扬声器

扬声器是把电能转换为声能的一种换能元件。经过放大后的音频电流通过扬声器，就转变为扬声器纸盆的机械震动，激动周围的空气发出声音。扬声器的特性和种类的选择，以及正确的使用方法都直接关系着收音机或扩音机放音质量的好坏。这篇文章就简单地介绍一些关于常用的扬声器的常识。

1．额定功率 一个扬声器的功率通常是指在扬声器上注明的额定功率（以瓦或伏安为单位）。在额定功率范围内，扬声器应该能够长时间正常地工作，不致产生过热或是过度的机械振动和失真等现象，所以有时也把这种功率叫做扬声器不失真输出的最大承受功率。在使用扬声器时，输入到扬声器的功率不应超过这个额定功率，否则会产生失真或引起纸盆、音圈和支架等的损坏。

2．阻抗 扬声器的阻抗就是在扬声器输入端所测得的阻抗。阻抗是随着音频电流的频率而变化的，一般扬声器上所注明的阻抗值是指在音频400赫时测出的阻抗。

扬声器制成有高阻抗的和低阻抗的两种。高阻抗的扬声器（例如舌簧扬声器），可以直接接到输出电子管的屏极电路中作为负载。低阻抗的扬声器（例如电动式扬声器），就需要经过一个输出变压器才能接到电子管屏路中。扬声器的阻抗必须与输出功率放大管的负载阻抗相等（通常叫“匹配”），才能把电子管的输出功率最有效地传给扬声器，否则就要产生音量小和失真的毛病；甚至有时在大型扩音机上，由于扬声器的阻抗匹配得不适当，还会烧毁扬声器。因此我们要根据收音机或扩音机等的输出管的特性，采用合适的输出变压器来使用扬声器，即输出变压器的初级线圈的阻抗应等于输出管的负载阻抗，次级线圈阻抗应等于扬声器的阻抗。

3.频率特性 音频的范围比较宽，人们语言的频率一般在300～3000赫之间，而音乐的频率约在50～12,000赫之间。一个理想的扬声器，最好能对高音或是低音都能够均匀的重放出来。但是事实上由于扬声器结构的限制，可能对某一些频率输出的声音较强，而对另一些频率的声音输出比较低，不同型式的扬声器的这种频率响应特性是不同的，图1画出三种不同扬声器的频率特性曲线示意图，频率特性曲线愈宽、愈平坦的，扬声器的质量就愈好。

4.效率 扬声器输出的声音功率和所输入的音频电流功率的比值，就是扬声器的效率。扬声器效率的高低与它的结构有密切的关系，例如磁极空隙中的磁通密度大小，振动系统的重量和形状等都会影响效率。有一种高效率小功率的扬声器专供直流小型收音机之用。在大型扬声器中主要是音质问题，换能效率在选用时不做为考虑的重点。

5．失真 扬声器不能把原来的声音逼真地重放出来的现象叫做“失真”。扬声器的失真有两处：一种失真是由于对某一些频率放声较强，而对另一些频率放声较弱所造成的，它破坏了原来声音高低音调响度的比例，改变了原音的音色和气氛，这种失真叫做“频率失真”。另一种失真是扬声器的振动系统的振动和原来音波的波形不能完全吻合而造成的，在输出的声波波形中增加了新的频率成分，这种失真叫“非线性失真”，例如扬声器发音沙哑，在声音中杂有呼啸、震颠、炸裂等。

6．辐射方向性 由于扬声器振动系统的结构和助音设备不同，扬声器声波辐射的方向性也有很大不同。在广场、大会场和电影院中的扩音设备中，扬声器的辐射方向性是音响设计中必须考虑的重要因素。

扬声器从结构上分，有舌簧式扬声器、电动式扬声器和晶体扬声器等。其中电动式扬声器又分为励磁式、永磁式和号筒式等。下面分别叙述一下它们的结构和特点。至于其他新型的和特殊的扬声器如静电扬声器、气动扬声器、离子扬声器、电晕风扬声器等，这里就不一一介绍了。

1.舌簧式扬声器 这是一种比较老式的扬声器。主要是由永久磁铁、线圈、舌簧和纸盆等几部分组成的，它的结构如图2。永久磁铁较早是用马蹄形的（图2甲），近来多用块形磁铁（图2乙），但无论使用哪一种磁铁，都在一端利用软铁制成的马鞍形极靴将永久磁铁的磁力线集中起来，使两块极靴之间的磁通密度大大增加。在这两块极靴的中间加入线圈，并在两块极靴的空隙中即线圈的中心嵌入一块用硅钢片制成的舌簧，舌簧中部用钢丝装牢在线圈框上，作为支点，舌簧片的两端可以以支点为轴，向两边摆动，舌簧的一端经过连杆的传动装置连到纸盆。当线圈没有音频电流通过时，舌簧两端在磁场中所受的作用力互相抵消，舌簧静止在中间位置。当线圈中有音频电流流过时，舌簧被磁化，两端产生不同的极性，在磁场中两端受力不同，极性和永久磁铁相同的一端被推开，相异的一端被吸近，随着音频电流的变化，舌簧两端的极性也不断变化，因而舌簧产生振动（图2丙），并带动纸盆振动发出声音。

舌簧喇叭的特点是结构简单，成本低，换能效率也较高。但是频率特性较差，较高和较低的音频都发不出来。能承受的最大功率在1/4瓦～1/2瓦之间。线圈是用44号左右的漆包线绕4,000～5,000圈制成的，因而阻抗比较高，直流电阻为800～1,000欧；阻抗约在5,000～10,000欧之间，可以直接接到电子管屏极作为负载（图3）。这种扬声器适用于音质要求不高的小型收音机中，在农村有线广播网中也被大量采用。另有一种阻抗比较低的舌簧扬声器，它的直流电阻为200欧，阻抗约在1,000欧左右，这种扬声器一般是用在矿石收音机上。

2．电动式扬声器 电动式扬声器又叫动圈式扬声器，有纸盆式（直射式）和号筒式（反射式）二种。收音机中使用的都是纸盆式的，由音圈振动推动纸盆直接把声音辐射出去。纸盆式扬声器又分永磁式和励磁式两种。永磁式扬声器的性能比较好，目前应用的比较多。它的外形和构造如图4，磁系统是用永久磁铁组成的，磁铁有环境的（图4乙）和块形的（图4丙）两种，通过软铁板和心柱构成磁路，造成一个圆形的磁隙。绕在圆筒上的音圈用支架固定在圆形磁隙的中间，音圈的一端粘牢在纸盆上，另一端套在磁铁心柱的外面，音圈内部不能和心柱相碰，外部也不能和厚铁框板的圆洞边缘相碰。当音频电流通过音圈时，音圈产生变动的磁场，与磁铁的固定磁场相互作用，音圈就在磁隙中前后振动，带动纸盆发出声音。这种动圈式扬声器因为音圈是可动的，圈数不多，阻抗很低，使用时必须配用合适的输出变压器，使阻抗满足匹配的要求。它的接法如图5。

励磁式扬声器的振动发音系统和永磁式扬声器相同，只是它的磁系统的固定磁场是由电磁铁来产生的。它的外形和结构如图6。在电磁铁心上面绕有一个励磁线圈，只有当这个线圈通过直流电流时，磁铁才产生磁性。励磁线圈的直流电阻约为1000～2500欧，励磁电流在25～50毫安之间。一般都用励磁线圈兼作整流电路中的滤波扼流圈，这时将利用电子管整流后所得直流电流来完成励磁和滤波双重任务。它的接线方法见图7。这种扬声器的缺点是磁性的磁力强弱受励磁电流的影响很大，励磁电流小了，声音就轻得多，电流大了，线圈就发热过甚，所以近年来已用得很少了。

纸盆式电动扬声器的特点是失真小，音质清晰。它的频率特性随纸盆口径的大小有所不同，口径大的低音较丰富，口径小的高音较丰富。换能效率没有舌簧扬声器高。功率小的只有1/4瓦，大的可到30瓦。阻抗一般在3～8欧之间。纸盆口径有65、130、165、200、250、300毫米等数种，另有一种椭圆形纸盆的，它的体积比较小，频率特性好，音质优美动听。有些特制的扬声器有两个同心纸盆，一大一小，分别放出高、低音，叫双纸盆扬声器，这种扬声器可以得到较宽的频率特性和较好的方向特性，在音质要求高的电视、调频接收机和扩音机中使用，但价格较高。

另一种电动扬声器是反射式的号筒扬声器。它是由一个“发音头”和号筒组成的，号筒的作用和我们日常见到的喊话筒的作用相类似，可以使声音较为集中地向外发射到比较远的距离。这种扬声器的外形和结构如图8所示。发音头的工作原理和纸盆式电动扬声器差不多，但是音圈所连接的不是纸盆而是一个振动膜，振动膜是用浸渍过塑料的圆形织物制成的，永久磁铁可用柱形的也可用环形的。当音圈通过音频电流时，音圈带动振动膜振动而发声。发音头的出口不大，使振动膜外面的一些空间成为一个半封闭状态的“空气室”，而号筒壁是按着一定规律（指数曲线）慢慢向外扩展的，面积小时扩展很慢，面积愈大时，扩展也愈快，在出口处扩到很大。声音从号筒向外发射时，由于发音头气室内被密闭的空气受到振动膜的振动，将声波功率作用于号筒内的空气柱而传到出口处，出口处的功率将要比发音头的大得多。号筒截面各扩展得愈慢，它的截止频率愈低，那么号筒就要做得很细很长，为了缩减号筒所占空间，以满足节省地位和便于使用等要求，号筒是做成反射式的，把整个号筒折成几段套在一起，使声音经过一次或两次反射后再辐射出去。号筒式扬声器的特点是效率高，输出音量大，辐射方向性强，适宜放送高音，因此常称为“高音喇叭”。开大会和广场中使用较多。它的缺点是频率特性差。常用的号筒式扬声器的截止频率约在120～180赫之间，低于这个频率的声音就放不出来。

3．晶体扬声器 这种扬声器是利用晶体的“反压电效应”发声的，即在晶体表面加上交变电压以后晶体会产生机械振动而完成电声转换作用。纸盆就利用传动杆直接连到晶体上，晶体一般采用压电效应较高的人工结晶的酒石酸钾钠。它的结构见图9。这种扬声器的特点是灵敏度高，消耗功率小，只有约0.1瓦，一个普通收音机可以带动十几个晶体扬声器。它的阻抗呈电容性，没有作为直流通路的线圈，所以不能直接接到电子管电路中，必须经过输出变压器或者电容器交连，避免晶体两端有直流高压。国产晶体扬声器上多已在晶体两端串联有两只0.05～0.1微法的电容器，在收音机中可按图10的方法接线。晶体扬声器的阻抗很高，约在10000欧以上。它的缺点是频率特性在高音频段很好，中音和低音都显著下降，灵敏度受温度的影响较大，并且耐潮性能差，因此性能不够稳定，而且晶体容易损坏。常使用在高级收音机中配合其他扬声器作为放送高音用。

选择扬声器时除注意它的额定功率和阻抗要符合要求外，还要注意：①检查振动系统在磁场中是否可以自由活动。舌簧式扬声器要看舌簧是否固定在极靴中央，两边距离是否相等，用手轻轻拨动舌簧，纸盆应以出响亮的咚咚声，接到收音机上试听时，声音应不发沙哑。电动式扬声器可以用两手轻轻拿住纸盆，以平均的力量上下微微移动，用耳细听，应该没有音圈摩擦的声音。②检查纸盆是否有裂缝，在胶合处是否有开胶现象。

使用扬声器时，要注意不让灰尘杂物进入扬声器内，特别是铁屑，一经进入磁路系统就很难取出，从而产生杂音。要注意防止受潮和过热，以免产生线圈霉断、纸盆变形和接口开胶等现象。(郑宽君)