教你看懂扬声器单元的各项数据

yinxiang699 · 发表于 2010-8-1 22:36:35

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以下面一款型号6寸半低音单元为例，它的参数表可以在商城找到。以它的数据为例：

第一部分是关于这个单元的特征的纯文字描述：这类单元是一种紧凑型短音圈单元，带有环形钕磁。申请了专利的磁路提供了非常长的线性冲程，同时力系数很高。上夹板设计成可以“引导”磁体附近后向气流的形状，同时由于铸铝盆架的设计非常开放，这个单元真正避免了声压缩。

接下来，就是所谓的"DriveHighlights"部分，也就是这个单元的亮点所在。写的是“钕磁，短音圈磁路系统，特长线性冲程”。

第二部分就是参数表，放大看一下：

参数中英对照：
fs：谐振频率（单元自由场谐振频率，单元阻抗峰所在频率，此处电相位角为0度）
Qms：机械品质因数（此处s代表扬声器单元Speaker，下同）
Qes：电品质因数
Qts：总品质因数
BL：力系数（磁隙磁通密度B与位于磁隙中的音圈导线长度的乘积）
Rms：机械力阻
Mms：总振动质量（包含所推动的空气负载，不含空气负载的为Mmd）
Cms：悬挂顺性（由折环与支片的顺性构成）
Sd：有效振动面积
Vas：等效容积
Sensitivit：灵敏度
在这个表中，所有的数据又分成了四个部分分别是电参数、T/S参数、额定功率、音圈和磁体参数。

yinxiang699 · 发表于 2010-8-2 14:12:48

1. 电参数

在电参数中，首先是“nominalimpedance"，即额定阻抗，或叫标称阻抗、名义阻抗。什么意思呢？一般是指单元谐振峰后面（频率更高的方向）阻抗最低点的近似值。

本文我们研究的这个单元最低点大约在150赫兹处，数值大约是7.5ohm（下面写的Zmin就是），近似值就是8ohm了。那如果是7.1ohm呢？还是标成8ohm。大多数单元的额定阻抗不是8ohm，就是4ohm。5ohm、6ohm的情况很少。

Scanspeak的这个18wu也有4ohm的版本，即18wu4741标称灵敏度稍高一些，但换能效率（电能转化为声波的机械能）实际上是更低的。

Zmax，阻抗最大值，就是谐振峰处的最大值，并不重要。重要的是另外两个参数――直流电阻Re和音圈电感Le。直流电阻Re将和下面的T/S参数一起用到。

这个单元的Le为0.41mH，说明磁路中应该加有短路环，如果没有加短路环的话，可能在1mH左右。有人说Le越小声音越通透、细节越多，有一定道理。因为如果某个单元的音圈电感明显较低的话，意味着磁路中使用了某种形式的短路环，一般可以有效地降低失真，所以常常有更通透的声音表现。但这也不是绝对的，因为失真还与很多其他因素有关。

另外一方面，音圈电感的降低也会改善单元的高频响应，但这不是导致更通透的原因，因为高频响应的改善程度通常有限，并且在分频系统中，往往落在低音单元的实际工作频率范围之外。

２. T/S参数

T/S参数是选择箱体类型及大小的重要参数，T和S分别是Theiel和Small这两个对扬声器系统做出划时代贡献的牛人名字的首字母，1982年美国工程标准委员会就把它作为扬声器的标准参数，如下图：

严格说，它们应该叫做T/S参数集，因为包括了许许多多的具体参数，到底有什么用？怎么用？

其实它主要是用来判断这个低音单元（对于高音单元意义不大，只以低音单元为例）适合采用何种类型的箱体，是密闭箱还是倒相箱，又或是其他类型。更重要的是，这个单元需要多大的箱体，大概需要什么样的调谐方式。

怎么用呢？既然它是一个参数集，说明这一整套的参数都挺重要的，互相之间存在关联，并且是一起起作用的。如果只看其中的一两项，是无法做出准确的判断的。比如说，大多数朋友都了解的单元自由场谐振频率fs和单元的总品质因数Qts，只用这两个指标，无法准确地解决什么问题。那到底是要怎么办呢？只有一个办法，就是实际地用它来初步设计一个箱体，看看是否符合我们的要求。

不过，这里不能不提到Small当初提出的一个现在仍被广泛采用的简便方法：用EBP来判断单元适合什么样的箱体。什么是EBP？它是Energy Bandwidth Product（能量带宽积）的缩写。计算方法很简单，就是fs/Qes。比如上面这个18wu8741，fs是31Hz，Qes为0.37，它的EBP就是31/0.37≈84。

一般认为，EBP小于50的比较适合采用密闭箱；大于90时，比较适合采用倒相箱；在50和90之间的，则两种箱体可能都适合，比如说这个单元。请注意，这只是个非常粗略的估计！最好还是实际应用这些参数来设计几个箱体看看具体情况如何！

那么，怎样具体应用这些参数来设计箱体呢？可以参照一些设计表格，建议还是用适当的软件进行模拟。

最容易上手的还是LspCAD。我们只要把这些参数中的一部分输入LSPCAD中就可以进行设计了。所要的基本参数是：Re，fs，Qms，Qes，Qts　Vas，Sd等，有了这几基本个参数，LSPCAD就会算出其余的几个参数。

关于用LSPCAD设计箱体的具体方法，请参阅RLC的帖子。虽然这个帖子只介绍了倒相箱的设计方法，但密闭箱无疑是更简单的。用LSPCAD进行大致的模拟设计之后会发现，如果采用密闭箱，大约需要14升的箱体（Qtc＝0.7），f3约为63Hz；而采用倒相式设计的话，大约需要20多升的箱体，f3大概约为40Hz多一点。

当然，这只是最粗略的直接按照某种表格设计方法得到的结果，而且单元的实际T/S参数常常与datasheet提供的有所出入，但我们可以据此做出有助于选购的判断。

３. 功率参数

这里有两项：第一项是100h RMSnoise power，即100小时的均方根噪声功率。它的意思是，连续100小时给扬声器单元施加噪声信号，不会导致单元损坏的最大均方根功率。

第二项是Long-termmax power，长期最大功率。这又是什么意思呢？长期到底是多长？按照IEC 60268-5，所谓的“长期”就是1分钟，也就是给单元施加节目信号在1分钟内不会导致扬声器损坏的最大功率。

从上述的内容可以看出，单元的额定功率是关于单元能承受多大功率而不会损坏的概念。

许多人关心这个功率与组建音响系统时，搭配的功放的功率有什么关系？可以说，它们绝对不是简单的1比1或是多少比例的关系。功放的额定功率是指功放的最大不失真功率，与扬声器这个承受功率不是一个概念。

４. 音圈与磁体参数

从喇叭单元的基本结构中我们了解到，音圈与磁体的结构及几何尺寸影响扬声器单元的功率、失真、线性输出能力等多方面的性能，所以这方面的参数也有重要的参考价值，甚至比T/S参数更值得我们关注。

表中列出了音圈的直径、绕宽，磁隙的高度以及线性冲程等指标。其中，音圈直径与单元的承受功率有较大关系，而绕宽及磁隙共同决定磁路的结构类型与线性冲程。

从表中可知，这个六寸半单元具有一个较大直径的音圈，为42mm。而磁隙高度相当长，高达20mm（一般的多为4-5mm），这就是这个单元的特点所在，虽然磁体看起来并不算大，但通过使用钕铁硼磁体和特殊设计的磁路，做出了一个很夸张的磁隙，虽然它的音圈绕宽并不算窄，仍然达到8mm（当然，比普通的长音圈设计还是短得多），最后获得了一个长达9mm的线性冲程（Xmax，单向的。如果按双向的p-p计算，那就18mm），甚至超过了大多数长音圈结构的六寸半单元。

上面说到功放的额定功率是按最大不失真输出功率计算的，如果我们想把这个“最大不失真功率”的概念移植到扬声器单元上，那么就要考虑多大的输入功率会使这个单元达到它的Xmax。

不过，这还是和具体的箱体设计有关，而且无法一眼看出，需要实际模拟后才可以明确。顺便说一下，考虑单元或音箱的输出能力时，功率并不重要，重要的是输出的声压级。

５. 频率响应

频率响应曲线，两个坐标轴，横轴是对数的频率，纵轴是线性的声压级。多数朋友没有认真观察，所以就没看清楚了。比如这个8741，官方给出的这个图，很平直吧：

后来Scanspeak又给了个这个图，频响好象没那么平直了？盆裂峰高达10dB，其它频段也明显不平直：

这两个图是大体其实是一致的，主要是纵轴的比例改变了一些（单元应该也不是同一个，所以盆裂峰的形状大小的确也不相同），但看起来就完全不同了，所以还是要认真地观察。

另外，同样的单元在不同的测试条件下，结果也会有很大的不同。最常见的例子，就是大家都觉得SEAS的频响曲线不好看，原因是什么？其实很简单，除了纵轴的比例不同外，SEAS的低音单元全都是上箱测量的（它也在datasheet中给出每个箱子的大小），与大多数单元是上标准障板测量的不同。

与标准着板相比，上箱测量时存在明显的“障板跌落”或称“阶状响应”，中低频会比中高频下跌6dB左右，所以看起来就都没那么平了。而粗放的测试也会造成许多不应该有的偏差，这是另话了。

又有一些公司给出的产品数据中，纵坐标被压得厉害，甚至曲线是经过平滑处理的，那再大的峰谷都可能被夷为平地，还能有多少参考价值？话说回来，从这个频响曲线上能看什么，要看出什么？

首先，如果曲线不是经过平滑处理的，那么曲线上的峰谷较少较小，可能意味着失真较低。这个在喇叭单元的基本结构中我们讨论过。大家可以继续讨论这一点是否有道理。不过，话必须说回来，这样的推测基本上是没有什么用的，因为要做这样的推测，得有一定的经验积累，而且还不一定准确。想准确地知道失真情况，只能实际测量。

其次，如果曲线有大的峰谷，那么就应该考虑，分频设计时能不能有效地控制这些峰谷，如果不能，就应该避免。比如这个8741，明显的盆裂峰落在5KHz左右，高度约为10dB，爬得最快的部分（2.5-4KHz），其斜率大约也是10dB/oct，如果分频点放在2KHz左右，是可以控制的，甚至有可能不用加RLC。

Scanspeak 18wu 8741低音单元

再次，还应该关心离轴响应的情况。上图中的频响曲线有三条，黑、绿、红，分别是轴向，偏轴30度和60度的响应曲线。在2KHz以上，这三条线，特别是0度与30度的开始大辐分开，表明高于这个频率，单元的指向性变差，因而分频点不应该高于2KHz太多。

另外，许多朋友的两分频系统动不动分到4K，5KHz，我觉得通常是不合理的，除非你的高音单元太差太差。观察大多数单元的指向性和失真情况，一般5寸的最好分在3KHz以下，6寸半的最好在2.5KHz以下，而8寸最好不要高于2KHz。但高音可能吃不消？那就换高音！

观察频响曲线时，除了要分析这个曲线是怎么测出来的之外，看的主要就是分频可能需要怎么设计，能不能设计得好！未经过分频处理的单元的频响曲线，犹如璞玉未琢，可能很难看，但并不能说明这个单元的素质就不好，因为还需要你量体裁衣、扬长避短。

生活在别处 · 发表于 2010-8-2 18:11:44

不错啊，学习，支持

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