扬声器的失真(Distortion)

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摘要

详细介绍扬声器失真的定义与分类,分析其产生的原因,及改善措施。

横振动和振动,对于扬声器的高频辐射影响极大。因为高频时,振幅小,而横向振动的线度可与其振幅相比较,此时影响显然就极大了。下面主要的讨论纵向振动所引起的结果。鼓纸的边是固定在盆架上的,因此当功率足够大时,F1就足以使SX产生纵向弯曲,如下图a,这种弯曲过程如下图b所示,纸盆在F1的作用下,向右使母线向上弯曲,转入①位置,当F1的作用力是向左时,(即在周期力的另半周时)母线被拉直,但由于惯性的原因,母线稍微越过平衡位置而转入位置②,若在这时,F1又对音圈发生向右的作用力时,母线又会向下弯曲转入③位置。

扬声器的失真(Distortion)

显然母线这种向上或向下的弯曲,只有在F1指向鼓纸基部,即向右时才会发生,也就是说音圈振动一周,这样的弯曲才发生一次,或者说母线完成从一侧弯到另一侧运动一次,音圈需要振动两周,故信号的频率是纵振动频率的两倍,这种现象称为参变谐振,由这种原因引起的失真称为谐波失真。当信号频率比纸盆表面的固有频率大一倍时,这种失真尤为严重。如果采用曲线形纸盆,则受纵向力的作用时,总是向原来弯曲的一侧弯曲,就不会引起分谐波失真。

b 、互调失真:是两种不同频率的信号,同时加入到扬声器上时,互相调制而引起的,互调失真会造成音调上的失真,当互调失真较大时,会使合唱拍手等重放音质显著变坏。当扬声器同时重放使音圈作大振幅振动的低频信号F1和音圈作小振幅振动的高频信号Fh时,重放声中除了有F1、Fh及其谐波成分外,还会出现(nF1+Fh)的新的频率成分,其中n=1,2,3,……这种失真称为互调失真。

如前所述,由于间隙内磁感应强度B沿轴向的不均匀性,可导致非线性失真,而B沿轴向的不均匀性,表现为工作间隙的边缘处磁场减小,当音圈从间隙的中心向边缘的一侧或另一侧运动时,B减小,从而机电系数(B1)也随之减小,因此低频信号周期性地改变着机电转换系数(B1)的值,而此周期又显著地大于高频信号的周期,从而高频信号的振幅受到低频信号的调制而出现失真。

C 、瞬态失真:这是由于扬声器的振动系统跟不上快速度变化的电信号而引起的输出波形失真。 这种失真与频率响应曲线的平滑程度有关。在振动板的每个共振点(相当于频响曲线的峰谷处),这种失真更为严重。

扬声器的失真(Distortion)

图a馈给扬声器一个包含8~16个正弦波列的脉冲信号,而扬声器输出音压的波形如图b,对比电信号和声信号的波形,可以看出这样的特点。声脉冲逐渐衰减的拖尾。这说明扬声器的鼓纸并非立即达到稳定振动的,在电脉冲消失后,振膜也不可能立即停止振动,而是有一个逐渐衰减的过程。显然这种现象存在,扬声器就不能重放急促变化着的信号,如打乐器的敲击声。

为了改变扬声器的瞬态失真,通常把扬声器的频响扩展到超声频段,以改善其前沿特性,如日本松下公司的SB-10型扬声器系统的高频响应可达到125KHZ。而拖尾时间的缩短,则主要靠控制扬声器的阻尼。

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