主题：关于倒相式音箱一个历史悠久的错误认识

是因为你对理论上的东西还认识不够，所以才说出具有“历史性错误”特征的观点来！！

 "很多倒相音箱回放的声音很闷，很乱，造成这种情况的原因就是箱体内谐振的空气在大动态振动时，由于箱体的特殊形状导致在箱体内部的多次反射中产生了大量的奇次谐波，这些奇次谐波产生了复杂而混乱的共鸣，这就是箱体设计不良的典型结果."

实在没有想明白如何产生奇次谐波,而又不会不产生偶次谐波,还有混乱复杂的共鸣，是说驻波吗？如果是，驻波是谐波产生的吗？感觉大部分文字嘛，就是为了证实自己观点对,不断用各种想当然的论点来证据自己。

 乱了

有点晕...

认真总结学习中...

支持上楼说法呀！把亥姆霍兹共鸣器的基本前提条件都说出来了，不错呀！

以前的全白学了

复杂了

学习加灌水

这些基本概念的讨论,对大家会有很多帮助的!

另外一点,不是别人贴什么就"学习"

很多文章是"不严谨",甚至是"错误"的,因此要加强判断能力,最好能积极的做些"求证".


"论坛有风险,学习需谨慎"

 

"论坛有风险,学习需谨慎"
同感，同感；知己呀1

  我也认为这句话没什么问题, 因为它关键指出了是声波---经箱体内部转换(反射或其他过程)---从倒管口辐射出来----与正面声波叠加.
  应该说还是比较严谨的, 只是它对内部的变化没有加以详细解释,这对于普通读者和初学者来说是足够了,因为一般文章都是科普读物,解释得太详细读者反而摸不着头脑,也失去了阅读的兴趣. 举个例子,一个人读大学的过程可以描述成, 他考上了大学--进去呆了四年---毕业出来了. 但是较真的人会挑毛病:一个人进了大学后不学习只是呆四年能毕业吗?挑毛病的人没搞清楚黑箱过程的合理性.

另外作者在后文还有一系列错误,例如他分析说" 而倒相管的形状，虽然在理论上不影响回放的效果。但实际上，非圆形的倒相管，例如方形、条形等等，由于存在尖锐的棱角，会由于气流的高速运动产生剧烈的摩擦声。而有些倒相管采用了特殊的双曲线设计，就是因为双曲线管道在流过高速气流时，发生的摩擦最小，所以比较适合做一些超低频调谐的倒相管"

这段乍一看挺有道理, 实际上属于作者主观臆想之论. 因为我以前就曾专门研究设计过复杂的倒相管,无论理论实践上都做了不少.与作者讲得恰恰相反,在截面积等的情况下,方形的倒管和条形的都比圆的好!这点是肯定的,因为我在实际做产品时曾反复比较过倒相管噪声,无论主观试听还是客观测试,当时公司所有技术人员都能赞同这一点,用仪器测也是同样的结果,否则新产品的方案是不会通过的.方型管和条形的再比较(严谨得说应该是矩形而不是条形),矩形的又比方形的好, 其失真更小,承受动态更大.

对倒管形状的讨论属于比较高级的范畴,作者能想到这些还是很好的,但是,
能否降低倒管气流噪声的关键,在于倒管形状及内壁能否为气流提供足够的阻尼(但这一依据是相对的,不能生搬硬套),
如无阻尼则易在口外形成湍流, 产生噪声. 双曲线形倒管比直壁形倒管好是事实,但双曲线形为什么好的原因作者却没弄清楚(确切地说,其一,双曲线管开口截面积较大,降低气流速度, 其二,双曲线形管表面积大,提供额外阻尼, 其三,管口为渐变型逐渐增大,提供了声辐射阻抗匹配,对改善声辐射有贡献),而该形状"发生的摩擦最小"却未必,何况气流还不太希望"发生的摩擦最小".当然,管内不能有尖锐形状阻碍物是正确的,只有这点作者说对了.

对倒相箱发声的原理,作者说得基本不错,但用HELMHOLTZ共鸣器来解释显然不妥,倒相箱与HELMHOLTZ共鸣器虽然很像,但却不是一种声学结构,不能混为一谈,寒山前面差不多都讲到了.

在截面积等的情况下,方形的倒管和条形的都比圆的好!这点是肯定的,
这就是为什么那么多古典的音箱及大部分专业音箱喜欢用的原因.(事实)

理论分析似乎没看到过,请大师再深入谈下去!

理论其实前面已经说了一些了. 方形与矩形截面比圆形截面的倒相管好在哪里? 我们知道在用电声类比对倒相管分析时,倒相管可用一个声质量和声阻来表示,声阻分两部分,一是由前后辐射端,也就是管内(箱体内)及管口外的空气提供,另外由倒相管壁提供的摩擦力产生,后面一个因为较小,常被忽略了,但对音质的影响却很重要.

另外,空气作为一种流体, 在倒相管中的流动应该用流体力学理论进行分析,流体的流动一般可分为层流和湍流,层流就是各分层之间互不干扰,湍流好比湍急流动的河水,流体的运动是一团糟的,上面会到下面来,下边的水会到上边,左边的水会去右边,右边的也会去左边,无规律的流动,或者类似混沌的一种状态.流速低的情况下一般是层流,流速逐渐增大后,就渐渐过渡到湍流了,两者的分界可用一个叫做雷诺数的参数的来控制,一般雷诺数低于2000可视作层流,高过2000后,湍流就渐渐发生了.层流与湍流两者之间不是突变,而是渐渐过渡的,(有兴趣的可自行找这方面的资料研究).对于倒相箱我们肯定希望倒管里的空气流动是层流,遗憾的是只有在小音量时才如此,在中等音量输出时空气的流动已经出现干扰,而到大音量输出时状况通常都已变得很恶劣,雷诺数甚至可高达20000以上. 在这种情况下,空气无序的混乱流动,会引起相当严重的流噪声, 也就是我们听到的倒相管气流噪声. 

这种气流噪声相当复杂,一部分是在管内生产的,来源于管内气流的无序或是有序的流动,另一部分是空气喷出倒相管进入外界后,由于临界状况发生变化引起混沌流动(或者可以说成由运动状态突然进入静止状态,空气一下适应不过来,就乱了.好比一个运动的水团突然撞击到静止的地面,就会水花四溅,产生很大的噪声,"哗",还不明白的往地上泼一盆水就懂了:), 这后一部分噪声我们先按下,后面再表,先说前面那部分,在管内产生的.

管内产生噪声的机制为何呢? 前面已经提到了阻尼,这个东西非常重要,没有它流动空气就会不受控制,或者被一点小外力推动就会不受控制的改变运动方向,好像蝴蝶效应那样.实际的倒相箱在重放音乐时,由于频率非常复杂,这些小小的外因也会非常多,音量小时乱流也小,听不出来,功率输出一大,就麻烦了,倒相管内的空气会形成一个个旋涡,这些旋涡的形成,非但产生额外的气流噪声,而且还使瞬态响应变得恶劣,因为倒管内声音不是直接辐射出去的,而是随着小气漩,绕了一个个圈子再出来. 对这些旋涡的形成,有个形象化的类比有助于帮助理解,洗澡时,家里盛满水的浴缸在放水时,你会注意到随着水位下降,水漏那里会开始出现一个旋涡,随着放水过程的进行,旋涡会不断加速,扩大,同时伴随着越来越大的"呼,呼"的噪声,(当然北半球旋涡是右旋的,而在南半球旋涡是左旋的,这是由于地球自转造成的,这里不是主题),在倒相管中,会出现类似澡缸里漏水的情况发生,即出现气流旋涡,澡缸里的旋涡出现,从能量的角度上说,旋涡吸收了一部分澡缸内水位重力势能,转化为旋涡自己的动能(高速旋转流动),结果是使澡缸排水效率降低.那么如何避免旋涡的出现呢? 解决之道是在漏口处提供额外的阻尼,将旋涡的流动瓦解掉,比如说把圆的漏口换成方形的排水口,方形的有四个角,边边之间成90度角,旋涡从一边流入另一边时肯定会受影响,如果你是旋涡的话想想看会流得很不舒服,把音箱倒相管的形状改成方的,也会有同样的效果,另外,方倒相管的截面周长较圆截面的大(在同等面积下),与空气接触面积越大,阻尼越大,也对减少涡流有帮助,这就改善了管内空气的流动,降低了管内空气发出的噪声. 这就是方形或矩形的倒管比圆形的好的原因,但是由于矩形倒相管开模较圆形要困难,厂家在应用时成本肯定会提高,而且圆形的管子比较好找,设计师在调试音箱时也容易更换,所以通常音箱甚至HI-FI音箱,使用圆管设计的还是居多,而绝大多数HI-FI箱的设计,也是在基于圆截面管的基础上进行改进,如设计成渐开的喇叭口形倒相管.

KEF曾设计过这样一种专利的倒相管,它的倒管的内壁布满了凹下的小坑,好像高尔夫球的表面那样, KEF把这种倒相管称为"高尔夫倒相管",其灵感来源于,高尔夫球如果表面被打了小坑,飞行得要比纯圆球体的球要远, 想想似乎很奇怪,实际上是这样的,因为布满小坑的球面在飞行时能够降低空气阻尼,以前公司买过他们一对样品,我仔细观察过,该设计使倒相管失真更低,实际上这也是利用了上面的原理,利用增加小坑,增大与空气接触面积,提供更多阻尼减少涡流. 实际上这种管的情况远非想象那么简单,KEF的设计非常特殊,用我自己的分析,他这种管是利用湍流的生成来阻碍涡流的形成,所谓以毒攻毒,有利也有弊,最终效果如何全凭设计,弄不好会弄巧成拙,难度较高,而且这种管的模具很难做,成本会很高.另外值得提一下,俄罗斯有一种"暴风雪"超空泡鱼雷,运用火箭排气及高速运动将鱼雷前部小水域空化成小气泡,形成湍流,利用该湍流无序区使得鱼雷头部与前方水的阻力大大降低,从而能高速航行.航速能达到200-300节.这是利用类似的原理.

说完了管内,再谈管外的情况,前面提过空气喷出管口后,遇到静止的空气,因为运动状态发生突变,会产生噪声,好像一盆水泼到地上一样, 当然这是一个比较极端的比喻, 解决这个问题的方法是给水运动的变化一个逐渐的过程,比如让这盆水慢慢减速,最后在接触地面,声音不就小得多了,倒相管也是一样,将管口截面设计成渐变形状,让它慢慢变大,让空气的减速,这样一来不就不会有太大的气流碰撞噪声出现了吗,好方法!流速小, 湍流变层流, 这里请注意层流与湍流的讨论一定要是辩证的,我们一般认为湍流有害,然而并不是绝对的,比如前面在分析管内部情况时就分析到小小的湍流降低失真, 获得更高的音质, 因为湍流对提供声阻尼的增益有帮助. 并且,如果湍流运用得当反而有助于减小摩擦阻力,比如高尔夫球和暴雪超空泡鱼雷.

现在拿到管外来看,层流是绝对的要比湍流更好, 但是渐开曲线的选择需要注意, 它既要符合降低噪声的要求,又要符合倒相管设计的初衷,即不可曲率过大,否则作为辅助声辐射的这个倒管空气质量就难以维持了.所以,很多专家研究来研究去,最后发现抛物线比较符合要求,是一个均衡的选择. 是这样的,管子曲率太小,气流噪声降低不明显,管子曲率太大,声辐射效率又下降,低频下潜不够深.并且为了达到同直管相同的调解频率, 渐开管的长度要适当的加长,太长的设计又带来箱体设计新的问题.所以设计的权衡是必要的.

总之,倒相管的声学情况十分复杂, 其研究的要旨,在于获得准确的箱体调谐频率Fb,其研究的进阶,在于如何减少倒管噪声,降低失真. 当然倒相管的存在就是一个先天的不足,无论如何改进设计, 只能改善气流噪声而不可能灭绝. 以上只是粗浅的讨论,权当抛砖引玉. 对基本形状的设计,我做了一个表,放在资料室里,有兴趣的可以下载,共简单比较了六种不同截面形状的倒相管(截面积相同),其中,正六边形与三角形因为应用极其罕见,所以不予讨论.

下载贴链接: http://www.nju520.com/bbs/dispbbs.asp?boardid=6&id=15368&page=1&star=1

其实这些问题在南大的〈声学基础〉，马先生的〈声学手册〉及〈现代声学理论基础〉上都能找到答案！

相同截面积的情况下，矩形管的周长〉=正方管的周长>圆管的周长，当声波在非刚性壁面的管中传输时，L/s（L为管的周长，s为管的截面积）越大意味着管壁对声波的衰减越大，也就是说方形管在抑制高次波上要优于圆形管，
但我们也应该看到同样方形管对于主波((0,0)次波）的衰减也会高于圆形管，这里就存在一个取舍的问题，通常PA产品工作声压较高，此时管内的高次声波带来的问题比较严重，因此采用方形管有利于这一问题改善。而一般的民用产品工作声压较低，管内高次声波带来的问题不那么显著，希望低频部分足够分量，即不要过多的衰减管内主波，因此更多的选择了圆形管。

当然，最初的选择未必考虑到以上的因素（我们现在讨论这个问题有马后炮的意思）但最终的结果却室最科学的。

关于倒相管选择似乎可以这样揣测，最初的倒相管也许就是方形的，因为无论从材料从制作，在最初的生产条件下用木板钉出来是最简单的，随着塑料工业的发展，圆管的制作和安装变的简单，使其使用在音箱上成为可能，但由于塑料圆管相对较薄，刚性不能满足高声压工作的要求，即使能够满足要求，其所需成本会远高于木材制作出来的管子。因此就导致上述情况的出现，

以上只是揣测，具体原因是什么，天知道！

国明，够晚啊，抢了我的板凳！

研究倒相管的可说基本上分作两派,一派是运用理论声学去分析,如马老使用声学原理去分析倒相管内的"高次波",简称"理声派",初哥也是代表. 另一派是流体力学方法去研究,代表人物应该是加拿大的范德酷, 我也学着使用流体力学的角度去解释,简称"流体派",基本上异曲同工.但是用声学理论去分析,我以为不够全面,因为"高次波"只是倒相管噪声的一种,或者说一小部分,(实际在试听中,经常听到设计不良的倒相管发出"謦,謦,謦"类似铜钹那种高频噪声即是,然而倒相管还有扑扑的低频噪声,该种就不属于高次波.),倒相管实际上是一个非线性流体问题,与外界存在质量与能量交换,所以用流体角度去分析比较可靠和全面.从近年AES上的专家们对倒相管的研究来看, 流体派还是占绝大多数. 音箱设计软件对倒相管的设计,有些使用高次波声学理论,如LEAP, 还有的使用流体原理,如SOUNDEASY,各有所长. 个人感觉使用流体力学方法视界较不易受限.理声派对处理倒相管口动态压缩问题不占优势,但流体派将本属于声学范畴的倒相管变成了另一个问题,对声学辐射有时把握不好.

这篇文章的争议还蛮大啊

言之有理

学习中