主题：音箱的振动和振动的测量

 

              新话题：音箱的振动的原因和改善、振动的测量

记得莫尔斯说过这样的话：整个声学可以说就是振动学。

对于音箱来说也确实如此。一方面，我们要千方百计的使扬声器单元很好的振动起来，尽可能的还原出高保真的声波；另一方面，我们还要千方百计的减少扬声器单元的分割振动和音箱的箱体振动等等有害振动。

所以，在一定意义上讲可以说我们是在和振动做斗争。

自从人类发明音箱以来，我们在和音箱的振动所做的斗争，已从音箱的结构、形状发展到新型材料的应用，确实也是取得了很大的进步。当然，所付出的代价也是很高的了。

不过，和音响系统中的电子产品所取得的巨大进步相比，就要大大逊色了。

特别是在我们国家，在这方面的研究和取得的进展，和国外相比就不多见了。

我们国家也是一个人才辈出的国家，肯定有很多有识之士在做着这方面的研究的。如果把这个话题抛出来，利用声学楼这个网络平台，集百家之见，说不定也会一石激起千层浪的。

为此，希望在不同岗位工作的各位高人，发表自己在音箱的振动方面的认识和体会。

有关的议题大约有这些：

1.      音箱的箱体振动发生的原因。

2.      音箱的箱体振动的测量或定性分析。

3.      音箱的箱体振动的改善方向或具体方法。

4.      音箱的振动对音箱的音质的影响。

5.      其它和音箱的振动有关的内容。

 

各位在电声界工作的人员和专业人士，自有自己的特别心得可以发表；就是音响的发烧友，也是有自己的经验或教训的。

借此平台，发表自己的看法，交上几个志同道合的朋友，不亦乐乎？

望各位大力支持了！

 

                          ------村夫，2009-2-2    （注：我所在的镇，虽是电声专业镇，却没有多少高技术的大企业，而且又是在山区，见识不多。是以村夫自称。）

2楼大侠：
    你是第一个回贴的，谢谢你的参与！
    振动的测量比较方便，请不妨再深入一点展开。如测量方法、精度和具体的应用等。
    可能你认为方便而且简单的东西，别人就是不知道或没有想到的。
    再具体一点：怎样测量音箱的前障板的振动，用什么仪器、手段等。再深入一点，你的 经验数据或估计，前障板的振幅会是什么数量级？在那一个频段较大？
    有何经验也请说说好吗？
    谢了！

是呀，很多书里是有一些叙述的。不过，不知道你会不会多少有点意犹未尽的感觉？
例如：就好像《高保真音响》这种很专业的杂志和很专业的产品评述，说到的深度也只是“在275Hz处可能存在箱体谐振”。当然，一般来说，如果你不在深究，也积就是够了的。
但是，再深究一点，就会发现好像还是一些问题没有说到的。
你说是吗？

 

开始抛砖引玉了：

                   音箱的振动（1）

    一般我们说音箱的振动是指构成音箱的各个障板发生的振动。

对于大多数长方体的音箱来说，音箱由前、后障板、测障板和音箱的顶板、底板组成。

由于这些障板的大小不同，在音箱的位置不同，而且所受的的力的状态也不同，所以，各个障板的固有频率就不一样，发生振动或共振的情况也会不同。

音箱发生振动的原因是扬声器单元在工作的时候，电磁力驱动了音圈，使音圈发生振动。同时，一个反作用力也作用在扬声器单元的磁体，并通过扬声器单元的盆架传递到和它相连的障板上。

所以，这个反作用力是障板发生受迫振动的驱动力。

一个关于振动问题的影响的非常明确的论述可供参考：

国光电器股份有限公司的总工程师、资深的电声行业专家俞锦元先生在他的《扬声器设计与制作》一书中指出：“扬声器会在扬声器安装点上通过磁体的反作用产生振动加速度。振动的能量会耦合到箱体，引起扬声器盆架的共振。在几只扬声器共用一块障板（音箱面板）时，振动必然从一个扬声器耦合到另一个扬声器。这种持续就是一个频率范围对另一个频率范围潜在的调制。从主观听音来看，这种振动会影响放音的清晰度，使瞬态响应模糊，重放的动态范围也受到影响。当高音单元受到中、低音单元影响时，高音听起来会非常粗糙。”

这就是一个非常有代表性的综合论述，可能也是关于振动对音箱的影响的权威论断，可作为振动研究工作的指导方向和根据。

在一般情况下，音箱是一个动刚度很大的整体。在这个驱动力的作用下是会发生振动的，但是振动的幅度并不大。

用测振仪去测试箱体板的振动，会发现在多数频率处的振动幅度很小，基本是在0.005mm这样的数量级内。

但是，当我们用一个音箱测试的标准信号输入音箱，而且频率从20Hz到1000Hz慢慢的升高的时候，会发现在一些频率点，音箱的箱体板会有很大的振动幅度，甚至达到0.1mm的数量级。

这样大振动，就是我们平常所说的“箱振”了。

其原因是：当我们测试的信号频率接近某一个障板的固有频率的时候，会激发这块障板发生共振。按照振动的基本原理，一旦共振发生，振动的幅度就会有很大的增加的。

所以，我们平常说的音箱的振动，基本上是在说音箱发生的共振的。

由于音箱在工作的时候所接受的信号的频率是非常丰富的，也有足够的周期和强度，而且各个障板的固有频率又有很多，所以音箱发生共振的机会是很多的，共振是一个必然的现象。

我们在用手去触摸箱体板的时候，也会发现箱体板的振动在很多时候是很小的，只是在一些频率点的时候才会变得特别大。

而且，由于箱体板的阻尼的原因，这个共振的发生主要是在低频端的。在高频段也会发生共振，但是，其振动的幅度会有很大的减少，和没有发生共振时候的幅度差别不大。

所以，我们所说的音箱的振动，主要是音箱的共振，而且是在低频端的共振。

这个问题如果能够得到较好的解决，音箱的振动或共振所带来的影响可以得到大部分的消除。

这是解决音箱振动问题的一个思路。

我们现在说的音箱的振动，基本上大家都是指音箱的各个障板的振动的。然而，还有一个音箱的整体振动问题没有考虑到。

因为音箱作为一个整体，在驱动力的专作用下，整个音箱也是会发生振动或共振的。

这个音箱整体的共振的情况，对音箱的音质会有什么影响，这也是一个我们应该考虑的问题。

    （待续）                      

         （砖是抛出来了，剩下的就是敬请各位高手拍砖了……）

 

                    音箱的振动（2）

音箱作为一个整体，当然也会振动的，但是，我们一般是不注意的。而且，一般我们也不容易觉察。

在一次对音箱振动的测试时，突然发现前障板有超出预期的振幅存在。普通的障板振动的振幅，在发生共振的时候也只是有0.02~0.04mm的范围，而突然出来一个振幅高达0.13mm的巨大振幅，实在想不通。

从音箱的结构上看，如此坚固的箱体，要发生这样大的振动，几乎是不可能的。

于是调整一下音箱位的置的。在调整过程中，由于箱体的移动，突然发现测振仪的读数有极大的增加，甚至在0.5mm以上！

为什么会这样？原来所用的测振仪检测到音箱整体的运动或振动了！因为这种惯性测振仪里面的质量块，只要运动的方向和测振仪的轴向平行，是可以捡拾到这种音箱的整体振动或移动的。所以，音箱的移动或振动就可以使测振仪有一个很大的读数。

为此，再做一次对照：用压电陶瓷片作为传感器，在同样的地方却没有发现明显的振动或共振。因为这种压电陶瓷片对于整体的位移或振动是不敏感的。

原来如此！原因总算找到了。

从这个测量所遇到的问题，又证实了一个我们平常不注意的问题，就是音箱的整体振动。

根据音箱的整体结构和实验的检测知道，音箱整体振动的发生，基本是在200Hz以下的低频端。而且，如果音箱的安置不够平稳的话，这个振动会更大。

由此想到（当然，只是瞎想），如果音箱在工作的时候，老是发生这样大的整体振动的话，会不会对音箱的音质有影响？因为我们对音箱的工作状态，基本上是把音箱作为一个稳定的整体来看待的。

特别是一些小型的书架箱，只有几公斤，就是靠几个脚钉放置的；甚至连脚钉都没有。这样的条件下，音箱的整体振动或晃动就是不可避免的了。

现在，整个音箱都在“晃动”了，音质还会好吗？！晃动的结果对音质的又有什么具体影响？是指向性方面还是其它什么方面变差了？这个问题还有待电声专业知识更好的人士去探讨。

目前一些音箱厂，推出什么“脚钉悬浮技术”，是不是就是为了减少箱体的振动或晃动呢？

也许一些特殊的脚钉制品，真的在这方面有作用的吧。

这就是音箱的振动在总体上的一些问题点。

至于这个振动的发生和传递的具体过程，振动发生的主要原因和对策等等，就更没有那么简单的了。

不然，国内外那么多的音箱都在说他们的音箱的箱振极少，“声底特别干净”等等就不是什么卖点了的。

至于，扬声器单元的振动是怎么传递到音箱的？有什么途经可以减少这个振动的传递?

这就是另一个要深入研究的题目了。

 

                 （待续）

 

       (此段重复发错的，删去了）            

谢了。文章是看过的。还有没有更深入的研究？
请多指点！

版主所言极是。驻波引起的振动，是要引起注意的。
确实，箱体板的振动原因远不止这些的。
至于箱体板的振幅，是不是像你说的那样，可能不一定的。
我在做测试时原来也是这样估计的。但是后来发现事实并非如此。总体的印象的频率高的振幅一般都很小，如在0.005mm的数量级。而频率低的时候，就大不相同了，振幅至少有高一个数量级的。
而且，把板当成扬声器单元的振膜一样来推理，在高频段要有大的振幅，基本是不可能的。何况一般的箱体板的阻尼是远比声器单元的阻尼要大的（石板除外）。
是不是这样？
版主在这方面是很专业的，请多指点。

 

                     音箱内的驻波问题

一般都认为，音箱的结构一般是一个长方体，这个时候，容易诱发出音箱内驻波。

按照两个平行面之间的的入射波和反射波叠加形成驻波的原理，可以推出平行面距离为L的时候，产生轴向共振的的条件为：

         L=nλ/2

由此可以得出相应之轴向的共振频率为：

         f=nc/2L  ，c为声速（340m/s）,n 为除零外的任意整数。

就是说，共振频率的最低端是在n=1的时候发生的。

对于一般的音箱，它的最大的尺度是在长方向上。对于书架箱和落地音箱，尺度是在0.5到1m附近的范围。

那么，按照这个公式可以得出，对于书架箱，最低的共振频率是在170Hz附近；对于落地箱就是在70Hz 附近了。

在这个最低频率以上，还有很多更高频率的驻波发生。

再以书架箱为例看看在具体的音箱里驻波的情况。

一般的音箱，在箱体内是有一些纤维性的吸声材料的。一般认为吸声性能比较好的玻璃纤维棉（容重为80公斤/立方米，厚度为25mm的条件下），对125，160，200，250，315，400，500，630，800和1000Hz 的频率的声波的吸声系数分别是0.08,0.10,0.17,0.23,0.31,0.46,0.61，0.70,0.81和0.90。

这样的用料已是很到位的了（一般音箱里的用料是达不到这样的水平的），但是在低频端的吸声系数仍然很小。而对高频率的声波的吸声系数就明显好得多的。

所以，在音箱里，大于400Hz的高频段的声波发生驻波的话，其强度也是很小的了。而低频端发生驻波的话，由于吸声系数很小，驻波就会很强了。

那么为什么在一些音箱的测试图里，会看不到低频端的振动，反而看到高频端的振动呢？是不是可以认为我们这样测试所得到的振动，并不是（或不完全是）由驻波这个因素所引起的？

所以，在《关于箱体振动的测试》这个贴里，最后有一句话：“仍然存在要如何来解析这种结果的问题。”，看来，是意识到这个问题的了。

各位说，要怎么去解析这个结果才对呢？

各位：

    在做音箱的振动方面的测试的时候，传感器是什么类型的？

    如果是含有质量块的拾传感器（如一般的加速度计等），会不会捡拾到音箱整体振动？

    请有经验的老兄出来说说。