车载音响系统和车在音频系统基本组成
所属分类：汽车音响
2013-12-23 13:04:00 推荐指数：
汽车影音的基本组成
汽车影音系统主要分为两部分：车载音响系统和车在音频系统，车载音响系统是信号源、显示屏组成；车载音频系统有信号源、放大器、扬声器组成。第六章 扬声器及前声场的组成
第一节 扬声器的基础知识
扬声器以驱动空气发出声音。在汽车影音系统中最常用的系统式电动式扬声器系统，它的单元工作原理是：振膜在一个电磁驱动系统里工作。扬声器是一种换能器件，可将音频信号转换（还原）成声信号（声波).由于受到扬声器的发声体-振膜物理特性能的限制，目前的技术工艺尚无法使单振膜的全频扬声器较完美的再现整个音频范围的声音。所以。通常将不同频段的扬声器分别设计。使之能在各自的频段内获得最好的重播特性。现在我们加以讨论的只是扬声器单体。
扬声器的分类：
按频段分类：高音扬声器、中音扬声器、中低音扬声器、低音扬声器
按口径分类：0.75"、1"、3"、4"、5.25"、6.5"、8"、10"、12"、15"、18"、4×6"、5×7"、6×8"、6×9"等
按组合方式分类：同组扬声器和分体扬声器等
中低音扬声器和超低音扬声器一般来说都是用锥盆振动式扬声器，而中音或高音扬声器的振动板有锥盆式也有球顶式。但扬声器的原理是相同的：
频率越高，振动板移动的速度应越快，因此，频率越高，振动板越小效果越好。
振动板越小，空气移动量越小，生涯输出越小。
频率越高，指向性越强，所以高音扬声器一般采用球顶式高音，使高频的指向性更加宽广。
振动板或球顶振膜的质量也可以说明它的振动速度的快慢；质量越轻，振动速度越快，瞬态响应越准确。
振膜质量越轻，在大声压是容易产生分割振动失真，质量大的或振膜加强的振膜造型设计可以增强振膜的刚性。
音圈越大，承受功率越大；音圈越小，瞬态反应越佳。
一、扬声器的组成元件
驱动系统：包括磁钢、导磁极柱、上夹板（华司washer）、下夹板、音圈五部分。导磁极柱与下夹板一般合在一起称之为T铁.磁铁通过T铁和上夹板之间的磁隙构成磁回路，在磁隙中产生很高的磁场强度。音圈就是沿着卷幅的中心对称的放在磁隙的正中。
振膜系统：有振板（锥盆、也称音盆或胴体）和防尘盖构成。是扬声器直接发声的部分，在音圈的驱动下，在弹波和折环的支撑下来回振动发声。
悬挂系统：有定心片（俗称弹波）和折环（悬边）构成，两者的配合可使音圈在动态和静态时均能与导磁极柱同心，并给振动系统提供一定的恢复力。有弹波和悬边所形成的刚性或柔顺性会影响振动板的移动速度，对于扬声器的全部顺性而言，弹波提供约80%，悬边提供约20%。悬边有二重功能，它的原始作用是保持音圈处于极片间隙的中心，然而对于振动模式而言，悬边所造成的阻尼作用也非常重要。
支撑系统：盆架
二、振膜的分类以及对音质的影响
纸盆：最古老的材质。简单的说，把纸浆悬浮液流入事先设计好的盆型网状模子上，纸浆便沉积其上，将沉积至适当厚度的纸浆抄出，再行干燥等后续处理，便成了一个纸盆振膜。其中纸浆的成份，如纤维的种类、长短及填料成份，和抄纸的制作过程及后段处理方式（如风干或热压等），都会影响最后成品的特性，也直接影响到发声特性。声音特性为平顺自然、明快清晰；因为内含无数的纤维相互交织，因此在其中传递的能量可以很快被吸收掉。形成很好的阻尼，因此在发声频域的高频区域造成的盆分裂共振不明显，滚降的截止带也就很平顺。这样就可以用很简单的分音器，不需额外的裁剪，系统的整合也很健康。刚性颇佳，对于瞬时反应和听感的细节表现有很好的成绩。若设计和制作得当，纸盆可以做得很轻，比最轻的塑料振膜还轻15%以上。比起最新的高科技合成纤维，纸盆还是稍微重了点，但其实相差不大，因此发声效率高。可能的弱点是其特性会随环境湿度而变化，因纸吸收了湿气后其密度会变高（变硬）、刚性变差（变软），所以发声的特性也会受影响。常见的有表面涂膜。塑料振膜：是指用塑料射出成型或其它方式做出的一体成型锥盆，最常用的材质应属聚丙烯（Polypropylene,建成PP）。多数高分子聚合物的物理特性便是韧性特强，因为分子结构巨大且排列不规则，所以机械能在其中传递时会很快的被吸收消耗，阻尼特性很好；高端的滑落很平顺，除了听感上柔顺自然外，能够使用低端、简单的分音器。相较于其它的振膜材质，PP的刚性不甚佳，质量也较重。PP材质较弱的刚性造成了高速微动时（高频段工作时），音圈发出的动能无法完全且一致的传达到整个振膜，也就是发生“盆分裂现象”。虽然有良好的阻尼止住了盆分裂共振但毕竟已无法作完美的活塞运动，失真率相对提高，听感上便是柔顺有余，解析力及动态却不足，有些以6"PP振膜中低音单元为基础的二路扬声器，会在中音到中高音域容易出现迟缓呆滞的症状，病因便在此。若在低音部分不要太贪心，选用小口径的单元，便可在一定程度上减轻这一问题。另一方面虽不像纸盆那样有吸水气的问题，但PP振膜会随温度改变特性的倾向。更积极的作法是对这种材质加以改良，也就是以PP为基础，再混入一些添加物，以加强其刚性，使得制作出来的单元在动态、失真率、细节表现和发声效率上都有不同程度的进步。
金属振膜：刚性较弱会导致动态和解析力的缺失，利用高刚性的金属材料来制作振膜，会得到很好的效果。一般用于直接发声的中音或低音单元所用的金属材质：铝合金或其合金产物最多，最大的优势是刚性很强，在一定范围的工作条件下不会变形，其结果是很低的失真和很好的解析力。但是刚性强的另一方面便是内损低，能量不会被振膜材质本身吸收，所以在发生盆分裂时会有很明显的共振峰出现在频率响应的高端，若不妥善处理，就很容易出现金属声。所谓妥善处理，首先可以再分音器的设计上尽可能将此共振峰压制，也就是把共振峰安排在滤波的截止带或以外，让进入单元的信号不要含有会激起高频共振的频率，于是共振峰便会被分音器说隐藏起来，不会听到金属声。为达此目的，通常必须采用至少二阶以上的分频斜率，才能有效滤除；若用一阶，斜率太缓，不足以有效压制。若再把分频点往低端移动，又会牺牲掉可用的频宽，这样的做法不太健康。因此，高阶分频和慎选分频点是采用金属振膜单元所必须特别注意的。或者加强振膜的阻尼：如三明治夹层结构、涂布阻尼物等方式。除了高频共振之外，振膜重量是另一项不利因素。现在市场上有钛金属盆的单元，振膜的质量得到了有效的控制，所以，金属盆的中音或低音单元虽可在强劲驱动下表现出色的动态，但整体的发声效率事实上还是偏低，一般需要较大的功率来推动。
合成纤维材质振膜：硼纤维、蜂巢式三明治、Kevlar、碳纤维具有高刚性、低质量、高阻尼特性。但自身阻尼则要视条件而定，并不一定就是比较好。若没妥善处理，这类高刚性的人造纤维振膜和金属振膜面临类似的问题，高频盆分裂共振；听感上容易造成硬质的中频上段和高频下段，更厉害的便开始刺耳。在加强阻尼处理（如三明治夹层或涂膜），加上适当分频的条件下，能够表现非常好的细节解析力、停动自如的瞬时响应、极佳的大动态及微动态，而且这些好的表现只需一点点的功率。比较常见的Carbon、Kevlar Fiber和HAD(High Definition Aerogel)使用亚克力聚合物凝胶和多种合成纤维（包括Carbon、Kevlar）所制成，特性表现极佳，非常好的瞬时响应、失真极低，同时又能得到平滑的高频滑落特性，完全没有出现高频共振峰。
其他材料振膜：还有很多质轻强度佳的材质扬声器振膜：玻璃纤维、赛璐珞纤维、石墨纤维、电木、丝质纤维、发泡聚苯乙烯、各种发泡塑料以及真空烧结精密陶瓷等。
三、磁钢的分类和作用
铁氧体磁钢：最常用的磁钢，是由铁氧化物烧结而成；由于纯度的不同而导致磁场强度大小不同，因磁性的强弱有Y20到Y35自下而上的等级之分，缺点在于，形体较大、易碎、矫顽力较低相对较易退磁。钕铁硼磁钢：是在纯铁中加入稀有元素钕、硼等元素熔铸而成的具有高矫顽力的磁钢，由于其具有高矫顽力，导致不易磁化或退磁，因此需要专门的充磁机才能磁化。具有体积小、磁场强度高的特点，同时由于其受温度的影响比较大，一般到75摄氏度以上，磁场强度随温度的升高，而显著下降。现市场已出现高温钕铁硼磁钢。
四、扬声器参数
1、T/S参数
物理参数Z：是指扬声器的电阻值，包括：额定阻抗和直流阻抗（通常指额定阻抗），是计算扬声器电功率的基准。直流阻抗DCR是指在音圈静止的情况下，通直流信号而测试出的阻抗值。单位ohm
Re:音圈直流电阻.单位ohm
Sd：扬声器振动面积.单位m²
扬声器效率：指扬声器输出声功率与输入电功率的比率。
SPL：声压级。单位 dB
BL：磁路力系数,磁力、间隙磁感应强度与有效音圈线长的乘积（TXM)
Mms：扬声器振动质量附加空气质量。单位g/gram
Qms：扬声器悬挂系统顺性
Rms：悬挂系统损失量
Re:扬声器直流电阻
Sd：扬声器振动面积
Fs：扬声器谐振频率.单位Hz
Qes：扬声器电品质因数值
Qms：扬声器机械品质因数值
Qts：扬声器总品质因数值(一般在0.3-0.7之间）
Cms:力顺，是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度，其值越大，扬声器的整个振动系统越软。单位mm/N
Xmax线性位移，音圈在振动过程中运动的线性行程。单位mm
Gap Gauss:间隙磁感应强度值。单位TESLA(特斯拉）
Zmax:谐振阻抗。单位ohm
Din：有效振动直径，指扬声器振动板的直径与1/2的折环宽度的和。该值不仅与箱体容积有关，而且决定了扬声器在低频段（20-100Hz）可输出的最大声功率。
Mo等效振动质量，指的是扬声器的振动系统和因为扬声器振动时空气的反作用力而附加在锥盆两侧的附加质量之和。
Vas：扬声器等效容积，是指密闭在刚性容器中空气的声顺与扬声器的声顺相等时的容积。单位L
额定阻抗：是指扬声器的最小阻抗值，也是衡量扬声器能从功放处消耗多少功率的指标。如，一台100W的功放，在4欧时输出功率为100W，8欧的扬声器就只有50W的功率，而2欧的扬声器在理论上就可以得到200W的功率。
灵敏度：对音箱而言，灵敏度是指给音响施加1W的输入功率，在单元轴向正前方1m远处能产生多少分贝的声压值。对放大器而言，灵敏度是指达到额定输出功率或电压时输入端所加信号的电压大小，因此也称为输入灵敏度。
动态范围：信号最强的部分与最弱的部分之间的电平差。对器材而言，动态范围表示对强弱信号的兼顾处理能力。
频率响应：有生产厂家提供，指在参考轴上距离参考点规定位置处，在自由声场条件下以恒压法测得的扬声器系统声压级随频率变化的曲线。
特性总谐波失真：谐波失真是由振幅非线性一起的一种失真，在自由场的条件下，用规定的功率馈给扬声器系统某一频率正弦信号时，在扬声器系统输出的生信号中除了原输入的信号（基频）外，还有两倍于、三倍于。。。。。。N倍于基波频率的信号称为谐波失真。这些谐波声压的均方根值与特性声压值之比的百分数表示，即为特性谐波失真系数。
扬声器指向特性：是扬声器说辐射的声压在空间的分布情况。低频时，扬声器辐射面的线度。要比扬声器所辐射的声波波长小得多，扬声器可看作是一个点声源，其辐射是无指向性的。扬声器的指向性特性在高频时会明显变窄，从而减小了它的辐射方向角。这一点对两分频或三分频的分体扬声器的分频频率的选取有实际意义，因为这时不仅要使这些扬声器的轴向频响衔接起来，也要使它们在规定角度内的频响衔接起来。一般，6"扬声器的指向性分界频率为3500Hz左右，5.25"为4200Hz左右，8"为2500Hz左右。
五、线性位移与承受功率
扬声器可以发出多大的声音取决于空气的移动量。
扬声器的损坏有二：机械性故障和热损伤（烧坏）。机械性的故障是指扬声器的动作部分如弹波、悬边、振膜变形，撕裂，发出异声，或偏位导致扬声器无法正常动作。热损伤是指由于电能有音圈转变为热能从而导致音圈脱落，绝缘漆脱掉从而导致短路、短路现象。