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扬声器额定阻抗估算

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01


阻抗曲线




之前在群里问过这个扬声器额定阻抗估算的问题,没得到非常满意的答复。就自己琢磨研究了一下。最开始是希望能通过估算额定阻抗,从而预估其额定功率。因为功率试验的电压是以额定阻抗为基准来计算的。



由最基础的扬声器等效电路可以得到:


阻抗模的表达式


绘制阻抗曲线



   


02


估算额定阻抗



对上述阻抗模的表达式进行求导操作,然后寻找导数为0的点,即极值点(极小值)。


通过计算,找到令下述表达式等于0对应的频率。然后再将频率点代入上述阻抗模的表达式即可找到额定阻抗。


确定了扬声器的额定阻抗和其对应频率的准确值,才能成功设计音箱的分频网络,从而求出每个扬声器所能承受的最大功率,这对音箱设计是很关键的。  单对扬声器单元本身来说,确定好额定阻抗也能对其承受功率有比较好的估计。




 

03



复杂模型


上述讨论均基于简化模型,未考虑复杂的电感模型,比如LR-2模型,LEACH模型,或WRIGHT模型等。  

  • LEACH模型


  • LR-2模型



  • WRIGHT模型


  • LR-3模型


复杂模型得到解析解的方法可能会比较麻烦。不过基于同样的原理,得到数值解是很简单的事情。


总的来说,这种方式只能做为一种粗略的预估。


这篇文章尽是公式,放两张涡流仿真的动态图吧。一个随音圈位置变化,一个随频率变化。涡流效应会减少电感,但增加电阻损失。





来源:声学号角
电路试验
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首次发布时间:2022-11-01
最近编辑:2年前
声学号角
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扬声器空气随动质量计算

扬声器振膜在空气中运动时,空气对振膜也会产生反作用力,等效扬声器整体的质量将增加。该等效质量一般称为空气随动质量或者空气附加质量。对小口径扬声器单元,空气随动质量的轻微差异,对整体Mms估算影响不大。但对振动面积比较大,比如8寸以上的低音扬声器,空气随动质量计算的准确性还是有必要研究的。对准确设计音箱也有帮助。1.自由场测试一般认为自由场测试时空气随动质量Mair=2.67*p*a^3=0.394D^3=0.566*Sd^(1.5)p为空气密度(温度20℃时1.18kg/m^3),a为扬声器振膜半径,D为直径,Sd为振膜有效辐射面积。关于Sd的计算,可以参考下面两篇文章。扬声器有效振动质量Mms以及有效辐射面积Sd扬声器有效辐射面积Sd的仿真探讨常用的测试系统都是采用这个计算公式。例外的是Klippel测试系统,是按上下两侧各有这么多空气随动质量。而在普遍的认识中,无限大障板才需要按这样上下两侧质量计算。2.无限大障板测试一般认为无限大障板按上下两侧空气随动质量计算。Mair=1.13*Sd^(1.5)3.扬声器单元工作在音箱中的空气随动质量很显然,箱体内外的形状对空气随动质量是有较大影响的,内外的空气随动质量也不一样。而且边界复杂的时候,估算起来也比较麻烦。Beranek提出近似计算公式:振膜前空气随动质量Mair-front=0.408*Sd^(1.5)振膜后空气随动质量Mair-rear=0.667*Km*Sd^(1.5)其中Km≈10^(-(0.462β+0.057),β是振膜面积和障板面积之比。来源:声学号角

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