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主题:扬声器的电声转换效率

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主要效率转换卡在电能-->机械振动这一块了, 70-80%的电能转化成热能白白损失掉了.
从机械振动--->空气的声振动这一块转换效率也不高,剩下的20%左右的能量(机械振动的动能)里的70-80%又浪费在维持机械部分振动上,这样动能是20%x0.8=16%,  剩下最后4%的能量留给声能.

第一次转换被砍掉80%的原因在于, 1.扬声器音圈的先天不足(为重量考虑音圈不能过重, 所以线不能太粗, 则线径过细导致电阻率过大)2.磁路设计上带来的负面因素(大部分音圈绕组都在磁隙之外)及3.铁芯涡流损失
在这方面扬声器的音圈与电动机是不能相比的,电动机纯粹为大功率设计,电流可以很大,线圈铜丝可以做得很粗,这样直流电阻极小

第二次转换再被砍掉80%的原因在于,阻抗的不匹配,从固体到气体介质性能差别太大.号筒扬声器通过加一个阻抗渐变的号筒慢慢调节阻抗,效率就上来了,但最高也没有超过16%的,因为被第一次转换的关卡住. 水声换能器由于是从固到水,比从固到气好很多,效率比扬声器就高得多.

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  发帖心情 Post By:2008-12-16 3:47:08 [显示全部帖子]

JAES几十年来所有讨论扬声器效率的文章只有五篇(是我很久以前查的,也许有漏,知道的人请补充)

1. 1971年Richard Small发表的关于扬声器系统效率的补充讨论说明,明确了效率是响应曲线与箱体容积的函数,
三个变量只要知道两个就决定了另外一个. 其给出直接辐射扬声器具体效率最高5%.而且给的图示相当清楚.

2. Vanderkooy大师02年发表了一篇"高效率直接辐射扬声器系统"的论文,他是把放大器与系统结合起来讨论了,
最后没给出具体的效率,最后的结论是:"高Bl值情况下, 用普通Class-B型功放总效率最后不超过1.5%, 而使用Class-D
配合扬声器系统效率最高,可达5%左右. 这篇文章等于是在讨论放大器了,而且大家都知道Class-D是数字功放,效率高是
肯定的.所以范德酷的这篇文章有些文不对题,没什么意思.

3. 意大利的Zuccatti在05年发表了"直接辐射扬声器在谐振频率处的效率", 他的结论是扬声器在谐振频率附近的效率要
远远高于其他频段, 而音圈的直流电阻对效率没影响. 他的测试对象是一只5吋单体,在谐振频率附近效率接近2.6%.
在整个频带上效率与频率的关系像阻抗与频率的关系一样,是一个单峰型. 但他得出的这个结果也属于效率的常规范畴,讨论
也是讨论常规单元特定频率的效率,没解决如何提高扬声器效率的问题.

4. 荷兰飞利浦实验室的Ronald博士05年发表了一篇"低Bl值高效率扬声器"的论文, 提出一个小型超薄音箱方案,使用了
他所提倡的"低Bl值高效率扬声器",他的结论是如果要追求小箱体体积,配高Bl值扬声器效率反而低,所以要配低Bl值的单元),
但文章最后也没给出效率的具体值到底是多少. 他做的那个超薄箱的原型曾经送到我以前工作公司的试音室听过的,低音确实
有一点,但实际效果并没有他吹得那么神,而且也没有超出物理学上能重放低频的原理.他的箱体是很薄,但面积大,算下来总体积
并不小,所以有糊弄人的嫌疑.

5. 06年,又是上面这个Ronald,发表了"大自由度设计高效扬声器"的论文,扯了半天,最后得出的结论竟然是"小箱体设计中扬声器
不可能同时获得高效率和高灵敏度(废话!)",另外"在一个高效,小型的箱体中,如果想得到高效率,纸盆的振幅一定要小",这个观点
是对是错就很难讲了.都知道飞利浦一向喜欢在成本上面下功夫,扣门,所以他们的研究成果我认为有这方面的倾向,专搞些便宜的
东西来卖给你.振幅小,便宜,加上有理论支持,你还不好挑他毛病. Ronald的这篇文章同样没有给出效率是多少的具体数据.所以我
看也是在蒙人.

顺便提一下, 罗纳德做的那个超薄箱在http://www.dse.nl/~rmaarts/ 有介绍, 图片是

图片点击可在新窗口打开查看 
而且他自己号称低音相当好,将这个箱子放的声音录成了一段MP3, 让大家听效果, 可以点这里下载: 超薄箱试听
你们不相信我说的自己下载听听就知道了. (*这个东东是一个Subwoofer,我以前听的实物就是这个样子, 刚听了下
链接MP3文件的效果同记忆里的实际效果一样的,需要用大点的箱体放,最好是3D系统)


五篇论文里,只有Richard Small的文章给出了较明确的效率数据,让人感觉有信服力. 其他的文章或有说废话的毛病, 或有糊弄人的嫌疑.
都不太好. 因此只将Richard Small的文章贴在这里.文章呢还是越老越经典,Richard的文章发表快40年了,在讨论扬声器的效率方面的文章,还没有其他能超过的. 有意思的是,除了Richard Small是学电子(博士)出身的,其他几位作者,全是学物理出身, 而且基本都是博士(只有Zuccatti不是博士),所以学物理的人喜欢搞理论研究,但钻进去后经常搞不出什么实用的东西,然后呢再弄出些理论公式出来对付对付,把人唬住,就当是成果了,这算是学物理的一个通病吧.

 下载信息  [文件大小:   下载次数: ]
图片点击可在新窗口打开查看点击浏览该文件:efficiency_small.rar

[此贴子已经被作者于2008-12-17 01:30:28编辑过]

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  发帖心情 Post By:2008-12-17 5:22:45 [显示全部帖子]

号筒扬声器的效率是很高, AES论文讨论号筒也有很多,但我对这方面忽略了, 印象中AES没有什么讨论号筒效率的文章,
或者讨论了但没给出明确的解答,看来效率是一个比较难的课题.网上找到一些厂家,声称灵敏度能做到很高,比如有一家
英国公司的,111dB/W/M的,截图在这. 另外一家江苏的电声公司标明灵敏度112dB/W/M, 电声学里向全空间辐射
1Watt声功率在1米处产生的声压就是112.1dB,难道他们号筒电声转换效率能做到100%? 显然是错误的.就是111dB
算下来灵敏度也在76%以上,也是不可思议的.看来这里面误区还是很多的,厂家胡乱标电声特性在业界也算一个正常现象,
反正厂家和买家都不懂,碰到老兵先生这种喜欢较真的就麻烦了,呵呵

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