关于号角喇叭的(转)
1.1概念
我的理解,号,大声之喻也,筒,形状之谓也。有谓号角者,何谓号角?形状出众,头角狰狞的意思。康熙字典和他们怎么解释,我不知道。
1.2号筒的作用
既已得名,号筒扬声器实质上就是一个直接辐射式扬声器加号筒,两样货色齐备,各有各的用处。
号筒有如下一些作用:
(1)提高扬声器的效率。直接辐射式扬声器效率是很低的,只有百分之几;而由于辐射阻抗的增加,号筒扬声器的效率大为提高,可达10%~25%,甚至更高——放大优点,也放大缺点。
(2)控制扬声器的指向性。不仅使扬声器的辐射集中于号筒方向,而且根据号筒的几何形状可适当控制扬声器的指向性——提供了改变和改善性能的途径。
(3)决定重放的下限频率。号筒的长度决定重放的下限频率,即截止频率。
(4)影响电声性能和音质。由于号筒截面的曲线形状不同,扬声器的电声性能和音质都会发生相应的变化。一般地讲,号筒音色独特,使其拥有了一群“号筒死党”。
(5)号筒可成为扬声器系统的变化元素。扬声器系统可以利用号筒的存在,进行多种组合和重组,以满足各种需求,甚至使其成为美学造型的道具。号筒可使扬声器的造型更富创造性、更美观、更具魅力。世界排名前40位的昂贵的扬声器有多款是号筒担纲的。
1.3号筒的材料
用于制造号筒的材料很多,常用的有铝、木材、塑料、玻璃钢、铁板、人造水晶等。您觉得可以塑形,满足性能设计要求的都可以,想象空间极大。但是为了方便和实用,对材料的基本要求是:坚固;可加工成号筒形状;不宜过重,以免搬动困难;不宜过轻,以防号筒本身振动。
铝号筒加工工艺成熟,可根据胎具加工成多种形状,材料坚固轻便,能涂覆成各种颜色。抗环境性能好,材料易得而便宜。因此,铸铝号筒应用较多。
木号筒是用整木(或厚层压板)在车床上车制或铣制而成,多用于Hi-Fi扬声器。自行车制便于控制号筒截面的曲线,这条曲线是设计者认为最好的曲线。制造木号筒的成本较高。
2.1 号筒主要参数:长度
号筒主要参数:长度!!!
2.1.1 号筒的截止频率
号筒能重放的最低频率称之为截止频率。截止频率与号筒长度成反比。
fc=c/4πls•1n(s1/so)
即式中fc—截止频率;
c—空气中声速;
ls—号筒长度;
s1—号筒口面积;
so—号筒喉口面积。
另一种表达方式为
Ls=1/m•1n(16/m2πso)
式中m—蜿展指数,土话,就是开口大小,且m=4πfc/c
所有号筒当前频率到一定值时,辐射阻迅速上升。这个频率就是截止频率。而扬声器的辐射功率有一个简单表示式,即P=V2•r
式中P—扬声器辐射功率;
V—振膜的振动速度
r =辐射阻。
因此,要重放,低频一定要设计、制造成长号筒。这和我们的日常经验一致。发出较低频率的长号、大号都比较长。
结论:号筒愈长,低频重放愈好。
参考:
「Stereo Sound」杂志上看到的超级号角玩家,其低音号角不是从聆听室的後墙穿墙而来;就是像鹦鹉螺或低音号般的把号角管路卷起来。发烧过头的玩家如果聆听室无法施展「隔壁穿墙术」当然只好把整只长度超过两层楼的号角吊起来,从三楼向下直拉到一楼的聆听室了。
2.1.2 空间限制的修正措施
号筒使用受空间限制。完美的号筒可以大的无法想象。解决的办法中最简单的方法是将一个号筒弯曲。在有限的空间使号筒长度增加。如类似号筒扬声器的现代管器就是靠弯曲增加长度,有效利用空间,往往能发出比标准乐器低得多的声音。
受此启发,人们更想出了种种办法,在有效的空间,增加号筒长度,如前后负载与筒箱等。但“有一得必有一失”,这类方法制作号筒虽然加长了,但每一个转弯处,必定产生反射,会与原来声波产生干涉,使电声性能变差。
结论:一段式号筒扬声器的音质要比相应的几段式的扬声器好。不要迷信那些“千回百转”的东西。
3.1 号筒及驱动头的组合对性能影响
既然一只号筒扬声器是由一个驱动单元和一个号筒组成,那就要研究之间关系。
研究分析已证明,号筒组合驱动头影响扬声器性能,主要是:
(1)由于号筒的截止频率,号筒扬声器的频率响应在截止频率处急速下降。
(2)由于号筒反射等影响,频率响应出现起伏。这是良好设计分野的关键,善用之(主要是耦合腔厚度)可以使曲线“沧海桑田”,弥补驱动头缺陷:
A,数据表明相位塞与膜片的间隙愈小,则高频愈向高处延伸。
B,而相位塞缝隙越宽,对频率响应的高频端影响越大,主要是“宽劣窄优”。
3.2 号筒几何尺寸的影响
3.2.1 长度不同的影响
号筒愈短则截止频率愈高,而频率响应也愈差。
3.2.2 开口不同时的影响
在喉口面积相同,长度相同的条件下,开口除了影响,截止频率,号筒口截面积大的曲线更平整。
由此可知,有些近乎夸张的“喇叭花”号筒扬声器号筒口的面积大是有道理的3.3振膜面积与喉口面积的关系,即声压变换系数的影响
大家知道,千斤顶的原理,连通的小面积的小压力,可以变换为大面积的大压力。号筒喉口就是小面积,开口处就是大面积。所以,粗略描述,声压变换系数是开口面积比喉口面积。系数越大,效率越高。由于空气有可压缩的特性,振膜不同于刚性活塞,所以使振膜处的辐射功率按系数的平方系数增加,声压就得以提高。但是声压高,主频声阻就大,截止频率处衰减就快,反而不如低系数的曲线平滑。
3.4
号筒与振膜的配合
从原理上讲,号筒同锥形振膜、球顶振膜都可以配合。各种产品都有成功的实例。但是对于重放频率范围较好的振膜,球顶居多,如10-4,797。因为对于形状来说,球顶振膜称穹形的罩之间配合是较容易的。特别是振膜与喉口间的耦合腔,可以做得比较均匀。
4.1
号筒几何形状的影响
号筒的形状是非常重要的,必须通过复杂的数学计算得到,不同的形状和长度会造成不同的声音。即使形状微小的变化,也会使声音明显的变化。我们可以想一想乐器中的小号和圆号,正是它们的形状和长度造成了各自不同的音色。号角喇叭的设计目标则正好相反:它所产生的声音必须是平衡的、没有失真、没有个性的。
号角的形状有许多种,过去主要有指数形、抛物线形、双曲线形等,其中最普遍的是指数号角。这种号角早在上世纪20年代就出现了,此后曾长期占据主导地位。
但也有人认为球形号角是最优越的。从外观上看,当频率响应范围相同时,球形号角的开口比较大,长度比较短。指数号角的开口约为90°,球形号角则扩展到180°。球形号角不仅可以避免指数号角的声染色问题,而且低频响应特性也优于指数号角。此外,球形号角的指向特性也优于指数号角。
4.2改善的不善之法:声透镜
4.2.1声透镜的概述
声透镜多用铝板、钢板、塑料制成。在号筒扬声器号筒前可加有各种声透镜,用于改善声波的传播,从而改善扬声器的指向性,百叶式的就有直百叶式的、弯曲百叶式的,倾斜百叶式的,缺口百叶式的、内装外装式的等等。还有一种蜂巢式声透镜。它由若干片圆形叶片组成,每个叶片上有圆形通孔,一个平面波通过声透镜,改变成曲面波。如JBL大蜂巢。
4.2.2 声透镜的作用
声透镜主要利用距离差改变声传播方向,进而改变波面形状,由于声透镜的存在,声传播被迫转弯,使波阵面改变。
根据改变的方向不同,声透镜设计成扩散声透镜和集束声透镜。更有舌形声透镜,使声波向四周扩散,如“大学”扬声器。利用分格号筒亦可做成声透镜,如“剧院之声”扬声器。还有利用开口波反射的声透镜,高频扬声器则用一种多片声透镜。
4.2.3
声透镜的优缺点
不要迷信声透镜,尤其是价位吓人的。所有声透镜都有其优点和缺点。
优点如下:
1、可以改善扬声器的指向性
只要设计、工艺到位,指向频率响应就可以得到改善
2、可以改变声中心的位置
传播波面的改变,相当于声中心的变化
3、设计、工艺的元素
由于声透镜的种种作用,使它成为扬声器设计、工艺的一个元素。在性能和外形上呈现多种可能,极大丰富和冲击了人们的感觉。
声透镜的缺点是伴随它的优点而产生的。由于透镜叶片的存在,声波传播会产生更多的反射、干涉,因而增加失真。失真的增加又是扬声器的大忌,这也是声透镜虽有应用但不普遍的原因所在。
5.1号筒之间的效率协调
大部分号筒喇叭采用两音路设计。其中中高音使用纯号筒设计,低音用大尺寸的高效率传统单元取代,因为中高音号筒喇叭的效率十分地高,无法与中高音单体取得效率上的平衡。
普遍的作法:a.最简单的作法是在号筒单元上串一个低阻抗的无感电阻,藉著增加单元阻抗的方式,达到降低的单元的效率。B.比较讲究的方法是在分音器的高音输出部份,加入一个专用的降压变压器,把号筒单元的效率刻意降低。C.最发烧的方式当然是采用电子分音的方式,分频点可自由调整,单体的增益也在掌握之中。