量转换的理想效率相乘,就应该得到把电能变为声能的效率极限。

Ephemera第二猜想:任何形式的能量转换,都存在其换能效率的极限。此极限值应该是相应理想换能过程的效率。这个所谓的“理想换能过程”,应该是一个可逆的过程。

能否将卡诺循环详细介绍一下,详细介绍一下你的猜想,谢谢


--  作者:ephemera
--  发布时间:2006-3-11 19:11:18
--  卡诺循环简介

卡诺在1824年提出了一个由四个理想的可逆过程构成的热动力循环,1.定温膨胀过程,让工质在温度T1下从相同温度的高温热源中吸入热量;2.绝热膨胀过程,工质在温度从T1下降到T2的过程中继续膨胀;3.定温压缩过程,工质在温度T2下向同温度的低温热源排出热量;4.绝热压缩过程,工质在压缩中温度从T2上升到T1,从而完成一个循环。这就是卡诺循环。
卡诺通过对这个循环的分析,得出了两个重要结果:(1)卡诺循环的热效率与所采用工质无关(后来被称为卡诺定理);(2)卡诺循环的热效率等于(T1-T2)/T1,它是一切在相同温度界限之间任何循环的最高极限。这两个结论后来都由克劳修斯作出了完美的证明。
在卡诺的年代,工业生产的原动力主要是热机(卡诺的论文发表60年后,才诞生交流异步感应电动机;远距离送电的方法也是在1882年才由法国人德普勒发现的)。卡诺循环为各种热机如何提高效率指明了方向,在当年曾经是机械工程师的灯塔,功不可没。


--  作者:一个老兵
--  发布时间:2006-3-13 8:12:21
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请初哥来论一论啊.
--  作者:kenhan
--  发布时间:2006-3-13 13:31:11
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如果按卡诺循环的原理的话,就要就我们的喇叭振膜是一个绝对的刚体?不知对否
--  作者:音响初哥
--  发布时间:2006-3-14 1:36:54
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以下是引用一个老兵在2006-03-13 08:12:21的发言:
请初哥来论一论啊.

有老兵老师在这,实在不敢放肆啊!但既然老兵老师既然点到不说两句也不好,就当在学校时被老师点名回答问题吧(回答错了,千万别罚站哦)!

个人感觉效率问题的确是扬声器的一个瓶颈,扬声器涉及两次能量转换,由电向力转换和由力向声转换,每次转换的效率应与阻抗的匹配程度有关,现在的难点在于力学部分是个并联的谐振系统,导致几乎所有频段(谐振部分除外)电学阻抗和力学阻抗的严重失配,这一部分的效率必然很低;再看看第二次转换,实际上是振动系统的力阻抗和空气辐射阻之间的匹配关系,我们知道要做到匹配,起码要求扬声器的振膜具有和空气同样的密度,到现在为止,还没看到这样的材料诞生。以上两次转换的阻抗严重失配也就必然导致扬声器的效率低下。

我们现在其实能做的是如何尽量的提高阻抗的匹配程度,如号筒(当然只是声阻抗的变化)等,都是经证明有效的的解决方案,我们还有没有其他的方案呢?这点,就是扬声器的工程师共同面对的问题了!


--  作者:一个老兵
--  发布时间:2006-3-14 8:27:16
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初哥的议论很有条理,在第二条上,完全同意.

第一条上,就是电机转换效率上,有没有潜力可挖呢?

楼主的题目是好的,所揭示的设想大胆,还是请大学教授和老师们

探索.


--  作者:松香味
--  发布时间:2006-4-9 22:46:20
--  基本问题2--功率放大器和扬声器在功率上的搭配
值得讨论的问题,顶上去!!
--  作者:松香味
--  发布时间:2006-4-16 21:23:07
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扬声器的最高效率,还和单元磁钢磁隙中最高可以达到多少高斯?单元振盆材料(包含音圈)最小质量可以是多少等有关系吧?
--  作者:kenhan
--  发布时间:2006-4-17 7:38:25
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--  作者:音响初哥
--  发布时间:2006-10-1 22:39:43
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振动系统力阻抗和空气辐射阻抗的不匹配,也是扬声器失真的部分原因吧


--  作者:y12356
--  发布时间:2006-10-7 12:12:31
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以下是引用ephemera在2006-03-11 00:26:09的发言:

启迪来源:把热能转换为机械能,可能的最高效率就是卡诺循环的热效率。只要高低温热源的具体温度一确定,热机的效率极限就是一个确定的值。

Ephemera第一猜想:无论是电能转换为机械能,还是机械能转换为声能,在理论上都应该存在一个类似于卡诺循环的理想换能过程,并可以分别从这两个理想换能过程中推导出各自换能效率的极限。把扬声器两次能量转换的理想效率相乘,就应该得到把电能变为声能的效率极限。

Ephemera第二猜想:任何形式的能量转换,都存在其换能效率的极限。此极限值应该是相应理想换能过程的效率。这个所谓的“理想换能过程”,应该是一个可逆的过程。

根据EPH第一猜想,电能转换为机械能效率是可直接引用直流电机效率公式,查查书就能找到。机械能变声能效率这是一个可变极限公式,因为不同频带的声幅射阻抗不同,声幅射阻抗就是效率极限的限制点。


--  作者:潜水艇
--  发布时间:2006-10-10 17:09:53
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以下是引用音响初哥在2006-03-14 01:36:54的发言:

有老兵老师在这,实在不敢放肆啊!但既然老兵老师既然点到不说两句也不好,就当在学校时被老师点名回答问题吧(回答错了,千万别罚站哦)!

个人感觉效率问题的确是扬声器的一个瓶颈,扬声器涉及两次能量转换,由电向力转换和由力向声转换,每次转换的效率应与阻抗的匹配程度有关,现在的难点在于力学部分是个并联的谐振系统,导致几乎所有频段(谐振部分除外)电学阻抗和力学阻抗的严重失配,这一部分的效率必然很低;再看看第二次转换,实际上是振动系统的力阻抗和空气辐射阻之间的匹配关系,我们知道要做到匹配,起码要求扬声器的振膜具有和空气同样的密度,到现在为止,还没看到这样的材料诞生。以上两次转换的阻抗严重失配也就必然导致扬声器的效率低下。

  我们现在其实能做的是如何尽量的提高阻抗的匹配程度,如号筒(当然只是声阻抗的变化)等,都是经证明有效的的解决方案,我们还有没有其他的方案呢?这点,就是扬声器的工程师共同面对的问题了!

就是这样。接近核心了


--  作者:谁是谁
--  发布时间:2006-10-10 22:14:47
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以下是引用潜水艇在2006-10-10 17:09:53的发言:

就是这样。接近核心了

核心在哪里?潜水艇说说!!


--  作者:音响初哥
--  发布时间:2006-10-16 1:27:13
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以下是引用电声在2006-10-12 00:45:02的发言:

这个应该是电声换能效率低的主要原因吧。。

不是全部的话,就应该是部分吧!呵呵
--  作者:reqius
--  发布时间:2007-3-14 17:39:35
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以下是引用谁是谁在2006-10-10 22:14:47的发言:

核心在哪里?潜水艇说说!!

阻抗失配相关因素吧?
--  作者:haixian
--  发布时间:2007-3-16 7:34:01
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Haixian 电动式扬声器效率定理:

任何电动式扬声器的最高效率不会大于下列公式:η < Re( (R-Ry)/R)

其中: η 为效率,Ry 为扬声器无磁场时的复阻抗,R 为有磁场时的复阻抗。Re 表示该式的实部。

解释:

1.  该定理有待证明,但物理意义很明确。

2.  该系统物理现象可逆。公式同样适用。符合Ephemera 的要求。

3.  Ry为扬声器组装好后,无磁场时的音圈复阻抗。与频率和结构有关。低频时实部就是直流电阻,虚部可忽略不计。高频时实部可达直流电阻的数倍。

4.  RRy 都可以用变频率的LCR表实测。

该式实际是很严谨和科学的。也有一定的实践指导意义。如果有兴趣我们可以一起再讨论一下。

前面的Haixian定理,是仿照Ephemera的幽默。哪位要是见到书上有这个公式,赶快帮我删了,以免打官司。


--  作者:dcl
--  发布时间:2007-4-9 16:25:20
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揚聲器的效率一般隻有5%左右