不带障板的偶极子扬声器系统

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摘要

开放式障板中的扩展声源:3.1 不带障板的偶极子扬声器系统。本节主要讨论偶极波束指向性的相关问题。

前置阅读:

2.1 开放式障板中的点声源:圆形障板中的扬声器单元

2.2 开放式障板中的点声源:方形障板中的扬声器单元

2.3 开放式障板中的点声源:矩形障板中的扬声器单元

2.4 开放式障板中的点声源:障板中扬声器单元的声短路

之前的所有描述都是基于点声源的,仅显示障板的效果。但现实中的扬声器是由一个锥形、平板、带状或球顶振膜组成的。

本章将讨论障板尺寸和这种扩展声源尺寸之间的关系如何影响声辐射。我们假设声源完全是活塞运动,声源向后与向前的频率响应相同。

3.1 不带障板的偶极子扬声器系统

我们可以通过在圆形障板的中心周围依次放置总直径为0.2、5和10cm的越来越多的偶极点源来对宽平面声源进行建模。

为了更好地进行比较,我们使用了图2.4和2.5中半径为34cm的障板。这样,所有振膜直径的偶极长度D都保持不变。对于每个点声源,距障板中心有一个额外的差值长度dl,可以取从“0”到振膜直径的任何值。这些不同的差异长度确保了最尖锐的SPL峰值和凹陷在轴上是调整过的:

不带障板的偶极子扬声器系统

很明显,与单点声源相比,即使在较小的振膜直径下,高音性能也会显著提升。当我们扩大振膜尺寸时,这种趋势的频率继续降低:

不带障板的偶极子扬声器系统

当振膜尺寸等于障板尺寸时,将仅保留偶极滚降和SPL上第一个峰值。即使是SPL上第一个谷值也只是一个浅凹陷。在覆盖障板范围增加时,你可能会注意到偶极峰值移动到较低的频率。暂时还没法对这种行为作出解释。

偶极波束指向性

正如在第1章中已经解释的那样,偶极子的“8”字型指向性图是由于垂直于偶极子轴的声音变得越来越反相而产生的。偶极子“8”字型指向性图可以根据频率改变其形状,但与频率无关,向侧面的收缩保持了这一基本特征。

事实上,随着频率的上升,扬声器指向性越来越尖锐,也有类似的原因。同样,这是关于反相波的抵消——取决于波长和振膜直径。

偶极特性和波束之间有很强的关系,这与没有障板的偶极扬声器非常相关:

所有半径为D(偶极长度)的振膜在λ=2 D处都有第一个轴向上偶极峰,在λ=1 D处有第一个偶极谷值。同一个振膜将开始在λ=πD和λ=2πD之间的任何地方产生波束(确切值取决于个人定义)。

不带障板的偶极子扬声器系统

这是什么意思?对于SPL上第一个峰值周围和之上的所有频率,波束从偶极原理提供的恒定指向性一直到SPL第一个峰值处。

波束首先从偶极轴的大偏角和高频开始。这给人的印象是,当偏离偶极轴的角度增加时,偶极峰正在向较低的频率移动。真正发生的是,波束在更高的频率下连续“咬掉”偶极峰:

不带障板的偶极子扬声器系统

我们可以通过减小振膜的直径,将偶极子失去恒定指向性的频点提高到更高的频率。不幸的是,在较低频率端,偶极损耗的开始也移动到更高的频率:

不带障板的偶极子扬声器系统

为了摆脱这种困境,不同尺寸的扬声器必须用于不同的频率范围。否则,真正的偶极特性就会丧失——很可能从最高频率开始。

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