助声器原理浅说

通常使用的台式收音机和电视接收机，其机箱体积有限，只能采用口径较小的扬声器，它的谐振频率比较高，所以缺乏丰富的低音，音质不十分满意。如果有一只口径比较大的扬声器，再配加一个助声箱（或称助音箱或扬声器箱），将低音放出来，声音就好听多了。为什么呢？下面就浅近地谈谈道理。

远在二百多年前，有人做过实验，把正常走动着的时钟放在密封的玻璃罩内（见图1）。这时可以很清楚地听到嗒嗒的时钟响声，然后用抽气机逐渐抽出罩内的空气，随着空气的减少，时钟的嗒嗒声也相应减低，直抽到听不到声音为止。然后把空气逐渐放进玻璃罩内，这时随着罩内空气不断增多，嗒嗒声会又逐渐大起来。这个实验说明：声音能够被人耳听到的必要条件，是在声源和人耳之间存在着传递声音的媒质——空气。换句话说，在真空的条件下是不能传播声音的。生活中的很多经验还告诉我们，除空气外，其他液体物质和固体物质也能传播声音。

扬声器是一种把音频电信号转换成声音信号的电声转换器件。当扬声器还没有输入音频信号时，扬声器的振动系统处于静止状态，这时在扬声器周围的立体空间空气是均匀分布的（见图2）。当音频信号送入扬声器的音圈时，由于音频电流和磁路系统二者所建立的磁场相互作用，便产生一个按音频信号的规律而变动的作用力，这个作用力能使得音圈在磁路空气隙里按音频信号电流的变化规律而振动；同时，和音圈连接成为一个整体的纸盆也就推动空气而产生同样的振动。

扬声器的纸盆和空气相接触。当纸盆向前方运动时，会使纸盆前方靠近扬声器的空气层由原来均匀分布状态变成被压缩的分布状态。在同一时间过程中，由于纸盆向前运动，纸盆后方靠近扬声器的空气层受到的压力减小而变成稀疏分布的状态（见图3）同理，当纸盆向后方运动时，则与上述情况相反，纸盆前方出现稀疏的空气层。纸盆后方出现压紧的空气层。

因为处于被压缩状态的空气层的压力，要大于稀疏状态的空气层的压力，于是被压缩状态的空气层就要绕过扬声器的周围空间，以使扬声器前、后的空气层的压力达到平衡。所以被压缩状态的空气层产生的声波和被稀疏状态的空气层产生的声波，二者能够相互干涉，有些地方甚至会相互抵消（见图4）。我们把这种现象叫做声波的“短路效应”。短路效应给人耳的实际感觉是在扬声器的前方听到的声音比较弱小。短路效应是否显著，是和声波的振动频率高低密切相关的。通过音圈的音频电流的大小和方向是在不停地变化着，如果变化得比较快，纸盆振动也比较快，纸盒前后所形成的被压缩空气层来不及向被稀疏的空气层扩散，达不到空气压力的平衡状态。因此可以认为高频率的声波辐射是没有“短路效应”的。与此相反，当频率低时就有短路效应，频率越低，短路效应就越显著。所以使用口径越大的低音扬声器，低音越多，就越要注意短路效应。

如果我们在扬声器的周围想办法安装一块大面积的挡板，把纸盆所压缩的空气层和所稀疏的空气层加以分隔，前面说的“短路效应”不就可以避免了吗？事实上正是这样做的。如采用圆形扬声器，就在板上开一个圆孔（图5）。这块木板叫做扬声器的助声板。

我们可以把助声板的尺寸和形状选择得比较合理，例如面积做得相当大，做成长方形的，再把圆孔开在偏离板的对称中心的位置上（见图6），这样就能使消除低频声波的“短路效应”的作用更显著。

此外，助声板要选用比较硬的木料制造。为了防止变形，通常都用多层胶合板来制作助声板。板的厚度最好不小于20毫米，否则大功率的低音扬声器在振动时，也会引起助声板的共振。这种面积相当大而且又笨重的助声板仅能适合用来测试扬声器的性能。

假定把一块助声板的四个方角锯掉（见图7斜线部分）露出缺口，然后沿着虚线使助声板的四个凸边向后面弯折90°，便构成了一个后面敞开的助声箱（见图8）。从这里可以看出，不同大小的助声箱，实际上就是不同尺寸的助声板在经过弯折以后形成的。因此助声箱的声学功能和上面说的助声板的声学功能是完全相同的。所以人们将电动式纸盆扬声器安装在各式各样的助声箱内，能够达到改善音质的目的。

但是，上述后面敞开的助声箱在声学性能上和声音质量上还存在一些缺陷，其效果还不能令人十分满意。经过大量实践试验，出现了各种类型的能在不同程度上改善音质的助声箱。(王义善)