證,也與文獻中Helmholtz Resonance方法比較,表5-2 為實驗與理
論與Helmholtz Resonance比較,而驗證的音箱單體與音箱參數為表
4-1與5-1。由表5-2 得知實驗量測出低音管fo與單體fo分別為70Hz 與216.5Hz,而Helmholtz Resonance所算出的低音管fo為153Hz,因 此我們知道Helmholtz Resonance不能使用在含有單體揚聲器的條件 下,只能用在一個自由度的情形下。而將實驗值與本文分析方法比對,
發現在低音管fo會相差15Hz 而在單體fo是吻合的,因此本文將音箱 系統用雙自由度振動系統模擬比Helmholtz Resonance的方法準確很 多,而在低音管fo會有誤差的原因為本文分析是將箱體內空氣視為 彈性支撐,而因為空氣的可壓縮性、箱體的板共振與洩漏等因素,造 成實際推動音管空氣的壓力會比分析值小,而k值越大則fo就會越 高,因此分析的低音管fo比實驗值高15Hz。因此本文利用修正因子 對理論K值修正,主要針對 2.9式中的 K22修正,因為只有改變 K22
的情況下才不會影響本來已經準確的單體fo,結果發現當K 22乘上
5-1-2 K22修正因子與音箱體積之關係
圖,其中線性公式所推出的K 22修正因子與實驗的誤差都在很合理的
此兩者的聲壓是要互相扣除的,但是因為低音管的振幅比單體揚聲器
圖5-13體積為3.03×10-4m3、音管長度10cm與音管孔徑為1.35×1.5cm2 的音箱,表4-2為含音箱阻抗所量之參數表。
量測並了解到含音箱單體揚聲器的參數後,我們也利用ANSYS 模型模擬,圖3-1為含音箱單體揚聲器元素模型,與純單體揚聲器元 素模型不同的地方是增加了一個均勻分布於揚聲板的K值(KAIR),而 此k值是將含音箱所量測出的k值扣除純單體所量測出的k值所求得,
為4615-1647=2968N/M,圖5-25為含音箱單體分析與實驗比對。
從純單體與加音箱阻抗參數比較(表5-3),我們發現主要改變的地 方是cms、Qts與 fo,cms為系統 k值的倒數,原本純單體的 k值從 1647 N/M提升到4615N/M;Qts從原本 1.283提升到1.832,fo從原 本127.6HZ變成 211.6HZ,而Qts 與fo的改變相對就會影響系統的 α-damping,而 α-damping從原本的 290提升到 362,圖5-26為純 單體與含音箱分析比較,圖中發現因為k值得增加造成單體fo感度 提高頻率也往高頻移動,而 α-damping 變大造成中音谷的部分比較 平緩,驗證增加音箱體積後中音谷會較平緩的趨勢,圖5-27為加音 箱低頻到高頻分析與實驗比對。
第六章 音箱參數對聲傳影響討論
管長度比較圖,其他參數都不改變,圖6.3為 LMS所量測出的聲壓 曲線圖,在低頻方面我們發現當改變音管長度時對音管的fo影響很 大,但是對單體聲傳的影響沒有比改變音箱體積大,當音管長度越長 (綠色)時低音管fo頻率與感度會較低,經由探討發現原因為,當低音 管長度增長,低音管內空氣體積就變大,而空氣質量也會變大,質量 越重fo的頻率與感度就越低;在中高頻部分發現改變音管長度對聲 壓曲線沒有太大的影響,其原因是中高頻聲壓主要是由單體揚聲器所 發出,而音箱會影響單體揚聲器揚聲行為的因素為箱體內壓力,而改 變音管長度對音箱體積內的壓力沒有太大影響,所以改變音管長度並 不會影響中高頻之聲壓。
6-3 音管孔徑對低頻聲傳影響
最後一樣針對兩個不同音管孔徑的音箱,其中一個為音管孔徑 1.35×1.5cm2,接著將音管孔徑改為 1.5×1.5cm2,其他參數都不改變,
圖6.4 為不同音管孔徑比較圖,圖6.5為 LMS所量測出的聲壓曲線 圖,在低頻部分我們發現改變音管孔徑效果與改變音管長度效果非常 類似,對音管fo影響較大但是對單體揚聲器fo影響較小,當音管孔 徑越大(紫色)時低音管的fo頻率會較高而且感度也會較高,原因是音 箱主要是因為箱體內與箱體外的壓力差,經由箱體內空氣的傳遞,從 低音管發出聲壓,而孔徑變大造成箱體內與箱體外空氣流動加快,而 使箱體內空氣傳遞速度變快,因此頻率提高,而音管孔徑變大,代表 音管揚聲面積增大,而聲壓感度與揚聲面積成正比,因此感度也會上 升;中高頻部分我們發現改變音管孔徑與改變音管長度相同,對聲壓 曲線沒有太大的影響。
6-4 制定音箱設計準則
由前三節內容我們發現不同的音箱參數配置對音箱聲傳有不同 的影響,因此我們就要針對各種的音箱揚聲特性進行不同的設計,表 6.1為不同音箱聲傳特性與音箱參數之關係表。
由表中我們發現當我們想要將低音管的fo頻率低,就需要往大體 積音箱、加長音管長度與縮小音管孔徑的方向設計;相反的當我們想 要將低音管的fo感度提升,就需要往小體積音箱、縮短音管長度與增 大音管孔徑的方向設計;而當我們想要將單體fo頻率低,就要將音箱 體積加大;而想要將單體fo感度提高,就要將音箱體積減小;最後如 果想要將單體揚聲器中音谷平緩化,就要將音箱體積做的越小越好。
由前面幾項設計準則,就可以針對各種音箱聲傳特性設計不同的音箱 參數。