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主题:扬声器的电声转换效率

帅哥哟,离线,有人找我吗?
一个老兵
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  发帖心情 Post By:2008-12-19 1:42:20 [只看该作者]

以下是引用松香味在2008-12-19 00:29:50的发言:
好帖顶顶!

为了获得频响、失真等参数的良好表现,适当的“阻尼”就非常重要,但是阻尼会消耗能量,降低效率,扬声器的效率受太多因素限制,很难提高……


谢谢.

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松香味
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  发帖心情 Post By:2008-12-23 14:01:53 [只看该作者]

以下是引用一个老兵在2008-12-15 01:56:13的发言:
电能转换为机械能的效率是可能提得比较高的,
这一点,是和电动机的效率有比的,
理论上做到80%以上总是有盼望的吧(?),
然而 由机械能转换为声能的效率是很难做高的?
学过平面刚性活塞辐射理论,就知道低效能是卡在
这个转换环节上了.

要是在扬声器振膜的前面加上号筒,以及喉塞之类的声学耦合器件等,
机械能转换为声能的效率就可以大大提高了.

记得文献上讲,号筒扬声器的电声转换效率是可能
做到25%,那确实是比直接辐射扬声器高的多了,
然而频率响应曲线和指向性上,出现了新的变数.

另外,记得几十年前实测号筒扬声器的电声转换效率,
一般的只有15%,个别型号的才能接近20%.



电动机的效率比较高,是由于我们只需要它保持一种能量转换向量(旋转)形式“输出能量”就行了,简单的说,这个情况下,电动机转子的质量大小,某种程度上说,它只影响启动时转子的加速度(消耗能量进行惯量积累),并不影响能量转换效率。但是当然会影响能量转换的能量【输出效率】,因为电动机转子的质量大小会直接影响到轴承的摩擦系数大小。(输出的能量必须克服摩擦力)

而传统的电声转换【能量转换向量】是跟随频率信号的变化而改变的,音圈和振盆等运动系统的质量大小,除了影响“启动加速度”外,它还会消耗能量进行(运动系统)【惯量积累】;当【能量转换向量】改变时,积累的惯量就会抵消掉【惯量积累】时所消耗掉的能量后,才能按照【能量转换向量】开始做功,并进行(运动系统)新一轮的【消耗能量进行惯量积累】;如此循环…………

我想,这个过程,应该是电声【“电、磁力”能量转换向量不定系统】转换效率不高的最根本原因吧。随便说说,说的不对请指正。


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一个老兵
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  发帖心情 Post By:2008-12-26 1:33:39 [只看该作者]

 谢谢松先生,
特别是你动了脑筋还花了时间写了那么多.

这个问题,管教授的书和南大<声学基础>上均可查到相关的原因.

两个转换(电到机及机到声)中,机声转换效率低确实可归结为
阻抗不匹配的原因.

电动式扬声器和电动机的转换原理是相同的,
但是效率差别较大,你的解释有助于理解.

我在这儿提出这个问题,就是促进大家的思考.



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美女呀,离线,留言给我吧!
yzsoso
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  发帖心情 Post By:2008-12-26 10:33:50 [只看该作者]

楼主辛苦了

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dale_zhong
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  发帖心情 Post By:2008-12-29 12:57:42 [只看该作者]

呵呵

松香想到个“能量转换向量”,看得出是动了脑子的,但这个说法是有问题的

“向量”说法里提到的能量往复转换,大约就是谐振过程

的确,在扬声器的力谐振部分,也不停发生弹性势能和动能的转换

但能量转换,尤其是机械能之间的转换,并不必然带来能量的消耗

相反,谐振系统的效率可以很高,例如秋千

让振动质量块回复到起始位置的力,不见得是外力,也可以是简单的弹性或重力回复力等


谐振系统的问题是谐振峰太高

如果硬生生要一个平的频率响应,那就只能增加阻尼

结果就是效率变低了


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一个老兵
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  发帖心情 Post By:2008-12-31 1:59:09 [只看该作者]

 谢谢DALE_ZHONG大侠.

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一个老兵
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  发帖心情 Post By:2008-12-31 2:02:00 [只看该作者]

以下是引用yzsoso在2008-12-26 10:33:50的发言:
楼主辛苦了

谢谢你.

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松香味
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  发帖心情 Post By:2009-1-1 0:06:55 [只看该作者]

从单一的频率看,可以认为可能是一种谐振,事实上,任何一个扬声器都有一个或数个固有的谐振频率,在谐振频率会有相对较高的“效率”。

但是声音不是单纯的、单一的频率,绝大多数声频会工作在扬声器固有谐振频率之外,不再是“单调简振”可以解释的情况吧?

继续关注前辈们和大侠们的讨论。

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音响初哥
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  发帖心情 Post By:2009-1-1 15:29:18 [只看该作者]

系统中储存的能量,不能视为向外界转换!

因此,这部分能量与转换效率无关!



设计及承建消声室/试听室;提供专业隔声门/吸声尖劈
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松香味
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  发帖心情 Post By:2009-1-1 20:16:34 [只看该作者]

扬声器“工作”的最终目标,就是要使“空气”按照输入的音频电信号的变化而“同步波动”起来,个人认为,任何影响这个使空气“同步波动”的因素(包括幅度、相位、时间、(振盆)振动系统质量、谐振等),都会影响“扬声器效率”的高低,或者与扬声器“效率”高低有着千丝万缕的联系。

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dale_zhong
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  发帖心情 Post By:2009-1-4 13:08:43 [只看该作者]

以下是引用松香味在2009-01-01 00:06:55的发言:
从单一的频率看,可以认为可能是一种谐振,事实上,任何一个扬声器都有一个或数个固有的谐振频率,在谐振频率会有相对较高的“效率”。

但是声音不是单纯的、单一的频率,绝大多数声频会工作在扬声器固有谐振频率之外,不再是“单调简振”可以解释的情况吧?

继续关注前辈们和大侠们的讨论。


对,这里是我弄错了。单独频率上的谐振动的确不能推而广之


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  发帖心情 Post By:2009-1-4 21:47:34 [只看该作者]

1)谐振频率处未必就有相对高的效率!这一点已经是实践证明了的!(如果说的是第一次转换的效率的话,谐振频率处转换效率是最大,但别忘了还有一次转换)
2)jieji斗争不能无限扩大化,如果需要考虑30楼的那么多因素的话,我们就什么都不要做了,问题有主次之分!


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  发帖心情 Post By:2009-1-5 1:16:18 [只看该作者]


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  发帖心情 Post By:2009-1-5 13:43:06 [只看该作者]

hehe,

本来就有功放这个东西么

如果额定功率大,灵敏度稍低点也无妨

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arch
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  发帖心情 Post By:2009-7-14 17:51:48 [只看该作者]

好贴...   打捞


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gggsd12
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好帖顶

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  发帖心情 Post By:2009-8-11 20:19:58 [只看该作者]

 前辈们分析的很透彻,学习了。

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lyticast
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  发帖心情 Post By:2009-10-10 20:48:22 [只看该作者]

 正解是辐射声阻的严重不匹配导致的。若是扯上机械损耗的话,我要反问,在反谐振频率处,机械损耗可以小到忽略不计,为什么效率依然低下?辐射效率取决于两种材料的声阻比例。声阻=密度*声速,在界面处会发生反射。空气的声阻和振膜的声阻相比实在是太小了,这才是直射式喇叭效率难以提高的根本原因。——空气太容易压缩了。
而号筒式喇叭就不一样的,振膜到喉口的这段空间非常小,于是空气被良好压缩。但是不能快速的让压力散失,于是就得安排一个截面积逐渐变化的号筒让压力逐步降低。面积率线性变化(相同长度段面积比相同)的形状,毫无疑问是指数曲线,这就是号筒多为指数形状的原因。
高效率的电声元件,有国民提到的水声。由于声阻已经相差无几,故效率相当高。更高的还有超声波焊接机的换能器,工作于半波谐振点,由于声波在金属中传递并作用于金属,其效率有高达96.5%的。空气中的高效发生器有旋笛,是采用压缩空气做动力,机械开关强制行成疏密波——声波的器件,其效率也高达50%以上了。


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sylsongyi
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  发帖心情 Post By:2009-10-11 20:57:51 [只看该作者]

以下是引用lyticast在2009-10-10 20:48:22的发言:
 正解是辐射声阻的严重不匹配导致的。若是扯上机械损耗的话,我要反问,在反谐振频率处,机械损耗可以小到忽略不计,为什么效率依然低下?辐射效率取决于两种材料的声阻比例。声阻=密度*声速,在界面处会发生反射。空气的声阻和振膜的声阻相比实在是太小了,这才是直射式喇叭效率难以提高的根本原因。——空气太容易压缩了。
而号筒式喇叭就不一样的,振膜到喉口的这段空间非常小,于是空气被良好压缩。但是不能快速的让压力散失,于是就得安排一个截面积逐渐变化的号筒让压力逐步降低。面积率线性变化(相同长度段面积比相同)的形状,毫无疑问是指数曲线,这就是号筒多为指数形状的原因。
高效率的电声元件,有国民提到的水声。由于声阻已经相差无几,故效率相当高。更高的还有超声波焊接机的换能器,工作于半波谐振点,由于声波在金属中传递并作用于金属,其效率有高达96.5%的。空气中的高效发生器有旋笛,是采用压缩空气做动力,机械开关强制行成疏密波——声波的器件,其效率也高达50%以上了。

      超声波换能是单一频率,扬声器工作的频率成分则较为复杂。

[此贴子已经被作者于2009-10-11 21:00:29编辑过]

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lyticast
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  发帖心情 Post By:2009-10-20 19:57:52 [只看该作者]

 都差不多。如果将喇叭浸入水中,那么效率肯定成数量级提高,但是声波一出水就完了,效率又恢复老样子。空气中换能,还是有个阻抗变换器的效率来的高。例如号筒

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