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用阻抗曲线形状调试倒相箱是正确的吗?
更新时间:2015-7-22 10:37:21 编辑:白云 文章来源:中国视听网 调整文字大小:【

  阻抗曲线的测量相对比较简单,能不能从阻抗曲线的形状来判断倒相箱的调试是否合理,是许多朋友关心的问题。

  有许多书明确提出了一些判断的方法,在重述这些方法之前,我们先来看看倒相箱阻抗曲线的典型形状:

  在上图中,倒相箱的阻抗曲线形成了两个明显的峰,两峰中夹着一个谷,这就是倒相箱阻抗曲线的典型形状。其中,频率较低的峰的频率可记作fl,频率较高的峰对应的频率可记为fh,而谷的位置记为fb。fb就是倒相管与箱体共同组成的一个亥姆霍兹共鸣腔的谐振频率,简单地说,就是倒相箱的谐振频率,fb的b就是box的简写。(附加一个问题,这个频率与单元的参数有没有关系?)

  上文说到许多书,既有科普的也有专业的,提出了一些判断方法,这些方法大意(表述不全面不到位的,请大家补充)是:

  1、谷的高度,也就是欧姆数值,越接近于单元额定阻抗,说明音箱的气密性越好。反之,谷的高度越高,也就是与额定阻抗的差距越大,说明音箱漏气越严重。

  2、调谐良好的双峰形状是等高的。低频峰高,说明倒相管的口径偏大;高频峰高,说明倒相管的口径偏小。

  3、箱体体积大,双峰之间的距离小;箱体体积小,双峰之间的距离大。

  很多人,包括许多工程师都把这些方法应用在倒相管的调整中。但是,严格地说,除了第3点,前两点都不准确甚至是错误的,而第3点虽然没错,但对箱体的调整工作实际上没有什么指导意义。

  以下用大家熟悉的lspcad做一些模拟,对这些方法进行讨论。

  1、首先,谷的高度可以小于额定阻抗。把上面所说的”额定阻抗“换成”直流电阻“将合理得多,下图是一个peerless 8ohm单元在一个假定损耗很小的箱体上的阻抗模拟结果(QB3调准,Ql和Qa均为100,吸音棉为0),可以看到,谷的高度仅有6.3ohm左右,接近单元的Re,比额定阻抗8ohm小得多:

  其次,影响谷的高度的主要因素是倒相箱系统的损耗。倒相箱的损耗主要有泄露损耗(Ql)、吸收损耗(Qa)和倒相管损耗(Qp)。虽然泄露损耗是主要的损耗,但不能由“泄露"两个字就以为是漏气决定的,箱壁的强度也有很大的影响。并且由于倒相箱普遍填充有吸声材料,后二者也可以是非常明显的。比如在上面的模拟中,把Ql和Qa分别设为7和30,谷的低点升高到7.8ohm左右,仍然低于额定阻抗,而吸音材料的量设为30%时,就上升到8.4ohm左右:

  2、关于双峰的高度,这里以lspcad自带的数据库中的peerless六寸半单元831975为例,做一个倒相箱设计模拟,按常用的QB3响应设计,得到下图的结果:

  从图中可以看出,即使按较理想的QB3响应进行模拟,双峰仍然是不完全等高的。

  在这个基础上,将通过延长倒相管长度,将箱体调谐频率降到与fs相等的41.3Hz,并少量填充吸音棉,可以使双峰等高:

  其实可以假设一种理想状态,即箱系统没有任何损耗,并且箱体调谐频率fc=fs,双峰确实也是等高的。但是这种情况是不可能存在的。

  现在保持其他参数不变,再延长倒相管长度,使fc进一步降低,可以看到双峰不等高了,低频峰低于高频峰:

  反过来,缩短倒相管长度,使fc升高,低频峰就高于高频峰:

  一般来说,fc≈fs时,双峰接近等高;当fc<fs时,高频峰较高;当fc>fs时,低频峰较高。这样看来,双峰等高的原则应该是正确的?我们再改变单元的参数看看情况又是会是怎么样的。

  现在仅改变这个单元的BL值,使Qes发生变化,Qts也会相应地改变,此时,箱体的fc/fs也要做出相应的调整。以下再按QB3响应设计:

  这样,虽然调谐是合理的,但双峰不等高,低频峰又高了。

  如果一定调整到双峰相等,反而得到调谐不良的结果:

  反过来,如果单元具有较高的Q,设计制作良好的箱体常常(但不是一定)具有低于fs的fc,因此高频峰可能高于低频峰。

  综合以上结果可以看出:

  A:在fc接近fs时,双峰比较接近等高。fc明显小于fs时,高频峰较高;fc明显大于fs时,低频峰较高。双峰是否等高,主要与fc/fs有关

  B:t/s参数不同的单元,需要不同的fc/fs,接近fs的fc并不总是理想的,这时良好的设计反而是得到不等高的阻抗双峰。

  C:由于多数情况下,理想的fc/fs≠1,因此合理的双峰常常不等高,换句话说就是等高的双峰常常意味着调谐不良

  此外,必须提到,不同功率水平下,阻抗曲线的形状是不同的,峰谷的高度甚至峰谷的位置,都会随着功率水平发生明显的变化。以上的结果只有在功率很小时才成立,随着功率增大,最明显的变化就是低频峰的高度降低,这时候,原来不等高的可能变成等高,而等高的也会变成不等高。而吸音棉的增减也会影响双峰高度,等等。

  总之,用双峰的高度等阻抗曲线的形状来判断倒相箱体调谐情况,不但没有指导意义,而且常常是错误的。至于倒相管长度与口径是密切相关的,那些常识方面的错误,就不提了。

  那在调整中,阻抗曲线有什么用呢?主要可以用于两个方面的判断。

  A、判断箱体的调谐情况是否符合设计预期。比如将初步完成的箱系统的阻抗曲线与模拟的进行比较,如果差异较大,可以据此寻找原因。具体过程可以参考D‘Appolito的《实用扬声器测量》。这里要注意的是,阻抗测量结果受测量电平影响很大,T/S参数测量时的信号电平以及最后实测时的电平都会造成这个差异,应该区别对待。

  B、发现箱系统的异常谐振,对异常谐振进行处理。箱体内的驻波模式、箱壁甚至盆架对声波的反射、箱内隔板造成的类似二次倒相的异常谐振、以及箱壁的振动等都可能造成阻抗曲线上的异常谐振峰出现。如下图所示,出现了四个峰,提示可能存在两种不同原因的异常情况,增加吸音棉后消除了频率最高的小峰,但频率较低的谐振峰仍然没有完全解决。可以进一步进行一些调整,确定并解决问题。当然,多数的异常情况不会这么明显,需要认真测量与观察。

  增加吸音材料前

  增加吸音材料后

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