常見音響揚(yáng)聲器的種類和工作原理

一、電動(dòng)式揚(yáng)聲器

電動(dòng)式揚(yáng)聲器應(yīng)用最廣泛，它又分為紙盆式、號(hào)筒式和球頂形三種。

(1)紙盆式揚(yáng)聲器

紙盆式揚(yáng)聲器又稱為動(dòng)圈式揚(yáng)聲器。它由三部分組成：

①振動(dòng)系統(tǒng)，包括錐形紙盆、音圈和定心支片等;

②磁路系統(tǒng)，包括永久磁鐵、導(dǎo)磁板和場(chǎng)心柱等;

③輔助系統(tǒng)，包括盆架、接線板、壓邊和防塵蓋等。

當(dāng)處于磁場(chǎng)中的音圈有音頻電流通過時(shí)，就產(chǎn)生隨音頻電流變化的磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)和永久磁鐵的磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，使音圈沿著軸向振動(dòng)而發(fā)出聲音。該揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低音豐滿、音質(zhì)柔和、頻帶寬，但效率較低。

(2)號(hào)筒式揚(yáng)聲器

號(hào)筒式揚(yáng)聲器由振動(dòng)系統(tǒng)(高音頭)和號(hào)筒兩部分構(gòu)成。振動(dòng)系統(tǒng)與紙盆式揚(yáng)聲器相似，不同的其振膜不是紙盆，而是一球頂形膜片。振膜的振動(dòng)通過號(hào)筒(經(jīng)過兩次反射)向空氣中輻射聲波。號(hào)筒式揚(yáng)聲器具有方向性強(qiáng)、功率大、效率高的優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于會(huì)場(chǎng)、田間、廣闊的原野等場(chǎng)合。專業(yè)用的高頻號(hào)筒式揚(yáng)聲器有音質(zhì)好、頻率響應(yīng)好的特點(diǎn)，主要用于劇場(chǎng)等要求較高的場(chǎng)合。號(hào)筒式揚(yáng)聲器的不足之處是低頻響應(yīng)差、頻帶較窄，容易產(chǎn)生非線性失真。號(hào)筒式揚(yáng)聲器與紙盆式揚(yáng)聲器的主要區(qū)別是間接輻射，即振動(dòng)膜振動(dòng)后，聲音要經(jīng)過號(hào)筒向外擴(kuò)散，使聲音大為增強(qiáng)，而且使聲音向一個(gè)方向集中傳播，使聲音傳播的距離更遠(yuǎn)。

(3)球頂形揚(yáng)聲器

球頂形揚(yáng)聲器是目前音箱中使用最廣泛的電動(dòng)式揚(yáng)聲器之一，其最大優(yōu)點(diǎn)是中高頻響應(yīng)優(yōu)異和指向性較寬。此外，它還具有瞬態(tài)特性好、失真小和音質(zhì)較好等優(yōu)點(diǎn)。球頂形揚(yáng)聲器適用于目前市場(chǎng)上所有的家庭影院系列音箱。

二、電磁式揚(yáng)聲器

電磁式揚(yáng)聲器又稱舌簧式揚(yáng)聲器，聲源信號(hào)電流通過音圈后會(huì)把用軟鐵材料制成的舌簧磁化，磁化了的可振動(dòng)舌簧與磁體相互吸引或排斥，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，使振膜振動(dòng)而發(fā)音。電磁式揚(yáng)聲器的阻抗高、靈敏度和效率較高，但音質(zhì)較差，目前已較少采用。

三、離子揚(yáng)聲器

在一般的狀態(tài)下，空氣的分子是中性的、不帶電的。但經(jīng)過高壓放電后就成為帶電的粒子，這種現(xiàn)象稱游離化。把游離化的空氣利用音頻電壓振動(dòng)，則產(chǎn)生聲波，這就是離子揚(yáng)聲器的原理。

為了離子化，就要加20MHz的高頻電壓，而在其上重疊音頻信號(hào)電壓。離子揚(yáng)聲器由高頻振蕩部分、音頻信號(hào)調(diào)制部分、放電腔及號(hào)筒組成。放電腔采用將直徑8mm的石英棒在中心開孔，開成石英管，將一個(gè)電極插入其中，另一個(gè)電極呈圓筒形套在石英管外面，由于采用無聲放電形式，只有中心的針頭電極有損耗，可以定期更換中心電極。離子揚(yáng)聲器與其他揚(yáng)聲器不同之處在于沒有振膜，所以瞬態(tài)特性和高頻特性都很好，但結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。

四、靜電式揚(yáng)聲器

在靜電式揚(yáng)聲器中，極薄的振膜在靜電力的作用下作前后移動(dòng)，它和依靠電磁力來使振膜作前后移動(dòng)的電動(dòng)式揚(yáng)聲器不同。靜電式揚(yáng)聲器的振膜質(zhì)量極輕，因而解析力極佳，能捕捉音樂信號(hào)中極為細(xì)微的變化，充分表現(xiàn)音樂的神韻。

五、超聲波揚(yáng)聲器

超聲波揚(yáng)聲器，是近些年剛研發(fā)成功、正在進(jìn)入實(shí)用化階段的超聲波還音技術(shù)。這種超聲波還音技術(shù)的原理：它不使用任何傳統(tǒng)形式的揚(yáng)聲器單元，而是利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生兩束經(jīng)過特殊處理的超聲波束，當(dāng)這兩個(gè)波束同時(shí)作用在人耳的鼓膜上時(shí)就可以因相互作用而產(chǎn)生聽覺。

通常，只有一個(gè)波束作用到鼓膜上時(shí)，是聽不到任何聲音。由于超聲波速有很強(qiáng)的、可控制的指向性，兩個(gè)波束的交叉可以點(diǎn)形成一個(gè)范圍很小的還音區(qū)域，當(dāng)人耳處于這個(gè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，就可以聽到聲音，而人耳一旦離開該區(qū)域便聽不到了。

利用這一特點(diǎn)，現(xiàn)在的一些頂級(jí)豪華車開始裝備多套這種超聲波還音系統(tǒng)，在每一個(gè)坐位上形成一個(gè)聆聽區(qū)，這樣可以讓每位乘客各自選擇喜歡的欣賞內(nèi)容，而相互又不會(huì)產(chǎn)生任何干擾，同時(shí)也不會(huì)影響乘客間的交談。

六、氣流調(diào)制揚(yáng)聲器（氣流揚(yáng)聲器）

氣流調(diào)制揚(yáng)聲器是利用壓縮空氣作能源，利用音頻電流調(diào)制氣流發(fā)聲的揚(yáng)聲器。它由氣室、調(diào)制閥門、號(hào)筒和磁路組成。壓縮空氣氣流由氣室經(jīng)過閥門里，受外加音頻信號(hào)調(diào)制，使氣流的波動(dòng)按照外加音頻信號(hào)而變化，同時(shí)被調(diào)制的氣流經(jīng)號(hào)筒耦合，以提高系統(tǒng)的效率。一般主要用做高強(qiáng)度噪聲環(huán)境試驗(yàn)的聲源或遠(yuǎn)距離廣播等。

七、壓電式揚(yáng)聲器

壓電式揚(yáng)聲器是利用壓電材料受到電場(chǎng)作用而發(fā)生形變的原理，將壓電元件置于音頻電流信號(hào)形成的電場(chǎng)中，使其發(fā)生位移，從而產(chǎn)生逆電壓效應(yīng)，最后驅(qū)動(dòng)振膜發(fā)聲的。

壓電揚(yáng)聲器同電動(dòng)式揚(yáng)聲器相比不需要磁路，和靜電揚(yáng)聲器相比不需要偏壓，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是失真大而且工作不穩(wěn)定。目前市場(chǎng)上，壓電揚(yáng)聲器多為壓電陶瓷揚(yáng)聲器。