入门话题3：双峰等高？－－倒相箱调试中的错误认识

okra

阻抗曲线的测量相对比较简单，能不能从阻抗曲线的形状来判断倒相箱的调试是否合理，是许多朋友关心的问题。有许多书明确提出了一些判断的方法，在重述这些方法之前，我们先来看看倒相箱阻抗曲线的典型形状：

　　在上图中，倒相箱的阻抗曲线形成了两个明显的峰，两峰中夹着一个谷，这就是倒相箱阻抗曲线的典型形状。其中，频率较低的峰的频率可记作fl，频率较高的峰对应的频率可记为fh，而谷的位置记为fb。fb就是倒相管与箱体共同组成的一个亥姆霍兹共鸣腔的谐振频率，简单地说，就是倒相箱的谐振频率，fb的b就是box的简写。（附加一个问题，这个频率与单元的参数有没有关系？）
　　上文说到许多书，既有科普的也有专业的，提出了一些判断方法，这些方法大意（表述不全面不到位的，请大家补充）是：
1。谷的高度，也就是欧姆数值，越接近于单元额定阻抗，说明音箱的气密性越好。反之，谷的高度越高，也就是与额定阻抗的差距越大，说明音箱漏气越严重。
2。调谐良好的双峰形状是等高的。低频峰高，说明倒相管的口径偏大；高频峰高，说明倒相管的口径偏小。
3。箱体体积大，双峰之间的距离小；箱体体积小，双峰之间的距离大。

　　很多人，包括许多工程师都把这些方法应用在倒相管的调整中。但是，严格地说，除了第3点，前两点都不准确甚至是错误的，而第3点虽然没错，但对箱体的调整工作实际上没有什么指导意义。
　　以下用大家熟悉的lspcad做一些模拟，对这些方法进行讨论。

1。首先，谷的高度可以小于额定阻抗。把上面所说的”额定阻抗“换成”直流电阻“将合理得多，下图是一个peerless　8ohm单元在一个假定损耗很小的箱体上的阻抗模拟结果（QB3调准，Ql和Qa均为100，吸音棉为0），可以看到，谷的高度仅有6.3ohm左右，接近单元的Re，比额定阻抗8ohm小得多:

　

　　其次，影响谷的高度的主要因素是倒相箱系统的损耗。倒相箱的损耗主要有泄露损耗（Ql）、吸收损耗（Qa）和倒相管损耗（Qp）。虽然泄露损耗是主要的损耗，但不能由“泄露"两个字就以为是漏气决定的，箱壁的强度也有很大的影响。并且由于倒相箱普遍填充有吸声材料，后二者也可以是非常明显的。比如在上面的模拟中，把Ql和Qa分别设为7和30，谷的低点升高到7.8ohm左右，仍然低于额定阻抗，而吸音材料的量设为30%时，就上升到8.4ohm左右:


　　
2。关于双峰的高度，这里以lspcad自带的数据库中的peerless六寸半单元831975为例，做一个倒相箱设计模拟，按常用的QB3响应设计，得到下图的结果：


从图中可以看出，即使按较理想的QB3响应进行模拟，双峰仍然是不完全等高的。

在这个基础上，将通过延长倒相管长度，将箱体调谐频率降到与fs相等的41.3Hz，并少量填充吸音棉，可以使双峰等高：

其实可以假设一种理想状态，即箱系统没有任何损耗，并且箱体调谐频率fc=fs，双峰确实也是等高的。但是这种情况是不可能存在的。

现在保持其他参数不变，再延长倒相管长度，使fc进一步降低，可以看到双峰不等高了，低频峰低于高频峰：


反过来，缩短倒相管长度，使fc升高，低频峰就高于高频峰：

一般来说，fc≈fs时，双峰接近等高；当fc＜fs时，高频峰较高；当fc>fs时，低频峰较高。这样看来，双峰等高的原则应该是正确的？我们再改变单元的参数看看情况又是会是怎么样的。
现在仅改变这个单元的BL值，使Qes发生变化，Qts也会相应地改变，此时，箱体的fc/fs也要做出相应的调整。以下再按QB3响应设计：

这样，虽然调谐是合理的，但双峰不等高，低频峰又高了。


如果一定调整到双峰相等，反而得到调谐不良的结果：



反过来，如果单元具有较高的Q，设计制作良好的箱体常常（但不是一定）具有低于fs的fc，因此高频峰可能高于低频峰。

综合以上结果可以看出：
A：在fc接近fs时，双峰比较接近等高。fc明显小于fs时，高频峰较高；fc明显大于fs时，低频峰较高。双峰是否等高，主要与fc/fs有关。想要双峰等高很容易，把fc调到fs左右就行。

B：t/s参数不同的单元，需要不同的fc/fs，接近fs的fc并不总是理想的，这时良好的设计反而是得到不等高的阻抗双峰。

C：由于多数情况下，理想的fc/fs≠1，因此合理的双峰常常不等高，换句话说就是等高的双峰常常意味着调谐不良。


此外，必须提到，不同功率水平下，阻抗曲线的形状是不同的，峰谷的高度甚至峰谷的位置，都会随着功率水平发生明显的变化。以上的结果只有在功率很小时才成立，随着功率增大，最明显的变化就是低频峰的高度降低，这时候，原来不等高的可能变成等高，而等高的也会变成不等高。而吸音棉的增减也会影响双峰高度，等等。

总之，用双峰的高度等阻抗曲线的形状来判断倒相箱体调谐情况，不但没有指导意义，而且常常是错误的。至于倒相管长度与口径是密切相关的，那些常识方面的错误，就不提了。


那在调整中，阻抗曲线有什么用呢？主要可以用于两个方面的判断。
A.判断箱体的调谐情况是否符合设计预期。比如将初步完成的箱系统的阻抗曲线与模拟的进行比较，如果差异较大，可以据此寻找原因。具体过程可以参考D‘Appolito的《实用扬声器测量》。这里要注意的是，阻抗测量结果受测量电平影响很大，T/S参数测量时的信号电平以及最后实测时的电平都会造成这个差异，应该区别对待。
B.发现箱系统的异常谐振，对异常谐振进行处理。箱体内的驻波模式、箱壁甚至盆架对声波的反射、箱内隔板造成的类似二次倒相的异常谐振、以及箱壁的振动等都可能造成阻抗曲线上的异常谐振峰出现。比如这个帖中的情况：http://bbs.hifidiy.net/viewthrea ... ;page=1#pid13396354，出现了四个峰，如下图所示，提示可能存在两种不同原因的异常情况，增加吸音棉后消除了频率最高的小峰，但频率较低的谐振峰仍然没有完全解决。可以进一步进行一些调整，确定并解决问题。当然，多数的异常情况不会这么明显，需要认真测量与观察。

增加吸音材料前


增加吸音材料后

okra

要不大家自己先玩玩？

swm

没有图？

okra

回复 3# swm

刚才没传成功，现在应该没问题了吧？

ysmxie

很想知道，来一些有参数的单元模拟一下，大家好共同研究。最近比较关注群延迟，不知道是否比较重要？

okra

很想知道，来一些有参数的单元模拟一下，大家好共同研究。最近比较关注群延迟，不知道是否比较重要？
ysmxie 发表于 2011-8-30 22:44

lspcad中有很多单元的参数。

swm

前两点都有错？又来新问题了。

闭门自烧

1.谷的高度，也就是欧姆数值，越接近于单元额定阻抗，说明音箱的气密性越好。反之，谷的高度越高，也就是与额定阻抗的差距越大，说明音箱漏气越严重。
接近单元额定阻抗的欧姆数值是多少？差距是1、2欧？还是0.1、0.2欧？

pcello

1.谷的高度，也就是欧姆数值，越接近于单元额定阻抗，说明音箱的气密性越好。反之，谷的高度越高，也就是与 ...
闭门自烧 发表于 2011-8-30 23:07

    如果箱体比较大，那个谷的高度远大于阻抗的。

苯考拉

我的LSPCAD在WIN7上无法运行能不能请版主模拟一下谷的高度是不是与倒相管调谐频率有关？倒相管调谐频率越接近单元F0，谷的位置是不是越接近单元额定阻抗？

lj-b

占座，听课

kingcole

OK版最近科普辛苦了，赞一个，顺便进来学习一下

石头剪子布

关注，气密性的影响程度到底有多严重后果。怎样判断泄漏程度？

okra

1.谷的高度，也就是欧姆数值，越接近于单元额定阻抗，说明音箱的气密性越好。反之，谷的高度越高，也就是与 ...
闭门自烧 发表于 2011-8-30 23:07

那些书本没有说到具体数值。
一般是差个1,2ohm以上吧，0.1，0.2ohm的话，都接近许多测量方法的精度了。
关键还不是这个差多少的问题。

okra

如果箱体比较大，那个谷的高度远大于阻抗的。
pcello 发表于 2011-8-30 23:21

多大的箱体才是比较大呢？

感觉箱体的大小不是这个“谷的高度”主要的影响因素吧？

okra

我的LSPCAD在WIN7上无法运行能不能请版主模拟一下谷的高度是不是与倒相管调谐频率有关？倒相管调谐频率越 ...
苯考拉 发表于 2011-8-30 23:28

64位？换32位吧，我正用着。

zgtsang

fb就是倒相管与箱体共同组成的一个亥姆霍兹共鸣腔的谐振频率，简单地说，就是倒相箱的谐振频率，这个频率与单元的参数没有关系,对不？

zgtsang

1.谷的高度，也就是欧姆数值，越接近于单元额定阻抗，说明音箱的气密性越好。反之，谷的高度越高，也就是与 ...

网上的资料说箱体损耗大的谷的高度越高，箱体漏气只是造成箱体损耗大的原因之一，还有别的原因也会造成损耗，例如箱内壁的材料特性，内壁结构。不知道对不对

锥盆洗手

回复 1# okra
等待版主下文。

pcello

多大的箱体才是比较大呢？

感觉箱体的大小不是这个“谷的高度”主要的影响因素吧？
okra 发表于 2011-8-31 00:40

    是指比正常体积大的多的情况吧，实际上这种情况比较少，体积做小的比较多