HIFIJJ 发表于 2007-6-4 12:21

我也来设计倒相音箱

胆机跟石机都玩过了,还没有DIY过音箱,这次就来玩一玩惠威单元。
还没有备料,现在还是设计阶段,顺便show一下我的设计过程。
参考资料:《高保真音箱制作技术》,一鸣兄的音箱与电感设计软件,还有一个英文版的电感计算软件,这些资料都可以在坛上找到。
单元:惠威SS6.5(低音霸主)+惠威Q1R
音箱形式:倒相式,个人比较喜欢对称式的音箱,前面板面积不够,故把倒相管放在后面板。
一下是扬声器单元相关资料:



SS6.5 顶级低中音扬声器技术参数
额定阻抗:5Ω
谐振频率:42Hz
额定功率:60W
最大功率:120W
灵敏度(2.83v/1m):90dB
重量:2.2kg
音圈直径:25mm
直流电阻:4.2Ω
音圈卷宽:17.5mm
音圈线材:耐高温SV线
音圈骨架:耐高温AL
磁路型式:外磁式磁路
磁体材料:高性能铁氧体
力系数(BL值):6.4N/A
磁隙高度:6.0mm
最大线性位移:5.8mm
顺性:992uM/N
机械Q值:2.89 -
电Q值:0.45 -
总Q值:0.39 -
振动质量:14.7g
等效容积:24.8L
箱体类型:导相式
推荐箱体净容积:15L
导相管调谐频率:45Hz
箱体在自由场-3db频率:49Hz

Q1R 顶级高音扬声器技术参数
额定阻抗:6Ω
谐振频率:1000Hz
额定功率:15W
最大功率:30W
灵敏度(2.83v/1m):89dB
重量:0.8kg
音圈直径:28mm
直流电阻:5.3Ω
音圈线材:耐高温铜包铝线
音圈骨架:耐高温Aluminum
磁路型式:屏蔽式防磁磁路
磁体材料:高性能铁氧体
推荐分频点:>2500Hz

我根据书上的公式设计的音箱外型尺寸:


由于SS6.5的Q值为0.39,非常适合用来制作倒相箱,频响曲线在中频段比较好;Q1R的频响曲线也相当平坦,灵敏度略小于低音单元,这也正是我喜欢的口味:HIFI、不太大的高频量感。
下面就是整个箱子的计算过程,当然这只是理论,最后还要用我们的耳朵对分频器、倒相管长度、吸音海绵的用量等进行调整。

1、箱体体积的确定:
       四阶巴特沃斯B4的频响跟瞬态特性最好,故采用;SS6.5的Q值=0.39,等效容积V=24.8L,查表(在上述书中)得扬声器系统的声顺比为a=1.18,由公式V(有效)=V(等效)/a=21.017L。
       再由两个喇叭的机械尺寸图计算出两个喇叭将占用的体积V=0.62L(这种方法比较精确,不过挺麻烦的,但我不怕:lol ),还要加上倒相管和分频器、加强方木占用的体积(这部分只能估计),总共要加多1L以上的内积给音箱。
       接着确定音箱的长宽高,书上给出了多种可供使用的比例,只要这些边长不成简单倍数就行(例如1:1.5就最好不要),这样有利于箱体内的驻波均匀分布,不产生个别频点突出或凹陷。我用的是1:1.2:1.9,最终的内部尺寸为210宽×270深×390高,此时的内体积为V=22.113L。
       喇叭在面板的具体位置我没有最终确定,只要两个喇叭相互靠近点并落在中心轴线上就差不多了,看起来美观就行。

2、分频器的设计:
       二阶二分频-6dB降落,分频点f=2500Hz,这个由两个喇叭的频响曲线跟厂家推荐分频点确定,尽量不要在曲线峰谷点上分就行。
       参考公式:
                     L1=(根号2×Z)/(1.52×圆周率×f)=0.592mH
                     C1=根号2/(3.04×圆周率×Z×f)=11.846uF
                     L2=(根号2×Z)/(2.6×圆周率×f)=0.4155mH
                     C2=根号2/(5.2×圆周率×Z×f)=5.771uF
                     L1、C1是低通虑波器;L2、C2构成高通滤波器

      电感器的计算公式:
      线圈的高度和宽度:H=W=根号里面(L/R/8.66); R是你允许的线圈直流电阻,   
                        匝数:N=19.88×根号里面(L/H)      
                  线圈线径:d=0.841H/根号N
      这几个公式相当好用,我用论坛上的几个软件计算过,几乎都得出相同答案,偷懒的话用软件也可以了,呵呵。。。
      我计算的线圈尺寸:
          L1:       线径d=1.2mm,
                     线圈高度H=16mm,
                     线圈宽度W=15.45mm,
                     骨架内径D=32mm,
                     匝数N=121.4,
                     线圈长度L=18.10M,
                     线圈重量m=182.6g,
                     直流电阻R=0.2757欧姆,
                     线圈直流电阻:喇叭直流电阻=5.514%

          L2:       线径d=1.0mm,
                     线圈高度H=13mm,
                     线圈宽度W=12.54mm,
                     骨架内径D=25mm,
                     匝数N=115.3,
                     线圈长度L=13.60M,
                     线圈重量m=95.3g,
                     直流电阻R=0.2984欧姆,
                     线圈直流电阻:喇叭直流电阻=4.973%

    以上的线圈漆包线径都是市场上容易买到的,线圈骨架是PVC水管上用的标准尺寸,方便选材呵呵。。。)
   
    低频喇叭阻抗曲线的高频段阻抗补偿(9RC串联谐振电路):
                        R=5欧姆
                        C=22.7uF

3、倒相管的计算:
                     取倒相管截面积S=0.1~0.4倍低音喇叭有效振动面积即可,面积越大低频辐射效率越高,但管长度会越长;
                     倒相管长度L=c×c×S/(4×圆周率×圆周率×f×f×V)-0.82根号S(单位都是用厘米计算)
                     其中c=34400cm/s(声速),f是低音喇叭的谐振频率,V是箱体有效容积
                     取外径D=50mm的PVC管(好选材:$ ),其内径约48mm,内截面积为18.096cm,算得长度L=11.14cm。

   倒相管我设计在音箱的后面板中线上,高度与高音喇叭相当,不能使其与低音喇叭相对,否则有意想不到的结果:lol :lol :lol
                     
   箱体内表面要贴上海绵,这样同时可以稍微扩大音箱的等效内积,我的这个音箱有效内积最终是与设计值相差无几的。


4、音箱的简单调试:(我看书总结的,没有实践过)
      箱体体积越大,低频下潜就越深,Q值随之下降;但过了低频就有气无力,此时应该往音箱里扔沙包;
      箱体体积越小,低频力度越好,Q值随之上升,但相对的音箱的谐振频率就要上升,此时可以再加多点海绵以扩充内积;
      倒相管越长,音箱的瞬态特性就越好,同时低频下潜也越深(不过量感会变小)但是过长了声音要拖尾,导致瞬态特性又变差,如果倒相管过长与箱体内板面靠的太近,还会产生气流声,这个要不得;
      倒相管越短,瞬态特性就越差,谐振频率也要上升(但量感会增加)。


   好了,以上就是我的设计方法,很弱,但我觉得照上面的方法去做了,声音也不会差到哪去。关键还是要最后的调试,才能出自己满意的好声。其实音箱设计没有太多的好方法,关键是要抓住几个基本原理去进行完工后的调试才行,就像我们的人生,就像我们对待我们的另一半,没有太多的规则,只能学着达到一种平衡。。。

wzy728 发表于 2007-6-4 12:31

不错不错,建议新手看看,能学到一些基本的计算/设计方法!

HIFIJJ 发表于 2007-6-4 12:33

谢谢版主表扬:$

w3zi 发表于 2007-6-4 15:11

coonywu 发表于 2007-6-4 16:12

确实不错,提供了一个非常实用的实例。很多书本上一般只有公式而没有详细的实例,而且参数的单位也提供不完全,往往让人误入歧途得到一些莫名其妙的数据。

钢丝锯 发表于 2007-6-4 17:57

知音,我也是这么捣腾的,不过没有你的细致
祝你成功!:victory:

musicwolf 发表于 2007-6-4 18:49

够详细了,一条龙..:lol

HIFIJJ 发表于 2007-6-4 18:50

上面有点小错误,图中的前面板尺寸是210mm宽,不是240mm,现在才发现。。。

HIFIJJ 发表于 2007-6-4 18:51

这个就是正确的

小木匠 发表于 2007-6-5 16:26

:victory:
学习了!!

KIN仔 发表于 2007-6-5 17:03

经验+10是什么意思呀版主?
是否够一点分数就有勋章的?

初涉DIY 发表于 2007-6-5 20:15

长知识,学习中!!!

HIFIJJ 发表于 2007-6-6 17:28

自己再顶一下,补充个公式。
低频喇叭阻抗曲线的高频段阻抗补偿:
       R=扬声器额定阻抗Z
       C=1/(2×圆周率×f×Z)单位为F(法拉)
其中f为低频扬声器实际阻抗上升到额定阻抗1.414倍时对应的频率。
最近很健忘。。。
阻抗特性如下图:
SS6.5

Q1R

yuy10194 发表于 2007-6-15 14:27

LaMer 发表于 2007-9-7 17:48

原帖由 HIFIJJ 于 2007-6-4 12:21 发表 http://bbs.hifidiy.net/images/common/back.gif
3、倒相管的计算:
                     取倒相管截面积S=0.1~0.4倍低音喇叭有效振动面积即可,面积越大低频辐射效率越高,但管长度会越长;
                     倒相管长度L=c×c×S/(4×圆周率×圆周率×f×f×V)-0.82根号S(单位都是用厘米计算)
                     其中c=34400cm/s(声速),f是低音喇叭的谐振频率,V是箱体有效容积
                     取外径D=50mm的PVC管(好选材:$ ),其内径约48mm,内截面积为18.096cm,算得长度L=11.14cm。
    ...

按照所提供的数据:V=22.113 、 S=18.096(平方)cm 、 低音单元协振频率 45Hz,算不出11.14cm来,请问公式、或者公式中的单位有没有错误?

HIFIJJ 发表于 2007-9-7 22:26

:) 没有错!V=22.113L=22113mL 这个地方要注意。
   还有谐振频率是喇叭本身的42Hz,不是推荐使用的倒相管的45Hz。

六天七夜 发表于 2007-9-7 22:35

学习

野脚猫 发表于 2007-9-8 08:32

很详细呀,学习了:victory: :) 内容积跟我新做的这一对基本一致(我的略小):P

野脚猫 发表于 2007-9-8 22:10

偶手头的SS6.5的批号相当老,参数相差可能很大:L :L :L

爱死DIY 发表于 2007-9-9 07:29

楼主好人!正在发愁呢,真是及时雨啊
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