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标题:[原创]论阻抗双峰

1楼
qige 发表于:2008-3-25 17:40:33
论阻抗双峰
调试倒相箱低频特性,最重要的就是倒相管与低音单元及箱容积三者配合问题,其次才是分频器吸音棉等的问题。在箱体已经定型的情况下,一般先改倒相管的规格,如果仍然不行,再改单元,直至调试到最佳状态。
如何判断三者配合是否良好,以什么为标准呢,目前并没有一个统一的标准,所以长期以来大家各说各有理。归纳起来有如下论点:
一  以阻抗双峰基本等高为标准
二  以频响曲线调平为准
三  以实际听音为准
对这个问题的再讨论,本来不想再说了,因为这正是笔者多年实践总结出来的宝贵经验之一,也是笔者吃饭的秘籍之一,但看到在这个专业的网站上,许多的专业人士,对这个问题也模糊不清,我国还是一个世界音响的产业中心,心中很不是滋味,因此愿无保留的把自己的心得奉献给大家。
下面我们来分别分析
一  以阻抗双峰基本等高为准
    扬声器失真最大的频段在那里? 答案应该是肯定的,也是唯一的,就是FO处。此段不但失真大,承载功率也是最小的。在振动体的谐振频率处,较小的电功率就会激发振动体产生极大的共振,共振不但使其很容易超出线性冲程,产生失真,还导致自感剧增,反映在阻抗曲线上就是高阻抗峰。闭箱虽然对此问题有所抑制,但是作用有限,而且装入闭箱后FO还会上移。倒相箱的出现,改变了闭箱的不足,倒相箱的特点就是:谐振频段失真减小,功率倍增,低频向下扩展,电声转换效率提高。可以说,倒相箱的出现,是音箱史上的最伟大发明。
    倒相箱的一系列优点是如何实现的呢?
倒相管的作用,是配合箱体组成一个具有固定低频谐振频率的谐振腔,并将谐振频率调整在与装箱后的低音单元同频率处,反映在阻抗曲线上,就是双峰等高(批量生产时,由于零部件的离散性,不能保证每只箱都为全等高,但基本都是接近等高的,相差不会太大,可以认为是等高的)。当扬声器发出的声波中含有谐振频段的信号时,引发谐振腔内空气谐振(即亥姆霍兹共振),管口辐射出共振声波,因此提高了此频段的声压输出,从而改善了低频特性。
   当产生亥姆霍兹共振时,倒相管与振膜之间就象有一只看不见的空气弹簧,同时压缩或扩张,倒相管与振膜同时向内或向外辐射声波,两者是同步的,只有两者同步,才能称得上是共振,因此倒相箱瞬态特性不如闭箱一说是没有依据的。产生此说的根源是低频没有调好导致低频无力而产生的误解。当产生亥姆霍兹共振时,箱内谐振波对振膜产生极大的负荷,迫使低音振膜振幅剧减。正是剧减的振幅,改善了低频失真,同时可以增加更大的承载功率,此时电声转换效率也是最高的,倒相管处的辐射声压远远大于低音单元正面辐射声压。
如果我们调偏箱腔的谐振频率 ,也就是说让双峰有意不等高而拉开一段高度差。在较高峰的频点处。扬声器的振幅仍然没有得到有效抑制,峰越高,说明振幅越大,正是因为较大的振幅才产生较大的自感,造成阻抗峰变高,在这种状态下,低失真大功率高效率的优点就没有得到充分发挥。所以要将阻抗峰调整到双峰基本等高,且双峰阻抗值越低越好。只有调到基本等高状,阻抗峰才能降到最小,小的阻抗峰是我们追求的目标,小的阻抗峰,标志着自感电势得到有效控制,标志着振幅得到有效控制,标志着可以承载更大功率,标志着更高的电声转换效率。
为什么低频能向下扩展呢?还是因为箱腔谐振既亥姆霍兹共振对低音单元振幅的压抑,迫使其由原来的单阻抗峰变成了双峰,拓宽了扬声器低频下限(而闭箱空气弹簧的作用,会使阻抗峰上移)。
二   以频响曲线调平为准
    国标部标都是参考国外标准而制定,均未提阻抗双峰问题。对阻抗曲线只提出在额定频率范围内,阻抗模值的最低值不应小于额定阻抗的80%。这一标准的提出,目的是保证功放电路正常工作,因为过低的阻抗,对功放索取电流太大,造成功放各项指标恶化,长时间工作甚至会因过热而损毁(某些特别设计的高档功放除外)。因此对最低阻抗提出了具体标准,同时对频响曲线确也提出了具体要求,而对阻抗双峰只字未提,由此造成部分误解,认为调音只要保证频响曲线在标准之内就可。没有必要考虑倒相箱双峰是否等高。
频响曲线符合标准,是否低频特性就一定好呢,两者之间有没有必然的关系,GB/T  7313-1987 对频率响应的要求:在50-12500Hz频率范围内,频率响应曲线的不均匀度为+4db 和 -8db ,超过50-12500Hz仍可用此标准。由此标准我们可以肯定,低频特性未调好的音箱,也很容易达到国家标准,所以说两者之间没有必然的关系。所以单凭频响曲线是无法精确判定低频特性是否调到最佳状态的,只能凭经验大概估计。而且最低频段,精确测定频响也是困难的,即使在一般消音室内也难以精确测量,除非是特别巨大的消音室。虽然可用近场测试,但还需人工计算,也很麻烦。既然阻抗双峰能够精确反映低频特性,而且测试阻抗曲线又快捷方便,为什么不把它作为调试低频特性的有效手段呢。有人可能会问,既然如此,为什么国标不作要求呢?因为人们对事物的认识有一个过程,对倒相箱的工作原理,包括最权威的电声词典,都没有解释清楚,它所解释的实际上是现象而不是原理。没有理解倒相箱的工作原理,很难理解为什么一定要将双峰调平,其实很多人很早就知道双峰等高时低频较好,有不少书籍和文章都说双峰要调试到等高状,但是对为什么要调试到等高状,没有给出具体的解释,这就直接影响到这一观念的权威性。
三  以实际听音为准 早期的发烧友,都是用耳朵听音来调试音箱的,因为缺乏测试仪器,所以一款音箱的调音,往往需反反复复,历时十天半月是常事,几个月也不是笑话。而一些专业人士,到目前未知,仍停留在靠耳朵调音的基础上,说明他们还没有完全理解倒相箱的工作原理,未理解双峰等高的实际意义,等高或不等高时两者有何本质的变化。不排除靠听音能调试好音箱,但这需要耗费大量的时间和精力,且不能保证音箱一定调试在最佳状态。因为他们没有具体的可量化的数据。全凭感觉和经验,误差会很大。
通过上面的分析,可以基本判定,倒相箱的低频调试,观察阻抗双峰是否等高,是最简便的调试方式,单级倒相箱如此,二级倒相箱同样如此,三峰等高,才能保证阻抗峰值降到最低,才能保证低音单元振动冲程最小,才能保证更大的承载功率和较小的失真,才能保证更高的电声转换效率。
关于双峰等高时,有人反映不能保证低音一定好听,这种情况是有的,但造成这一现象的根源不是阻抗双峰等高而引起的,是其它因素所造成,例如单元自身特性不佳,箱容积过小等因素。
2楼
中山门 发表于:2008-3-25 22:14:19

看了一下楼主所贴的文章,发现楼主同样是概念不清!

1)扬声器失真F0处最大?

  这个论点不正确,后面所列的论据也很不严谨!不信各位可回去自己实际测试一下,是不是此处失真最大,这个论点在某些"XX手册"上或某些著书立说人的嘴里似乎是铁的定律,其依据无非是F0处振幅最大,这种说法本身就是错误的,论坛里其他帖子已经讨论过.持这种观点的人忘记了一点,所谓扬声器的谐振实际上是速度谐振,对振幅而言还有个积分关系,也就是说扬声器的振幅响应是个低通函数.

3楼
中山门 发表于:2008-3-25 22:21:54

2)"倒相箱的特点就是:谐振频段失真减小,功率倍增,低频向下扩展,电声转换效率提高。"

这个观点同样有很大问题,"谐振频段"指的是哪个谐振?姑且认为是调谐频率,我想这个观点也是建立在调谐频率处扬声器振膜位移最小的观点吧?这是没错,但忽略了一点,在此频点,倒相管中的空气速度极大,这么高的空气速度能不带来很大失真?

持这种观点的人,完全陷入以偏盖全的泥潭!实际上稍微做一下测试是就知道此频点的失真并不是想当然的低.

4楼
中山门 发表于:2008-3-25 22:25:45

3)"倒相管的作用,是配合箱体组成一个具有固定低频谐振频率的谐振腔,并将谐振频率调整在与装箱后的低音单元同频率处,反映在阻抗曲线上,就是双峰等高"

作者说对了一件事,那就是如果调谐频率和扬声器单元谐振频率相同,阻抗双峰的确等高,但不是所有的设计中都采用这样的设计,实际上能采用这样的设计的案例非常至少.如何能断言如此呢?

5楼
中山门 发表于:2008-3-25 22:41:05

4)"倒相管的作用,是配合箱体组成一个具有固定低频谐振频率的谐振腔,并将谐振频率调整在与装箱后的低音单元同频率处"

这是倒相管的作用?

倒相管的作用应看从其名称来理解!

6楼
中山门 发表于:2008-3-25 22:44:32

唉,还有很多,留点给别人说吧!!

更多的人讨论,也是一件好事!!

写东西不能想当然啊....

7楼
一个老兵 发表于:2008-3-26 0:25:28
这个帖子是原创,首先要表扬.很欣赏作者的精神.
8楼
一个老兵 发表于:2008-3-26 0:32:06
我对这个问题的观点已经在本室的有关帖子中写得很清楚了.
不重复了.

好在阻抗双峰必须相等只是一些人的看法而不是标准.

只要整机厂里的设计师不把这个作为对扬声器厂的验收标准就可以了.


9楼
一个老兵 发表于:2008-3-26 0:34:00
中山门网友是个认真的人哪.
10楼
qige 发表于:2008-3-26 10:28:17
以下是引用中山门在2008-03-25 22:41:05的发言:

4)"倒相管的作用,是配合箱体组成一个具有固定低频谐振频率的谐振腔,并将谐振频率调整在与装箱后的低音单元同频率处"

这是倒相管的作用?

倒相管的作用应看从其名称来理解!

亥姆霍兹共振的必要条件,就是腔体+开口,倒相管在此的作用,就是配合箱体,组成一个亥姆霍兹共振器,并把其共振频率调整在装箱后的低音单元谐振同频率处。当扬声器信号中有此段频率信号时,引发亥姆霍兹共振,共振声波从倒相管口辐射出去。此段原意没有错啊,如果中山门先生说从倒相名称来理解,能否给大家解释解释呢?

注: 前面的一个答复,也是笔者的。

11楼
qige 发表于:2008-3-26 11:12:42
以下是引用中山门在2008-03-25 22:21:54的发言:

2)"倒相箱的特点就是:谐振频段失真减小,功率倍增,低频向下扩展,电声转换效率提高。"

这个观点同样有很大问题,"谐振频段"指的是哪个谐振?姑且认为是调谐频率,我想这个观点也是建立在调谐频率处扬声器振膜位移最小的观点吧?这是没错,但忽略了一点,在此频点,倒相管中的空气速度极大,这么高的空气速度能不带来很大失真?

持这种观点的人,完全陷入以偏盖全的泥潭!实际上稍微做一下测试是就知道此频点的失真并不是想当然的低.

谐振频段,当然是指双峰之间的这一段,在双峰的中心频率处,倒相管处与低音振膜是同步振动,振动的频率完全是一样的,振动时差是极小的,也就是说,管口向外和向内的膨胀与压缩的频率与起始点与振膜也是完全同步的,此点可从相位图中给予肯定。倒相管口辐射出的声波肯定有失真,但与单元超出线性范围及自感电势引起的失真相比,哪个负面影响更大呢?我的原意是倒相箱极大的降低了磁场非线性及自感电势的负面影响。我不否认最低频端失真大,而且认为此段是音箱失真最大的一段,但这个大,并不全是倒相管气流引起的,磁场的非线性和自感电势的影响依然存在。即使将倒相箱调整到最佳状态,负面影响依然是存在的,并且影响较大,但是,如果调试不佳,阻抗双峰悬殊过大,磁场非线性和自感电势的影响就会更大。

12楼
qige 发表于:2008-3-26 11:23:09
以下是引用中山门在2008-03-25 22:25:45的发言:

3)"倒相管的作用,是配合箱体组成一个具有固定低频谐振频率的谐振腔,并将谐振频率调整在与装箱后的低音单元同频率处,反映在阻抗曲线上,就是双峰等高"

作者说对了一件事,那就是如果调谐频率和扬声器单元谐振频率相同,阻抗双峰的确等高,但不是所有的设计中都采用这样的设计,实际上能采用这样的设计的案例非常至少.如何能断言如此呢?

看看市面上的音箱,倒相箱占有绝对的主导地位,怎能说这样的案例非常少呢?在宣传资料中,只要附有阻抗图的,哪个不是把双峰等高看成是优点宣传的呢,哪有厂家宣传自己双峰不等高的,能提供案例吗。笔者可是从没见过。

13楼
qige 发表于:2008-3-26 11:36:23
以下是引用中山门在2008-03-25 22:44:32的发言:

唉,还有很多,留点给别人说吧!!

更多的人讨论,也是一件好事!!

写东西不能想当然啊....

我想,有不同的看法,是很正常的事,每个人对事物的认识不可能一样,我希望大家畅所欲言,我也很高兴中山门先生能继续发表自己的看法,通过讨论,大家才能共同提高认识,推动技术进步。如果反对观念成立,对我也是一个很好的学习机会,同时也帮助了大家。谢谢!

14楼
qige 发表于:2008-3-26 13:33:51

这是从本网站复制过来的一款失真图,图中显示100Hz左右以下频段失真极大,是高端失真的很多倍。此图再次证实低频端失真是最大的。

图片点击可在新窗口打开查看

15楼
ZY 发表于:2008-3-26 13:40:48
双峰等高预示着有较小的失真,若想同时有平坦的频率响应,则需要单体有特定的Q值。
16楼
qige 发表于:2008-3-26 13:55:12
楼上说的对,单元的Qts值十分的重要,与低频的声波质量密切相关,直接关系到实际听感,例如力度感,瞬态响应,气流噪音等。
17楼
Eagle 发表于:2008-3-26 14:37:22
以下是引用ZY在2008-03-26 13:40:48的发言:
双峰等高预示着有较小的失真,若想同时有平坦的频率响应,则需要单体有特定的Q值。
以下是引用qige在2008-03-26 13:55:12的发言:
楼上说的对,单元的Qts值十分的重要,与低频的声波质量密切相关,直接关系到实际听感,例如力度感,瞬态响应,气流噪音等。
好像没说到一块去。楼主再理解一下ZY的话。
18楼
中山门 发表于:2008-3-26 14:50:55
以下是引用qige在2008-03-26 11:23:09的发言:

看看市面上的音箱,倒相箱占有绝对的主导地位,怎能说这样的案例非常少呢?在宣传资料中,只要附有阻抗图的,哪个不是把双峰等高看成是优点宣传的呢,哪有厂家宣传自己双峰不等高的,能提供案例吗。笔者可是从没见过。

厂家?国内厂家还是国外厂家?

以厂家宣传为论据,不值一驳!

19楼
中山门 发表于:2008-3-26 15:02:59
以下是引用客人(116.20.*.*)在2008-03-26 09:12:51的发言:

首先欢迎大家参与讨论,有不同的观念发表,这说明大家对双峰是否应该等高是持有不同意见的,只有通过讨论,才能逐渐统一认识。

   强大的自感电势,不正是造成失真的原因吗,在单元的全部工作频段,最低频段的自感电势是最大的,这是造成失真的原因之一,原因之二,此频率段,振动冲程也是最大的,磁场的非线性影响也是最大的,有这两个主要因素,难道说此频率段失真最大错了吗,如果说失真最大的不在最低频处这一段,那又在哪里呢?虽然高端因分割振动有较大失真,但低于最低频端。

"自感电势"?说的是感生电动势吧?

感生电动势正扬声器工作的基本条件,如果没有感生电动势扬声器会工作吗?
再说感生电动势的大小还与驱动源有关!

失真与感生电动势大小有关,能证明吗?

低频段失真当然是最大,但请注意你的原文是说在F0处,我反对的也是这种说法.

同时你说的扬声器单体和倒相箱采用的是完全不同的说法,

你说的扬声器单体在F0处失真最大,事实并非如此,在F0以下失真更大.

你说的倒相箱在调谐频率处失真最小,功率倍增,事实证明也非如此.,倒相箱失真曲线在调谐频率以上频段同样是递减的.

看你回复,觉得你对自己写的东西还没完全整明白!!

20楼
中山门 发表于:2008-3-26 15:16:41
以下是引用qige在2008-03-26 11:12:42的发言:

谐振频段,当然是指双峰之间的这一段,在双峰的中心频率处,倒相管处与低音振膜是同步振动,振动的频率完全是一样的,振动时差是极小的,也就是说,管口向外和向内的膨胀与压缩的频率与起始点与振膜也是完全同步的,此点可从相位图中给予肯定。倒相管口辐射出的声波肯定有失真,但与单元超出线性范围及自感电势引起的失真相比,哪个负面影响更大呢?我的原意是倒相箱极大的降低了磁场非线性及自感电势的负面影响。我不否认最低频端失真大,而且认为此段是音箱失真最大的一段,但这个大,并不全是倒相管气流引起的,磁场的非线性和自感电势的影响依然存在。即使将倒相箱调整到最佳状态,负面影响依然是存在的,并且影响较大,但是,如果调试不佳,阻抗双峰悬殊过大,磁场非线性和自感电势的影响就会更大。

唉........

双峰之间有个谷,谷点叫调谐频率点,在此点前后倒相管内空气的运动状态发生跳变,(你说的完全同步是个概念性的错误)

即低于此频率点,管内的空气速度和扬声器振膜速度反相,因此在此频率以下倒相管所辐射的声波和扬声器振膜所辐射的抵消,这也是为什么倒相箱的低端滚降特性较陡的原因,

在此频率点以上,管内的空气速度和扬声器振膜速度同相,因此在此频率以上倒相管所辐射的声波和扬声器振膜所辐射的叠加.

"磁场的非线性和自感电势",磁场非线性一直存在,与采用什么样的箱体无关,只与扬声器单体设计有关.

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