北斗智库环保管家网讯:扬声器的振膜振动可以归结成以下几种运动模式:径向振动、圆周振动、活塞运动、环共鸣、环绕共鸣、过渡区振动。
一、基础知识:测量振膜振动、振幅着色图、剖面图
1. 测量振膜振动
1. 测量振膜振动
运用激光扫描技术,可以记录振膜上微小的振动。由于激光扫描以“点”为单位,通过测量单元上不同的“点”的振动,可以串联出一个振膜的3D几何形态,可以预见,几何图的形态精度与采样点的数量成正比。
测量振膜振动
2. 振幅着色图 (Amplitude Coloration)
为了更加直观地展示振膜的振动方式,除了运用3D几何图之外,还在其表面进行着色。
振幅着色图 (Amplitude Coloration)
振幅着色依据振膜振动的方向与幅度着色,对朝前方运动(图解为向上运动)的振膜部分用蓝色上色;对朝后方运动的振膜部分(图解为向下运动)用红色着色;没有变化的区域依然为白色,颜色越浓表示振膜向运动的幅度越大。注意,由于激光扫面精度的限制,一些区域可能无法精确地测量,该区域会用灰色着色。
图解为某振膜在2kHz信号的振幅着色图,当振膜部分在朝前方或朝后方的振幅最大时,振膜呈现强烈的蓝色或者红色;当振膜表面出现轻微形变的时候,振膜会出现少许蓝色或红色的痕迹。对于某些简化图会直接用黑白程度来标注振幅程度。
3. 剖面图 (Cross- Section View)
剖面图非常容易理解,用于观察振膜直径剖面上的振动。黑色线为振膜的正常形态,红色线为振膜的振动形态。
剖面图 (Cross- Section View)
二、基础振动:径向振动与圆周振动
为了详细的观察振膜的机械振动情况,把振动分为径向振动 (Radial) 和圆周振动 (Circular),这两种运动有助于分析各种振膜运动模式的形成。
简单理解径向振动 (Radial Vibrations),就是以振膜中心为圆心(假设振膜为圆形),以围绕着圆心的振膜部分振动,是主要的发声振动。如图所示,就是一圈涂有蓝色的振膜振动。显然,这种振动是对称的。
径向振动 (Radial)-某振膜振幅图@375Hz
相对的,圆周振动 (Circular Vibrations) 就是振膜的非对称运动。如图所示,在外围的振膜,一部分振膜朝上运动(涂蓝),一部分振膜下运动(涂红)。这两种振动相互独立的机械振动,两者互不干扰。
圆周振动 (Circular Vibrations)-某振膜振幅图@375Hz
理论上,振膜应该不会发生圆周振动,因为圆周振动不会在完全对称的振膜上激发。但是实践上振膜一些很小的瑕疵(比如是振膜或线圈的质量不均)就会引发圆周振动。根据Frankort (1979) 发表的论文显示,圆周振动会带来失真,但是的影响甚微,为了更加直观地显示振膜振动,一些示意图甚至会忽略掉圆周圆周振动的影响,尽管如此,圆周运动依然可以激发多极点(双极、四极等等)的非正常振动(译注:可能是分割振动)。
三、图解振膜振动方式
1. 活塞运动 (Piston Mode)
活塞运动是指振膜整体沿着轴线同步运动,振膜没有发生其他形变,就像活塞运动一样。此时振膜几乎没有发生任何形变。一般在回放极低频 (580Hz) 的时候会发生这种振动,这时虽然会发生圆周振动,但是不会对带来太大影响。
活塞运动 (Piston Mode)-某振膜振幅图@580Hz
2. 环共鸣 (Ring Resonance)
当信号频率提升至更高的频率的时候,振膜的环状边缘会发生振动,称为环共鸣。如图所示就是某振膜在796Hz处的振幅图。可以看见,振膜中央几乎没有发生形变,但是振膜边缘发生了较大的形变。环共鸣和活塞运动非常相似,只有向上的振动,它们发出的声压水平基本相当(译注:所以一般的振膜在低于1000Hz的频率容易保持一条平直的频响曲线)。