音箱調(diào)試注意事項(xiàng)

對(duì)于音響愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，按照自己不同的聽(tīng)音環(huán)境和使用要求自制一對(duì)音箱確實(shí)是一件樂(lè)事。然而，不少業(yè)余音響愛(ài)好者常常注重?fù)P聲器單元的選擇和箱體的制作，以為只要有性能優(yōu)良的揚(yáng)聲器單元和制作精良的音箱就能獲得出色的音響效果，而對(duì)整只音箱制成后的調(diào)試工作缺乏必要的重視。揚(yáng)聲器單元的性能和箱體的制作質(zhì)量對(duì)于音箱來(lái)說(shuō)固然十分重要。然而, 要獲得理想的音響效果單靠幾只性能優(yōu)良的揚(yáng)聲器單元和制作精良的箱體是不夠的，一對(duì)音箱的重放性能指標(biāo)在很大程度上還取決于音箱調(diào)試的正確與否。目前市場(chǎng)上各種揚(yáng)聲器單元琳瑯滿目，可供選擇的音箱套件也不少，只要選配和調(diào)試正確，用這些套件或揚(yáng)聲器單元完全可以制作出滿意的音箱。但是，由于各種型號(hào)揚(yáng)聲器單元、分頻器的性能指標(biāo)往往有很大的差異、即使同一型號(hào)的揚(yáng)聲器單元和分頻器, 這些產(chǎn)品的性能指標(biāo)也會(huì)存在一定的離散性。完全按照揚(yáng)聲器生產(chǎn)廠家提供的音箱制作資料，雖然也能使制作出來(lái)的音箱具有一定的性能指標(biāo)，但往往無(wú)法充分發(fā)揮這些單元應(yīng)有的技術(shù)性能，從而使整只音箱未能達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。由于種種原因，不少音響愛(ài)好者用這些揚(yáng)聲器單元和套件制作音箱時(shí)，常常會(huì)遇到一些在制作資料上不可能逐一介紹的問(wèn)題，從而給音箱的制作帶來(lái)一些困難。

前面我們分別對(duì)揚(yáng)聲器單元、分頻網(wǎng)絡(luò)和音箱作了比較詳細(xì)的講述，并對(duì)不同形式的揚(yáng)聲器分頻網(wǎng)絡(luò)以及音箱的設(shè)計(jì)和制作作了一些簡(jiǎn)單的介紹。運(yùn)用這些方法我們確實(shí)已經(jīng)可以按照自己的使用要求設(shè)計(jì)制作出所需的音箱。將揚(yáng)聲器單元、分頻網(wǎng)絡(luò)按規(guī)定的方法連接起來(lái)并裝入箱體。只要所用的揚(yáng)聲器單元和分頻網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有問(wèn)題,那么裝配好的音箱就一定能響。但坦率地說(shuō)，在大多數(shù)情況下裝配好的音箱只是在發(fā)聲，并沒(méi)有達(dá)到使用這些揚(yáng)聲器單元和分頻網(wǎng)絡(luò)能夠達(dá)到的性能指標(biāo)。音響愛(ài)好者在動(dòng)手制作音箱前確實(shí)曾經(jīng)用一些計(jì)算公式進(jìn)行了計(jì)算，而這些分頻網(wǎng)絡(luò)和音箱體的計(jì)算公式確實(shí)也有它們一定的精確性。造成音箱無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)值有兩方面的原因，其中最主要的原因是揚(yáng)聲器單元參數(shù)的影響。由于揚(yáng)聲器生產(chǎn)廠家對(duì)每一種具體型號(hào)的揚(yáng)聲器單元均實(shí)行大規(guī)模的批量生產(chǎn)，無(wú)論是各種揚(yáng)聲器零部件的生產(chǎn)還是揚(yáng)聲器單元的裝配,，目前國(guó)內(nèi)在很大程度上仍主要依靠手工生產(chǎn),因此生產(chǎn)環(huán)境、操作工人的操作技巧、勞動(dòng)情緒等多種人為因素都會(huì)在一定程度上影響這些產(chǎn)品的質(zhì)量，造成零部件和整只揚(yáng)聲器單元參數(shù)的不一致。在零部件和整個(gè)揚(yáng)聲器的生產(chǎn)未實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的情況下，這種情況是普遍存在的，當(dāng)然加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程中的品質(zhì)控制可以使產(chǎn)品參數(shù)的離散性降到最低水平。另一種原因是實(shí)際制作時(shí)箱體的內(nèi)容積與理論計(jì)算值的偏差，產(chǎn)生這種偏差的原因是箱體內(nèi)一般都放置吸聲材料，這些吸聲材料和安裝在箱體中的揚(yáng)聲器單元、分頻網(wǎng)絡(luò)都會(huì)影響箱體的實(shí)際容積。因此，音箱在裝配完畢后必須進(jìn)行綜合調(diào)試，這種調(diào)試不是件可有可無(wú)的事情，而是一項(xiàng)必須進(jìn)行的工作。

密閉式音箱的調(diào)試

密閉式音箱的調(diào)試主要是指音箱低頻響應(yīng)的調(diào)試，在業(yè)余制作條件下調(diào)試密閉式音箱的低頻響應(yīng)通常應(yīng)首先測(cè)出封閉式音箱的阻抗特性曲線，然后再根據(jù)測(cè)得的阻抗特性曲線對(duì)音箱進(jìn)行必要的調(diào)整。

1.測(cè)繪音箱的阻抗特性曲線

測(cè)繪音箱的阻抗特性曲線可以用圖1所示的恒流法測(cè)量揚(yáng)聲器單元額定阻抗的方法進(jìn)行測(cè)量。為了滿足信號(hào)源為恒流源的測(cè)量要求，音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出端要串接一只阻值至少大于或等于被測(cè)揚(yáng)聲器額定阻抗值10倍的大電阻R。調(diào)節(jié)音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出幅度使音箱得到0.1W左右的功率，在20~500Hz頻率范圍內(nèi)選擇一些頻率點(diǎn)，如20Hz、50Hz、100Hz……等,用音頻信號(hào)發(fā)生器將這些頻率的音頻信號(hào)輸人音箱,讀出并聯(lián)在被測(cè)音箱兩端毫伏表的電壓值讀數(shù)，在保持音頻信號(hào)發(fā)生器信號(hào)頻率和輸出電壓不變的前提下，記下毫伏表上的電壓值，用無(wú)感電阻箱替代被測(cè)音箱，反復(fù)調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使毫伏表上的電壓值恢復(fù)至原來(lái)的電壓值，這時(shí)電阻箱的電阻值即為被測(cè)音箱在該頻率點(diǎn)的阻抗值。如果手頭缺乏無(wú)感電阻箱、也可以用小阻值電阻串并聯(lián)后替代電阻箱、但測(cè)量誤差會(huì)因此而增加。將音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率選擇在下一個(gè)頻率點(diǎn),用同樣方法測(cè)得音箱在該頻率點(diǎn)的阻抗值,依次測(cè)出音箱在所有選定頻率點(diǎn)的阻抗值。根據(jù)不同頻率點(diǎn)測(cè)得的阻抗值，用描點(diǎn)法即可描繪出音箱在20~500Hz頻率范圍內(nèi)的阻抗特性曲線。選取的頻率點(diǎn)越多，顯然測(cè)得的阻抗特性曲線就越準(zhǔn)確。封閉式音箱的阻抗特性曲線與第一部分中所介紹的揚(yáng)聲器單元的阻抗特性曲線相同，它有一個(gè)阻抗峰, 這個(gè)阻抗峰所對(duì)應(yīng)的頻率就是我們所求的封閉式音箱的系統(tǒng)諧振頻率。

圖1 用恒流法測(cè)量揚(yáng)聲器單元的額定阻抗

2.調(diào)整音箱的系統(tǒng)諧振頻率foc

將用上述方法測(cè)得的音箱系統(tǒng)諧振頻率與音箱系統(tǒng)諧振頻率的設(shè)計(jì)值相比，若測(cè)得的實(shí)際音箱系統(tǒng)諧振頻率低于設(shè)計(jì)的系統(tǒng)諧振頻率foc，說(shuō)明音箱的實(shí)際低頻響應(yīng)比較理想。這時(shí)音箱的實(shí)測(cè)頻響特性曲線在foc以上應(yīng)呈平坦形狀，foc處的聲壓級(jí)一般應(yīng)比曲線平坦處的聲壓級(jí)下降3dB。只要箱體容積允許可以不必再作調(diào)整。如果發(fā)現(xiàn)測(cè)得的音箱系統(tǒng)諧振頻率比我們預(yù)定的設(shè)計(jì)值高,這時(shí)音箱的頻響特性曲線在fo~2fo的頻段內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)向上的尖峰, 表明音箱的箱體容積過(guò)小，應(yīng)適應(yīng)增加箱體的內(nèi)容積。如果受客觀條件限制箱體容積無(wú)法再增加,可以在封閉式音箱的箱體內(nèi)填充吸聲材料，擴(kuò)大箱體的有效容積; 或適當(dāng)增加箱體內(nèi)吸聲材料的數(shù)量，使音箱的系統(tǒng)諧振頻率下降到設(shè)計(jì)值。

3.調(diào)整音箱的品質(zhì)因數(shù)

音箱阻抗特性曲線上阻抗峰的尖銳程度決定音箱的品質(zhì)因數(shù)Qo阻抗峰越尖銳, 說(shuō)明音箱的Q值越高。封閉式音箱的Q值大小對(duì)音箱的音色有很大的影響。將音箱的Q值調(diào)整得高些可以使低音聽(tīng)起來(lái)感覺(jué)比較豐滿，但這時(shí)音箱低頻段的非線性失真會(huì)增大,使音箱的瞬態(tài)響應(yīng)變差，影響中頻段聲音的亮度，使聲音發(fā)渾。

封閉式音箱的Q值可以用圖1測(cè)試揚(yáng)聲器單元Qo值的方法求得。在計(jì)算音箱的品質(zhì)因數(shù)值前首先應(yīng)測(cè)出音箱的直流電阻值。值得注意的是這時(shí)測(cè)得的揚(yáng)聲器的直流電阻值不等于揚(yáng)聲器單元的音圈直流電阻Ro，它應(yīng)該是揚(yáng)聲器單元的音圈直流電阻、分頻網(wǎng)絡(luò)中電感線圈的直流電阻和導(dǎo)線電阻的總和。它的阻值可以用萬(wàn)用表的電阻檔直接測(cè)出，最好使用精度較高的數(shù)字式萬(wàn)用表。按圖1所示的方法接上音箱，調(diào)節(jié)音頻信號(hào)發(fā)生器的頻率旋鈕，使輸出頻率從20Hz開(kāi)始上升，這時(shí)電子毫伏表上的指針也開(kāi)始上升。仔細(xì)觀察電子毫伏表上的指針，當(dāng)指針上升到最大值后即將開(kāi)始下降時(shí)停止改變信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，讀出這時(shí)信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率，必要時(shí)可用數(shù)字式頻率計(jì)觀察，并記下電子毫伏表上的電壓值，這時(shí)測(cè)得的頻率值即為封閉式音箱的系統(tǒng)諧振頻率foc。將信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率和幅度保持不變, 用無(wú)感電阻箱替代音箱, 逐檔仔細(xì)調(diào)節(jié)無(wú)感電阻箱的阻值, 使電子毫伏表上的電壓讀數(shù)恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值,這時(shí)無(wú)感電阻箱的阻值即為音箱的最大阻抗值。重新接上音箱，核對(duì)音箱的諧振頻率和毫伏表上的電壓讀數(shù)有否漂移，若發(fā)生變化應(yīng)重新測(cè)量。緩慢地降低音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，觀察電子毫伏表的讀數(shù)，當(dāng)電壓值下降到原來(lái)電壓的0.707倍時(shí)，準(zhǔn)確地讀出這時(shí)音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率;這個(gè)頻率點(diǎn)即為我們所需的f1值。將信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率緩慢上升，當(dāng)電子毫伏表上的電壓重新達(dá)到最大值后即開(kāi)始下降，當(dāng)電壓下降到原來(lái)最大值的0.707倍時(shí)，準(zhǔn)確地讀出這時(shí)音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率，這個(gè)頻率點(diǎn)即為f2值。將測(cè)得的這些數(shù)值代入圖2公式即可求出封閉式音箱的品質(zhì)因數(shù)。若計(jì)算出的音箱Q值較大，則應(yīng)增加箱體內(nèi)的吸聲材料或換用吸聲系數(shù)大的吸聲材料; 若Q值較小，則適當(dāng)減少箱體內(nèi)的吸聲材料。

 

4.音箱頻響特性的調(diào)整

目前我們對(duì)音箱性能的評(píng)價(jià)除了主觀聽(tīng)音評(píng)價(jià)外, 在很大程度上還依靠客觀儀器測(cè)試,音箱的頻響特性曲線能在一定程度上反映整個(gè)音箱的重放性能，由于這個(gè)原因，音箱頻響特性曲線的調(diào)整是音箱調(diào)試工作的重要部分。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7313《高保真揚(yáng)聲器系統(tǒng)最低性能要求及測(cè)量方法》對(duì)音箱的最低頻響要求有如下規(guī)定: 在50~12500Hz頻率范圍內(nèi)，音箱頻響特性曲線的不均勻度應(yīng)符合圖3所示的誤差范圍，將音箱頻響特性曲線上平均聲壓級(jí)所對(duì)應(yīng)的dB線與圖中0dB線重合,這時(shí)音箱頻響特性曲線必須在圖中上下兩根直線之間的范圍內(nèi)，即頻響曲線的最高點(diǎn)不得比平均聲壓級(jí)高出4dB,最低點(diǎn)不得比平均聲壓級(jí)低8dB。倘若音箱的實(shí)際頻響范圍超出 50~12500Hz，聲壓級(jí)的誤差范圍仍為十4dB 和-8dB。

 

圖3  高保真音箱對(duì)頻響特性的最低要求

利用音箱阻抗特性曲線對(duì)音箱進(jìn)行調(diào)試的方法雖然比較簡(jiǎn)單，但它通常只能對(duì)音箱的低頻響應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整、有一定的局限性。目前更直接、更有效的方法是利用音箱的頻響特性曲線進(jìn)行調(diào)試。測(cè)量音箱的頻響特性曲線需要專門的消聲室和測(cè)量設(shè)備，這在業(yè)余條件下一般是很難辦到的，因此，在缺乏測(cè)試條件的情況下、音箱的頻響特性只能憑經(jīng)驗(yàn)用耳朵進(jìn)行調(diào)整。音箱的頻響特性直接影響音箱的音質(zhì)，影響音箱頻響特性的因素很多，揚(yáng)聲器單元本身的頻響特性、分頻器的分頻頻率和相位特性、揚(yáng)聲器單元在箱體表面的分布位置和箱體的結(jié)構(gòu)和制作質(zhì)量等都會(huì)影響整個(gè)音箱的頻響特性。

(4.1)消除揚(yáng)聲器單元本身頻響曲線上的峰谷點(diǎn)

揚(yáng)聲器單元的頻響特性會(huì)在很大程度上影響音箱的頻響特性，受多種條件的限制，我們?cè)谫?gòu)買揚(yáng)聲器單元時(shí)幾乎無(wú)法對(duì)所購(gòu)揚(yáng)聲器單元的頻響曲線有確切的了解。即使揚(yáng)聲器生產(chǎn)廠家提供同型號(hào)揚(yáng)聲器單元的實(shí)測(cè)頻響曲線，由于揚(yáng)聲器單元(尤其是一部分國(guó)產(chǎn)揚(yáng)聲器單元)在技術(shù)參數(shù)上存在較大的離散性，廠方提供的某單元的頻響曲線只能在一定程度上反映該型號(hào)揚(yáng)聲器單元的技術(shù)特性, 因此這就給許多音響愛(ài)好者的音箱業(yè)余調(diào)試增添了一些困難揚(yáng)聲器單元技術(shù)參數(shù)的離散性除了反映在諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)等方面的差異外，還反映在頻響特性曲線上的差異，即頻響曲線上的峰谷點(diǎn)在頻率位置、寬度和大小的差異。揚(yáng)聲器單元頻響曲線上的峰谷點(diǎn)，在可能的情況下，我們應(yīng)盡量通過(guò)選擇合適的分頻頻率將這些明顯的峰谷點(diǎn)排斥在工作頻段之外。但有時(shí)我們無(wú)法將這些峰谷點(diǎn)排斥在工作頻段外，這時(shí)我們可以使用LC串聯(lián)或并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來(lái)消除這些峰谷點(diǎn)。無(wú)論是LC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)還是并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它都是一個(gè)特定的諧振頻率f，這個(gè)f值的大小可以由下式確定:

式中L是網(wǎng)絡(luò)中電感線圈的電感量, 單位H; C是網(wǎng)絡(luò)中電容器的容量, 單位F。對(duì)于LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，諧振時(shí)LC網(wǎng)絡(luò)在諧振頻率附近呈現(xiàn)高阻抗,信號(hào)受到很大的衰減。圖4就是LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)的衰減特性，以諧振頻率點(diǎn)f為中心的信號(hào)受到衰減，如果我們將LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率準(zhǔn)確地選擇在揚(yáng)聲器單元頻響曲線上峰點(diǎn)的中心頻率，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻R的阻值，就能使LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)頻響特性曲線上的凹谷正好與揚(yáng)聲器單元頻響特性曲線上的峰相互抵消，從而消除揚(yáng)聲器單元頻響曲線上的峰，使整個(gè)音箱的頻響曲線變得平坦。同樣道理，LC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)諧振時(shí)在諧振頻率附近呈現(xiàn)低阻抗，利用LC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的這個(gè)特性又可以用來(lái)消除揚(yáng)聲器單元頻響曲線上的某些谷點(diǎn)。

圖4  LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對(duì)電信號(hào)的衰減特性

如果我們發(fā)現(xiàn)所用的揚(yáng)聲器單元在某個(gè)頻率點(diǎn)有一個(gè)較明顯的峰, 只要我們能確切知道該峰值的準(zhǔn)確頻率，就可以設(shè)計(jì)一個(gè)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將這個(gè)峰吸收。當(dāng)然, 這個(gè)峰的確切頻率位置通常只能在實(shí)測(cè)的揚(yáng)聲器單元頻響曲線上確定，在業(yè)余條件下憑耳朵很難找出它所處的確切頻率位置。LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)用來(lái)消除揚(yáng)聲器單元頻響曲線上峰點(diǎn)的實(shí)際電路如圖5所示，它由電感線圈L、電容器C和電阻器R這三種元器件組成。

圖5 用來(lái)消除揚(yáng)聲器頻響曲線上峰點(diǎn)的LC 吸收電路

圖中電感線圈L和電容器C用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)中心頻率為f的谷點(diǎn)，電阻R用來(lái)改變IC網(wǎng)絡(luò)的Q值。LC網(wǎng)絡(luò)中的Q值是一個(gè)由電感、電容C和電阻R這三個(gè)參數(shù)共同決定的，電阻可以改變谷點(diǎn)的深度，阻值越大, 網(wǎng)絡(luò)形成的谷點(diǎn)就越深對(duì)峰的吸收就越厲害。LC網(wǎng)絡(luò)的Q值可以由下式確定:

(4.2)消除箱體制作不合理對(duì)頻響特性的影響

我們?cè)跍y(cè)量音箱的頻響特性時(shí)有時(shí)會(huì)在頻響特性上看到一些變化劇烈的峰谷，這些峰谷點(diǎn)在揚(yáng)聲器單元的頻響曲線上是沒(méi)有的。如果這些峰谷點(diǎn)不是出現(xiàn)在兩個(gè)揚(yáng)聲器單元的分頻點(diǎn)附近，很有可能這些峰谷點(diǎn)就是由于箱體在設(shè)計(jì)制作過(guò)程中存在某些缺陷而產(chǎn)生的、造成這種缺陷一般有三種原因: 箱體外形或長(zhǎng)、寬、高尺寸比不合理，揚(yáng)聲器單元在箱體表面分布不合理和箱體泄漏。

目前的音箱大都采用長(zhǎng)方體的形狀, 音箱工作時(shí)音箱的面板和箱角都會(huì)反射一部分聲波這些反射的聲波與揚(yáng)聲器單元錐盆輻射的聲波會(huì)相互干涉，從而在音箱的頻響特性曲線上出現(xiàn)峰谷，這就是音箱的衍射現(xiàn)象。音箱的箱越尖銳，音箱箱體表面越光滑,箱體表面聲波的反射就越厲害，反射聲波對(duì)音箱頻響曲線的影響就越大。因此，為了盡量減輕箱體長(zhǎng)面反射的聲波對(duì)音箱頻響特性曲線的影響，可以將箱體面板與邊框之間的棱角進(jìn)行倒角或做成圓角，也可以在音箱的箱體正面鋪設(shè)一些吸聲材料。我們看到有些進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)音箱在箱體正面鋪有一層絨布、毛氈之類的吸聲材料，其目的就是吸收一部分聲波，減輕反射聲波對(duì)揚(yáng)聲器頻響特性曲線的影響。減小箱體表面聲反射的另一種行之有效的辦法是盡量減小音箱箱體正面的寬度，這也是目前大多數(shù)音箱采用瘦長(zhǎng)型箱體的一個(gè)原因。

箱體體積及其長(zhǎng)、寬、高尺寸比不合理也會(huì)在一定程度上影響音箱的頻響特性，但這種影響主要表現(xiàn)在300Hz以下的低頻段，而對(duì)音箱的中、高頻頻響特性影響不大。箱體體積大小對(duì)音箱頻響特性的影響主要表現(xiàn)在諧振頻率附近頻響曲線的平直程度和低頻起始頻率的衰減斜率。箱體體積過(guò)大時(shí)可以用在箱體內(nèi)灌沙、放入相應(yīng)體積的木塊等方法來(lái)解決，但如果箱體體積過(guò)小，就只能靠增加吸聲材料或換用吸聲系數(shù)更大的吸聲材料的方法加以調(diào)整，但這種方法只有在箱體密封性能良好的前提下方才有效，它的調(diào)整范圍也十分有限。音箱通常使用兩個(gè)或兩個(gè)以上揚(yáng)聲器單元，這些不同的揚(yáng)聲器單元在箱體表面組成一個(gè)共同的發(fā)聲面，它們?cè)谝粝湎潴w面板上的位置關(guān)系常常會(huì)影響整只音箱的總體頻響特性。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)?shù)皖l揚(yáng)聲器單元正好位于音箱面板的幾何中心時(shí)，音箱的頻響特性曲線就會(huì)出現(xiàn)顯著的峰谷點(diǎn)。由于目前音箱的箱體寬度基本上僅略大于低頻揚(yáng)聲器的口徑，因此，通常我們只能將揚(yáng)聲器單元在音箱的高度上偏離箱體的幾何中心。

(4.3)調(diào)整揚(yáng)聲器單元與分頻網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)的正負(fù)極性

各種音箱分頻網(wǎng)絡(luò)中均使用數(shù)量不等的電感線圈和電容器，這些電抗元件必然會(huì)使電信號(hào)通過(guò)這些電抗元件時(shí)產(chǎn)生不同程度的相位移。我們知道，音箱中的高、低頻揚(yáng)聲器單元通常都與分頻網(wǎng)絡(luò)中的電容器和電感線圈串聯(lián)，這些電抗元件會(huì)使電信號(hào)產(chǎn)生一定的相移，使高頻揚(yáng)聲器和低頻揚(yáng)聲器輻射出的聲波在它們的分頻點(diǎn)附近出現(xiàn)相位差。高頻揚(yáng)聲器和低頻揚(yáng)聲器輻射出的聲波在某些頻率點(diǎn)還將出現(xiàn)疊加或抵消現(xiàn)象，從而在音箱的頻響特性曲線上出現(xiàn)峰谷點(diǎn)。

我們?cè)谇懊娼榻B揚(yáng)聲器分頻網(wǎng)絡(luò)時(shí)曾經(jīng)講過(guò)，在不同階數(shù)的分頻網(wǎng)絡(luò)中，為了補(bǔ)償分頻網(wǎng)絡(luò)中這些電抗元件對(duì)電信號(hào)產(chǎn)生的相位移，我們常常需要將音箱中某些揚(yáng)聲器單元的正負(fù)極反接。經(jīng)驗(yàn)表明，由于這些電抗元件特別是電容器的參數(shù)常常有較大的離散性，我們對(duì)分頻網(wǎng)絡(luò)與揚(yáng)聲器單元之間的連接方法不能一概而論，即有時(shí)我們無(wú)法確定使用某種分頻網(wǎng)絡(luò)時(shí)哪個(gè)揚(yáng)聲器單元的極性需要反接。有時(shí)同一型號(hào)的分頻網(wǎng)絡(luò)使用在不同形狀的音箱中往往會(huì)有截然不同的接法，因此，這些揚(yáng)聲器單元的極性是否需要反接常常只能在調(diào)整音箱頻響特性的過(guò)程中才能最后確定。雖然揚(yáng)聲器單元極性的反接與否僅一線之差，但它確實(shí)會(huì)使整只音箱的頻響特性發(fā)生很大的變化。

圖6  揚(yáng)聲器單元的極性對(duì)音箱頻響特性曲線的影響

圖6是用B&K2012音頻分析儀在非消聲室條件下測(cè)得的銀笛YX10-9F二分頻音箱的頻響特性曲線, 該音箱FQ-15分頻器的分頻頻率為3500Hz, 當(dāng)?shù)皖l單元和高頻單元的極性全部正接(即低頻單元、高頻單元的正極分別與分頻器低頻、高頻的輸出正極連接)時(shí)，音箱的頻響特性曲線相當(dāng)平坦; 但當(dāng)我們?cè)谕葴y(cè)試條件下將高頻單元的極性反接，即將高頻揚(yáng)聲器的正極與分頻器高頻輸出的負(fù)極連接時(shí)，音箱的頻響特性曲線立即在分頻點(diǎn)附近(頻響曲線上標(biāo)有*標(biāo)記處)出現(xiàn)了一個(gè)很深很寬的谷。

(4.4)調(diào)整分頻網(wǎng)絡(luò)的階數(shù)或分頻頻率

有時(shí)音箱頻響特性曲線在兩只揚(yáng)聲器的分頻點(diǎn)附近會(huì)出現(xiàn)一個(gè)凸峰或凹谷。如果用剛才介紹的改變揚(yáng)聲器單元連接極性的方法不能解決問(wèn)題，這時(shí)可適當(dāng)改變?cè)瓉?lái)分頻網(wǎng)絡(luò)的階數(shù)或分頻頻率，有時(shí)或許能消除這些峰谷點(diǎn)。

不同階數(shù)的分頻網(wǎng)絡(luò)有不同的衰減斜率, 分頻網(wǎng)絡(luò)的階數(shù)越高，它對(duì)分頻點(diǎn)以外信號(hào)的衰減越厲害。由于音箱分頻頻率附近的頻響特性由兩只揚(yáng)聲器輻射的聲壓共同決定,因此，如果我們改變其中某個(gè)揚(yáng)聲器單元在分頻點(diǎn)附近輻射的聲壓,就有可能消除頻響特性曲線該部位的峰谷點(diǎn)。改變揚(yáng)聲器單元在分頻點(diǎn)附近的輻射聲壓有兩種方法: 一種是改變其中某個(gè)揚(yáng)聲器分頻網(wǎng)絡(luò)的衰減斜率，使該揚(yáng)聲器單元在分頻點(diǎn)以外聲壓的衰減程度發(fā)生變化，這種方法有時(shí)能消除音箱頻響特性曲線上分頻點(diǎn)附近的這些峰谷點(diǎn)。另一種方法是適當(dāng)改變某只揚(yáng)聲器單元的分頻頻率，使該揚(yáng)聲器單元在原分頻點(diǎn)處的輻射聲壓發(fā)生變化，使兩只揚(yáng)聲器單元在原分頻頻率處的共同輸出聲壓發(fā)生變化。

倒相式音箱的調(diào)試

倒相式音箱作為一個(gè)系統(tǒng)，它是由揚(yáng)聲器單元與箱體、倒相管與箱體和分頻網(wǎng)絡(luò)三個(gè)子系統(tǒng)組成，由計(jì)算公式求得的箱體參數(shù)和分頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與實(shí)際的最佳參數(shù)之間常常存在較大的差異。這種差異大都在整個(gè)倒相式音箱制作完成后通過(guò)調(diào)試的手段加以消除。調(diào)試的原則就是將倒相式音箱的諧振頻率調(diào)整到最合適的頻率點(diǎn)，使音箱的低頻響應(yīng)平坦，調(diào)整音箱的系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)，使音箱的低音深沉，聽(tīng)起來(lái)既不干澀，又不混濁；調(diào)整分頻網(wǎng)絡(luò)的分頻點(diǎn)和相位特性，使音箱各頻段的聲壓均勻，頻率響應(yīng)曲線平坦。

1. 箱體內(nèi)容積的調(diào)整

倒相式音箱的低頻響應(yīng)取決于兩個(gè)因素: 即低頻揚(yáng)聲器和倒相管的低頻輻射特性。我們知道，低頻揚(yáng)聲器裝入箱體后它的諧振頻率必然要升高。低頻揚(yáng)聲器的低頻輻射特性與揚(yáng)聲器的諧振頻率有關(guān)，而諧振頻率升高的程度取決于音箱的箱體容積。箱體容積越大，揚(yáng)聲器裝人箱體后諧振頻率升高的幅度就越小。而倒相管的低頻輻射特性則與倒相管的口徑、長(zhǎng)度以及箱體的容積有關(guān)，因此、倒相式音箱的箱體容積對(duì)整個(gè)音箱的低頻重放特性有很大的影響，我們必須對(duì)倒相式音箱的箱體容積進(jìn)行必要的調(diào)整。倒相式音箱箱體容積大小是否合適通常可以從音箱的頻響特性曲線或阻抗特性曲線上加以確定。倘若箱體容積過(guò)大，箱體的諧振頻率很低，從音箱的頻響特性曲線上看曲線低頻端的起始頻率很低，且曲線在低頻端上升十分緩慢，這時(shí)音箱的低頻輸出聲壓級(jí)很小，低音起來(lái)顯得有氣無(wú)力; 倘若箱體容積過(guò)小，箱體的諧振頻率過(guò)高，這時(shí)音箱頻響特性曲線低頻起始頻率升高、在頻響曲線的低頻端會(huì)出現(xiàn)一個(gè)尖峰，這時(shí)低頻輸出聲壓級(jí)雖然較高，但由于低頻起始頻率偏高，聽(tīng)起來(lái)低音又會(huì)顯得不夠豐滿。

為了便于調(diào)整，我們?cè)谠O(shè)計(jì)制作音箱體時(shí)通常將箱體容積適當(dāng)取得大一些，當(dāng)發(fā)現(xiàn)箱體容積過(guò)大時(shí)，可以通過(guò)在箱體內(nèi)部灌沙或放置木塊的方法減小箱體的實(shí)際容積。當(dāng)然、箱體的容量也不能放得過(guò)大，否則既提高了箱體制作成本又增加了占地面積。

2.倒相管的調(diào)整

倒相管的調(diào)整包括倒相管口徑和長(zhǎng)度的調(diào)整，調(diào)整倒相管的一般步驟是首先將倒相式音箱的諧振頻率(有時(shí)也稱倒相管諧振頻率)f0調(diào)整到設(shè)計(jì)值，然后再根據(jù)實(shí)際音箱的低頻響應(yīng)曲線對(duì)音箱的諧振頻率作適當(dāng)?shù)男拚?/p>

倒相式音箱的諧振頻率fo對(duì)音箱的低頻響應(yīng)有相當(dāng)大的影響, 為了使音箱達(dá)到設(shè)計(jì)的低頻響應(yīng)指標(biāo)，音箱制作完成后必須對(duì)音箱的諧振頻率進(jìn)行調(diào)整。在著手調(diào)整音箱的諧振頻率之前必須首先確定音箱的實(shí)際諧振頻率，為此、我們可以用圖7所介紹的揚(yáng)聲器單元阻抗特性的測(cè)試方法測(cè)出音箱的阻抗特性曲線。

圖7 用恒流法測(cè)量揚(yáng)聲器單元的阻抗特性

典型的倒相式音箱阻抗特性曲線通常如圖8所示，曲線的低頻端是一個(gè)雙駝峰。這兩個(gè)峰之間最小阻抗值所對(duì)應(yīng)的頻率即為我們?cè)O(shè)計(jì)倒相式音箱所選擇的音箱的諧振頻率，它的阻抗值通常應(yīng)等于所用揚(yáng)聲器單元的額定阻抗值，為了提高測(cè)試精度, 測(cè)試時(shí)先暫時(shí)不要在箱體內(nèi)放置吸聲材料,低頻揚(yáng)聲器單元前0.5m處不能有反射物。

圖8  典型倒相式音箱的阻抗特性曲線

只要箱體計(jì)算正確，制作基本正常、測(cè)得的倒相式音箱的阻抗特性曲線一般都有兩個(gè)明顯的阻抗峰。這兩個(gè)阻抗峰的峰值大小應(yīng)基本相等且不過(guò)于尖銳，這兩個(gè)阻抗峰之間的峰谷所對(duì)應(yīng)的頻率就是倒相式音箱的系統(tǒng)諧振頻率。這兩個(gè)阻抗峰的高度、即曲線的尖銳程度與箱體結(jié)構(gòu)、箱體內(nèi)吸聲材料的數(shù)量、吸聲系數(shù)等有關(guān)，雙駝峰過(guò)于尖銳說(shuō)明箱體的Q值太高。如果箱體的低頻響應(yīng)是以四階巴特沃斯響應(yīng)設(shè)計(jì)的,那么這兩個(gè)峰的距離應(yīng)比較接近, 峰值的大小也大致相等; 如果箱體的低頻響應(yīng)是以四階契比雪夫或準(zhǔn)三階巴特沃斯響應(yīng)設(shè)計(jì)的, 那么這兩個(gè)峰之間的距離會(huì)相應(yīng)大些，峰值也可能變得大小不等，但不管怎樣曲線上的雙駝峰都比較明顯。如果測(cè)得的音箱阻抗曲線不出現(xiàn)雙駝峰、或者只出現(xiàn)一個(gè)峰，則應(yīng)檢查在箱體設(shè)計(jì)或制作過(guò)程中是否有什么差錯(cuò), 最好再重新測(cè)試一下所用低頻揚(yáng)聲器單元的技術(shù)參數(shù)低頻揚(yáng)聲器單元的技術(shù)參數(shù)與設(shè)計(jì)參考值偏離過(guò)大常常是造成不出現(xiàn)雙駝峰的原因，這時(shí)就不得不重新對(duì)整個(gè)倒相式音箱進(jìn)行箱體設(shè)計(jì)。

圖9  反映倒相式音箱存在不同問(wèn)題的阻抗特性曲線

有時(shí)倒相式音箱的阻抗特性雖然也呈現(xiàn)雙駝峰，但由于箱體制作存在缺陷或倒相管未調(diào)整到最佳值，常常會(huì)出現(xiàn)圖9所示的幾種情況，這時(shí)應(yīng)采取不同措施加以解決。

第一種情況如圖9(a)，雙駝峰兩個(gè)峰值的大小基木相等、但峰值之間的谷值的阻值與所用揚(yáng)聲器單元的額定阻抗值存在阻抗差。這種情況對(duì)容積大的倒相式音箱來(lái)說(shuō)是正常的。但如果箱體容積較小，這就意味著箱體有聲泄漏現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)泄漏原因加以解決。造成箱體泄漏的原因很多，箱體制作時(shí)箱板之間結(jié)合面膠合不牢，接線盒、揚(yáng)聲器單元和箱體結(jié)合面沒(méi)有安放墊圈常常是造成聲泄漏的主要原因，查找箱體泄漏部位的方法可以在音箱工作時(shí)將一張薄紙分別放置在音箱箱體邊框與前后面板的粘接接縫處，如果箱體某個(gè)部位粘接不牢有漏氣現(xiàn)象，漏出的空氣便會(huì)吹動(dòng)薄紙；也可用同樣的方法將薄紙放置在箱體與接線盒、揚(yáng)聲器單元的結(jié)合面，找出泄漏部位。如果泄漏是由于箱體結(jié)合部位粘接不牢產(chǎn)生的，可以在箱體內(nèi)側(cè)漏氣部位涂上粘分劑，然后再用方木檔粘接加固，最好能在箱體內(nèi)壁均勻地涂覆一層或兩層瀝青，這樣既可徹底解決箱體結(jié)合面的泄漏現(xiàn)象，又增加了箱體的剛性。如果泄漏部位在接線盒、揚(yáng)聲器單元與箱體的結(jié)合面，那么應(yīng)檢查該部位的墊圈是否平整、良好。經(jīng)常看到一些自制的音箱的箱體、特別是揚(yáng)聲器單元采用沉孔方法固定的箱體，由于箱體的沉孔表面加工粗糙、傾斜，如果墊圈太薄或密封性能不好就會(huì)出現(xiàn)漏氣。在接線盒、揚(yáng)聲器單元與箱體的結(jié)合面放置墊圈是一件相當(dāng)重要但在實(shí)際制作過(guò)程中又往往容易被疏忽的工作。一部分人認(rèn)為箱體泄漏，尤其是倒相式音箱箱體的泄漏是無(wú)關(guān)緊要的, 其實(shí)這種看法是錯(cuò)誤的, 應(yīng)予糾正。

第二種情況如圖9(b)所示, 雙駝峰中的高頻峰值大于低頻峰值，造成這種情況的原因是從倒相管中輻射出來(lái)的聲波太小，箱體和倒相管的系統(tǒng)諧振頻率太低，這時(shí)可適當(dāng)增大倒相管的口徑或減小倒相管的長(zhǎng)度。不少音響愛(ài)好者在制作箱體時(shí)都偏愛(ài)將箱體做得較大,認(rèn)為箱體體積越大,音箱發(fā)出的低音就越豐富、因此，音箱阻抗特性曲線出現(xiàn)高頻峰值大于低頻峰值的情況就更容易發(fā)生。雖然從表面上看音箱的低頻潛得很低，但聽(tīng)起來(lái)仍會(huì)覺(jué)得低音不足，顯得分松軟，缺乏力度。

第三種情況如圖9(c)所示，雙駝峰中的高頻峰值小于低頻峰值，造成這種情況的原因是從倒相管中輻射出來(lái)的聲波太強(qiáng)，這時(shí)低頻端不自然地得到提升，使音箱的瞬態(tài)響應(yīng)變差。這時(shí)可適當(dāng)縮小倒相管的口徑或增加倒相管的長(zhǎng)度。

第四種情況是雙駝峰的高頻峰出現(xiàn)如圖9(d)所示的犬齒狀缺損，造成這種情況的原因是音箱的箱板有明顯的機(jī)械振動(dòng)，這時(shí)應(yīng)對(duì)箱體采取防振措施、如增加箱體板厚、增設(shè)加強(qiáng)筋、鋪設(shè)吸聲材料等。在無(wú)法增加箱體板厚的情況下，先在箱體前后面板之間增設(shè)一根或兩根方木撐檔，然后再采用上面介紹的在箱體內(nèi)壁涂覆瀝青的方法，這是克服箱體機(jī)振的有效辦法。

如果發(fā)現(xiàn)音箱的諧振頻率fo比設(shè)計(jì)值高, 這時(shí)可適當(dāng)增加倒相管的長(zhǎng)度或縮小倒相管的口徑; 如果諧振頻率比設(shè)計(jì)值低，則應(yīng)減小倒相管長(zhǎng)度或增大倒相管的口徑。

在缺乏測(cè)試條件的情況下可以用以下方法大致判斷音箱倒相管的調(diào)整是否正確：倒相式音箱安裝完畢后，可以用一節(jié)1.5V的下電池的兩個(gè)電極時(shí)通時(shí)斷地與音箱接線盒上的兩個(gè)輸入端接觸，在斷開(kāi)的瞬間仔細(xì)聽(tīng)低頻揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音，注意是帶拖延的“嘭”聲還是短促清脆的“噠”聲。帶拖延的“嘭”聲表示揚(yáng)聲器單元的基本諧振峰沒(méi)有被完全壓制，或者兩個(gè)雙駝峰中有一個(gè)諧振峰較高; “噠”聲則表示揚(yáng)聲器單元的基本諧振峰基本上得到壓制。試聽(tīng)時(shí)要聽(tīng)將電池?cái)嚅_(kāi)時(shí)的瞬態(tài)聲、不能聽(tīng)電池接通時(shí)的瞬態(tài)聲，而且“嘭”聲和“噠”聲須反復(fù)對(duì)比后才容易確定。

調(diào)整時(shí)可用硬紙管代替倒相管，試聽(tīng)后逐漸加長(zhǎng)紙管的長(zhǎng)度。當(dāng)?shù)瓜喙苓^(guò)長(zhǎng)時(shí)，頻率較高的那個(gè)小峰又會(huì)上升，聲音又回到“嘭”聲。反復(fù)找出最佳的紙管長(zhǎng)度后用相同口徑和長(zhǎng)度的倒相管裝入箱體。