如何选用和检测扬声器？

扬声器（又称喇叭）是能将电信号转换成声音信号的电声器件，在电路中用文字符号B或BL表示。

1.扬声器的类型

扬声器的类型很多，按其换能原理可分为电动式（动圈式）、静电式（电容式）、电磁式（舌簧式）、压电式（晶体式）、放电（离子）式、气动式等几种，后几种多用于农村的有线广播网中，其音质较差，但价格便宜。

按扬声器工作时的频率范围可分为低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器、全频带扬声器，高、中、低音扬声器常在音箱中作为组合扬声器使用，如图3-2所示。

按辐射方式分类：纸盆（直接辐射式）扬声器、号筒（间接辐射式）扬声器。

按振膜形式分类：锥盆扬声器、球顶形扬声器、带式扬声器、平板驱动式扬声器。

图3-2 扬声器

按组成方式分类：单纸盆扬声器、组合纸盆扬声器、组合号筒扬声器、同轴复合扬声器。

按用途分类：高保真（家庭用）扬声器、监听扬声器、扩音用扬声器、乐器用扬声器、接收机用小型扬声器、水中用扬声器。

按外形分类：圆形扬声器、椭圆形扬声器、圆筒形扬声器、矩形扬声器。

按磁体和磁路形式分类：内磁式扬声器、外磁式扬声器、双磁路式扬声器、屏蔽式扬声器。

常见的扬声器外形及符号如图3-3所示。

图3-3 扬声器

2.扬声器的主要参数

扬声器的主要技术参数有额定功率、标称阻抗、频率响应、灵敏度等，使用扬声器时应注意它的功率匹配。国产动圈式扬声器上都标明主要技术参数。例如YD0.5-100-8Ω，Y代表扬声器，D代表动圈式，0.5表示额定功率为0.5W，100代表扬声器口径为100mm，8Ω表示扬声器的标称阻抗，常有4Ω、8Ω、16Ω、25Ω等。

（1）额定阻抗（标称阻抗）

扬声器是一个感性阻抗，扬声器的直流电阻与其标称阻抗不同，扬声器的直流电阻总是小于其标称阻抗，标称阻抗指扬声器的交流阻抗，扬声器的阻抗一般和频率有关。选用扬声器时，其标称阻抗一般应与音频功放电路的输出阻抗匹配，在这个阻抗上，扬声器可获得最大功率。标称阻抗是指音频为400Hz时，从扬声器输入端测得的阻抗，它一般是音圈直流电阻的1.2～1.5倍。一般动圈式扬声器常见的阻抗有4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。

（2）额定功率

扬声器的功率有标称功率和最大功率之分。额定功率又称标称功率、不失真功率，是指扬声器在额定不失真范围内允许的最大输入功率，也是指扬声器非线性失真不超过某一数值时，能长时间正常工作允许输入的平均功率。扬声器在额定功率下是安全的，失真度也不会超出规定值，重放的效果良好，在扬声器的商标、技术说明书上标注的功率即为该功率值。最大功率是指扬声器在某一瞬间所能承受的峰值功率，为保证扬声器工作的可靠性，要求扬声器的最大功率为标称功率的2～3倍。瞬时功率短暂超过最大功率，不会导致扬声器的损坏。

为了获得较好的音质，扬声器的实际输入功率应小于其额定功率，留有一定的功率余量，一般取额定功率的1/3～1/2。

（3）频率响应（有效范围）

频率响应指扬声器重放音频的有效工作频率范围，给扬声器加一个幅度不变的交变信号，当信号的频率改变时，扬声器所产生的声压将随频率而改变。扬声器对不同频率信号的稳定输出特性称为扬声器的频率响应特性，简称频率特性，通常用频率范围来表征其频率特性。一般中音频时产生的声压较大，而低音频和高音频时产生的声压较小。当声压下降为中音频的某一数值时的高、低音频率范围，称作该扬声器的频率响应特性。扬声器的频率响应特性曲线是有许多峰谷点的不规则的连续曲线。

扬声器的频率响应特性曲线越平坦，说明频率失真越小，有效频率范围就越宽。在工作频率范围内，扬声器可以输出适合人耳收听的声音大小，当超过扬声器的使用频率范围时，声音会减小很多，甚至会产生失真。

对低音扬声器来说，其频率范围为：30Hz～3kHz。

对中音扬声器来说，其频率范围为：500Hz～5kHz。

对高音扬声器来说，其频率范围为：2～15kHz。

理想的扬声器频率特性应为20Hz～20kHz，这样就能把全部音频均匀地重放出来，然而这是无法做到的，每一只扬声器只能较好地重放音频的某一部分。

（4）灵敏度

灵敏度指在规定频率范围内，在自由场条件下，输入视在功率为1V·A的噪声信号时，在扬声器轴线上距参考点1m处测出的平均声压（Pa）。扬声器灵敏度越高，其电声转换效率就越高。灵敏度高的扬声器，较小的输入电功率就可以推动。

（5）效率

效率指扬声器输出的声功率与输入的电功率之比。扬声器的效率很低，电动式扬声器一般为2%～5%，高质量的号筒式可达25%。

（6）非线性失真

扬声器不能把原来的声音逼真地重放出来的现象称作失真。非线性失真是指扬声器振动的幅度与扬声器的输入电平不成线性关系。失真有两种：频率失真和非线性失真。频率失真是由于对某些频率的信号放音较强，而对另一些频率的信号放音较弱造成的，失真破坏了原来高低音响度的比例，改变了原声音色。非线性失真是由于扬声器振动系统的振动和信号的波动不完全一致造成的，在输出的声波中增加一个新的频率成分。

（7）指向性

指向性是指扬声器放音时，声压在其周围的分布情况。指向性与频率有关，扬声器的辐射指向性随频率升高而增强，一般在250～300Hz以下，没有明显的指向性。

（8）谐振频率

扬声器的输入阻抗随频率变化，扬声器在低频段某一频率处，输入阻抗最大，这一频率称为谐振频率，谐振频率可以理解为扬声器有效频率范围的下限值。谐振频率与扬声器的口径、振动系统有关，扬声器的口径越大，振动系统质量越高；纸盆折环、定心支片越柔软，其谐振频率越低；谐振频率越低，扬声器重放声音的低音效果越好。

图3-4 动圈式扬声器结构

3.常见的扬声器

（1）电动式扬声器

电动式扬声器又称动圈式扬声器，是音频系统中使用最多的扬声器。动圈式扬声器主要由磁体（路）和振动系统组成，如图3-4所示。其中，纸盆（又称音膜或震动版）、轭环、定心片、音圈支架、音圈和防尘罩组成了振动系统，磁铁和心柱构成磁路。

电动式扬声器发声原理是当音圈中通上交变的音频信号时，磁铁的固定磁场与载流导线（音圈）产生的交变磁场相互作用，通过交变电流信号的线圈在磁场中运动。当音频电流通过音圈时，音圈产生随音频电流变化的磁场，变化的磁场与永久磁铁的磁场发生相吸或相斥作用，导致音圈产生机械振动，音圈随电流变化而前后运动，使与音圈相连的振膜振动，音圈与纸盆连接，从而牵扯纸盆振动，纸盆运动推动空气振动再通过空气介质，将声波传送出去。

根据电动扬声器磁路结构可分为外磁式、内磁式、屏蔽式和双磁路式等多种。后三种扬声器的漏磁场很小，对其他元器件的磁场影响小，适用于电视机、组合音响等要求杂散磁场较小的整机，其中双磁路扬声器的灵敏度较高。常见的电动扬声器分内磁式和外磁式，内磁式的磁路系统多采用合金磁体，体积小、重量轻，外界杂散磁场影响小；外磁式的磁路多采用铁氧体磁体，它的体积较大，但价格便宜，适用于对杂散磁场要求不严的场合。

电动扬声器的振动系统参数有以下几个：

1）最低共振频率f₀：最低共振频率即扬声器有效重放下限频率。

2）振动系统等效质量m₀：包括扬声器的纸盆、音圈的重量和鼓动空气发声时产生的附加质量的总和。

3）振动系统的Q₀值：它是表征最低共振频率f₀上振动系统的阻尼状态（即振动衰减快慢）和共振锐度的参数。

4）有效振动半径r₀：它是扬声器纸盆中心到支撑边的距离。

在设计、计算扬声器系统（音箱）时，需要用到以上四个参数。(www.xing528.com)

图3-5 舌簧式扬声器结构

（2）励磁式扬声器

励磁式也叫舌簧式扬声器，它是在舌簧外套一个线圈，放在磁场中间，舌簧一端经过传动杆连接到圆锥形纸盆尖端，磁场由永久磁铁通过软铁极化构成，如图3-5所示。

（3）压电式扬声器

压电式扬声器是利用压电陶瓷材料在施加压力时能产生电压；反之施加电压时，又会产生机械形变的原理制成的。其工作原理是当音频电压加在压电陶瓷片上时，压电片产生机械形变，形变的规律与音频电压相对应。压电片的机械形变带动振膜做对应振动，使声音通过空气传出。其主要特点是结构简单、灵敏度高、成本低、但频率特性较差，主要用作中高频信号的回放。

（4）气动式扬声器

气动式扬声器也称气流式扬声器，它是由气室、信号源、调制器、调制阀及号筒构成的。其工作原理是，由空气压缩机的气室喷出的气流经外加音频信号的调制，送到调制器，调制器在磁场中振动时，该气流经过调制槽缝面积的变化，将断续气流压入号筒，经混合后气流转换为速度，形成脉冲声源由号筒辐射出去。

气动式扬声器常用的有感应式和电动式两种，特点是输出声音功率大，最大可达10kW，适用于远距离扩声。

（5）号筒式扬声器

号筒式扬声器是由发音头和号筒两大部分组成的。发音头部分包括环形磁铁、音圈、振动膜、磁隙框板、圆形软铁板、软铁心柱等部件。号筒式扬声器属于间接辐射式扬声器，振膜振动后，把振膜产生的声音通过号筒反射扩散出去，是间接辐射。常见的号筒式扬声器外形和结构如图3-6所示。

图3-6 号筒式扬声器外形和结构

号筒扬声器的振膜多是球顶形的，号筒式扬声器按截面变化可分为圆柱号筒式、指数号筒式、反射号筒式、抛物号筒式等；按换能方式分，有电动号筒式、压电号筒式、静电号筒式等。号筒式扬声器的主要特点是效率高、功率大、中高频特性好、谐波失真较小、指向性强，但其频带较窄，低频响应差，比较适合扩音面积大的场合。

（6）球顶式扬声器

球顶式扬声器大致可以看成号筒式扬声器去掉号筒剩下的部分，即把球顶振膜粘接在音圈上，音圈运动带动振膜直接发出声音。通常为了获得更小的失真，人们都会在极心中间打孔并填充以高吸收特性的软质材料。因为振膜和音圈直径都很小，所以可制成很轻巧的器件。常见的球顶式扬声器外形和结构如图3-7所示。

球顶式扬声器具有比传统的扬声器更好的瞬态特性、更小的失真，大量应用于高保真系统中的高频回放。

（7）平板式扬声器

平板式扬声器的振膜是平面，以整体振动直接向外辐射声波。它的平面振膜是一块圆形蜂巢板，板中间是用铝箔制成的蜂巢心，两面蒙上玻璃纤维。它的频率特性较为平坦，频带宽而且失真小，但额定功率较小，内部结构如图3-8所示。

平板式扬声器无指向性，且与频率无关，频响范围宽，不用高音单元与分频器，声压级随距离变化慢，声音可传得更远。

图3-7 球顶式扬声器外形和结构

图3-8 平板式扬声器

4.扬声器的选用

要根据使用的场合及对声音的要求，结合各种扬声器的特点来选择扬声器。例如，室外以语音为主的广播，可选用电动式号筒扬声器，如要求音质较高，则应选用电动式扬声器或音柱；室内的一般广播，可选单只电动式纸盆扬声器做成的小音箱；而以欣赏音乐为主或用于高质量的会场扩音，则应选用由高、低音扬声器组合的扬声器箱等。

在使用扬声器应注意以下几点：

1）扬声器得到的功率不要超过它的额定功率，否则会烧毁音圈或将音圈振散。电磁式和压电陶瓷式扬声器工作电压不要超过30V。

2）注意扬声器的阻抗应与输出电路配合。

3）要正确选择扬声器的型号。如在广场使用，应选用高音扬声器；在室内使用，应选用纸盆式扬声器，并选好辅助扬声器。也可将高、低音扬声器做成扬声器组，以扩展频率响应范围。

4）在布置扬声器时，要做到扬声均匀且有足够的声级，如用单只（点）扬声器不能满足需要，可进行多点设置，使每一位听众得到几乎相同的声音响度，且保证有良好的声音的清晰度。扬声器应安装在高于地面3m以上，使听众能够“看”到扬声器，并尽量使水平方位的听觉（声源）—视觉（讲话者）尽量保持一致，而且两只扬声器之间的距离不宜过大。

5）电动式号筒扬声器，必须把音头套在号筒上后才能使用，否则很易损坏发音头。

6）两个扬声器放在一起使用时，必须注意相位问题，如果是反相，声音将显著削弱。测定扬声器相位的最简单方法是利用高灵敏度表头或万用表的50～250μA电流挡，把测试表与扬声器的接线头相连接，双手扶住纸盆，用力推动一下，这时就可从表针的摆动方向来判定它们的相位。如相位相同，表针向一个方向摆动。此时可把与正表笔相连的音圈引出头作为“+”级。

选配扬声器，要求其失真度小、频率特性好且灵敏度高。当扬声器损坏后，除简单故障可修复外，一般应进行更换，在选用和替换扬声器时，应注意下面几点：

1）新、旧扬声器的口径要相同。

2）新、旧扬声器的阻抗要相同。

3）新、旧扬声器的额定功率要接近。

4）新、旧扬声器的电性能指标要相近。

5.扬声器的检测方法

（1）估测阻抗和判断好坏

万用表检测扬声器的方法：

扬声器的阻值一般是几欧到几十欧，而耳机可分为低阻型和高阻型两种。一般在扬声器磁体的标牌上都标有阻抗值，但有时也可能遇到标记不清或标记脱落的情况。

因为一般电动扬声器的实测电阻值约为其标称阻抗的80%～90%，检测时要注意。如果测出的阻值为无穷大，则说明扬声器的引出线或音圈断路；如果测出的阻值为零，则说明它的音圈有问题。一只8Ω的扬声器，实测铜阻值应约为11.5～7.2Ω，所以可用下述方法进行估测。

将万用表置于“R×1Ω”挡，调零后，测出扬声器音圈的直流铜阻R，然后用估算公式Z=1.17R即可估算出扬声器的阻抗。例如，测得一只无标记扬声器的直流铜阻为11.8Ω，则阻抗Z=1.17×11.8=8Ω。

扬声器是否正常，除可用以上方法测其阻抗外，还可用以下方法进行简易判断。方法是：将万用表置“R×1Ω”挡，把任意一只表笔与扬声器的任一引出端相接，用另一只表笔断续触碰扬声器另一引出端，此时，扬声器应发出“喀喀”声，指针亦相应摆动。如果测得电阻值约为几欧姆，则表明电声器件是好的；如果听到的是沙哑声或破壳声，表明质量有问题，应该更换；如触碰时扬声器不发声，指针也不摆动，说明扬声器内部音圈断路或引线断裂。

（2）判断相位

就一只扬声器而言，其两个引线是无所谓相位之分的，但在安装组合音箱或用来播放立体声信号时，扬声器的相位是不能接反的。

有的扬声器在出厂时，厂家已在相应的引出端上注明了相位，但有许多扬声器的引线上没注明相位，所以正确判断出扬声器的相位是很有用处的。

判断扬声器引线相位的方法是：将万用表置于最小直流电流挡（μA），如50μA或100μA挡，取一只扬声器，用左手持红、黑表笔分别跨接在扬声器的两引出端，再用手指尖快速地弹一下纸盆，轻轻而快速地将纸盆向里推动，此时表针将偏转，仔细观察指针的摆动方向。

若指针向右摆动，则说明红表笔所接的一端为正端，而黑表笔所接的一端则为负端；若指针向左摆，则红表笔所接的为负端，而黑表笔所接的为正端。

规定正、负极后用同样的方法测量其他扬声器，这样极性就统一了。在测试时应注意，弹纸盆时不要用力过猛，切勿使纸盆破裂或变形将扬声器损坏；而且千万不要弹音圈上面的防尘保护罩，以防使之凹陷影响美观。