主题：[原创]关于传声器与扬声器的思考

这个关于扬声器和传声器物理原理的问题很好，涉及到两者的详细物理背景

即使是熟悉物理知识的网友也可能一时反应不过来，“基础理论室”最需要的就是这样的帖子

 

在原帖里，作者提到电声和声电转换中涉及的声物理量问题；我理解这个问题

的确，从换能原理的公式出发，如电容式的位移转换为电压，一定是没错的

问题在哪？在于换能方式不是“声电”而是“声——力——电”

力学系统被原作者忽略掉了；而它自身是有个力阻抗的，跟电路里的电容、电感一样，有积分或微分的效果

实际上使用的多数声传感器捕捉的都是声压信号，路端电压的波形对应于声波波形；灵敏度说的都是dB/V

所以不存在所谓的“不同原理的传声器信号不好叠加”的问题
你理解的那个“积分”或“微分”的转换是通过力学部分的设计，通过控制质量、弹性和阻尼元件的相对关系来实现的

具体可参看《声学基础》1.5，或管老师的《电声技术基础》

 

换句话说，你的下面两个假设是不成立的：

“振膜置于声场中做受迫振动的运动状态与空气质点的振动完全一致”
“振膜的瞬时振幅，也就是空气分子的瞬时振幅”

这个成立的前提是系统没有弹性，质量为0，刚性无限大

紧贴振膜表面的那一层气体微元的运动状态倒的确是和振膜一致的

但是，这个运动状态受到了振膜本身的调制，并不是待测状态本身

空气微元的运动状态传递到振膜的运动状态，不是无条件的

具体发生什么变化，还取决于振膜的力阻抗

 

一个小错误是，扬声器所依据的基本换能原理是F=Bli

B——磁感应强度
l——音圈导线总长度
i——电流

U=BLV在这里仍然其作用，不过得到的是感生电动势

另一个小错误，扬声器振膜的质量相对较大，这个不是技术手段做不到更低

扬声器工作在所谓“质量控制区”，质量不能太低的

 

另外，回楼下的，俺怀疑你是否真把这个“走路问题”弄明白了，你至少没讲明白吧

这段话里面，对的成分很少啊

头次听说扬声器和传声器是“你拍一，我拍一”的关系呢

没有电力声转换的基本概念

没有力学响应的基本概念

没有声辐射的基本概念

没有声接收的基本概念

......

 

这个问题虽然很简单，但也是一个非常好的问题

概括一下，你说的其实是：“当扬声器振膜表面的振速和相位已知，场点上的相位为何”

回答是：扬声器振膜表面声压与振膜振动速度一般是不同相位的，具体的情况取决于频率

电声学里有个辐射阻抗的概念，这个阻抗可以分离出“幅值”和“相位”的

其中的“相位”代表的，就是振膜表面声压与振膜振动速度随着频率的变化趋势

我给你个好东西，你看看192电子页的《声辐射》和图3-22

http://222.200.98.136/data/017/015/00539968/otiff/otiff.djvu

只谈论现象的话，首先要明白同一时刻，声场里各个场点上的声压相位并不一致，讨论确定场点的相位才有意义

点确定了以后，可以说：由于空气有粘滞力，刚好紧贴着振膜的那层空气分子总是与振膜是一个运动状态

不过往外一点点，由于空气具有弹性和质量，两者的相位就不同了

场点上的声压是来自振膜各点的同向辐射相互叠加的结果

但是振膜各点到场点的距离不一致

因而计算近距离，或曰近场相位的时候，还要考虑这个叠加问题

...绕过了贝赛尔函数，不过按照我的普及能力，似乎绕不过多元微积分了

 

 

 

“我举例只是为了说明动圈话筒是可以记录脉冲”

提问者知道动圈可以记录脉冲
他问的不是这个，而是当电容给出方波的时候，动圈记录到的究竟“是什么”
我在3楼已经回答过，动圈记录到的同样是方波。他六楼下方的那个图错了，错在没有理解声接收的基本原理
您犯的是同样的理论错误——同时您还没有好好听题


“你提出的什么声学的基本概念和我要论述的道理有关系吗？真的有关系吗？是不是真的有关系了？”

 

声学基本概念跟“您论述的道理”没有关系；一旦有了关系，现有的声学理论就不自洽了
但是，声学基本原理和“我们讨论的问题”是相关的，真的是相关的，一定是相关的，必然是相关的，肯定是相关的，的确是相关的
为什么？
因为物理原理决定了可近似的范围。超过了这个范围，往同样方向迈出的一小步都是错误的
如果您了解了这些原理，就不会做你那几个“假设”，弄出个其实是耳道的模型，来证明你似是而非的“道理”

有个道理值得反复宣扬：声波的辐射和接收不是互逆过程。
扬声器做声辐射在各个场点上得到声压，而传声器做声接收是“弱水三千取一瓢饮”，只看单独一个场点的声压
所以扬声器和传声器的设计可以有本质的不同
这个道理可以解决很多问题，包括本帖讨论的这个问题
我的导师，某留洋的声学博士，也在这里迷糊过

另一个道理也值得反复宣扬：
先读题目再回答、先翻翻书再下断语是对别人的尊重，也是对自己的尊重

 

只要正弦波能发出来，梯形波就是可以发出来的

谢谢提醒，你关于音圈线的说法是更严谨的

另，设计扬声器的时候，出于瞬态响应的考虑，质量当然不能大

但出于谐振频率的考虑，质量太小则工作区遭到压缩

——弹性一定的情况下，质量小到一定程度，过渡到阻尼工作区，这里是有隐含的逻辑关系的

因此振膜质量不能是无限小的，我不认为这仅是由于材料和工艺的限制

谢谢吹捧。马克吐温说，他听到人说他句好话，能高兴仨月，我也是这种人

那部分叫做“同振质量”吧，做电路图的时候，是要算到模拟里去的

这个推导很可以锻炼数学啊，希望楼下“学习”的同学推导一下啊

每次看到有人跟帖说“学习了”的时候，我就在想“学到什么了呢？”

　　“我在朋友家里看下棋。一位客人屡次输掉，我讥笑他计算失误，总是想替他改放棋子，认为他赶不上自己。过一会儿，客人请求和我下棋，我颇为轻视他。刚刚下了几个棋子，客人已经取得主动的形势。棋局快到中盘的时候，我思考得更加艰苦，而客人却轻松有余。终局计算双方棋子，客人赢我十三子。我很惭愧，不能说出一句话。以后有人邀请我观看下棋，我整天默默地坐着看而已。

　　“现在求学的人读古人的书，常常非议古人的错误；和现在的人相处，也喜欢说别人的错误。人本来就不可能没有错误，但是试试彼此交换位置来相处，心平气和地估计一下，自己真的没有一点过错吗？自己能够认识别人的错误但是不能看到自己的错误，自己能够指出别人的小过失但是不能看到自己的大错，自己检查自己的过错尚且没有时间，哪里有时间议论别人呢！

　　“棋艺的高低，是有标准的，一着的失误，人们都看到见，即使想回护以前的错误也是隐瞒不了的。事理方面的问题，人人都赞成自己认为正确的，人人反对自己认为不正确的。现在世间没有孔子那样圣人，谁能断定真正的正确与错误？既然这样那么别人的失误未必不是有所得，自己没有失误未必不是大失误，但是人们彼此互相讥笑，没有停止的时候，简直连看棋的人都不如了。”

本版号称“基础理论室”，同时本楼谈论的是理论问题

你来这里踢版，本来就要冒着枪林弹雨前进的

理论的好处，是它是基于事实的推理，出了错总有个源头，且推理出的东西总有实验支持

由此带来另一个好处，就是稍过几招，半瓶子醋自己就漾出来了

要顾左右而言他了，要把“理论”“实践”对立起来了

或者要转去讨论“动手”问题了

——你说这么多，自己动手做了么？

有些事情多说无益，算我不成熟，啰嗦几句：

年轻人（包括我）好为人师，是正常的现象

一方面，争强好胜有利于促进个人学习

另一方面，无益争论对长期发展没有好处，这个我是清醒的

闻道有先后，我也从不觉得说明白一两个道理有什么了不起的

 

从前面的一些帖子看，老兔子自视甚高，喜欢给人指点指点，同时批评说“这还是专业论坛么？”

你可以骄傲一些，无妨的，但你说话应该就事论事，这个也是对技术人员最基本的要求了

总结起来就是四个大字：“实事求是”

错了就是错了，没有什么理由。尤其是理论上错了的东西，怎么辩解都没用的，自取其辱罢了

 

从老兔子开始的一些帖子看，我还觉得是看过《声学基础》1.1节的

但以“声压正比振速正比振幅”观之，没有看到1.2节

“【原文】动圈话筒和电容话筒输出电信号是否相同？楼主观点认为是不相同，关于这点我和楼主的观点一样也认为不相同”

这个也是错的。做过几个传声器项目的都知道，动圈和ECM是可以互换的，电的部分不负责做积分处理

“【原文】你怎么证明我是错的？”你动手能力强，你做个实验看看吧

另外，“正比”的含义，是说A除以B为常数，这个小学学过了

你收入4k他8k，你5k他1W，这个是正比

你4k他8k，你5k他5W，这个虽然也是同向增长，但绝不是正比关系的

——我不明白你这种错误都犯，有什么好拽的？

向下瞧不上爱好者，觉得人家不专业，问的问题简单

向上看不起科班的，说理论强动手弱如何如何——你自己怎么定位的？

我个人的定位一向是学生
我看到的，是很多有数十年经验的老师对自己的定位还是“学生”！

 

理论和实践不是互斥的关系，也不是跷跷板的关系

别人理论好了，动手好不好，不是你说了算的，因为你看不到

换言之，一个人可能两方面的能力都有，也可能都没有

你理论不行，也不说明你动手能力强了；你没自己做这个实验，你自己承认了的

“公式厉害考试好的同学不会制作修理，而会制作修理的考试又不及格”——这个是贵校的现象，我在其它地方没有听说过类似现象

当然你可以像阿龙那样，假设自己是对的，那就没什么必要辩论了，我管这叫“技术手Yin”

 

声学楼是有不专业的文章，但不是都有你这么不专业

另外也有深藏不露的，你来踢版被拍，太容易了

用杨老师的话说：“人贵有自知之明”

山外有山

超过你的人，多了

好自为之吧

 

 

请参考《声学基础》P.30和P.31

我针对的是lz在6楼画的两个黑图，

这里lz并未作出“振膜以方波形式运动”的假设

他认为声压波形等同于空气分子振动波形，同时做了一个假设：

“对于动圈式传声器和电容传声器结构上都有一个能随空气振动的振膜，

理想的振膜质量应该轻到可忽略不计，可以视为空气分子”



引用《声学基础》P.30，P.31，就是为了说明这个假设的错误之处

基于这个错误的假设，得出的结论是：

“对于一个做矩形波振动的音源，两种传声器的录音就会产生差别”

所以他错在没有理解“声-力-电”变换的本质

在设计电容和动圈传声器的时候，通过对力学参数的选择，利用声力之间的变换完成了声压采集

所以振膜质量不是可有可无的

声压、空气分子振动、振膜振动状态之间不是对等的

动圈接受方波声信号的时候，其振膜振速与声压成比例

电容接受方波声信号的时候，其振膜振幅与声压成比例

两者电压信号都是方波，都对应声压信号，不需要做后期处理


你不理解这个过程，同时也不试图理解这个过程，所以在反复犯同样的错误

《声学基础》是老一些，但是可靠，比拍脑袋得来的结论踏实多了

动手能力强的自己弄个实验看看吧

每个文件100k太令人发指了

压缩到这个样子，还是刚好能辨别吧

这个专门讲了动圈和电容的区别，速度响应和位移响应都给出了

 

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