喇叭工作原理与常见不良

1Speaker&Mic原理與常見不良2内容綱要Speaker原理與分類Speaker常見不良Microphone原理與分類Microphone常見不良Speaker分類與組成扬声器的作用MIC：声音⇒电气变换器声音MIC（机械）电气扬声器：电气⇒声音变换器电气扬声器（机器）声音扬声器是变换器振动板凭借电力，前后振动，产生出空气压力的变化声音顺着空气传播扬声器是拥有振动板（声带）的机器。电气转变为声音。变换器电气產品類別：1.按磁路結構分：外磁式,內磁式2.按工作原理分：動圈(電動)式、電磁式、壓電式、電容式等,而動圈式產品因具有電聲性能好、結構牢固、成本低等優點而應用廣泛,我司目前用到的也都是動圈式的產品,後面會對動圈式產品做介紹.3.按工作頻率分：低音、中音、高音◆受話器——把電能轉換為聲能,並與人耳直接耦合的電聲換能器稱為受話器(又稱為通信用的耳機)◆揚聲器——把电能转换成声能,对音频信号进行重放。外磁式特點是磁體位於工作間隙的外面,優點是磁體體積不受限制,缺點是漏磁較大.內磁的結構是磁體位於工作間隙的裏面,優點是漏磁比較小,缺點是磁體體積受到限制.電聲器件最典型的是揚聲器、受話器等,是一種聲電互相轉換的換能器件.Speaker分類电动式扬声器电磁式扬声器压电式扬声器Speaker分類（頻率）低频扬声器20~800Hz中频扬声器500~6KHz高频扬声器4K~20Kz其直径分别为:低频:d>16cm中频:16cm>d>8cm高频:d<8cm驱动方式１．電動型Current(电流）Directionofmagneticfield（磁场的方向）Directionofforce（力的方向）佛莱铭左手定理在导体上安装上Cone的话声音会变大。导体电流ＮＳ磁石磁场力驱动方式２．电磁型（蜂鳴器）ＮＳConeIron（铁片）Coil音圈Fulcrum（支点）由于磁气材料部分是运动的、因此称为「电磁型」。以前也被称为「可动铁片型」。声音入耳类耳机音圈ＭｇＭｇ下夹板铁片振动板驱动方式3．Piezoelectrictype（压电型）Piezoelectricelement(压电元素）Electrode（电极）Audiosignal音频信号圆锥形在国外也有人把此称之为「蜂鸣器」强调它的便宜。输入电压，变形。扬声器的结构扬声器的结构（音箱）扬声器的结构（手機）电动式扬声器一般有三部分组成磁路系统：T铁，华司，磁钢，防磁罩，振动系统：音圈，纸盆，防尘帽，弹波，锦丝线支撑系统，盆架，胶水，磁液磁路系统简介：磁钢的作用：提供磁能量，我们用的磁钢都是人造磁体，有以下几种：铝，镍，钴合金(Alnico)，磁能积较高，矫顽磁力低，比较容易退磁，一般做得比较厚，做成圆柱形。稀土永磁材料（NdFeB），矫顽力高，剩磁高，磁能积高，缺点是：工作温度低，易生锈，价格贵。铁氧体，就是我们常用的外磁喇叭，其矫顽力介于Alnico和NdFeB之间，剩磁较低，一般做成扁平形状，价格便宜，缺点：易磁，体积比较大。磁路系统简介主要检测项目:结构尺寸：外径公差±20%，内径公差±20%，厚度公差±0.1mm；外观检测：破碎，碎磁、铁粉、锈粉等。磁性能：组装后测试，灵敏度等。振動系統—音圈音圈—揚聲器的心臟,是承受電功率的部件.當處於磁隙中的音圈輸入交流信號時,音圈就產生推動力,推動振膜產生聲音,由於音圈在很小的環形磁隙中工作,所以它應具有足夠的剛度、精度和耐熱強度.揚聲器的轉換效率很低只有2%~5%,即有95%以上的能量轉化為熱能和其他能量消耗掉,只有5%左右的能量轉化為聲能.所以音圈在工作中會很快發熱,功率越大產生的熱量越大,對音圈的耐熱性要求也越高.為防止音圈因過熱而損壞,近年來對音圈骨架和漆包線的漆包層都提出了耐高溫的要求。振動系統—定心支片(彈波)定心支片—是紙盆揚聲器振動系統中的又一個主要元件,它是由棉布、絹、蠶絲布和CONEX等材料含浸酚醛樹脂後熱壓製成的波紋形圓環,它的主要作用是:1、保持音圈在磁縫隙中的正確位置,要求它的軸向順性大,使音圈能在磁縫隙中垂直振動,徑向則要求它們能可靠地限制音圈的左右移動,使音圈不與導磁上板及T鐵接觸.彈波這個支撐件提供給揚聲器一個恢復力,並影響揚聲器阻尼特性。2、彈波、振膜和音圈共同決定錐形揚聲器的共振頻率.3、防止外部灰塵進入磁縫隙.磁路系統—外磁式外磁式磁路系統由磁體、華司(導磁上板)和T鐵組成(見下圖),特點是漏磁場較大.它的主要作用是給揚聲器提供一個均勻的縫隙磁場.磁體—一般外磁式磁體屬於燒結永磁鐵氧體(陶瓷型磁體),它的價格便宜,對外磁場穩定,缺點是易碎.NSSNNNSS磁路系統—外磁式華司(導磁上板)—採用導磁性能良好的熱軋鋼板沖壓而成.T鐵—有2種,真T鐵採用優質結構鋼冷拉圓鋼冷擠成型假T鐵柱芯與下夾板是鉚合在一起的,和華司一樣也要求導磁性能良好.磁路系統—內磁式內磁式磁路系統由釹鐵硼磁體、華司和U杯組成(見下圖):它最大的優點是不漏磁.過去磁體採用鋁鎳鈷或釤鈷磁體,因鈷和鎳是稀有金屬,世界的存儲量都很低,價格昂貴.目前們使用的釹鐵硼磁體是當今性價比最好的磁體,它不含貴重金屬,體積小,不易退磁.SSSNNS輔助系統—支架支架—在揚聲器中主要起支撐作用.在錐形揚聲器中彈波和紙盆的邊緣分別要與盆架二個面膠合;在嘜啦揚聲器中除起到支撐作用外,它還是磁路系統的一部份.在高音揚聲器中盆架還起到密封腔的作用.有普通铁盆架（料厚有0.3-1.0MM)塑料盆架(材料有ABS、HIPS、PC等）及铸造盆架（铝、铁）等铁盆表面处理有镀彩锌、镀白锌、烤黑、镀镍、镀铬等盆架重要尺寸有：纸盆安装直径、有效高、弹波安装直径等Foxconn7004@@Foxconn7004@@扬声器基础-工作原理IBF=IBlℓ1.靈敏度/聲壓級SPL-SoundPressureLevel產品的電壓靈敏度,標志著電聲轉換能力的大小,反映的是聲音的大小,例如重放一個聲音,選靈敏度高的Speaker,其對應的額定輸入功率要求就越小.灵敏度：在１ＫＨＺ时指定输入电压时喇叭所输出信号的高低。声压级：声音通过空气的传播所产生的压强叫做声压强，反映声波的强弱。扬声器参数2.最低共振頻率F0:ResonanceFrequency是指揚聲器從低音域開始振動時，振動板最強烈振動(振幅最大)所在點對應的頻率,一般來說一個系統有多個共振頻率,在這些頻率上振動比較容易,在其他頻率上振動則比較困難.阻抗曲線上第一個極大值對應的頻率點即為最低共振頻率.F0与扬声器的质量和顺性有关，振动系统的质量越大，折环定心支片越柔软，则顺性越大，扬声器共振频率越低，反之，则越高。3.有效頻寬FrequencyRange即頻率響應的有效範圍是下限频率和上限频率为界限的频率范围，通常是從低音諧振F0到高音域的有效頻率部分(可正常工作且不失真)4.總諧波失真THD:TotalHarmonicDistortion由於放大器不夠理想,輸出的信號除包含了放大的輸入成分之外,還新添了一些原信號的2倍、3倍、4倍甚至更高倍的頻率成分(諧波),致使輸出波形走樣.這種因諧波引起的失真叫做諧波失真.所有附加諧波電平之和稱為總諧波失真.一般說來,1KHz頻率處的總諧波失真最小,因此很多產品均以該頻率點的失真作為它的指標.5.頻率響應曲線:FrequencyResponseCurve產品的SPL隨頻率變化的曲綫,了解產品頻率響應特性,判定產品的品質6.額定阻抗:RatedImpedance產品的標稱值,額定阻抗是指阻抗曲線上緊跟在第一個極大值後面的極小值.额定阻抗通常比直流电阻大１０％－３０％Ｚ＝a+b+ca-音圈的直流电阻，不随频率变化b-电感，感抗随频率的上升而增加c-反电动势部分，当音圈振动时会产生一个反电动势，反电动势产生的电流与输入的电流方向想反，相当于减少输入电流，即阻抗增加。7.純音檢聽:Rub&Buzz在揚聲器的額定頻率範圍內饋以正弦信號進行純音檢聽不應出現垃圾聲,碰圈聲,機械聲及其他嚴重異常聲。-測試設備:SoundCheck電聲分析儀（频率扫频仪）8.額定/最大輸入功率:Rated/MaxInputPower額定功率即標稱功率，它是指揚聲器在額定不失真範圍內容許的最大輸入功率.在揚聲器的商標、技術說明書上標注的功率即為該功率值.最大功率是指揚聲器在某一瞬間所能承受的峰值功率.為保證揚聲器工作的可靠性.要求揚聲器的最大功率為標稱功率的2~3倍.9.阻抗曲線圖:ImpedanceCurve阻抗曲綫圖是阻抗隨頻率變化的曲綫,通過測試可以了解產品的阻抗特性,比對和承認書中的差異,判定產品的品質阻抗曲線上第一個極大值對應的頻率即最低共振頻率F0.ImpedanceOhm01632486480FrequencyHz501002005001k2k5k10k2020k30扬声器基础-扬声器测量SoundCheckSoftware-BasedTestSystem*VI=virtualinstrumentSoundWare™ModulesMicrophoneSpeakerDeviceUnderTestDisplayVI*D/ASineGeneratorVI*MicrophonePowerSupplyA/DHarmonicTrak™VI*PASSED单体常见不良目录一、单体扬声器主要不良种类1.异常音不良1.1、碰触1.2、异物1.3、缺胶1.4、音小1.5、无音1.6、异音2.特性测试不良2.1、SPL（灵敏度或声压级）单位dB(分贝)2.2、失真（指原信号通过扬声器后声音之间的差异程度）2.3、F0（最低共振频率）3.本体尺寸不良3.1、本体尺寸超出设定 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 常见异常音的识别1、碰触A、 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 不良造成a.磁间隙设计过小b.锦丝线出线方式、位置不合理易碰触其余部件c.工治具设计不合理B、来料不良造成a.音圈变形、卷幅上有胶等，补强纸翘/起泡b.U杯变形、毛边c.华司外径变形、毛边C、作业不良造成a.磁路偏心、溢胶等b.音圈歪斜c.锦丝线弧度不良或过长2、异物A、磁隙内有异物、铁屑等B、膜片外有异物（如锡渣、铁屑、余胶等）3、缺胶A、缺音膜中心胶B、缺边胶C、缺弹波胶D、缺防尘帽胶E、缺密封性、补强胶、阻尼胶等4、音小A、胶流入磁回路粘死B、短路C、音圈下陷、上浮（音圈卷幅不在磁隙中心）D、音圈阻抗过大/用错E、充磁不良F、磁铁品质不良5、无声A、音圈开路B、引线焊点焊接不良C、试音线接触不良6、异音（除以上所述五类不良现象的所有异常音）A、音膜材料厚薄不均匀，FO值高低差别大B、胶量过多、胶位偏移C、音圈下陷造成打底D、磁路组装偏心E、音膜组装偏心F、音膜边胶缺胶、下陷、未上到位、变形等G、锦丝线过短H、支架变形1.SPL灵敏度低的影响因素：磁钢性能、充磁不饱和、音膜下陷、音圈卡死。2.曲线失真：胶水过量R环粘胶、振动系统质量改变。3.FO超出设定标准值：胶水过量、膜片厚度一致性差、音圈质量改变。常见特性测试不良常见本体尺寸不良1.制程装配超高1.1、支架与护盖、支架与磁路装配未到位1.2、热熔过度致塑胶件变形2.原材料料问题2.1、部品来料尺寸不合格2.2、部品来料变形Microphone分類與組成Microphone分類驻极体式传声器ECM硅传声器(MEMS)电容式传声器模拟ECM数字ECM传统ECMSMDECM传统ECM微型化ECMSMDECM圆形SMD方形SMD（包括零高度）圆形DIGITALMIC方形SMDDIGITALMIC按结构分类FPC连接形式导线连接形式直接焊在PCB上.但要注意焊接时间和温度,容易通过焊接使MIC损坏或性能改变PIN连接形式使用方便焊接对MIC无影响,价格合适接触良好使用方便焊接对MIC无影响,价格合适接触良好焊点连接形式应用优点与注意事项图示连接形式产品连接方式L型和P型连接形式图示应用优点与注意事项压接连接形式导电柱式使用组装方便,维修方便,但是价格较高弹簧丝式贴片连接形式同心圆式经SMT工艺连接MIC和PCB，可以实现自动贴装，快速高效压接连接型和贴片型FPC式焊接引线式通常的模拟MIC两点输出，而数字传声器不同于传统的模拟的MIC，电源、地、信号、时钟，可以和数字音频接口直接连接数字传声器连接形式应用优点与注意事项图示连接形式数字传声器连接形式分类方式：传声器的方向性A、全向，B、单向，C、双向（又称为消噪式）分类方式：传声器的极化方式A、振膜式驻极电荷的部件：振膜B、背极式驻极电荷的部件：背极板振动膜片背极板驻极电荷极性图（圆形）极性图（心形）极性图（“8”字形）全向單向雙向外壳膜片绷膜环垫片背极板背极座连接环PCB板FET电容驻极体麦克风结构MIC的各各零部件作用外壳：整个传声器的支撑件，其它件封装在外壳中，是传声器的接地点，起到电磁屏蔽的作用。振膜：是一个绷紧的PET塑料薄膜粘在一个金属圆环上，薄膜与金属环接触的一面镀有一层很薄的金属层，与背极板组成可变电容器的一个电极板，而且是可以振动的极板。垫片：支撑电容两极板之间的距离，留有间隙，为振膜振动提供一个空间，从而改变电容量。背极板：表面附着一层特氟窿塑料薄膜，膜上充有静电荷，与振膜相对构成电容的另一个电极，无膜面通过极环连接到FET的G极上。(背極式)极环：连接极板与FET的G极，并且起到支撑作用。腔体：固定极板和极环，从而防止极板和极环对外壳短路（FET的S，G极短路）。PCB组件：装有FET，电容等器件，同时也起到固定其它件的作用。防尘网：保护传声器，防止异物落到振膜上，防止外部物体刺破振膜，还有短时间的防水作用。电容式传声器工作原理作用：构成平行板电容器，电容器的两电极分别为振膜和极板极环将电信号传输到FET栅极作用：为FET提供工作条件作用：阻抗转换和放大1.1.1工作原理图(前極式)电容式传声器工作原理极板垫片振膜外界气压（语音信号）Pa（dBSPL.）等效为间距d面积S介电常数ε膜片在外界气压的作用下，围绕其平衡位置发生微小振动Δd平行板电容器C=εs/d面积S间距d介质ε在S、ε，电量Q不变的情况下，d变化导致C变化即dSCCQU声音信号到电信号转换完成，此信号经极环输出并经FET处理后输出1.1.2信号转换过程电信号电容式传声器工作原理1.1.3、原理概述对于平行板电容器，有如下的关系式：C=ε•S/L……①（C：电容的容量ε：介质的介电常数S：平行板面积L：平行板间的距离）一个充有Q量电荷的电容器有如下关系式；C=Q/V……②（C：电容的容量Q：静电电荷量V：平行板开路电压）振膜（表面镀镍）、垫片和极板组成一个平行板电容器。背极板膜片表面充有固定不变的静电荷，外界声音信号的振动，引起膜片的振动，从而改变了膜片与背极板之间的距离，产生了一个ΔL的变化。由 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ①可知，必然要产生一个ΔC的变化，由公式②又知，由于ΔC的变化，充电电荷又是固定不变的，因此必然产生一个ΔV的变化。这样初步完成了一个由声信号到电信号的转换。由于这个信号非常微弱，内阻非常高，不能直接使用，因此还要进行阻抗变换和放大。FET场效应管是一个电压控制元件，漏极的输出电流受源极与栅极电压的控制。由于电容器的两个极是接到FET的S极和G极的，因此相当于FET的S极与G极之间加了一个Δv的变化量，FET的漏极电流I就产生一个ΔID的变化量，因此这个电流的变化量就在电阻RL上产生一个ΔVD的变化量，这个电压的变化量就可以通过电容C0输出，这个电压的变化量是由声压引起的，因此整个传声器就完成了一个声电的转换过程。电气性能指标1灵敏度A、定义：单位声压强下所能产生电压大小的能力。B、单位：dBV/Pa(0dBV/Pa=1V/Pa1KHz)C、计算公式：2消耗电流A、定义：MIC正常工作状态下的D极与S极之间的电流。B、单位：uAC、主要取决于采用的不同FET及分档。rMMMLlg20)lg(20/1/lg20LgsmoRVgPaVPaVVySensitivit灵敏度的测试:首先用标准话筒校准测试仪的声压级为94dB,然后把待测MIC放到已校准的声腔口上,注意MIC的工作电压和负载电阻,可以从测试仪上直接读取70HZ和1KHZ的灵敏度.如0.01V的信號為40DB5最大声压级A、定义：是指MIC的失真在3%时的声压级,声压级定义:20μpa=0dBSPLB、单位：dBSPL。6信噪比（SNR）A、定义：传声器的灵敏度与在相同条件下传声器本身的噪声之比，主要取决于所用FET及IC本身的噪声B、单位：Db如MICSENSE為-40dB,噪聲為-100dB,則S/N為60dB.4输出阻抗A、定义：基本相当于负载电阻RL(1-70%)之间B、输出阻抗的测量方法：电信号测量法(代替法)3频率特性A、定义：在同一声压下（1Pa），传声器的在各个频率点的灵敏度曲线图B、不同结构传声器的频率特性是不同的，前面已经说明由声频信号发生器和电阻R构成的高阻抗源以恒定电流通过传声器，转换开关K的位置，调整电阻箱阻值，使A、B两处电压相等，此时电阻箱的阻值即为传声器的输出阻抗模值。规格Mechanicalcharacteristics灵敏度Sens.-42±4dB－44±4dB（0dB=1V/Pa,1KHz）输出阻抗OutputimpedanceMax.2.2KΩ指向性Directivity全指向性Omnidirectional频率范围FRrange50-12000Hz最大工作电压Max.operatingvoltage10V标准工作电压Standardoperatingvoltage2V消耗电流CurrentconsumptionMax.0.5mA信噪比SNR>58dB回流特性Reflowcharacteristics二次回流灵敏度变化Sens.changeafter2reflows≤±1dB电气特性型号ModelNo.Dia.直径(mm)Height高度(mm)123SOM4.01.１1.31.5Mic重要參數Mic測試系統如下图连接好后对测试喇叭进行1Pa声压校准Microphone常見不良一、靈敏度低可能原因：嚴重吸膜、封邊不夠。振膜有異物。二、無靈敏度可能原因：膜片破裂、貼片短路、端子焊接不良、端子正負極焊反。三、外觀不良a.線材破損漏銅b.生鏽c.本體破損、捲邊d.髒污