产品结构设计·音腔 | 扬声器(SPEAKER)与音腔设计技术资料分享

日期: 2026-04-29 18:52:23|浏览: 1|编号: 163812

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消费者针对电子产品所秉持的使用要求呈现出日益提升的态势,音质同样是用以衡量其优劣程度的一项要素。为了达成提升音质这一目标,扬声器的结构形式产生了诸多改变,从原本的正出音转变为侧出音,从单一喇叭替换为双喇叭,甚至于演变成喇叭BOX;然而关于音质的好坏状况,结构设计以及音腔设计均会产生影响,在本文之中将会对音腔的结构设计规范展开简要的分享。

扬声器基本结构及工作原理

工作原理:

音圈处于由磁铁构成的磁间隙内,电流流动时,音圈产生上下方向的推动力,此推动力让振动体(振动膜)振动,振动体振动继而振动空气,空气振动使声音传播出去,如此便完成了电 - 声转换。喇叭实质上是一个电声换能器。

音质的影响因素

对消费类电子产品来讲,音腔是一个关键因素,音频电路是一个关键因素,MIDI选曲是一个关键因素。这三个关键因素加起来,与它们自身特性同相互之间配合情况一并,决定了音质。

单体的品质,对音质的各个方面影响极大。它的灵敏度,关乎声音的大小。它的低频性能,影响铃声的低音效果。它的失真度大小,决定是否有杂音,这都是极为关键的。

音乐发声的区域状况能够在一些程度范畴之内进行调节的向外发出频率的响应曲线,凭借声音区域参数的调节更迭高低声调带来的听觉知觉以及感触,中间靠后的声音区域容量大小主要对低音的听觉知觉以及感触造成影响,靠前的声音区域以及声音发出孔洞面积主要对高音的听觉知觉以及感触造成影响。此处就关联到构造谋划以及音乐发声区域的谋划。

音频电路输出信号的失真情况以及电压状况,对于音质的影响关键在于是否会有杂音出现。比如说,当输出信号的失真度逾10%时,铃声就会呈现出较为明显的杂音。另外,输出电压必须要与之相适配,不然的话,输出电压过大,致使在某一频段出现较大失真,同样会产生杂音。

对于MIDI选曲而言,其结果对音质是存在着某种程度的影响的,这种现象会显现在,当主要频谱匹配声腔和的时候,会导致MIDI音乐出现幅度甚广的大的变音,而这种变音会对听感造成影响。

选型(手机结构为例)

处于同一个声腔,且是同样的音源情形下,不同性能的,在音质方面、音量方面会存在较大的差异。所以,选择一个合适的,能够较大程度地改善手机的音质。

可从频响曲线、失真度以及寿命这三个方面,对其性能展开评价。频响曲线,展现出在整个频域范围之内的响应特性,它属于最为关键的评价标准范畴。失真度曲线,呈现出在某一特定功率条件下,于不同频率点处输出信号的失真状况程度,它是排名次位重要的指标项,一般而言,当失真度小于百分之十的时候,均会认定处于可接受的范围区间。寿命体现出其有效工作的时间长度。

鉴于频响曲线属于图形,其所涵盖的信息极为繁多,为了能够更便于展开比较,主要会从四个层面予以评价,这四个层面分别是:SPL值、低频谐振点f0、平坦度以及f,0处响度值。SPL值通常是于1K~4KHz这个区间内选取多个频点的声压值来进行均值计算,该计算结果折射出在同等输入功率的情形下,输出声音强度的大小状况,它乃是频响曲线最为关键的指标。低频谐振点f 0反映出的是低频特性,它是频响曲线中次关键的指标。平坦度体现的是还原音乐时的保真能力层面,将其作为参考指标。f0处响度值反映了低音的性能,作为参考指标。

音腔结构设计规范

音腔设计涵盖的主要部分有前音腔和后音腔,还有出音孔,以及防尘网,另外还有密封性这五个方面,每一部分所具备的作用以及设计情况都是存在差异的。

前音腔

后音腔

后音腔的设计非常重要,直接影响手机音质的好坏和大小;

出音孔

出音面积过大导致高频噪音过多,过小可能导致声音变小;

防尘网和密封性的作用很明显,就是防尘和密封;

相关设计要求(手机结构为例)

对于有着不同直径的情况,声腔设计的要求并非完全相同,而在直径相同的时候,其差异程度就不会太大。具体的推荐数值如下:

φ13mm :它的低频谐振点f0一般在800Hz~之间。

后声腔为0.5cm3之际,其低频谐振点f0大概衰减600Hz至650Hz,后声腔为0.8cm3时,f0大概衰减400Hz至450Hz,后声腔为1cm3时,f0大概衰减300Hz至350Hz,后声腔为1.5cm3时,f0大概衰减250Hz至300Hz,后声腔为3.5cm3时,f0大概衰减100Hz至150Hz。所以对于φ13mm而言,在其低频性能展现出较好态势(比如说f0处于800Hz左右)时令,有关后声腔方面提出的要求能够适度予以放宽,不过有效容积同样需要大于0.8cm3;在它低频性能呈现出较差状况(f0>)的时候,其对应的后声腔有效容积应当大于1cm3 ;后声腔存在一个推荐值是1.5cm3 ,在当后声腔要是大于3.5cm3时,它依据容积所产生的变化对低频性能产生的影响会相对比较小。

φ15mm :它的低频谐振点f0一般在750~之间。

当后声腔这种情况为0.5cm3的时候,低频谐振点f0大概衰减850Hz~ ,当后声腔成了1cm3这种状况时。 f0大概在600Hz~750Hz范围内衰减 ,当成了1.5cm3时,f0大概降了400Hz~550Hz幅度 ,当后声腔是3.5cm3时,f0大概有200Hz~250Hz左右的衰减 ,所以针对φ15mm来说 ,后声腔有效容积得大于1.5cm3 ,当后声腔大于3.5cm3时 ,它其容积变化对低频性能起着的影响会相对比较小。

13×18mm :它的低频谐振点f0一般在780~之间。

后声腔为0.5cm3之际,低频谐振点f0大概衰减850Hz~ ,后声腔为1cm3之时,f0大概衰减600Hz~750Hz ,后声腔为1.5cm3之时,f0大概衰减400Hz~550Hz ,后声腔为3.5cm3之时,f0大概衰减200Hz~250Hz ,所以对于 ,后声腔有效容积应当大于1.5cm3 ,等到后声腔大于3.5cm3时,其容积变化对低频性能的影响会相对较小。

φ16mm :它的低频谐振点f0一般在750~之间。

当后声腔的容积是0.5cm3的时候,低频谐振点f0大概衰减850Hz~ ,当后声腔的容积为0.9cm3时,f0大概衰减600Hz~700Hz ,当后声腔的容积是1.5cm3时,f0大概衰减400Hz~550Hz ,当后声腔的容积为2cm3时,f0大概衰减300Hz~350Hz ,当后声腔的容积是4cm3时,f0大概衰减150Hz~200Hz ,所以就φ16mm而言,后声腔有效容积得大于1.5cm3。而后声腔的推荐数值是2立方厘米,当后声腔历经大于4立方厘米的情况时,其容积所产生的变化对于低频性能所形成的影响会相对来说比较小。

直径为18毫米的它,其低频谐振点f0,通常处于700至900赫兹的范围之内。

后声腔为0.5cm3之际,低频谐振点f0大概衰减700Hz至950Hz。后声腔在0.9cm3时,f0大概衰减500Hz至700Hz。后声腔是0.9cm3之时,f0大概衰减500Hz至700Hz。后声腔等同于1.5cm3时,f0大概衰减400Hz至550Hz。后声腔为2.1cm3的情况下,f0大概衰减250Hz至400Hz。后声腔为4.3cm3那会儿,f0大概衰减120Hz至160Hz。所以针对φ18mn,后声腔有效果的容积应当比2cm3大。等到后声腔比4cm3大的时候,它容积的改变对低频性能产生的影响会相对较小。

综上,不同型号的推荐值不一样,具体可参照下表:

直径

后音腔最小容积cm3

后音腔推荐容积cm3

13

0.8~1.0

1.5

15

1.2~1.5

1.5

16

1.2~15

18

1.5~2

13x18

1.2~1.5

1.5

说明:

通常被使用的防尘网,一般是处于250#至350#这个范围之内,它们所具备的声阻值,比较而言都是偏小的,基本上是在10Ω以下,对于声音所产生的影响是微小的,所以一般情况下采用厂家所提供的防尘网,其差异不会特别大。因而从防尘以及声阻这两个方面进行综合考量,建议采用300#左右的防尘网。

我们过去所采用的不织布防尘网,存在着一个问题,因为不织布不同区域的密度并非相同,所以不同区域的声阻也不一样,这有可能致使同一批防尘网的声阻一致性比较差。

说明:

在那上面的表格里,最小值所表达的意义是,当出声孔的面积小于这个数值的时候,整个的频响曲线将会受到比较大的影响,音量将会出现极大程度的衰减。有效范围指的是,出声孔面积处于这个范围以内,通常能够满足基本的要求。需要着重强调的是:要是出声孔处于前声腔投影的范围之中,分布相对比较均匀,并且经过中心,那么就可以选取较小的值,不然的话就应该选取偏大一点的值。建议在一般的状况下,不要选取有效范围的极限值。

于实际的设计期间,要是高频类声音产生了问题,那么能够借助实际测量所得的结果,对出声孔的面积施行修正以实现改善。

要留意,出声孔的面积变小这件事情,并不能表明声强就会降低,与之相反,在好多状况之下,反倒能够提升声强。

音腔设计常见问题

问题点:声泄漏造成声波干涉,致使声音小及音质不佳

状况:

问题点:手机内容积变小,造成音小及音质不佳

状况:

问题点:振膜无法自由振动,造成声音小及音质不佳

状况:


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