倒相式音箱是如何工作的?

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所属分类:扬声器系统
摘要

详细描述了倒相式音箱是如何工作的,以及倒相管所起的作用,与密闭箱相比其优缺点。

倒相式音箱风管内的空气就像活塞一样,随着扬声器振膜的运动而振动。风管口径越小,空气流速越高,反之亦然。一般情况下,使用一个口径足够大的风管,通过风管的风速应保持相对较低。这就避免了风管空气湍流噪声的问题。然而,一个大的风管的好处可能会被排气损耗(QLv)所掩盖,因为当风管口尺寸增加时,它们会增加排气损耗——一个主要来源是空气通过风管口时的粘度摩擦。请参阅“风管声染色”文章了解更多关于空气湍流噪声和其他与风管相关的问题,如“管道”共振。

一些风管的声波滞后于低音扬声器的声波,产生了相移。在低音扬声器的共振频率以上,风管的声波与低音扬声器的声波相位相同,因此它们相互增强。在箱体谐振频率,风管也阻尼低音扬声器,使其振膜的位移非常小,而在风管中空气速度达到最大。

在箱体谐振频率以下,风管口声波的相位会快速地移动180°,使它们与低音扬声器的声波不同步。这既有好处也有坏处。低音扬声器和风管口的声波在箱体谐振频率以下开始相互干扰和抵消。这产生一个快速的24dB/otc低频截止率,可以保护低音扬声器避免过度偏移。不好的地方是,因为它使低音扬声器“卸载”,这可能使它容易在超低频过度位移(尽管有前面提到的快速截止率)。幸运的是,“卸载”问题很容易克服。只需要一个低频高通滤波器,在其截止频率以下保护低音扬声器。

如果在“卸载”时没有一个高通滤波器来保护它,倒相式音箱(开口箱)的功率处理能力不如一个类似的密闭箱。但是,如果上面提到的滤波器克服了这个缺点,它就可以变成一个优点。这是因为开口箱内的低音扬声器需要的位移量比密闭箱内的同类低音扬声器要小,因此开口箱的非线性失真通常会更小。

风管对低音扬声器的阻尼作用的另一个影响是在箱体谐振频率附近的阻抗显著降低。这种降低阻抗有一个不好的副作用。它会导致音圈温度升高,因为此时音圈会从放大器中获得更大的电流,导致温度的升高,它的电阻(Re)也会增加。这进而影响到低音扬声器的许多特性,如其电Q (Qes)、电机强度(BL)和效率(ηo)。结果表明:非线性失真随温度的变化而增加。

开口箱的中频响应也往往比类似密闭箱的中频响应更好,因为前者可以有更高的自由空气谐振(Fs)。这意味着开口箱低音扬声器将有更少的振动质量(Mms)和效率更高。这也意味着一个全频开口箱将更容易适应两分频系统的要求,其中其中仅仅需要加一个高音单元。当考虑所有这些因素——较小的位移(Xmax),较高的谐振(Fs),更低的振动质量(Mms)和更高的效率——很明显,设计一个开口箱通常会比密闭箱成本更低。这种结合了成本较低的两分频系统设计与较便宜的低音扬声器,当注重成本时,设计开口箱是一个很好的选择。

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