第1章 声音重放的物理过程

1.1 声波……………………1

1.1.1 声音……………………1

1.1.2 声音三要素……………………2

1.2 声场的理论……………………3

1.2.1 声场方程式……………………4

1.2.2 速度势……………………6

1.2.3 平面波声场……………………7

1.2.4 驻波……………………9

1.2.5 球面波声场……………………9

1.2.6 声波的折射……………………11

1.2.7 声波的衍射……………………12

1.3 声音辐射系统……………………13

1.3.1 圆形活塞振动板产生的声场……………………13

1.3.2 辐射声的指向性……………………15

1.3.3 辐射阻抗……………………18

1.3.4 障板附近点声源的辐射功率……………………21

1.4 机械振动系统……………………23

1.4.1 单一自由度振动系统……………………23

1.4.2 膜振动……………………25

1.4.3 板的振动……………………25

1.5 声音振动系统……………………26

1.5.1 声管中传播的声波……………………26

1.5.2 声学元件……………………27

1.5.3 声变量器……………………29

1.6 电—力—声系统类比……………………29

1.6.1 机械系统的等效电路……………………29

1.6.2 声音系统的等效电路……………………30

1.6.3 电—力—声类比……………………32

1.7 电声换能器……………………33

1.7.1 电动式换能器……………………34

1.7.2 静电式换能器……………………36

参考文献……………………39

第2章 听觉心理

2.1 人耳和听觉……………………40

2.1.1 人耳的构造……………………41

2.1.2 听觉的机理……………………42

2.2 声音的属性……………………43

2.3 听阈……………………43

2.4 音调(声音的高低) ……………………44

2.4.1 影响音调的主要因素……………………44

2.4.2 音调的量度……………………45

2.5 声音的响度和等响曲线……………………45

2.5.1 声音的强度和响度……………………45

2.5.2 等响曲线……………………45

2.5.3 宋尺度……………………46

2.5.4 声音的响度和持续时间……………………46

2.6 噪声公害……………………47

2.6.1 噪声强度的表示方法……………………47

2.6.2 NRN 曲线……………………47

2.7 掩蔽……………………48

2.7.1 掩蔽效应……………………48

2.7.2 纯音相互间的掩蔽……………………49

2.7.3 由掩蔽引起的音色变化……………………50

2.7.4 临界频带的宽度……………………50

2.8 对声音变化的感觉……………………51

2.8.1 辨别阈……………………51

2.8.2 频率的辨别阈……………………51

2.8.3 声强的辨别阈……………………51

2.8.4 调频的辨别阈……………………52

2.8.5 调幅的辨别阈……………………52

2.8.6 频率特性变化的辨别阈……………………52

2.8.7 失真的辨别阈……………………53

2.8.8 相位变化的辨别阈……………………54

2.9 对音色的感觉……………………56

2.9.1 关于音色……………………56

2.9.2 决定音色的因素……………………56

2.9.3 音质的评价术语……………………57

2.9.4 音质评价术语与物理特性的关系……………………61

2.10 两声道重放声的方向定位……………………62

2.10.1 方向定位能力……………………62

2.10.2 两声道的方向定位……………………63

2.10.3 两声道重放……………………63

2.10.4 关于立体声声场的牧田理论……………………64

2.10.5 声像的性质……………………65

2.11 多声道重放的方向定位……………………66

2.11.1 真实声源在水平面内的方向定位……………………66

2.11.2 合成声源在水平面内的方向定位……………………69

2.11.3 多声道立体声用扬声器的排列……………………70

2.11.4 各声道间的相位差和压迫感……………………71

2.11.5 声场的广度感觉……………………71

参考文献……………………73

第3章 节目声的性质

3.1 声源的性质……………………75

3.1.1 表示声源性质的方法……………………75

3.1.2 频带……………………76

3.1.3 动态范围……………………76

3.1.4 指向性……………………77

3.2 节目声的性质……………………77

3.2.1 广播节目声性质的表示方法……………………77

3.2.2 频谱……………………78

3.2.3 电平分布……………………78

3.2.4 频谱—电平分布……………………80

3.2.5 两声道立体声与四声道信号……………………81

参考文献……………………82

第4章 高保真扬声器应有的性能

4.1 声频重放装置的组成和扬声器的任务……………………83

4.1.1 声频重放装置的组成……………………83

4.1.2 影响重放音质的各种因素……………………84

4.2 输出声压级……………………84

4.2.1 输出声压级和效率……………………84

4.2.2 额定输入功率和最大输入功率……………………86

4.2.3 最大输出声压级……………………86

4.3 失真……………………87

4.3.1 谐波失真……………………87

4.3.2 互调失真……………………87

4.3.3 异常声……………………88

4.4 输出声压频率特性……………………88

4.4.1 重放频带……………………88

4.4.2 输出声压频率特性……………………89

4.4.3 功率响应……………………90

4.5 指向性……………………90

4.5.1 高保真扬声器的指向性……………………90

4.5.2 扩声用扬声器的指向性……………………91

4.6 电阻抗特性……………………92

4.7 瞬态特性……………………92

4.8 相位特性……………………93

4.9 扬声器系统的形状和设计……………………95

4.10 立体声重放用扬声器应有的性能……………………95

4.10.1 频率特性……………………95

4.10.2 相位特性……………………96

4.10.3 指向性……………………97

4.11 高保真扬声器应有的音质……………………98

4.12 扬声器系统的物理特性和综合优良度……………………99

参考文献……………………102

第5章 锥形扬声器

5.1 锥形扬声器的结构与工作原理……………………103

5.1.1 锥形扬声器的结构……………………103

5.1.2 锥形扬声器的工作原理……………………105

5.2 振动系统的等效电路……………………105

5.2.1 机械振动系统的等效电路……………………106

5.2.2 电系统的等效电路……………………107

5.3 低声频段的特性……………………108

5.3.1 低频共振……………………108

5.3.2 低声频段的特性……………………109

5.3.3 低声频段的电阻抗特性……………………110

5.4 中声频段的特性……………………111

5.4.1 折环共振……………………111

5.4.2 锥体的分割振动……………………112

5.5 高声频段的特性……………………113

5.5.1 高声频重放上限……………………113

5.5.2 高声频段的特性……………………114

5.5.3 高声频段指向性及其改善方法……………………114

5.6 效率……………………116

5.7 锥形扬声器的失真……………………116

5.7.1 由驱动力引起的失真……………………117

5.7.2 由悬置系统的非线性引起的失真……………………119

5.7.3 由锥体引起的失真……………………120

5.7.4 多普勒失真及其他失真……………………120

5.8 瞬态特性……………………122

5.8.1 猝发声的瞬态特性……………………122

5.8.2 瞬态失真特性……………………123

5.8.3 采用脉冲测量瞬态特性……………………124

5.9 相位特性……………………125

5.10 锥形扬声器的一般特性……………………127

5.10.1 输出声压频率特性和指向频率特性……………………127

5.10.2 标称阻抗与阻抗特性……………………127

5.10.3 谐波失真特性……………………128

5.10.4 输出声压级……………………129

5.11 锥形扬声器的部件……………………130

5.11.1 锥体及悬置系统……………………130

5.11.2 音圈……………………136

5.11.3 磁路……………………137

5.11.4 盆架……………………139

参考文献……………………139

第6章 球顶形扬声器

6.1 球顶形扬声器的结构及工作原理……………………141

6.1.1 球顶形扬声器的结构……………………141

6.1.2 球顶形扬声器的工作原理……………………142

6.1.3 硬球顶形扬声器与软球顶形扬声器……………………143

6.2 球顶形扬声器的输出声压频率特性……………………144

6.2.1 球顶形扬声器的低声频段特性……………………144

6.2.2 球顶形扬声器的中声频段特性……………………145

6.2.3 球顶形扬声器的高声频段特性……………………145

6.3 球顶形扬声器的一般特性……………………147

6.3.1 输出声压指向频率特性……………………148

6.3.2 电阻抗特性……………………148

6.3.3 球顶形扬声器的失真特性……………………149

6.4 球顶形扬声器的部件……………………150

6.4.1 振膜与支撑材料……………………150

6.4.2 音圈……………………152

6.4.3 磁路系统……………………152

6.4.4 喉塞……………………153

6.4.5 后腔罩……………………154

参考文献……………………155

第7章 号筒扬声器

7.1 号筒扬声器的结构及工作原理……………………156

7.1.1 号筒扬声器的结构……………………157

7.1.2 力阻抗的匹配……………………158

7.1.3 号筒扬声器的种类……………………159

7.2 号筒……………………160

7.2.1 号筒内的声波方程式……………………161

7.2.2 指数形号筒……………………161

7.2.3 号筒长度……………………163

7.2.4 双曲线号筒……………………164

7.3 振动系统的等效电路与效率……………………165

7.3.1 振动系统的等效电路……………………165

7.3.2 号筒扬声器的电声转换效率……………………166

7.4 号筒扬声器的特性……………………168

7.4.1 振膜的速度频率特性……………………168

7.4.2 输出声压频率特性……………………170

7.4.3 指向性……………………172

7.4.4 由于空气非线性引起的失真……………………174

7.4.5 容许输入功率……………………175

参考文献……………………176

第8章 扬声器箱

8.1 扬声器箱的种类……………………177

8.2 障板……………………178

8.2.1 平面障板……………………178

8.2.2 敞开式扬声器箱……………………179

8.3 封闭式扬声器箱……………………181

8.3.1 安装在封闭式声箱中的扬声器的等效电路……………………181

8.3.2 设计扬声器箱时所需的扬声器参数……………………182

8.3.3 封闭式声箱的设计……………………183

8.3.4 书架式扬声器箱……………………186

8.4 倒相式扬声器箱……………………187

8.4.1 装入倒相式扬声器箱中的扬声器的等效电路……………………188

8.4.2 倒相式扬声器箱的理想条件……………………189

8.4.3 非理想条件时的特性……………………191

8.4.4 倒相式扬声器箱的优点……………………193

8.4.5 倒相式扬声器箱的设计……………………193

8.5 特殊障板……………………198

8.5.1 倒相式扬声器箱的变形……………………198

8.5.2 前加载号筒扬声器箱……………………201

8.5.3 后加载号筒扬声器箱……………………203

8.5.4 无指向性扬声器箱……………………209

8.6 扬声器箱的外形……………………210

8.6.1 声箱外形对低声频特性的影响……………………211

8.6.2 扬声器箱的尺寸比……………………211

8.6.3 安装孔及安装方法……………………212

8.7 扬声器箱用材料……………………213

8.7.1 板材……………………213

8.7.2 板振动与加固材料……………………214

8.7.3 吸声材料及其效果……………………215

8.7.4 网罩……………………218

8.7.5 箱体的加工及声压泄漏的影响……………………219

参考文献……………………220

第9章 扬声器系统

9.1 组合型的目的……………………221

9.1.1 高保真扬声器的条件……………………221

9.1.2 单锥形扬声器存在的问题……………………221

9.1.3 组合扬声器的优点……………………224

9.2 扬声器系统的组成方法……………………224

9.2.1 频段的划分法……………………224

9.2.2 低音扬声器必须具备的性能……………………225

9.2.3 中、高音扬声器必须具备的性能……………………228

9.2.4 各频段扬声器的组合方法……………………229

9.2.5 各频段扬声器的排列方法……………………230

9.2.6 组合扬声器系统的种类……………………232

9.3 分频网络……………………232

9.3.1 定阻型分频网络……………………232

9.3.2 扬声器阻抗的校正……………………236

9.4 网络用元件……………………237

9.4.1 电容器……………………237

9.4.2 线圈……………………239

9.4.3 衰减器……………………241

9.5 多路放大器用滤波器……………………242

9.5.1 多路放大器用滤波器的基本单元……………………242

9.5.2 NF 型RC 滤波器组成的注意事项……………………244

9.5.3 各种截止特性的组成法……………………244

9.6 扬声器系统的一般特性……………………245

9.6.1 输出声压频率特性及指向频率特性……………………247

9.6.2 谐波失真特性……………………249

9.6.3 瞬态特性……………………250

9.6.4 电阻抗特性……………………251

参考文献……………………252

第10章 监听扬声器

10.1 对监听扬声器所要求的性能……………………253

10.2 对监听扬声器所要求的音色……………………256

10.3 监听扬声器的组成……………………257

10.3.1 组成……………………257

10.3.2 箱体……………………257

10.3.3 对驱动放大器要求的条件……………………258

10.4 监听扬声器的实例……………………258

10.4.1 录声室用监听扬声器……………………259

10.4.2 广播电台用监听扬声器……………………261

10.5 监听扬声器与高保真扬声器的不同点……………………263

参考文献……………………263

第11章 其他类型扬声器

11.1 扬声器的种类……………………264

11.2 海尔扬声器……………………265

11.3 电磁扬声器……………………266

11.4 静电扬声器……………………267

11.4.1 单端静电扬声器……………………267

11.4.2 推挽静电扬声器……………………268

11.4.3 驻极体静电扬声器……………………269

11.5 压电扬声器……………………270

11.5.1 纵振动子型扬声器……………………271

11.5.2 双压电晶片扬声器……………………272

11.5.3 高分子压电扬声器……………………272

11.6 放电型扬声器……………………274

11.7 带式扬声器……………………275

11.8 平板扬声器……………………276

11.9 乐器用扬声器……………………278

11.9.1 对乐器用扬声器所要求的性能……………………278

11.9.2 乐器用扬声器的结构……………………278

参考文献……………………279

第12章 放大器与扬声器

12.1 主放大器与扬声器的关系……………………280

12.1.1 主放大器的最大输出功率与扬声器所能承受的输入功率……………………280

12.1.2 主放大器的输出阻抗与扬声器的特性……………………282

12.1.3 主放大器与扬声器产生的特殊现象……………………283

12.2 扬声器的连接法……………………284

12.2.1 几个扬声器的连接方法……………………284

12.2.2 音量调整方法……………………285

12.3 动反馈扬声器……………………287

12.3.1 动反馈(MFB)的原理……………………287

12.3.2 动反馈的方式……………………287

参考文献……………………290

第13章 重放声音与房间的声学特性

13.1 瞬态声场……………………291

13.1.1 室内声音的建立和衰减……………………292

13.1.2 混响声……………………292

13.1.3 混响时间与房间的关系……………………293

13.1.4 最佳混响时间……………………294

13.1.5 直达声和混响声(分散声) ……………………295

13.2 稳态的声场……………………297

13.2.1 房间的声压分布……………………297

13.2.2 指向性的影响……………………298

13.3 房间的波动现象……………………299

13.3.1 房间的固有振动……………………300

13.3.2 固有振动的简并……………………300

13.3.3 房间的大小与固有振动密度……………………301

13.3.4 驻波的防止方法……………………302

13.4 扬声器的放置地点及特性……………………303

13.4.1 镜像……………………303

13.4.2 扬声器放置地点与特性……………………304

13.5 吸声和隔声……………………306

13.5.1 吸声和吸声材料……………………306

13.5.2 隔声和隔声材料……………………308

13.6 立体声听声范围的扩大……………………309

13.6.1 立体声听声位置与声压级差……………………309

13.6.2 利用指向性扩大听声范围……………………311

13.6.3 利用反射声的方法……………………313

13.6.4 利用指向性和反射声的方法……………………314

参考文献……………………315

第14章 扩声用扬声器系统

14.1 扩声用扬声器的布置设计……………………317

14.1.1 房间形状与扩声用扬声器的布置方式……………………318

14.1.2 关于声压级的研究……………………319

14.1.3 关于声压分布的研究……………………320

14.2 扩声用扬声器……………………321

14.2.1 对扩声用扬声器所要求的性能……………………321

14.2.2 指向性设计……………………321

14.2.3 剧场用扬声器的种类及其举例……………………326

14.3 抑制啸叫型扬声器……………………329

14.3.1 扩声装置的啸叫……………………329

14.3.2 抑制啸叫型扬声器……………………331

14.3.3 厅堂中的实际应用……………………333

14.4 扩声用扬声器的施工方法……………………335

参考文献……………………338

第15章 耳 机

15.1 耳机的结构和工作原理……………………340

15.2 对耳机所要求的性能……………………341

15.2.1 人耳的特性与仿真耳……………………341

15.2.2 对耳机所要求的性能……………………342

15.3 振动系统的等效电路……………………343

15.4 对低声频特性的研究……………………344

15.4.1 低声频段的等效电路……………………344

15.4.2 提高低声频段特性的声学等效电路……………………345

15.4.3 由耳垫泄漏所导致的低声频特性下降与振膜……………………345

15.5 对高声频段特性的研究……………………347

15.5.1 降低高声频段特性的声学等效电路……………………347

15.5.2 综合特性的设计……………………348

15.5.3 影响高声频段重放上限的主要原因……………………349

15.6 耳机的一般特性……………………349

15.7 耳垫……………………351

15.7.1 耳垫的种类……………………351

15.7.2 实际佩戴时的特性……………………352

15.8 各种耳机……………………352

15.8.1 耳机的种类……………………352

15.8.2 开放式耳机……………………353

15.8.3 静电式耳机……………………354

15.8.4 驻极体耳机……………………355

15.8.5 压电式耳机……………………356

15.8.6 电动全面驱动式耳机……………………357

15.9 耳塞机……………………358

15.10 仿真头录声……………………359

参考文献……………………361

第16章 扬声器特性的测量方法

16.1 测量设备……………………362

16.1.1 消声室……………………362

16.1.2 混响室……………………363

16.1.3 标准障板……………………364

16.1.4 传声器……………………367

16.1.5 其他测量设备……………………367

16.2 扬声器特性测量法……………………368

16.2.1 输出声压频率特性……………………368

16.2.2 声功率频率特性……………………369

16.2.3 相位特性……………………370

16.2.4 群迟延时间频率特性……………………371

16.2.5 瞬态特性……………………372

16.2.6 谐波失真特性……………………373

16.2.7 振幅互调失真(AIM 失真)特性……………………374

16.2.8 差频失真(DF 失真)特性……………………376

16.2.9 动态失真特性……………………377

16.2.10 指向性……………………377

16.2.11 电阻抗特性……………………379

16.3 利用脉冲测量扬声器特性的方法……………………380

16.3.1 脉冲响应测量用设备……………………380

16.3.2 由脉冲响应求得的特性……………………382

参考文献……………………386

符号表……………………387