揚聲器是如何發聲的?

花捲默默


前面 @四重奏6028217 回答了三種揚聲器,我再貢獻一種。

本質上,揚聲器就是把電能轉化為機械能,把電信號轉化為聲波傳出去。揚聲器按照工作方式可以分為兩類:基於磁場工作的,和基於電場工作的。

基於磁場工作:動圈式揚聲器,舌簧式揚聲器。

基於電場工作:壓電陶瓷揚聲器,靜電揚聲器

我現在要專門介紹靜電揚聲器。它的工作原理如下圖:

在兩個極板之間,有一片懸空的振膜。普通的音頻電壓通過升壓變壓器,輸出上千伏,加在極板和振膜上,當音頻電壓變化時,振膜和極板之間的電場也相應的變化,從而吸引振膜發生振動,發出聲音。

超薄的振膜慣性很小,使得靜電揚聲器具有極高的瞬態響應和極低的失真。如果說普通的動圈揚聲器失真率在3%,那麼靜電揚聲器小於0.2%,近乎於0了。

既然靜電揚聲器這麼好,為什麼生活中幾乎看不到呢?它有幾個缺點:

  1. 雖然中頻和高頻響應非常好,但是低頻響應不佳。這個也可以解決,那就是用動圈揚聲器補充低頻。
  2. 它的體積比較大,而且比較脆弱。

即使是在高檔電影院裡,環境的反射和各種複雜的聲場效應,也大大抵消了靜電揚聲器的優勢,比較下來,動圈揚聲器反而更合適。

但是,如果是在錄音棚裡,隔離了外部的噪音,吸收了室內的聲音反射後,打開靜電揚聲器,它發出的清脆純淨的聲音,能讓你感動的流下眼淚。


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揚聲器是能把音頻電流變成機械振動並推動空氣發聲的電聲器件。

從工作原理上分大約有動圈式、舌簧式、壓電陶瓷式等。下面就分別作一介紹:

①動圈式揚聲器

動圈式揚聲器門類很多,目前收音機、電視機、手機和號筒式喇叭裡用的都是動圈式揚聲器,它的基本結構如下圖
當音頻電流通過位於環形磁間隙中的音圈時,音圈上就會產生隨音頻信號變化的交變磁場,它和周圍的固定磁場發生相互作用,音圈就會帶動紙盆發出聲音。受結構的限制,音圈的圈數不可能太多,因此屬於低阻抗揚聲器。

動圈式揚聲器的特點是頻響寬音質好,大小功率都可以。因此被廣泛用於各類音響設備。

②舌簧式揚聲器

這是一種較為古老的揚聲器,它也是依靠電磁原理來發聲的。和動圈式揚聲器的最大不同點在於,它的線圈不和紙盆相連,而是被緊緊固定在磁場當中。
它的振動部件是置於線圈中心的鐵製舌簧片
。當線圈中有音頻電流通過,簧片會被交變磁場所磁化,並和包在線圈外的磁靴產生相互作用,然後通過連桿把振動傳遞給紙盆發出聲音。

舌簧式揚聲器的最大特點是高阻抗、高敏靈敏度,因此在礦石收音機和老式電子管收音機中用的最多。但受結構限制這種揚聲器頻響較窄不適合發出低音,功率也難以做大。所以被淘汰也就在情理之中了。

③壓電陶瓷揚聲器

這種揚聲器是依靠陶瓷的壓電效應來發聲的。所謂壓電效應是指陶瓷片在受到外力作用時,它的兩端會產生極性相反的電荷,並通過迴路而形成電流。我們常見的氣體打火機就是利用這一原理來點火的。


而壓電效應又是可逆的,我們在壓電陶瓷片上施加一個音頻交變電場,陶瓷片就會產生機械振動並且帶動紙盆發出聲來。壓電陶瓷的直流電阻很高,用歐姆表測量呈絕緣態。因此不能直接作為放大器的負載,而要通過升壓變壓器來進行阻抗匹配。這種模式的揚聲器在過去農村有限廣播裡用的較多。現在除了少量小高音揚聲器外,已經沒有人生產這種揚聲器了。

現在這種發聲模式用的最多的是將工作在諧振點附近的壓電陶瓷片接在振盪電路中製成蜂鳴器。目前電腦主板上的報警器就是這種形式。

上面介紹了三種揚聲器的發聲原理,在這當中動圈式家族最為龎大,也是當今揚聲器的主流。舌簧式已基本被淘汰。壓電陶瓷大都以小功率蜂鳴器為主,作為揚聲器已難覓蹤影。以上是我的回答。


四重奏6028217


揚聲器又叫喇叭,可以將電信號轉換為聲音

揚聲器(喇叭)是非常常見的電聲換能器件,需要發出聲音的電子設備都需要揚聲器(喇叭)。手機、電視、音箱等電子產品的發聲器件用的都是揚聲器(喇叭)。揚聲器(喇叭)的種類主要有動圈式、電容式、舌簧式、壓電式。

動圈式揚聲器(喇叭)

動圈式揚聲器(喇叭)是最常見,應用最廣泛的揚聲器。它由線圈、音圈、磁芯、磁鐵、彈性膜、紙盆組成。當音頻信號輸入到喇叭的線圈後,音圈隨著音頻信號的變化產生變化的磁場,它就會和周圍的固定的磁場產生相互作用的推力,帶動彈性膜和紙盆發出聲音了。

電容式揚聲器(喇叭)

電容式揚聲器又叫靜電式揚聲器,靠靜電的作用力推動極薄的振動膜發出聲音。由於電容式揚聲器的振膜極輕,解析力非常好,可以很好的捕捉到音樂信號的微弱變化,所以電容式揚聲器的失真更小,解析力極強,發出的聲音也極奇逼真。但是它需要電極化,面積也比較大,便攜系統的電子產品就沒法使用這種揚聲器了。

舌簧式揚聲器(喇叭)

這是一種比較古老的揚聲器,舌簧揚聲器需要在變化電流作用下,通過高阻音圈中的變化磁場配合永磁場作用到線圈中的銜鐵片(舌簧)經牽引杆拉動磷銅片片帶動紙盆發出聲音的電聲轉換器件。這種喇叭已經逐步被響應頻率更好的動圈式揚聲器(喇叭)代替了。

壓電式揚聲器(喇叭)

壓電式揚聲器(喇叭)利用了壓電陶瓷的壓電效應,設計成電聲換能器。把很薄的多層的壓電陶瓷片附在很薄的膜片上,組成成一個振動膜。

壓電片伸展時,振動膜向上彎曲,壓電片收縮時,振動膜向下彎曲。隨著交變的電壓信號,振動膜就可以推動空氣發出聲音了。

壓電式揚聲器體積小,聲音大,但響應頻率比較窄,不適合用於語音發聲,一般用於警報和提示裝置,比如家裡的洗衣機、電磁爐等都會使用壓電式的蜂鳴器發聲。

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只對動圈式揚聲器比較熟悉,下面動圈式揚聲器結構示意圖。
原理就是磁場對電流的作用。
在永磁體上套著一個線圈,線圈的兩端接入電路,當有電流通過時,線圈受到永磁鐵的磁場的作用發生運動。因為通過線圈的電流是按聲音的規律變化的,線圈受到磁場的作用力的大小和方向也是按聲音變化的,所以,線圈在磁鐵上往復運動,同時帶動紙盆發生振動發出聲音。

另外,小時候見過一種很簡易的揚聲器,就是一個紙盆,紙盆中間焊有兩段導線,接在有線廣播線路中就能發出聲音。一直沒有弄清其原理,請教一下大家,不知有沒有知道的朋友?


甜甜向上314159


電流通過線圈會產生磁性,跟喇叭上面的磁鐵相互作用,會產生振動,就有了聲音!


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