【HIFI杂谈】为什么扬声器需要箱体做载体？
【HIFI杂谈】为什么扬声器需要箱体做载体？
润丰名线坊
不可以把扬声器放在一个架子上嘛？为什么要箱体做载体？
如果说是为了美观，那就错了。美观确实是原因之一，但不是主要原因。
扬声器在振动的时候，并不只是正面有声波，由背面裸露的振膜我们可以想象出来，扬声器的背面也是有声波的。但是扬声器的正面和背面的声波是不同的——想象一下就可以知道，当振膜向前振的时候，从背面看，就是向后振的。这样，用声学术语来说，也就是扬声器前后声波的“相位”是相反的。
由于声波的绕射效应，我们可以认识到，如果没有阻隔，扬声器背面的声波绕射到前面来的时候，正好与扬声器前面的声波相互抵消掉了，那么声音自然不存在了，这种现象称为“声短路”现象。
解决这个问题的方法，就是使用一块大板子，将扬声器安放在板子的正中央。这样声波不就绕不过来了吗？这块板子的名字就叫做“障板”。有了这块板子，扬声器就可以正常发声了。
但是，这也有问题。那就是障板既大又难看，而且障板不可能是无限大的，这样总有一部分声波能够绕回来。
现在让我们来想像：假设有一块无限大的障板，我们把它上下左右弯曲……弯曲……挨在一块了！这时候，无限大的障板就变成了一个密闭的箱子，扬声器的背面声波被完全封闭在箱体里了——这就是最简单的音箱，封闭式音箱。
为了尽量加大音箱箱体的声阻尼，一般在音箱内会加装吸音棉材料吸收音箱内的声波。在一些HiFi音箱中甚至会在内部涂布沥青材料。不过在多媒体音箱中，出于成本考虑使用吸音棉的并不多，同时，由于国家安全规定对于音箱制造的规定，在带有功放的箱体内不允许使用吸音材料，以防止长时间工作后受热着火。
为了减小箱体谐振，对箱体的设计也有特殊的要求，一般来说就是要打上加强梁和加强筋，主要有三种——打在箱体正中的加强隔板（这种设计关系到箱体的声学设计，需要统筹考虑）、边脚的45度加强筋、大面积侧面内部的不规则形状加强筋，以改变箱体的共振频率。使用了加强筋的音箱的稳定性明显好于没有使用的音箱，但由于工艺复杂，在低档箱体中很少使用。
密闭箱的优点是声音清晰、效果好，但它的声音回放完全由正面的扬声器振膜来承担，这就造成当扬声器不大的时候，它的回放频率不会太低。而倒相箱就是为了解决这个问题而出现的。
但实际上，我们通常买到的多媒体音箱大都是带有一个开口的所谓“倒相箱”，那么，什么是倒相箱呢？
所谓倒相箱，其理论依据就是当音箱箱体足够结实的时候，可以将箱体视为一个力学上的“刚体”（即不会产生型变的物体），此时，音箱内部的空气在扬声器背面振动的作用下会被压缩产生共振，此时在箱体上开一个口，并接上一根管子，空气就会在这根管子内高速振动而发声，就象音乐中号角的发声原理一样。
这里我们特别可以看出，真正发声的是空气在箱体及管道里的振动，而不是扬声器，扬声器只是起到了一个“驱动力”的作用，就象扬声器上真正发声的是振膜而不是线圈一样。正因为如此，所以从倒相管里发出来的声音要比扬声器所发出的声音低得多而且与扬声器的大小无关，因为管道发声的频率要比振膜发声的频率低得多。
那么“倒相”又是什么意思呢？
倒相是指的经过箱体的反射，从倒相管里出来的声音相位与扬声器振膜正面声波的相位相同，即与扬声器背面声波相位相反，相位被“倒了过来”。但是要搞清楚的是，这些声波来源于空气的振动，而不应理解为扬声器背面的声波被“反射回来”。
正因如此，倒相箱与密闭箱相比，有如下的优点：
体积较小、低频下限是密闭箱的0.7倍、灵敏度比密闭箱高3dB、声压较高。所以在多媒体音箱这种小体积音箱上，倒相箱使用的非常多。
但是，倒相箱对于声学设计的要求远比密闭箱高得多，因为倒相箱存在一个固有的问题，就是在回放频率接近箱体的固有频率时，倒相声波会与扬声器正面声波相抵消，从而导致声压急剧下降。具体表现为倒相箱尽管低频下限较低，但接近下限时声压下降极快，而且倒相箱的瞬态，即反应速度往往要比密闭箱差。这就导致倒相箱设计不好的时候，低音虽然比较低、但很容易混浊，音质很差。
很多厂家只是在音箱上开一个口子加根管子就自以为是“倒相”了，其音质惨不忍睹。对于这种箱子，倒不如用一块海绵把倒相孔堵起来，可能倒会好一些。
一些音箱使用了特殊的双曲线倒相孔。这是为了取得好的低音效果，倒相管应该长一些，但长倒相管会在高速气流下产生摩擦声。双曲线管道的流体阻力最小，能够尽量取得高速气流和气流噪声之间的平衡。
在常见的书架式多媒体音箱中，其倒相结构有两大类——前倒相式和后倒相式，低音炮则又多了一种侧倒相式。后倒相式的音箱数量最多，因为这种箱体设计比较小，也比较美观。后倒相式音箱在背面有墙，且离墙至少30厘米的情况下才是有意义的。离墙太远，倒相的声音根本听不到，太近又会形成驻波（声波在遇到阻挡物后反射并与原来的声波叠加，会在某些频率有相互抵消或增强的现象，实际表现为某些频率的加强或减弱）。
音箱里的名堂
音箱好比歌唱家的喉咙，它的素质，在家庭音乐重放系统，举足轻重。
音箱里有两个核心器件：扬声器（俗称喇叭）和分频器。扬声器发声，分频器是由电感、电容、电阻组成的滤波器，让不同频段的电流分流，分别送进低音、中音、高音喇叭。
功率放大器（简称功放）把随音乐信号变化的电流实时放大，电流流经一个音圈，音圈是很细的漆包线绕制的，它连接着喇叭的纸盆（纸盆不一定都是纸质的，统称纸盆）。音圈镶嵌在永久磁铁的缝隙里。缝隙很小，但能保证音圈活动自如。电流流过音圈，产生交变磁场，与永久磁铁的磁场交互作用，纸盆便随音频作前后活塞运动，引起空气振动发声。
立体声重放，要左右各摆一只音箱，利用人的双耳效应，某件乐器到达双耳有时间差，它的定位就被确定了。
音响技术不断朝数字化迅速发展，喇叭却仍然沿用着很古老的电磁原理。预计音响技术革命最后要攻克的堡垒，将是喇叭。在播放系统的器材中，喇叭是典型的电感负载，它的失真率很难做得很低，比音源和放大器的非线性失真率，要高几个数量级，是系统的短板。从频率响应这个指标看，低频做到40hz，就很不错了。而人的听阈的下限是20hz。音箱下限做到20hz，那就要卖十几万、几十万的天价。有位音响评论大咖说，你想听20hz么，那就准备卖房子吧。不过，钢琴最低音——最左边的那个白色键，也有27hz；除非你想听基建打桩机低沉的夯地声，不必奢求天价音箱。电脑音箱，低频一般只到70hz左右，也一样可听。而且，随着年龄增长，人的听阈上限下限都会收缩。hz是频率单位，每秒振动多少次，就叫多少赫兹。
为什么要用音箱把喇叭装上去？喇叭倘若空置，会发生“声短路”：纸盆前方和后方空气的振动，相位相反；空气会绕射，前后空气振动相互抵消，声音就几乎听不见了。因此，需要把喇叭前后隔离起来，把喇叭装在一块大板子上，叫障板。理论上，障板要无限大。这当然做不到。于是人们设想，如果把障板弯折，不就形成一个箱体吗？密闭音箱就这么来的。
密闭音箱要考虑两点：一、喇叭背面纸盆振动的声能量，要尽可能被吸收掉，以减低喇叭的“阻尼”。音箱内部空气的振动，会传递给纸盆，产生反电动势，本来纸盆向前振动的，它要拽着纸盆往后，我们所需要的随信号强弱变化的振动，就会受到干扰。所以密闭音箱里面塞满了吸音棉。二、只需要喇叭纸盆振动，箱体理论上是刚体，它不能跟着振动。所以，音箱箱体很结实，有的内层涂上沥青，有的用实木，有的里面打了很多撑子。
人们又想到，能不能把音箱内振动的能量也利用起来呢？于是有了第二类音箱——倒相孔音箱。开一两个孔，装上倒相管，把内部空气振动引导出来。果然，倒相音箱的灵敏度（可以换算成效率）提高了3分贝。倒相孔是个中空的圆筒，它的截面积和长度，需要根据亥姆霍兹共振原理设计。无论空气振动频率多么低，气流经过倒相管的速度都够快的。这就容易形成“紊流”。发烧友不乏聪明人，他们拿包装饮料用的纸质吸管，剪成倒相管长度，一根一根插进去，把倒相孔塞满。管内空气流动平顺了，出来的低频质量也就提升了。
来源：《阅读时代》2022年第06期
作者：黄大荣（本刊特约撰稿人）
责编：王晓静、编辑：邓汝濛
相关问答
音箱填充沥青还是玻璃胶好?
沥青好,沥青可增加箱体的密封性,增加板壁阻尼,减少箱体谐振,从而减少音染,但箱体内置功放不易用此方法,因为功放和喇叭单元工作时产生的热量易把沥青溶化。...
低音炮箱用玻璃胶代替沥青可以不?
低音炮箱不可以用玻璃胶代替沥青。低音响重要的是箱体的密封,低音箱就是靠箱体内部的空气压缩形成空气弹簧效应,如果有局部漏气了,空气弹簧就变软了、无力了...
音响加吸音棉，是加化工棉还是种植棉?麦博fc280加多少为适量?...
成品音箱已经考虑了内部容积了,加吸音棉占用了空间,顶多可以贴很薄的一层。汗。。。你想加吸音棉出效果的话,音响至少要用沥青把木腔体里面覆盖满才有效果...
我提车时给了一条黑色的像沥青一样的胶状物，是干什用的?
[最佳回答]你说的应该是叫蛇胶,它的主要作用如下:1.对玻璃、金属、塑胶等材料有良好的粘接强度;2.电子行业音箱喇叭系统的安装、密封、加固、减震、吸声、抗噪...
diy音箱内不用沥青能用什么代替还有加强筋怎样放合理?
可以不用沥青。用水泥材料做音响是最理想的。水泥的膨胀系数和“钢筋”相似,其次是“竹子”,所以只可以用这两种材料做加强筋。想达到箱体不出声的效果可采用...
音箱箱体用什么材料做最好?
音箱本身应该是尽量避免“震动”才对(需要的震动仅来自扬声器及空气)。1、过去制作音箱比较讲究材料,据称用桦木比较好(自己动手加工桦木就知道它的好处了)...
密闭音箱好还是开放音箱好?
怎么可能为了出风给箱体开孔呢?这个比较奇怪。有全封闭的音箱,也有开孔的,但那个孔叫倒相孔,可不是随便开的,给你一个资料看一下吧。在一开始,我们首...为了...
用什么材料做音箱的箱体最好?怎样才能做一个震动较好的音箱?
音箱本身应该是尽量避免“震动”才对(需要的震动仅来自扬声器及空气)。1、过去制作音箱比较讲究材料,据称用桦木比较好(自己动手加工桦木就知道它的好处了)...
福特蒙迪欧的音响改装案例哪个好?
案例不错好音乐需要一副“好嗓子”广州极速蒙迪欧音响改装福特蒙迪欧拥有时尚的外表,却没有一副好嗓子,对音乐有高求的车主来说,改装音响是必经之路。...原车...
哈弗h6新款音响这么样?哈弗h6汽车音响怎么样_车主指南
[回答]大部分原车音响效果都不会太好的。哈弗H6的装车喇叭。没有特殊的提高,所以说效果也比较一般的。在原车喇叭中,个人感觉应该是中等的水平。如果是对...