障板中的偶极子扬声器单元

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摘要

开放式障板中的扩展声源:3.2 障板中的偶极子扬声器单元。矩形开口式障板音箱的三个不同的声学区域。

前置阅读:

3. 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

在现实生活中,每个扬声器都比它的锥形或球顶振膜大。在计算有效偶极长度D时,我们需要将折环和盆架所占据的空间相加。

此外,我们还必须增加深度上的任何抵消,来自后面声源的声音必须传播到前向辐射声源的声学中心平面:

障板中的偶极子扬声器单元

较大的障板尺寸如何影响偶极子的性能?让我们首先围绕我们的10厘米圆锥形振膜(见图3.4),两边各有1.5厘米宽的小边界:

障板中的偶极子扬声器单元

增加障板大小(红色曲线)会将SPL峰值移动到较低的频率,并在低频率时获得一些SPL。此外,SPL上将会产生明显的第二个峰值。

使障板直径越来越大会导致以下变化:

障板中的偶极子扬声器单元

障板中的偶极子扬声器单元

障板中的偶极子扬声器单元

图3.10清楚地说明了为什么障板的有效直径不应超过振膜直径的两倍。如果障板宽度进一步增加,则在第一个偶极峰的以上频率段(D/λ=1,由障板直径定义)和波束的开始(由振膜直径定义)之间形成一个辐射模式不断变化的区域:

障板中的偶极子扬声器单元

随着频率的上升,不同的指向性模式快速连续变化(与图1.11和1.12相比)。“正常”8字型偶极指向性图分解成越来越多的“旁瓣”,每个旁瓣的极性与相邻的极性相反:

障板中的偶极子扬声器单元

只有当频率上升到足够高时,扬声器的逐渐变窄波束不再辐射到障板边缘时,该过程才会停止。离轴响应的谷值不再是由于偶极抵消,而是由于扬声器的波束变窄而失去侧向辐射。从那时起,我们是否还应该把扬声器系统称为“偶极子”,这是有待商榷的。

图3.12中的图表与图3.11中A、B、C所示的频率并不完全对应。但从左上角到右下角,它们显示了模式如何随着D/λ的上升而变化。他们越来越偏离理想。

根据以往的经验,我们知道所有宽的和矩形的开口式障板都有三个不同的声学区域:

障板中的偶极子扬声器单元

  • 在低于第一个偶极峰值(D/λ=0.5)的所有频率下,障板符合理想的偶极模式。离轴时,SPL下降得相当快。
  • 在中间区域,偶极子的模式变化很快。8字型偶极指向性图趋向于分解成多个波瓣。
  • 当振膜开始辐射波束时,8字型偶极指向性图逐渐变为单个主要的前向和后向辐射波瓣。

考虑到这一点,似乎有两种设计备选方案:

1.接受沿频率轴变化的辐射指向性图,并尽量将偶极子的指向性图和SPL偏差保持在最小值。这一备选方案将在下面的第3.3章节中进行讨论。

2.试着在整个听力范围内尽可能长时间地保持理想的8字型偶极指向性图模式。这种恒定指向性的策略将在第4章中进行解释。

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