● 随着“新媒体”(智能手机/平板电脑等)的飞速发展——耳机作为“ 移动式个人音响系统 ”——以其免提性/轻量级等优势,更适合与之配合。
● 耳机聆听属于“超近声场”——故耳机设计应更注重健康性,符合“生理/心理声学”。
鼓膜为膜振动,属于“分布参数系统”——f = f 0时(阻性),为“力阻控制区”,振速v与f无关;f>f 0时(容性),为“弹性控制区”,振幅A与f无关;f<f 0时(感性),为“质量控制区”,加速度a与f无关。
鼓膜传声原理类似于“压强式声波接收传声器”——咽鼓管使鼓膜内侧(鼓室)气压等于大气压P0,声波声压P+P0作用于其外侧——则作用于鼓膜外侧的力F = S(P+P0)-SP0 = SP(S鼓膜面积) 。
外耳道波导共鸣——开放式耳机为“λ/4共鸣”; 封闭式耳机为“λ/2共鸣”。
● 封闭式耳机 ——封闭系统空气柱形成“耦合振动”,使扬声器振膜与鼓膜“耦合”,外耳道空气“声阻抗”↑ (ρ↑ / Z↑),与鼓膜声阻抗匹配性↑,则“声导纳”↑——f<f 0时(f 0鼓膜固有共振频率),由于“耦合振动”, 声能传导率↑(尤其低频),故其低频响应↑——而开放式耳机1kHz以下鼓膜传导率只有1% 。
“耦合振动”—— F = P1S1 = P2S2 ,S↓/ P↑,一般耳机扬声器振膜比鼓膜S↑,则鼓膜P↑——原理与“鼓膜-卵形窗”放大作用相同(类似于听诊器) 。
封闭式耳机为“压力驱动”——即通过“耦合振动”实现机械压强与声压之间的转换与放大,实际上为“声学驱动器”——但封闭式耳机使作用于鼓膜上的声压↑,长时间使用有损于健康。
开放式耳机为“速度驱动”——前腔开放,外耳道空气p ↓,则v↑(流体“能量方程”)——虽然效率小于“压力驱动”(无放大作用),但健康性优于之。
开放式耳机——相对于封闭式耳机,不会破坏“耳廓效应”/“双耳效应”,“头中效应”↓——故其定位准确,听感自然,但低频响应↓。
开放式耳机后腔开放,相当于“无限长管”——可形成“开管”波导(λ/2共振),而避免“高频谷点”——故其高频响应优于封闭式耳机。
● “骨传导式”耳机——原理与助听器相同,传导途径为“声波→颅骨→耳蜗→螺旋器→听神经→听觉中枢”——而“气导”途径为“声波→鼓膜→听骨链→卵形窗→螺旋器→听神经→听觉中枢”。
“骨导式”耳机虽然效率小于“气导式”耳机——但不会损害鼓膜,且具有按摩保健作用——但长时间/高强度振动则适得其反。
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