大家都知道喇叭、音響和耳機等電聲設備中都需要磁體,那麼
-磁體在電聲器件中究竟發揮什麼作用?
-磁體性能對聲音輸出質量有什麼樣的影響?
-不同品質的喇叭中應該用哪種磁體?
今天懂磁帝就來和大家一起探究一下喇叭和喇叭磁。
音頻設備中負責發出聲音的核心部件是揚聲器,俗稱喇叭,無論是音響還是耳機,其中都少不了這個關鍵部件。揚聲器是一種把電信號轉變為聲信號的換能器件,揚聲器的性能優劣對音質的影響很大。想要了解喇叭磁,首先要從喇叭的發聲原理開始。
喇叭的發聲原理
下面這個喇叭的側視圖能夠很好的幫我們了解喇叭的基本結構。喇叭一般是由T鐵、磁體、音圈和振膜這幾個關鍵部件組成的。
那麼喇叭是如何發出聲音的呢?我們都知道通電導線中會產生磁場,電流的強弱影響磁場的強弱(磁場方嚮遵循右手定則),當交流音頻電流通過喇叭的線圈(即音圈)時,根據上述原理音圈中就產生了相應的磁場,這個磁場與喇叭上自帶的磁體所產生的磁場產生相互作用力,這個作用力使音圈在喇叭磁場中隨著音頻電流強弱而振動起來。喇叭的振膜和音圈是連在一起的,當音圈與喇叭振膜一起振動,推動周圍的空氣振動,揚聲器由此產生聲音。如下圖,這就是喇叭發生的原理。
磁體性能對喇叭聲音輸出質量的影響
在磁體體積相同、音圈相同的情況下,磁體性能對喇叭音質有直接的影響:
磁體的磁通量密度(磁感應強度)B越大,作用在音膜上的推力也越強。
磁通量密度(磁感應強度)B越大,功率相對也越大,SPL聲壓級(靈敏度)相對也越高。
耳機靈敏度是指嚮耳機輸入1mw 、1khz的正弦波時,耳機所能發出的聲壓級。聲壓的單位是dB(分貝),聲壓越大音量越大,所以靈敏度越高、阻抗越小、耳機越容易出聲。
磁通量密度(磁感應強度)B越大,喇叭總品質因數Q值相對較低。
Q值(qualityfactor)是指喇叭阻尼繫數的一組參數,其中Qms為機械繫統的阻尼,體現喇叭各部件運動中的能量的吸收和消耗。Qes為電力繫統的阻尼,主要體現在音圈直流電阻對電能的消耗;Qts為總阻尼,與上述兩者關聯為Qts=Qms*Qes/(Qms+Qes)。
磁通量密度(磁感應強度)B越大,瞬態越好。
瞬態可以理解為對信號“反應速度快”, Qms比較高。瞬態響應好的耳機應當信號一來就立即響應,信號一停就嘎然而止,決不拖泥帶水。如:尤其是鼓樂及較大場面的交響樂中領奏到合奏的過渡部分體現最為明顯。
喇叭磁體如何選擇
市場上的喇叭磁主要有鋁鎳鈷、鐵氧體和釹鐵硼三類:
鋁鎳鈷是喇叭最早使用的磁體,如50、60年代的號筒喇叭(大家稱為高音喇叭)。一般制成內磁式喇叭(外磁式也可用)。其缺點是功率較小,頻率範圍也較窄,堅硬而且很脆,加工很不方便,此外鈷是稀缺資源,鋁鎳鈷價格比較高。從性價比角度,喇叭磁鐵選用鋁鎳鈷的比較少。
鐵氧體一般制成外磁式喇叭,鐵氧體磁性能相對較低,需要有一定的體積才能滿足喇叭的驅動力,所以一般用在體積較大的音響喇叭上。鐵氧體的優點在於價格便宜,性價比高;缺點是體積較大,功率較小,頻率範圍較窄。
釹鐵硼的磁性能要遠遠優於鋁鎳鈷和鐵氧體,是目前喇叭上使用最多的磁體,尤其是高端喇叭。其優點是同等磁通量下其體積小,功率大,頻率範圍寬,目前HiFi耳機基本上用此類磁體。其缺點是因為含有稀土元素,所以材料價格較高。
選擇喇叭磁鐵時需要考慮的幾個因素
首先,需要明確喇叭工作時所處的環境溫度,根據溫度確定應選擇哪種磁體。不同的磁體耐溫度特性不同,能支持的最大工作溫度也不同。當磁體工作環境溫度超出最大工作溫度時,可能會出現磁性能衰減、退磁等現象,會直接影響喇叭的發聲效果。
其次,要綜合考慮磁通需求和磁體體積來選擇喇叭磁。有人問喇叭磁鐵是不是越大聲音越好?其實不然,喇叭併不是磁鐵越大越好。從磁體性能對喇叭聲音輸出質量的影響中我們可以發現,磁體的磁通量對喇叭音質的影響非常大,同體積的情況下,磁體性能:釹鐵硼>鋁鎳鈷>鐵氧體;在同樣磁通量的要求下,釹鐵硼磁體所需體積最小,鐵氧體最大。同樣的磁性材料(同材質且同性能),直徑越大,磁感強度越大,喇叭的功率相對就越大,喇叭的靈敏度也相對更高,瞬態響應越好。因此需要綜合考喇叭體積對磁體體積的限制和對磁體磁通性能的要求來確定選擇哪種磁性材料。
補充:有人問喇叭多少芯多少磁是什麼意思?
我們說喇叭多少磁,說的是喇叭中磁鐵的直徑,比如100磁就是說磁鐵的直徑是100mm。說喇叭多少芯是指喇叭音圈的直徑,比如100芯就是說音圈的直徑是100mm。

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