在测量前面所述的扬声单元阻抗特性时,阻抗曲线上扬声器单元的阻抗值第一次达到最大值时所对应的频率称为该扬声器单元的谐振频率或共振频率,简称f0。为了便于理解,我们可以把扬声器的振动系统即锥盆、音圈和防尘罩看成具有一定质量的惯性体,而把扬声器折环和定心支片看成个弹性体,这时扬声器的整个振动系统就像一个悬挂在弹簧上具有一定质量的重物,从物理学中我们知道,这时它们具有一个固定的谐振点,扬声器单元在谐振频率处振动系统的振幅达到最大值,扬声器音圈在磁气隙中运动时产生的反向感应电动势也最大。在f0以下,由于受扬声器振动系统劲度的控制,扬声器的输出声压孔每倍频程12dB的速度下降,因此,扬声器单元的谐振频率通常是扬声器的低频重放下限。它是设计制作音箱的一个重要指标。扬声器单元的谐振频率f0可以用下式表示:
(1-4)
式中M0是扬声器单元振动系统的等效质量。有关扬声器单元振动系统等效质量的概念我们将在本节的后面详细介绍。S0是扬声器单元振动系统的等效力劲,它是表示锥盆折环和定心支片刚性的参数。S0也称弹性系数,它的倒数就是我们平时常说的“顺性”。从式中我们可以看出,扬声器单元的谐振频率与振动系统的等效劲度成正比,与振动系统的等效质量成反比。扬声器振动系统的等效质量越大,锥盆折环和定心支片越柔软,扬声器单元的谐振频率就越低。
扬声器单元的谐振频率一般采用恒压法进行测量,具体测量方法如图l-13所示,音频信号发生器的输出电压U可按下式确定:
(1-5)式中P一般为被测扬声器单元的额定最大噪声功率,当被测扬声器单元的额定最大噪声功率大于10W时则以10W计算;Z为被测扬声器单元的额定阻抗。图中电阻R的阻值应小于扬声器额定阻抗的十分之一。根据扬声器单元谐振频率的定义,在谐振频率处扬声器的阻抗值最大,在信号发生器输出电压不变的条件下,这时扬声器音圈中的电流将最小。当音频信号发生器的输出信号频率从20Hz逐渐上升时,电阻R两端毫伏表的电压值将逐渐下降。当毫伏表上的电压值降至最小时音频信号发生器输出信号的频率即为扬声器单元的谐振频率f。
在业余条件下,我们通常都在测量扬声器单元阻抗特性的同时直接测出扬声器单元的谐振频率。