请教Qms、Qes、Qts各自的物理意义是什么!!!! - 基础理论室 - 声学楼论坛

扬声器常用参数的物理意义

扬声器的参数是指采用专用的扬声器测试系统所测试出来的扬声器具体的各种性能参数值.其常用的参数主要包括:Z,Fo,η0,
SPL,Qts,Qms,Qes,Vas,Mms,Cms,Sd,BL,Xmax,Gap gauss.以下分别是这几种参数其物理意义.
1.1 Z:是指扬声器的电阻值,包括有:额定阻抗和直流阻抗.(单位:欧姆/ohm),通常指额定阻
抗.
扬声器的额定阻抗Z:即为阻抗曲线第一个极大值后面的最小阻抗模值,它是计算扬声器电功率的基准.
直流阻抗DCR:是指在音圈线圈静止的情况下,通以直流信号,而测试出的阻抗值.
我们通常所说的4欧或者8欧是指额定阻抗.
1.2 Fo(最低共振频率)是指扬声器阻抗曲线第一个极大值对应的频率.
单位:赫兹(Hz).
扬声器的阻抗曲线图是扬声器在正常工作条件下,用恒流法或恒压法测得的扬声器阻抗模值随频率变化的曲线.
1.3 η0(扬声器的效率):是指扬声器输出声功率与输入电功率的比率.
1.4 SPL(声压级):是指喇叭在通以额定阻抗1W的电功率的电压时,在参考轴上与喇叭相
距1m的点上产生的声压.单位:分贝(dB).
1.5 Qts :扬声器的总品质因数值.
1.6 Qms:扬声器的机械品质因数值.
1.7 Qes:扬声器的电品质因数值.
1.8 Vas(喇叭的有效容积):是指密闭在刚性容器中空气的声顺与扬声器单元的声顺相等时
的容积.单位:升(L).
1.9 Mms(振动质量):是指扬声器在运动过程中参与振动各部件的质量总和,包括鼓纸部分
,音圈,弹波以及参与振动的空气质量等.单位:克(gram).
1.10 Cms(力顺):是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度.其值越大,扬声器的整个振动系
统越软.单位:毫米/牛顿(mm/N).
1.11 Sd(振动面积):是指在扬声器的振动过程中,鼓纸/振膜的有效振动面积.单位:平方米
(m2).
1.12 BL(磁力):间隙磁感应强度与有效音圈线长的乘积.单位:(T*M).
1.13 Xmax:音圈在振动过程中运动的线性行程.单位:毫米(mm).
1.14 Gap Gauss:间隙磁感应强度值.单位:特斯拉(Tesla).

扬声器的频响曲线

接触过扬声器的人大多看到过扬声器的频响曲线，它是一条记录在宽度为5cm或lOcm记录纸上的连续不规则曲线。记录纸上的X轴表示输入扬声器单元的电信号频率；Y轴表示被测扬声器单元在不同频率的电信号时所产生的声压级。我们人耳可以听到的声压范围相当大，从耳朵刚能听到的声压到耳朵感到疼痛时的声压上下相差近一百万倍，如此宽大的声压变化范围直接用声压进行测量和比较会显得十分不便。人们在实验中发现L入耳的听觉特性具有指数特性，用指数形式来表示声压级大小从客观上也能符合人的听觉分辨能力。声压级的单位是分贝(dB)，它在音响技术中是一个相当有用的度量单位。某一发声体的声压级可以用该发声体所产生的有效声压P与基准声压Pr比值的常用对数乘以20来表示。这里的基准声压Pr是指大多数听力正常的人刚能听到频率为1000Hz的声音时该声音的声压。我们通常将耳朵刚能听到的声压级为OdB，那么我们感觉震耳欲聋时的声压级只有140dB，由此可见用对数形式表示声压级的大小可以使声压级的测量和比较变得十分简单。扬声器的频响曲线目前大多在消声室中测得。被测扬声器单元通常固定在消声室内的标准障板上，测量话筒放置在被测扬声器单元的参考轴上。目前大多数扬声器的频响曲线在1m·1W的条件下测得，即输入被测扬声器单元的信号功率为lW，测量话筒沿被测扬声器单元的参考轴距离扬声器的发声面lm。信号发生器的输出信号经功率放大器放大后馈送到被测扬声器，被测扬声器辐射出的声信号被测量话筒接收后转变为电信号，经测量放大器处理后送至电平记录仪。当信号发生器的输出信号频率发生变化时，扬声器输出声压发生的相应变化便同步地被电平记录仪记录下来，这就是被测扬声器单元的频响曲线。

扬声器的阻抗

扬声器音圈是一个用漆包线在圆筒状骨架上绕制而成的线圈，它除了具有一定的直流电阻以外还具有一定的电感。当音频信号输入扬声器时扬声器的音圈即在磁气隙中上下振动，由于音圈电感的作用，这时在音圈中会感应出一个与音频输人信号反向的感应电压，这个与音频输人信号反向的感应电压会削弱音圈中的电流，从而使音圈的阻抗增大，随着音频信号频率的上升这种效应会越来越大，这就使扬声器音圈的阻抗随音频信号频率的上升而增大。扬声器单元的阻抗随信号频率而变化的规律称为扬声器单元的阻抗特性。一条完整的扬声器单元的阻抗特性由音圈的直流电阻、音圈的感抗以及音圈在磁气隙间上下运动时所产生的感应电动势这三部分组成。
音圈的直流电阻通常由音圈漆包线的直径和长度决定，它与频率的变化无关，在阻抗特性曲线上是一条平行于横坐标的直线；音圈的感抗与音圈的形状、直径和匝数等有关,音圈的感抗还与频率有关，频率越高，感抗越大，音圈的感抗反映在阻抗特性曲线上是一条随频率而上升的曲线；音圈的感应电动势则由扬声器单元磁气隙中的磁感应密度和音圈切割磁力线的多少等因素决定。因此，由上述三部分综合而成的扬声器阻抗特性是一条反映扬产器的等效输入阻抗随频率而变化的曲线。
扬声器单元的额定阻抗是一个纯电阻的阻值，它是被测扬声器单元在谐振频率后第二个阻抗最小值，它反映在上述扬声器阻抗曲线上是谐振峰后曲线平坦部分的最小阻值。这时音圈自感所产生的反电动势和音圈振动所产生的反电动势因大小相等方向相反而相互抵消，使扬声器的阻抗值近似等于音圈的直流电阻。

扬声器功率

扬声器单元的功率
扬声器的功率是指菜些特定的技术条件下扬声器单元从功率放大器所获得的电功率引即扬声器单元所消耗的电功率，而不是指扬声器单元所产生的声功率。扬声器从功率放大器中所获得的大部分能量都转换成为热能，只有其中很小一部分被转换成声。扬声器单元输出的声功率与它输出这些声功率所消耗的电功率之比称为扬声器的效率。扬声器所能承受的功率大小是扬声器单元的一个重要指标，它的单位是W。<br>
我们平时所听到的各种语言和音乐节目信号是一个由多种频率复合而成的瞬态信号。根据频谱分析，噪声信号是一个连续的、无规则的信号，它与我们的语言和音乐节自信号十分相似，用噪声信号模拟现实生活中的语言和音乐节目信号，对扬声器单元进行电声性能测试，常常可以获得比用纯音信号更符合实际使用情况的测试结果。目前测试扬声器承受功率时大多使用噪声信号发生器。噪声是一种不规则、间歇的信号，一般测试用的噪声信号有白噪声和粉红噪声两种，“白”和“粉红”这两个词是由这两种噪声的频谱决定的。白噪声是一种随机噪声，这种噪声信号中包含从20Hz～20kHz的各种频率，且这些噪声信号的能量呈均匀分布；粉红噪声也是一种随机噪声，但它的能量分布与频率成反比，因此，粉红噪声中的低频成分较多。测量时由功率放大器馈送给被测扬声器一定的信号功率，被测扬声器两端输入噪声电压有效值的平方与被测扬声器阻抗的比值即为该扬声器的承受功率。根据不同的测试手段，扬声器单元的承受功率大致可分成以下几种：
(1)额定最大正弦功率
   扬声器的额定最大正弦功率是指被测扬声器单元在额定频率范围内输人一定电压值的连续正弦波信号，信号持续一小时扬声器单元不发生热和机械损坏时所承受的连续正弦波有效值功率，一般称为RMS连续功率(即正弦波均方根功率)。由于正弦波信号无法真实地模拟实际音乐节目中的各种瞬态信号，疏忽了实际音乐节目信号中许多比正弦波有效值高出很多的瞬态峰值信号对扬声器的影响。因此，这种扬声器承受功率的表示方法已很少采用。
(2)最大噪声功率
   扬声器的最大噪声功率是指信号发生器将某一额定频率范围内的粉红噪声信号馈给被测扬声器单元，被测扬声器单元在这种功率条件下连续工作100小时后不发生热和机械损伤，这时输入被测扬声器单元的粉红噪声信号电压值的平方与被测扬声器单元阻抗的比值就叫扬声器单元的最大噪声功率。这意味着被测扬声器单元能在该功率条件下长期可靠地工作。目前国内和国外的扬声器单元铭牌上标注的大多为这种功率。
(3)长期最大功率
   扬声器的长期最大功率是指信号发生器将某一额定频率范围内的粉红噪声信号馈给被测扬声器单元，每次信号持续lmin，中间停顿2min，重复10次。被测扬声器单元在这种功率条件下不发生热和机械损伤，这时输入被测扬声器单元的粉红噪声信号电压值的平方与被测扬声器单元阻抗的比值就叫扬声器单元的长期最大功率。
(4)短期最大功率
   扬声器的短期最大功率是指信号发生器将某一额定频率范围内的粉红噪声信号馈给被测声器单元，每次信号持续1s，中间停顿60s，重复60次。被测扬声器单元在这种功率条件下不发生热和机械损伤，这时输入被测扬声器单元的粉红噪声信号电压值的平方与被测扬声器单元阻抗的比值就叫扬声器单元的短期最大功率。
(5)音乐功率
   扬声器的音乐功率的定义是在短时间内输入被测扬声器单元的功率不会在主观听觉上使人感觉到有明显的失真和永久性的机械损伤。被测扬声器单元在这种功率条件下测得的功率最大，通常可以达到额定最大噪声功率的4倍。音乐功率大多用于广告宣传，在实际使用中没有太大的意义。

扬声器谐振频率

　　阻抗曲线上扬声器单元的阻抗值第一次达到最大值时所对应的频率称为该扬声器单元的谐振频率或共振频率，简称fo。为了便于理解，可以把扬声器的振动系统即锥盆、音圈和防尘罩看成具有一定质量的惯性体，而把扬声器折环和定心支片看成一个弹性体，这时扬声器的整个振动系统就像一个悬挂在弹簧上具有一定质量的重物，从物理学中我们知道，这时它们具有一个固定的谐振点。扬声器单元在频率处振动系统的振幅达到最大值；扬声器音圈在磁气隙中运动时产生的反向感应电动势也最大。在fo以下，由于受扬声器振动系统劲度的控制，扬声器的输出声压以每倍频程12dB的速度下降，因此，扬声器单元的谐振频率通常是扬声器的低频重放下限。它是设计制作音箱的一个重要指标。

扬声器单元的品质因数

　　扬声器单元的品质因数是设计和制作音箱前必须了解的又一个重要参数。在扬声器单元的阻抗特性曲线上它表示阻抗曲线在谐振频率处阻抗峰的尖锐程度，它在一定程度上反映了扬声器振动系统的阻尼状态，简称Qo值，扬声器单元的品质因数越高，谐振就越不容易控制。扬声器的低频特性通常由扬声器单元的品质因数Qo值和谐振频率fo决定，其中Qo值的大小与扬声器单元在fo处的输出声压有关。Qo值过低时扬声器的输出声压在低频段迅速下降，扬声器处于过阻尼状态，造成低频衰减过大；fo值过高时扬声器的输出声压在fo处会出现一个峰，扬声器处于欠阻尼状态，低频得到过分的加强，Qo值越大，峰值越陡。因此，我们说扬声器的品质因数Qo既不能过高也不能过低，通常我们取它的临界阻尼值即Q。

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