揚(yáng)聲器（loudspeaker）又稱喇叭，是一種常用的電聲轉(zhuǎn)換器件1924年由Rice和Kellogg首次申請(qǐng)專利，這也是現(xiàn)代揚(yáng)聲器的雛形。1930年，博斯特威克制造了高頻喇叭揚(yáng)聲器，8年后，“勵(lì)磁式”揚(yáng)聲器被“永磁式”揚(yáng)聲器所取代。20世紀(jì)中后期，揚(yáng)聲器在提高質(zhì)量、在普及率電聲理論測(cè)量技術(shù)等方面取得了諸多成果。到2019年，非線性模型、主動(dòng)控制系統(tǒng)、MEMS揚(yáng)聲器音質(zhì)評(píng)價(jià)等理論和技術(shù)的日趨成熟和廣泛應(yīng)用，揚(yáng)聲器領(lǐng)域面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

揚(yáng)聲器通常包含一個(gè)振膜、磁場(chǎng)、音圈、磁路等主要部件，其工作原理是將電能轉(zhuǎn)化為聲能，將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波，主要技術(shù)指標(biāo)是功率、額定阻抗、靈敏度等。揚(yáng)聲器可以根據(jù)換能模式進(jìn)行改變、結(jié)構(gòu)形式、工作頻段和使用標(biāo)準(zhǔn)，不同類型適用于不同領(lǐng)域，通常用于各種設(shè)備和場(chǎng)景，包括音響系統(tǒng)、電視、計(jì)算機(jī)、手機(jī)、醫(yī)療診斷設(shè)備、火警報(bào)警系統(tǒng)等。

起源

自從佩奇（Page）自1837年發(fā)現(xiàn)電聲產(chǎn)生原理以來(lái)，揚(yáng)聲器技術(shù)不斷進(jìn)步。不久之后，1876年2月14日，貝爾在美國(guó)（A.G.Bell）和沃森（Osen）成功申請(qǐng)了電話專利。隨著時(shí)間的推移，聲音的傳播和再現(xiàn)方式也發(fā)生了變化。例如，1877年，愛(ài)迪生（Edison）一種特殊的設(shè)備被用來(lái)錄制和播放音樂(lè)這個(gè)裝置使用圓柱形錫箔。這個(gè)錫紙會(huì)被唱針沿著音槽移動(dòng)，引起振膜的振動(dòng)，最后從喇叭發(fā)出聲音。早期的實(shí)驗(yàn)都涉及到將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可聽(tīng)見(jiàn)的聲音。科學(xué)家和工程師主要依靠電磁感應(yīng)原理，即電流流過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，導(dǎo)致連接線圈的振膜或薄膜振動(dòng)，從而產(chǎn)生聲音。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，音箱的設(shè)計(jì)也在進(jìn)化。一個(gè)重要的改進(jìn)就是使用了簧片音箱，用紙盆代替了金屬振膜，采用了直射的形式，大大提高了音質(zhì)。然而，揚(yáng)聲器的最早發(fā)明要追溯到1877年，當(dāng)時(shí)德國(guó)科學(xué)家西門(mén)子發(fā)明了它（E.W.  Siemens）電報(bào)發(fā)射機(jī)研究中心提出了相關(guān)專利。此外，洛基在1898年（O.J.  rocky）還申請(qǐng)了一項(xiàng)英國(guó)專利，為揚(yáng)聲器的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。此外，1890年，白（A.  white）發(fā)明了肩扛式麥克風(fēng)，可以看作是現(xiàn)代電話的雛形，為通信技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。改進(jìn)創(chuàng)新

從20世紀(jì)初至中期，電動(dòng)揚(yáng)聲器經(jīng)歷了許多關(guān)鍵的改進(jìn)和創(chuàng)新。雖然早期采用薄膜和電磁振子的揚(yáng)聲器音質(zhì)和效率有限，但為后來(lái)的發(fā)展做了鋪墊。在19111921年期間，酒吧音響，e.C. Weute發(fā)明了靜電傳感器，美國(guó)西部電氣公司（Westem Electric電氣電氣）開(kāi)始把原來(lái)的揚(yáng)聲器（電話話器'為了擴(kuò)音，韋伯斯特（A.G. Webeler）首次將數(shù)學(xué)方法引入揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)，Magnavox生產(chǎn)了喇叭揚(yáng)聲器。

從1922年到1932年，西門(mén)子的格洛克（E.G.  Tesla）發(fā)明了帶式電聲換能器，凱萊夫提出了開(kāi)放式擋板和后面封閉式箱體的概念，美國(guó)通用電氣公司的切斯特·賴斯（C.W.Rice）和愛(ài)德華·凱洛格（E.W.Kollogg）在研究實(shí)驗(yàn)室里，他們獲得了揚(yáng)聲器的專利之后，他們發(fā)明了與電動(dòng)揚(yáng)聲器工作原理相似的揚(yáng)聲器。

從1929年到1939年，揚(yáng)聲器技術(shù)經(jīng)歷了幾次重要的發(fā)展，包括靜電揚(yáng)聲器、倒相式揚(yáng)聲器箱、高頻號(hào)角揚(yáng)聲器、大功率帶式揚(yáng)聲器、u形鎢鋼磁鐵電動(dòng)揚(yáng)聲器、創(chuàng)新的壓電麥克風(fēng)和動(dòng)圈雙向麥克風(fēng)，此外，單向麥克風(fēng)、弧形紙盆揚(yáng)聲器、迷宮音箱多聲道音箱等新品也相繼出現(xiàn)。

揚(yáng)聲器

發(fā)展

揚(yáng)聲器技術(shù)在20世紀(jì)中后期經(jīng)歷了幾個(gè)重要的發(fā)展階段。其中，蘭辛（J.B.Lancing）開(kāi)發(fā)同軸揚(yáng)聲器系統(tǒng)、克萊因（S.Klein）提議的離子揚(yáng)聲器和無(wú)縫紙盒揚(yáng)聲器、小音箱的普及與紙盆防潮技術(shù)、大型平板揚(yáng)聲器、海爾式揚(yáng)聲器、CD唱機(jī)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和其他創(chuàng)新以及技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)了揚(yáng)聲器行業(yè)的發(fā)展。而21世紀(jì)的NXT音箱原則上是、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的革命性變化，使揚(yáng)聲器更加高效和經(jīng)濟(jì)這一系列的發(fā)展推動(dòng)了揚(yáng)聲器技術(shù)的不斷演進(jìn)和升級(jí)。在20世紀(jì)70年代， 公司 s  D.B凱利(Keele)設(shè)計(jì)了一個(gè)序列號(hào)叫 HR ，俗稱“白號(hào)簡(jiǎn)揚(yáng)聲器”Altec s  C.A.亨利克森（Henriksen)和 M.S.尤里達(dá)(Ureda)發(fā)展了不是錐形、指數(shù)或雙曲線展開(kāi)的新數(shù)學(xué)模型。直到20世紀(jì)末，高質(zhì)量的揚(yáng)聲器、普及化、以及在電聲理論、在測(cè)量技術(shù)等方面取得了很多成果。截至2019年，揚(yáng)聲器的非線性模型、主動(dòng)控制系統(tǒng)、MEMS揚(yáng)聲器、測(cè)量和音質(zhì)評(píng)價(jià)的理論和技術(shù)越來(lái)越成熟，應(yīng)用越來(lái)越廣泛演講者領(lǐng)域面臨新的變革，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。命名方式

中國(guó)的模型命名新款音箱由四部分組成：第一部分用字母“Y”表示產(chǎn)品名稱為speaker。第二部分用字母表示產(chǎn)品類型，“D”為電動(dòng)式。第三部分，字母表示揚(yáng)聲器的播放頻段，數(shù)字表示 的揚(yáng)聲器孔徑（單位是  mm）第四部分用數(shù)字或數(shù)字和字母表示揚(yáng)聲器的生產(chǎn)序列號(hào)。

揚(yáng)聲器是電動(dòng)的、電磁式、電動(dòng)式、紙盆揚(yáng)聲器等類型，本章重點(diǎn)介紹紙盆揚(yáng)聲器的構(gòu)成。錐盆揚(yáng)聲器是最常見(jiàn)的電動(dòng)揚(yáng)聲器、產(chǎn)量最大、除了錄音機(jī)之外，使用最廣泛的揚(yáng)聲器、室外電視機(jī)擴(kuò)聲系統(tǒng)、這種揚(yáng)聲器常用于家庭音響。以錐形揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)為例，錐形揚(yáng)聲器由磁環(huán)系統(tǒng) 組成（磁體、極芯、導(dǎo)磁體）振動(dòng)系統(tǒng)（紙盆、音圈）輔助裝置（定心支片、盆架、墊邊）等三部分組成。

音圈：音圈是紙盆揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)單元它是用細(xì)銅線分兩層纏繞在紙管上，一般有幾十匝，置于磁芯柱和磁板形成的磁隙中。音圈和紙盆構(gòu)造在一起，音圈的振動(dòng)帶動(dòng)紙盆振動(dòng)。

紙盆：紙盆是揚(yáng)聲器的輻射裝置，在相當(dāng)程度上決定了揚(yáng)聲器的聲音再現(xiàn)性能。制作紙盆的材料有很多種，一般包括天然纖維和人造纖維。棉花通常被用作天然纖維、木材、羊毛，絹絲等;人造纖維是人造纖維、尼龍、玻璃纖維、碳纖維等。紙盆的種類是線性的、指數(shù)形、拋物線和波紋環(huán)等，無(wú)論什么樣的紙盆，都要輕便，剛性好、而且不會(huì)因環(huán)境溫度和濕度的變化而變形。

折環(huán)：為了確保紙盆沿著揚(yáng)聲器的軸向運(yùn)動(dòng)、橫向移動(dòng)受限，紙盆周圍設(shè)有折疊環(huán)。折疊環(huán)也是紙盆的支撐部分，保證紙盆與盆架的良好配合，同時(shí)起到阻隔紙盆前后空氣流通的作用。折疊環(huán)的材料不僅是紙盆材料，還有塑料薄膜、泡沫塑料、天然橡膠和其他材料通過(guò)熱壓粘合到紙盆上。

定心支片：音圈和紙盆之間的接合處由定心件支撐，以保持其直立而不歪斜。定心支架上有許多同心環(huán)，使音圈可以在磁隙中自由上下移動(dòng)，而不會(huì)橫向移動(dòng)，從而保證音圈不會(huì)與磁隙中的導(dǎo)磁板發(fā)生碰撞。定心支架上的防塵罩是為了防止外界灰塵落入磁隙，以免灰塵與音圈摩擦產(chǎn)生異響。

揚(yáng)聲器它是一種將電能轉(zhuǎn)化為聲能的裝置，有黃舌型、晶體式、動(dòng)圈式等等，常用的是動(dòng)圈式。動(dòng)圈揚(yáng)聲器主要由環(huán)形永磁體組成、音圈架、音圈、紙盆架、紙盆等部件組成。一個(gè)可自由移動(dòng)的線圈，稱為音圈，套在磁鐵的磁隙之間。音圈首先粘結(jié)到音圈框架上，然后粘結(jié)到紙盆上，紙盆固定到紙盆框架上。當(dāng)音頻電流通過(guò)揚(yáng)聲器的音圈時(shí)，音圈會(huì)在磁場(chǎng)中磁場(chǎng)力的作用下振動(dòng)，音圈的振動(dòng)帶動(dòng)紙盆振動(dòng)，從而發(fā)出聲音。音頻電流越大，音圈受到的場(chǎng)沖擊力越大，音圈和紙錐的振動(dòng)幅度越大，產(chǎn)生的聲音越大。因?yàn)橐纛l電流的大小和方向是不斷變化的，所以揚(yáng)聲器會(huì)產(chǎn)生隨音頻而變化的聲音。

功率

在音箱的技術(shù)參數(shù)中，功率包括標(biāo)稱功率、起動(dòng)功率和最大承載功率的三個(gè)方面。標(biāo)稱功率也叫額定功率，是指揚(yáng)聲器能長(zhǎng)期正常安全工作的輸入電功率。揚(yáng)聲器在標(biāo)稱功率下工作時(shí)，各部件都在允許范圍內(nèi)，重放音色好，單元產(chǎn)生的失真小。另一方面，額定功率是指揚(yáng)聲器(或音箱)在一定諧波失真范圍內(nèi)允許的最大正常輸入功率。起動(dòng)功率指的是揚(yáng)聲器(或音箱)可以推式生成的參考值。一般音頻的啟動(dòng)功率為10~50W，所以匹配的音箱中功放的輸出功率必須大于音箱的啟動(dòng)功率。最大承載功率指的是揚(yáng)聲器(或音箱)短時(shí)間內(nèi)所能維持的最大功率。該功率值代表?yè)P(yáng)聲器在短時(shí)間內(nèi)被允許添加的最大電信號(hào)功率值。選擇功放時(shí)，功放的輸出功率不能大于揚(yáng)聲器的最大承受功率，否則會(huì)損壞甚至燒毀揚(yáng)聲器。

阻抗

阻抗是指揚(yáng)聲器的額定輸入阻抗。在DC電路中，電子元件具有阻擋電流的特性，即電阻;在交流電路中，這種特性就是阻抗。目前家庭影院使用的音箱中，一般額定輸入阻抗在 4~16和之間、的音箱最為常見(jiàn)。應(yīng)當(dāng)注意，因?yàn)锳C信號(hào)通過(guò)揚(yáng)聲器，所以揚(yáng)聲器的阻抗值隨著音頻信號(hào)的頻率而變化額定輸入阻抗只是揚(yáng)聲器在共振峰后呈現(xiàn)的最小阻抗，用萬(wàn)用表測(cè)量端子得到的電阻值并不是揚(yáng)聲器的額定輸入阻抗。

諧波失真

揚(yáng)聲器的重放信號(hào)中應(yīng)該沒(méi)有其他新產(chǎn)生的信號(hào)，但實(shí)際上由于揚(yáng)聲器單元的振動(dòng)特性，揚(yáng)聲器發(fā)出的信號(hào)中除了基頻信號(hào)外，還有新產(chǎn)生的倍頻信號(hào)，技術(shù)上稱為二次諧波、三次諧波等，這些新諧波引起的返音失真稱為“諧波失真”揚(yáng)聲器的二次和三次諧波失真對(duì)揚(yáng)聲器重放的影響最大，所以諧波失真小的揚(yáng)聲器聲音重放效果好。諧波失真通常表示為總輸出信號(hào)中諧波成分的百分比。一般揚(yáng)聲器允許低諧波失真，但諧波失真不應(yīng)該影響基頻信號(hào)的再現(xiàn)。

頻率響應(yīng)

從音頻保真度的角度，希望內(nèi)部放大器和功放的頻響特性在20Hz 到 20kHz 的整個(gè)頻段內(nèi)保持一致，所有的音調(diào)都能釋放出來(lái)。這個(gè)要求用音箱很難達(dá)到，所以家庭影院的音響設(shè)備幾乎都很高、中、低音揚(yáng)聲器可以再現(xiàn)不同音頻段的聲音，使揚(yáng)聲器系統(tǒng)的頻率特性滿足揚(yáng)聲器設(shè)備的要求。頻率特性是指音箱的再現(xiàn)頻率能力。當(dāng)揚(yáng)聲器輸入固定電壓信號(hào)，改變輸入信號(hào)的頻率時(shí)，揚(yáng)聲器的信號(hào)輸出會(huì)隨著輸入信號(hào)頻率的變化而變化揚(yáng)聲器的輸出信號(hào)在2dB 或3dB 范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的輸入頻率范圍就是揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)范圍，這個(gè)參數(shù)一般在 40 ~ 30k Hz之間。值得指出的是，為了達(dá)到商業(yè)目的，很多組合音響的頻響范圍是 20~20kHz，覆蓋了人耳的聽(tīng)覺(jué)極限，但這是揚(yáng)聲器輸出信號(hào)大于 3dB 的結(jié)果。如果將揚(yáng)聲器的輸出信號(hào)限制在 3dB 以內(nèi)，揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)會(huì)變窄。

靈敏度

揚(yáng)聲器的靈敏度是衡量揚(yáng)聲器是否容易被按動(dòng)的技術(shù)參數(shù)。指輸入1W的標(biāo)準(zhǔn)功率時(shí)，在前方 1m 距離處測(cè)得的聲信號(hào)的大小。這個(gè)聲音信號(hào)一般應(yīng)該在 8095db之間，專業(yè)級(jí)音箱可以達(dá)到 100dB 以上。因?yàn)檩斎腚姽β氏嗤造`敏度值越高，揚(yáng)聲器的換能器效率越高。音箱的靈敏度主要反映其易推的特性，并不能直接反映音箱本身的音質(zhì)和音色表現(xiàn)。很多專業(yè)音箱采用高靈敏度設(shè)計(jì)，提高電聲轉(zhuǎn)換功率但有些優(yōu)秀的發(fā)熱音箱為了保持瞬態(tài)響應(yīng)特性，會(huì)降低靈敏度和效率。所以，揚(yáng)聲器的靈敏度對(duì)于揚(yáng)聲器和功放的匹配是非常重要的，但不能僅憑這個(gè)參數(shù)來(lái)判斷揚(yáng)聲器的好壞。音箱的好壞還是應(yīng)該以其音質(zhì)和音色還原的表現(xiàn)為基礎(chǔ)。

揚(yáng)聲器可以以多種方式分類，例如按換能器分類、結(jié)構(gòu)形式、振膜形式工作頻帶等。在每一類中，有許多類型的揚(yáng)聲器，例如，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換的方式，可以分為電動(dòng)揚(yáng)聲器、電磁式揚(yáng)聲器、壓電式揚(yáng)聲器、離子式揚(yáng)聲器等。

很多領(lǐng)域都需要音箱，比如生活、信息傳遞領(lǐng)域、工程技術(shù)領(lǐng)域。而且每個(gè)領(lǐng)域的音箱都有很多種類型，比如根據(jù)生活領(lǐng)域的場(chǎng)景，可以分為家庭音響系統(tǒng)、手機(jī)和智能手機(jī)、游戲機(jī)和視頻游戲、個(gè)人耳機(jī)等。