[原创]讨论：倒相管面积对低频的影响 - 各类扬声器设计室 - 声学楼论坛

偶尔看亥姆霍兹的共鸣器，发现了几个问题，放大系数和三者有关系，频点，面积，容积。

频点大家都知道的，现在先讨论面积。（本人水平非常有限，很多资料会引用前人的研究成果，呵呵）

怎么不能插图啊？

倒相管发声过程：

振膜振动，推动箱内空气

箱内空气压缩，类似一根弹簧。弹簧的一端受力，并不是立即传到另一端的，它需要一个时间。

空气像弹簧，当力经过一段时间后，传到了另一端，从而推动倒相管里的空气进行运动。

以上的过程，就是一个力学过程，决定了谐振频率。

现在我们讨论倒相管的空气运动。

倒相管里运动空气，我们可以用每秒多少升计量一下。这就是体积速度。

假如振膜是单向匀速运动，那么倒相管的输出在速度稳定了之后，一定是等于振膜输入速度，就是在每秒的输出＝输入。

先来假设，整个过程没有损耗吧。体积速度是相等的，那么质点速度就和排泄面积有关了，面积大的话，质点位移速度就肯定小了。

质点速度小了，声压肯定得小，我忘了计算，但可以想象。

那么，我们就要质点速度大，声压才会大，对吧，那么就要把倒相管的面积做小。

如此说来，倒相管的面积，对声压输出声压的影响是大大的有。

但如此一来，面积小了，倒相管的质点速度在出口处，将会遇上质点速度为0的空气。由于他们的速度相差过大，将会出现难于控制的局面，如爆炸声就是如此，因为碰撞摩擦。这也是书上讲的阻抗匹配，面积差大，就会产生明显的阻抗。这个阻抗将会影响到声压的输出变换系数。所以，在声音传输的环节，尽量保持面积一致。

现在就有个有趣的现象了，面积小了，质点速度就大，能量也就有多了，但是输出时又碰到了大阻抗。

聪明的人类，就发明了一个新的技术，那就是渐变倒相管，在箱内部分，面积小，用来产生高速度，在出口处，面积加大，用来和空气阻抗尽量匹配。

所以说，书上说的倒相管面积不会影响倒相的声压输出，我有点不太懂。

再来分析一个事情，倒相管的输出声压和质点速度有关，质点速度＝体积速度/面积，那么就是和体积速度成正比。

如此说来，在谐振的时候，如果振膜真的位移为0，不产生体积速度，那么输出也就为零了，不可能产生声压。

这样看，我们就要设计在谐振的时候，尽量多振动。

这个我想可以从阻抗曲线看出来，假如振膜静止，那么阻抗应该是等于音圈直流阻加音圈电感阻抗。就没有任何动生阻抗。

如果音圈运动了，切割磁场，产生反电动势，阻碍电流，将会在阻抗曲线表现出来，这个具体呈容还是呈感，我还是没有分析清楚。

这个分析说明了二种可能做法，第一种做法就是不让阻抗最低点发生在FB上。因为此刻FB的输出是最小。让阻抗最低点，低于FB。如果高于FB，那么后面就会有一段谷点。

第二种做法，不让阻抗最低点等于直流阻和感抗之和。假如直流阻是6，电感是1mh,这个值应该是6.37。这个应该是从箱体控制下功夫了。

好像记得有个说法是，箱体越大，阻抗的谷点就越低，那么我们是不是可以考虑把箱体做小？

但是如此做来，就和LEAP上的模拟有不同了。本人在LEAP上模拟过，加大箱体，FB不变，倒相管的声压是有点提升的。

[此贴子已经被作者于2014-05-18 18:03:39编辑过]

和三者有关系，频点，面积，容积

还需要加一个量：阻（声阻，力阻）

其实准确的描述是：声质量、声容、声阻，低频时一般只考虑到声质量，声辐射效率跟辐射面积、体积速度正相关。

学过电子的很容易明白RLC网络。

谢谢朋友回帖，是要加在阻才行。

我今天又在LEAP模拟了下，同样的FB，体积加大一倍，表现出来的结果低频增加了4-5DB，Q值变尖了。这又是为何？难道LEAP是用类比电路计算出来，如果类比的话，声容改变，Q值改变，可能是这样。

可是实际上，体积速度应该变化不大才对，倒相管的面积也没有变，为何会加出现低频增加的情况呢？

还有一个解释，就是倒相管变短了，声质量变小了，做功的效率高了。有可能是这样。

“那么，我们就要质点速度大，声压才会大，对吧，那么就要把倒相管的面积做小。”

倒相管的声辐射，声压级是决定于体积速度而非质点速度，或者更准确一点，是体积加速度，也就是说，在不考虑阻尼和流体力学的理想情况下，不管口大口小，只要体积加速度相等，同一场点的声压级就是相等的；

“聪明的人类，就发明了一个新的技术，那就是渐变倒相管，在箱内部分，面积小，用来产生高速度，在出口处，面积加大，用来和空气阻抗尽量匹配。”

随倒相管内气流振动的质点速度增加，非线性效应会逐渐显现，气流的周期性流动在管内发生湍流，在管口处由于截面突变，会产生边界层分离，形成涡流，这些效应综合体现在两个方面，一是声压级压缩（Compression），二是气流噪声（谐波失真，特别是奇次谐波失真增加；与倒相管长度相关的谐振噪声；以及较为宽带的噪声），倒相管截面积渐变的设计主要是为了减小这两部分负面影响，而不完全是中间细气流高，两头扩阻抗匹配，并且过于夸张的渐变设计是不利于提高倒相管性能的。

其实，倒相管的问题，不管是声学性能本身，还是随之而来的气流噪声，前人已经论述的非常详尽了，建议楼主多看看文献，问题就全解决了，推荐如下几篇：

Maximizing Performance from Loudspeaker Ports, ALEX SALVATTI, ALLAN DEVANTIER, AND DOUG J. BUTTON,

Reduction of Bass-Reflex Port Nonlinearities by Optimizing the Port Geometry, N.B. Roozen, J.E.M. Vael, J.A.M. Nieuwendijk

The Nonlinear Behaviour of Reflex Ports, Juha Backman

Vortex sound in bass-reflex ports of loudspeakers. Part I. Observation of response to harmonic excitation and remedial measures, N. Bert Roozen, Marije Bockholts, Pascal van Eck, and A. Hirschberg

Loudspeaker Ports, John Vanderkooy

Nonlinearities in Loudspeaker Ports, John Vanderkooy

[此贴子已经被作者于2014-05-19 22:10:26编辑过]

谢谢朋友的指点，让我茅塞顿开。

至少第一点，我已理解了。

在不考虑阻抗等损耗，空气流动的量和谐振频率，决定了倒相管的发声效率。谢谢！

那么大出气口，在阻抗匹配上有优势。

还有一点，为何箱体大，低音要多点呢？

亥姆霍兹的共鸣模型也提到和体积有关，是不是因为体积大的容积，顺性大，阻力变小，使得振膜和倒相管的气流行程加大？

如果这样说来，适当的加优质吸音棉后重新调倒相管频率，是不是低频的量会大点？因为好的吸音棉增加顺性啊。

为何箱体大，低音要多点呢？简单说，改变了顺性比，低频特性会变化，或者可以理解为改变了等效的Q值（不同响应）。

谢谢回帖！朋友也认为箱体大，能增大放大系数吗？就是说箱体容积也是放大系数的一个参数？以前听一个人说，加大箱体会让低音变少。

以下是引用huxueyou在2014-05-21 01:42:21的发言：
谢谢朋友的指点，让我茅塞顿开。

至少第一点，我已理解了。

在不考虑阻抗等损耗，空气流动的量和谐振频率，决定了倒相管的发声效率。谢谢！

那么大出气口，在阻抗匹配上有优势。

还有一点，为何箱体大，低音要多点呢？

亥姆霍兹的共鸣模型也提到和体积有关，是不是因为体积大的容积，顺性大，阻力变小，使得振膜和倒相管的气流行程加大？

如果这样说来，适当的加优质吸音棉后重新调倒相管频率，是不是低频的量会大点？因为好的吸音棉增加顺性啊。

“箱体大，低音要多点”

这个不是太理解，只能说其他条件不变的情况下，箱体越大，倒相管/箱体决定的谐振点越低吧。

“亥姆霍兹的共鸣模型也提到和体积有关，是不是因为体积大的容积，顺性大，阻力变小，使得振膜和倒相管的气流行程加大？”

可能可以这么理解，但是阻力变小这个说法感觉不够准确。因为箱体+倒相管完全可以看成一个弹簧振动，说“阻力”似乎容易有歧义。

如果Fb不变，箱体容积增大，那么相应的倒相管对应的声质量变小，进而倒相管的体积速度增大，相同场点的声压级升高。这个建议你做点电力声类比的数值计算，有助于理解。

“如果这样说来，适当的加优质吸音棉后重新调倒相管频率，是不是低频的量会大点？因为好的吸音棉增加顺性啊。”

吸音棉这个不确定不敢乱说，但是所谓“吸音棉增加顺性”这个说法持保留态度。因为按我的理解，吸音棉增加的只是闭箱情况下的“等效顺性”，是把整个系统看成一个黑盒子的等效结果，换成倒相箱就不好说了，而且貌似倒相箱很少有在箱体中加吸音棉的吧。

希望比较了解“吸音棉增加等效顺性”物理本质的高手能给讲讲~

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