音响侠客行六十二: 又是音波功: 音箱的结构与材质

第尾才子

音响侠客行六十二: 又是音波功: 音箱的结构与材质

喇叭外箱的最基本作用，是将喇叭的前后声场进行隔离，以防止所谓【声短路】的现象。但音箱箱体决不是一个简单的”盒子”，虽说它本身不发声，但它的材质、尺寸和结构，对于声音的还原，起到了举足轻重的作用。低档音箱常采用塑料箱体，这种箱体在工作时，因为塑料壳的刚性不够，而极易产生箱体谐振，放音时有严重的音染，尤其是在大动态时更为明显。箱体材料采用木质，则明显优于塑料箱，而且，板材的密度和厚度越大越好。现在，一般的中低档音箱，都采用 10mm 左右厚度的中密度纤维板，刚性较好且箱体稳重；一些高档音箱甚至采用原木以至云石制作，更显出对箱体材质的重视。箱体的尺寸也不是随意的，它往往要受所用喇叭单体的尺寸和等效容积的制约，只有当箱体的尺寸（容积）与扬声器性能参数相对应时，才能获得更好的谐振频率。




简易的的选择方法，首先要看音箱材质，塑料的最差，由喇叭发音原理中，了解单体是靠共振来发音的，而塑料外壳的共振声最差。木质音箱会比较好些，若是甘蔗板作的音箱也不好，密集板的音箱会有较好的表现；密集板又分为二、四及六分，越厚共振干扰越小，但相对的成本也越高。在选扬声器时，可用手敲击全部外壳，声音越平均的音箱越佳，那代表音箱的构造密度较平均，故共振干扰较少。


喇叭常见的四种音箱设计



         

密闭式音箱：

又称为气垫式,就如图所示，即在封闭的箱体上装上单体，也就是将箱体内部与外部的声波，完全隔绝起来，相当于在一个无限大障板的一面听音。（虽说是密闭的，但实际上一般在音箱的某个部位还是有一个很小的漏气孔，它的作用是使音箱内、外的大气压均衡）。整个箱子为密封状态,因此空气在箱体里面变成组尼。

对于密闭箱而言，箱体内的声波是不被利用的，但是为了减少箱体内无用的声波（驻波）对扬声器振动的干扰，一般要在箱内放一些具有较高效率的声阻尼材料，如多孔棉等。这些阻尼材料不但可以吸收声波，还可以降低空气分子传播声音的速度，等效于加大了箱体的体积、降低了在谐振频率处的阻抗峰，另外还可使箱内的空气处于等温压缩状态，从而使箱体的有效容积增大。但相对的，密闭箱的效率较低，比起倒相箱来，其灵敏度要小 5db 左右。

这种箱体的特性是单体反应速度快,声音可以快狠准,缺点就是不好推(要防止单体太早回来), 低频延伸较受到限制而且量感也较少,而该设计通常音箱较低音反射式来的大才有较佳的表现,


反射式音箱 (倒相式音箱):

一只倒相管（装在前面板或者后面板）与外界相连，这只倒相管与箱内空腔构成所谓"亥姆霍兹共振腔"，在共振频率上产生逆共振，使得低音扬声器背向辐射声的相位被倒转过来，与前向辐射声同相迭加。倒相箱的这一特点决定它有较高的灵敏度和低频特性。因此反射管的面积,长度,音箱容积都会影响低频的延伸与量感, 这种设计的音响通常都会看到一个圆形或长条型的孔,而这个孔可能在前面,后面,下面,上面,侧面, 不用怀疑,喇叭六个面都有,另外也有长的水管一般可以旋转的低音反射管, 低音反射设计为音箱设计的大宗,为大部分音响所采用, 倒相式音箱是按照”亥姆霍兹共振器”的原理工作的。它与密闭式音箱的不同之处，就是在音箱的前面装上筒形的倒相孔，使箱体内外的空气沟通。如果合理的设计倒相管的尺寸和位置，可以使原来喇叭盆体后面发出的声波，再通过倒相孔在某一频段倒相，使其和喇叭前面发出的声波迭加起来，变成同相辐射，说的详细些，就是倒相箱要借助音箱中的空气，以及倒相孔中空气柱的振动，并且依靠音箱后板的反射作用，将扬声器后面的声波反相 180 度，再由倒相孔将这部分声波传送出来，以使这部分声波与扬声器直接发出的声波同相，这就增加了低频的辐射能量。

跟密闭式相反,有较佳的低频量感与延伸,当然因为气流在流动可能会造成轰隆隆的声音是该设计的缺点。但倒相式音箱进一步扩展了音箱的低频下限，一般可达到  20Hz ，并减少了其下限处声波的非线性失真。同时，由于倒相管的使用，还增加了箱内的体积，提高了效率。不但如此，同一只单体装在合适的倒相箱中，会比装在同体积的密闭箱中，所得到的低频声压要高出  3db，就是更有益于低频部分的表现。但是，倒相箱对于声学设计的要求，远比密闭箱高得多，因为倒相箱存在一个固有的问题，就是在回放频率接近箱体的固有频率时，倒相声波会与扬声器正面声波相抵消，从而导致声压急剧下降。以具体表现而言，倒相箱尽管低频下限较低，但接近下限时声压下降极快，而且倒相箱的瞬态即反应速度，往往要比密闭箱差，这就导致倒相箱设计不好时，低音虽然比较低，但很容易混浊，音质很差。此外，还必须保证箱体不能有非常规的声泄漏，比如螺丝不紧、扬声器螺丝孔或板间的缝隙处有噗噗的漏气声等。倒箱孔的截面积必须与振动锥体的有效面积相等或略小一些，开口直径太小，在倒相管中的空气流速就会加大，增加了摩擦损失。

怠盆是低音反射式的另一种延伸性设计,怠盆是一种没有磁性回路的假单体, 怠盆可以向反射管一般提供较佳低频量感与延伸,怠盆另一个好处是可以遮断部分的中频, 一般而言低音反射孔出来的声音除了低频外其实还带有一些中频,而怠盆则没有此问题。


传输式音箱:  

这种方式其实可以当作低音反射式的延伸设计,只是把整个箱体变成低音反射管, 延续低音反射管的设计,只要反射管越长低音就越沉,因此传输式的特色就是声音沉, 而它的问题也是超长低音反射管造成的,当低音从长长的管子中跑出来的时候, 基本上低音单体也运动结束,所以常有人说传输式低音会拖就是这个问题, 不过就我听过的传输式喇叭其实还好,并没有大家说的那么遭,如果以密闭式设计而言, 它真的比较拖,极低频也比较浊一些,不过这种设计在小房间使用我是大力推荐, 它有足够的延伸却不会有过多的低频量感


背号角式音箱:  

其实被号角就是把一般常见的号角装在单体背面,藉由把号角折迭起来尽量缩小音箱的体积, 一般而言号角有把声音集中与放大的效果,因此背号角最大的特色就是把低频放大, 这种设计最常用在低频鲜少的低音单体上,或是把小单体得低频量感变得像大单体一样, 受限于号角的长度与开口,背号角式的喇叭如果要有足够的延伸, 号角口要够大而且管道也要够长,所以被号角喇叭鲜少有小体积的, 背号角的声音最大的特色就是极为轻松舒服,而它的缺点就刚好与它的优点相反, 低频比传输式更拖,更浊,而且拳拳到肉的速度感与能量感与他无缘



以下做各箱体设计的简易比较

声音速度 : 密闭>反射>传输>背号角
低频延伸 : 传输>反射>密闭 (背号角不列入考虑)
低频能量 : 背号角>反射or传输>密闭
扩大机需求 : 密闭>传输>低音反射 (背号角不列入考虑)

sky2012

充电的好资料
谢谢楼主的无私共享！

请教大侠，下列成品是不是属于“背面敞开型”音箱？
它的“敞开面积”是如何设定的呢？

第尾才子

sky2012 发表于 2017-5-12 21:11
充电的好资料
谢谢楼主的无私共享！

其实为散热，电子管收音机也不得不如此。这与单板一样，开背箱是越大越好的，也不用什么计算。但喇叭中心到最近的边的距离小于半径2倍，便是太小。

sky2012

哦，又学到一招
谢谢您的贴士！