1、聲學(xué)受話器資料 SPK研發(fā)部 聲學(xué)的基本概念聲學(xué)的基本概念 聲學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)分支，是研究聲音的產(chǎn)生、傳播、聲學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)分支，是研究聲音的產(chǎn)生、傳播、接收及對(duì)人或其他物體的作用的學(xué)科接收及對(duì)人或其他物體的作用的學(xué)科。 什么是聲音什么是聲音 通常把人耳能感覺(jué)到的聲振動(dòng)叫做聲音。聲音是由物體通常把人耳能感覺(jué)到的聲振動(dòng)叫做聲音。聲音是由物體振動(dòng)發(fā)生的，它的傳播需要介質(zhì)。真空中不能傳聲。振動(dòng)發(fā)生的，它的傳播需要介質(zhì)。真空中不能傳聲。 音調(diào)、響度和音色稱為聲音的三要素。正是這三者的不音調(diào)、響度和音色稱為聲音的三要素。正是這三者的不同配合，人耳才感覺(jué)到世界上千差萬(wàn)別的聲音。同配合，人耳才感覺(jué)到世界上

2、千差萬(wàn)別的聲音。音調(diào)：聲音的音調(diào)是由振動(dòng)的頻率決定的，頻率越高，音調(diào)音調(diào)：聲音的音調(diào)是由振動(dòng)的頻率決定的，頻率越高，音調(diào)也越高；也越高； 響度：聲音的強(qiáng)弱與振動(dòng)的幅度大小有關(guān)，當(dāng)發(fā)聲體（聲源）響度：聲音的強(qiáng)弱與振動(dòng)的幅度大小有關(guān)，當(dāng)發(fā)聲體（聲源）振動(dòng)的幅振動(dòng)的幅 度大時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)傳播出的能量也大。單位度大時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)傳播出的能量也大。單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過(guò)垂直于傳播方向上的能量，叫做聲強(qiáng)。時(shí)間內(nèi)，聲波通過(guò)垂直于傳播方向上的能量，叫做聲強(qiáng)。 聲強(qiáng)是聲音的客觀強(qiáng)度。而人感受聲音強(qiáng)弱的程度叫做響聲強(qiáng)是聲音的客觀強(qiáng)度。而人感受聲音強(qiáng)弱的程度叫做響度，也就是說(shuō)，響度是人的主觀感覺(jué)。度，也就是說(shuō)，響度是

3、人的主觀感覺(jué)。音色：又稱音品或音質(zhì)。表明聲源的發(fā)聲特點(diǎn)。它決定于和音色：又稱音品或音質(zhì)。表明聲源的發(fā)聲特點(diǎn)。它決定于和基音（基波）同時(shí)發(fā)聲的泛音（諧波）的數(shù)目、頻率、振基音（基波）同時(shí)發(fā)聲的泛音（諧波）的數(shù)目、頻率、振幅。不同的樂(lè)器以同樣響度演奏同一首曲子，人耳感覺(jué)是幅。不同的樂(lè)器以同樣響度演奏同一首曲子，人耳感覺(jué)是不一樣的，這主要是樂(lè)器的音色不同。不一樣的，這主要是樂(lè)器的音色不同。 音調(diào)、響度和音色音調(diào)、響度和音色 次聲波、超聲波次聲波、超聲波 頻率低于頻率低于2020赫茲的聲波，叫做次聲波，人耳無(wú)法感受，赫茲的聲波，叫做次聲波，人耳無(wú)法感受，但鯨魚(yú)、海豚之類的海生動(dòng)物可以感受到；頻率超過(guò)但

4、鯨魚(yú)、海豚之類的海生動(dòng)物可以感受到；頻率超過(guò)2000020000赫茲的波叫超聲波，超聲波人耳也感受不到，但蚊子、蝙赫茲的波叫超聲波，超聲波人耳也感受不到，但蚊子、蝙蝠、貓、狗和家畜等能聽(tīng)到。蝠、貓、狗和家畜等能聽(tīng)到。 人聽(tīng)覺(jué)的聲音頻率范圍是人聽(tīng)覺(jué)的聲音頻率范圍是20202000020000赫茲，赫茲，這使人能欣賞各種樂(lè)器發(fā)出的優(yōu)美聲音。但人這使人能欣賞各種樂(lè)器發(fā)出的優(yōu)美聲音。但人的聲帶發(fā)聲范圍卻很窄，男低音不低于的聲帶發(fā)聲范圍卻很窄，男低音不低于100100赫赫茲，女高音不高于茲，女高音不高于1100011000赫茲。正弦波是最簡(jiǎn)赫茲。正弦波是最簡(jiǎn)單的聲波，但人類語(yǔ)音的波形，是一個(gè)很復(fù)雜單的聲

5、波，但人類語(yǔ)音的波形，是一個(gè)很復(fù)雜的非正弦波，是由基波和許多諧波組成的，而的非正弦波，是由基波和許多諧波組成的，而基波頻率一般為基波頻率一般為801200801200赫茲，諧波可高達(dá)赫茲，諧波可高達(dá)1010千赫茲以上，因此組成話音頻率的范圍為千赫茲以上，因此組成話音頻率的范圍為80100008010000赫茲，該范圍稱為話音頻帶。赫茲，該范圍稱為話音頻帶。 頻響范圍頻響范圍 聲音的自然傳播有一定距離，距離聲源太遠(yuǎn)，聲音的自然傳播有一定距離，距離聲源太遠(yuǎn)，聲音會(huì)衰減得很小，人耳就無(wú)法聽(tīng)到了。聲音會(huì)衰減得很小，人耳就無(wú)法聽(tīng)到了。 但為但為了信息的交流，人們非常需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的語(yǔ)了信息的交流，人們非

6、常需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的語(yǔ)音傳送。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，這一要求得以音傳送。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，這一要求得以實(shí)現(xiàn)。首先將聲音變?yōu)殡娦盘?hào)，利用無(wú)線電波實(shí)現(xiàn)。首先將聲音變?yōu)殡娦盘?hào)，利用無(wú)線電波或電線遠(yuǎn)距離傳送到對(duì)方，對(duì)方再將相應(yīng)的電或電線遠(yuǎn)距離傳送到對(duì)方，對(duì)方再將相應(yīng)的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘?hào)，從而達(dá)到目的。為了研究信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘?hào)，從而達(dá)到目的。為了研究聲與電的相互轉(zhuǎn)換，將聲學(xué)與電子學(xué)相互結(jié)合聲與電的相互轉(zhuǎn)換，將聲學(xué)與電子學(xué)相互結(jié)合便形成了電聲學(xué)。便形成了電聲學(xué)。 電聲學(xué)電聲學(xué) 將語(yǔ)音（聲波）信號(hào)變換成相應(yīng)的電信號(hào)，這種裝置將語(yǔ)音（聲波）信號(hào)變換成相應(yīng)的電信號(hào)，這種裝置叫做傳聲器，也叫送話器、話筒、麥克風(fēng)。傳

7、聲器從發(fā)叫做傳聲器，也叫送話器、話筒、麥克風(fēng)。傳聲器從發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)了幾代產(chǎn)品，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)和變換原明到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)了幾代產(chǎn)品，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)和變換原理的不同分為：變阻的碳粒式、電磁感應(yīng)的動(dòng)圈式、壓理的不同分為：變阻的碳粒式、電磁感應(yīng)的動(dòng)圈式、壓電效應(yīng)的晶體式、靜電感應(yīng)的電容式或駐極體電容式以電效應(yīng)的晶體式、靜電感應(yīng)的電容式或駐極體電容式以及最新出現(xiàn)的應(yīng)變式硅半導(dǎo)體麥克風(fēng)。及最新出現(xiàn)的應(yīng)變式硅半導(dǎo)體麥克風(fēng)。 聲聲電變換電變換電電聲變換聲變換 語(yǔ)音經(jīng)聲語(yǔ)音經(jīng)聲電變換傳遞到遠(yuǎn)方后，需要再進(jìn)行電電變換傳遞到遠(yuǎn)方后，需要再進(jìn)行電聲聲反變換，將語(yǔ)音恢復(fù)，才能被接收。這種將電信號(hào)變?yōu)榉醋儞Q，將語(yǔ)音恢復(fù)，

8、才能被接收。這種將電信號(hào)變?yōu)槁曅盘?hào)的裝置叫受話器。通常人們又按照使用場(chǎng)所的不聲信號(hào)的裝置叫受話器。通常人們又按照使用場(chǎng)所的不同分別叫做受話器、耳機(jī)、揚(yáng)聲器、喇叭等等。它們的同分別叫做受話器、耳機(jī)、揚(yáng)聲器、喇叭等等。它們的主要變換原理是利用電磁感應(yīng)和壓電效應(yīng)，另外也有利主要變換原理是利用電磁感應(yīng)和壓電效應(yīng)，另外也有利用電容器原理的電容式耳機(jī)。不同的要求，其功率有的用電容器原理的電容式耳機(jī)。不同的要求，其功率有的達(dá)幾千瓦，而有的僅幾毫瓦，相差幾百萬(wàn)倍。達(dá)幾千瓦，而有的僅幾毫瓦，相差幾百萬(wàn)倍。 受話器受話器 揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器受話器：是語(yǔ)言通信中把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲信號(hào)受話器：是語(yǔ)言通信中把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成

9、相應(yīng)的聲信號(hào)而緊密耦合于耳朵的一種電聲換能器，它的頻率范而緊密耦合于耳朵的一種電聲換能器，它的頻率范圍一般為圍一般為300-3400Hz300-3400Hz。揚(yáng)聲器：是將電能轉(zhuǎn)換成聲能并將它輻射到空氣中去揚(yáng)聲器：是將電能轉(zhuǎn)換成聲能并將它輻射到空氣中去 的一種電聲換能器件，各種需要擴(kuò)聲的場(chǎng)合都使用的一種電聲換能器件，各種需要擴(kuò)聲的場(chǎng)合都使用 揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器。 外殼外殼前蓋前蓋磁鐵磁鐵華司華司音圈音圈振膜振膜線路板線路板 磁路系統(tǒng)由磁路系統(tǒng)由Magnet, Plate和和York構(gòu)成。構(gòu)成。 內(nèi)磁式內(nèi)磁式 外磁式外磁式 雙磁路雙磁路 通電線圈在磁場(chǎng)中受力的作用通電線圈在磁場(chǎng)中受力的作用, ,帶動(dòng)振

10、膜振動(dòng)發(fā)聲，該作用力的大帶動(dòng)振膜振動(dòng)發(fā)聲，該作用力的大小為：小為： F=BILF=BIL動(dòng)圈受話器發(fā)聲原理：動(dòng)圈受話器發(fā)聲原理： 當(dāng)音頻信號(hào)輸入受話器線圈時(shí)，根據(jù)左手定則，音圈必定受到磁場(chǎng)的作用力，并隨著音頻信號(hào)大小正負(fù)方向的交替變化而作不同幅度和方向的運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)振膜振動(dòng)發(fā)出聲音。阻尼前蓋振膜磁鐵華司音圈外殼PCBIBF=IB動(dòng)圈受話器的本質(zhì)：動(dòng)圈受話器的本質(zhì)： 通過(guò)振動(dòng)將電能轉(zhuǎn)化為聲能的一種換能器。 電能電能 機(jī)械能機(jī)械能 聲能聲能動(dòng)圈受話器的振動(dòng)系統(tǒng)：動(dòng)圈受話器的振動(dòng)系統(tǒng)： 由音圈和振膜組成，它們的質(zhì)量和勁度對(duì)動(dòng)圈受話器的靈敏度和頻率響應(yīng)影響很大。 質(zhì)量 彈簧固定部分活塞振動(dòng) 折邊質(zhì)量

11、 彈簧 fo鋁線圈厚線圈硬振膜軟振膜 Speaker通常功率較大,在手機(jī)中通常用于來(lái)電鈴聲的播放及免提通話;Receiver通常功率較小,在手機(jī)中通常用做聽(tīng)筒，也用于耳機(jī)喇叭;有些手機(jī)內(nèi)置一顆受話器,根據(jù)輸入信號(hào)的不同,既做Speaker又做Receiver,稱為雙功能受話器.* VI = virtual instrumentSoundWare ModulesMicrophoneSpeakerDevice Under TestDisplay VI*D/ASine Generator VI*MicrophonePower SupplyA/DHarmonicTrak VI* PASSED 1.1.

12、靈敏度：靈敏度：用來(lái)表示受話器的電聲換能能力的指標(biāo)，常用聲壓級(jí)表示。 聲壓級(jí)聲壓級(jí)：待測(cè)聲壓P與參考聲壓Pr的比值取常用對(duì)數(shù)再乘以20，以分貝 表示： SPL=20lgP/Pr Pr=2x10 Pa-5 根據(jù)受話器的使用環(huán)境不同，Speaker和Receiver采用不同的測(cè)試方法。 Speaker在自由場(chǎng)中測(cè)試，而Receiver在封閉場(chǎng)中測(cè)試。Receiver一般取其單點(diǎn)靈敏度來(lái)表示，即在輸入電壓為179mV時(shí)，在其頻率響應(yīng)曲線上讀出1kHz頻率點(diǎn)的聲壓值。Receiver測(cè)試測(cè)試示意測(cè)試測(cè)試示意Speaker測(cè)試示意圖測(cè)試示意圖Speaker一般用其平均特性靈敏度來(lái)表示，即在輸入功率為0.

13、1W時(shí)，在其頻率響應(yīng)曲線上讀出各規(guī)定頻率點(diǎn)的聲壓值，然后求其算術(shù)平均值。2. .頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)：在恒定電壓作用下，是指受話器所輻射的聲壓隨頻率變化的 特性，一般是記錄在以對(duì)數(shù)頻率刻度為橫座標(biāo)的圖上，這就 是頻率響應(yīng)曲線。4 4.諧振頻率諧振頻率：在揚(yáng)聲器阻抗曲線中出現(xiàn)第一個(gè)阻抗最大值時(shí)的頻率（FO） 就是諧振頻率。3.3.阻抗阻抗：阻抗是RCV/SPK輸入的電壓與輸出電流的比值。 RCV/SPK不是純電阻器件，其等效電阻抗也不是常數(shù)，是隨著頻率變化的，其隨頻率變化的規(guī)律，稱為阻抗曲線。 阻抗值的選定要與其使用器件相匹配。阻抗值具有行業(yè)規(guī)范，如用于手機(jī)的RCV阻抗一般為32ohm,SPK一般為

14、8ohm，耳機(jī)喇叭的阻抗多為32ohm或16ohm. 諧振頻率是揚(yáng)聲器低頻重放的起點(diǎn)，在諧振頻率以下，頻率響應(yīng)曲線下降很快. 通常情況下,Fo越低,低頻性能越好.5.諧波失真諧波失真：是由振幅非線性引起的一種失真，當(dāng)輸入某一頻率的信號(hào)時(shí)， 在輸出信號(hào)中除了原輸入信號(hào)外，還出現(xiàn)有二倍于，三倍于 基波頻率的信號(hào)，稱為諧波，這種現(xiàn)象就是諧波失真。 RCV/SPK的THD越小，其對(duì)原信號(hào)的再現(xiàn)性越好。6.6.額定、最大輸入功率（額定、最大輸入功率（Rated/Max input powerRated/Max input power） 額定功率額定功率：是指受話器能長(zhǎng)期正常工作的電功率。 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條

15、件：White Noise(EIA Filter) for 96h; Sine Wave for 96h (sweep from 100Hz to 10kHz,sweep time : 5 seconds) 最大功率最大功率：揚(yáng)聲器在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)被破壞的功率，揚(yáng)聲器雖然不會(huì)被損壞，但音質(zhì)無(wú)法保證。 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件：Short term-White Noise/1 second on then 1 minute off for 60 cycles Long term-White Noise /1minute on then 2 minutes off for 10 cycles 對(duì)于受話器的功

16、率實(shí)驗(yàn)信號(hào)，各個(gè)廠家標(biāo)準(zhǔn)不同，主要以以下幾種為主：普通白噪聲普通白噪聲 普通白噪聲.wav 信號(hào)振幅變化小，受話器振膜振幅小，能量主要變?yōu)闊崮埽饕疾焓茉捚鞯哪蜔嵝?，?duì)音圈、粘音圈膠水的有較強(qiáng)的破壞力。 一般來(lái)說(shuō)，功率較小的Receiver較容易通過(guò)此實(shí)驗(yàn)，而Speaker由于功率較大，發(fā)熱較多，不太容易通過(guò)此實(shí)驗(yàn)。正弦波正弦波 正弦波.wav 信號(hào)振幅大，能使受話器振膜做大幅度的振動(dòng)，能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能較多，相對(duì)白噪聲信號(hào)發(fā)熱量小，著重考察受話器本身的機(jī)械強(qiáng)度。 一般來(lái)說(shuō)，Speaker由于音圈線粗，機(jī)械強(qiáng)度大，容易通過(guò)，而Receiver音圈線徑細(xì)，容易出現(xiàn)引線斷等不良。EIAEIA白噪聲白

17、噪聲 EIA白噪聲.wav 集中了普通正弦波和白噪聲的特點(diǎn)，能量較均勻分布，且有較大振幅波動(dòng)。能綜合考察受話器的機(jī)械性能和抗熱性能，一些國(guó)外同行，將此信號(hào)作為受話器功率實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 粉紅噪聲粉紅噪聲 粉紅噪聲.wav 噪聲信號(hào)的一種，與普通白噪聲信號(hào)相比，能量主要集中在低頻，能突出考察受話器的低頻機(jī)械強(qiáng)度及抗熱性。 1、從吸塑包裝中取用時(shí)小心，盡量不要用鑷子等尖銳器具夾取，易對(duì)產(chǎn)品造成損傷，建議用磁棒吸取；振膜容易損傷 2、產(chǎn)品取出后，不要吸附在一起。否則容易導(dǎo)致焊線或者彈片戳傷 振膜，也容易造成泡棉受傷破損，導(dǎo)致彈性下降，造成產(chǎn)品整體 抗振性能減弱。 3、裝配時(shí)，稍微用力壓產(chǎn)品，使雙面膠與機(jī)殼面粘合。不要過(guò)于用力，否則容易導(dǎo)致前蓋變形，產(chǎn)品出現(xiàn)嚴(yán)重雜音。 盡量一次裝配到位，重復(fù)多次裝配容易導(dǎo)致泡棉撕裂或者雙面膠粘性變差，影響整機(jī)音頻效果。 4、不要損傷受話器引線保護(hù)膠，否則容易導(dǎo)致受話器斷線不良； 5、焊線式受話器錫頭不宜過(guò)長(zhǎng)，以1.5毫米為宜，錫頭過(guò)長(zhǎng)容易折 斷。焊接時(shí)，