自己制作超低音音箱

这就是本次DIY所使用的PEERLESS XLS10 10"扬声器

    一只典型扬声器的振幅（或称作偏移量）一般为+/-8mm，如果将这个幅度增大，扬声器虽然还能工作，但是由于音圈已不完全处在磁场范围内，故而扬声器会进入非线性工作区，进而发生声音的非线性失真。这显然是我们不希望看到的，因为它使得原始音频当中出现了新的频率成分，从而改变了原来的面貌。但是简单的增加锥形纸盆的锥径长度也不是解决问题的办法，因为纸盆需要达到一定的刚度才能确保整体一致的振动，否则就会出现锥形中心部分与边缘振动不同步的状况。显然纸盆越大，就需要越强的磁场和声圈来驱动其振动，这样出现振动不同步的可能性也就越大。一般来说，15"已经是使用常规材料、常规工艺制造纸盆尺寸的极限了。在我们今天的DIY工作中，根据需要，可以选用10"或者12"纸盆的扬声器，它们都可以在精确度、纸盆有效面积和最大声压级这几个指标中取得相对的平衡，基本满足我们的要求。

    选择一款合适的10"或者12"扬声器绝非一件容易的事情，因为目前出现的扬声器种类众多，各有所长。所以首先我们要明确选材的标准，这对于判断扬声器的指标是否符合我们的要求非常重要。我们将设计要求罗列如下：

1. 紧凑设计，纸盆的尺寸需要外壳拥有30升容积
2. 封闭型音箱或者有导向孔箱体，或者无源辐射器箱体
3. 带有放大器均衡和有源滤波器的有源音箱系统
4. 可在最大声压级达到100 dB的状态下使声音频率下潜到
5. 整套系统的总体造价控制在800美元（约700欧元）以内

    我们所寻找的10"或12"扬声器需要有较大的振动幅度，可以带动更多的空气振动，但是它同时还需要装备有足够强劲的音圈和磁场系统以保证灵敏度达到要求。同时其还必须拥有一个很低的谐振频率，低等效容积和低Q值，这样一来，它才既能够装进一个相对较小的外壳当中，又能够提供准确和足够深度的低音下潜。经过一番挑选，我们认为了Peerless出品的 XLS10 (830452)和XLS12 (830500)基本符合我们的要求。根据它们的型号您应该可以看出，前者为10"扬声器，而后者为12"的。我们最终选择了10"扬声器XLS10。那么为什么选择它呢？还有我们的30升有效容积音箱是怎么设计的呢？别急，下面您就将看到。

30升容积箱体设计的理论基础（上）

    实际上，将音箱外壳设计成密封式的并不利于低音效果的还原，因为它会使得滚降幅度达到12dB/oct，在-3dB点(F3, fsb)之下。这就意味着声压级会在-3dB点之前迅速衰降。但是实际上滚降在很大程度上决定于外壳的响度与扬声器Q值的乘积，Q值越低则滚降幅度越低。不过密闭型外壳也有一些优点，刚好可以适用于我们今天的设计。例如低Q值的扬声器在小型密闭外壳当中往往可以提供高速和准确的响应，从而可以为追踪音频变化提供帮助。除此之外，密闭外壳可以阻碍空气流动，从而对于限制纸盆在低频范围内的振动幅度也有一定的作用。将XLS10装入30升容积外壳意味着总质量因数，即扬声器的Q值和外壳结合的参数要下降到0.3。而通常这个参数在0.5到0.7之间才是理论上在密闭型音箱中准确还原低频分量的指标。因此在这个音箱当中F3值应当达到78Hz而同时需要一个非常低的Q值，这样频率范围才能向下扩展到需求的范围，同时频率响应曲线的斜率也要下降到- 6db/octave以下。

    为了证实XLS10能够在密闭音箱中达到其它一些需求，我们还需要进行模拟计算，不过这次是针对电源输入功率的预计。我们需要的声压级是20Hz 100dB。而XLS10的额定输入功率是300瓦。但是这个数值意味着如果我们不调整扬声器最大振幅的话，根本达不到设计的要求。显然扬声器需要工作在最大振幅之下。下面两张图片分别说明了在300瓦输入功率下频率与声压级和振幅的关系：

    在第二张图片上可以看到，在频率到达30Hz点时扬声器已到达线性工作的最大振幅，在20Hz时振幅达到17.4mm，已经越过了线性工作范围。因而为了确保扬声器线性工作，总质量因数必须达到0.3，然而此时XLS10无法在密闭30升音箱中在20Hz时达到100db声压级。同样也可以试用60升音箱，将音量加倍，或者使用15升音箱，将音量减半，得到的结果时相同的。显然下一步我们需要试用的是带有导向孔的音箱外壳，在同等音量下，看一看能否得到更理想的结果。
30容积箱体设计的理论基础（中）
    一个带有导向孔的，或者叫做低音反射音箱具有通过调谐孔扩展低频响应范围的功能。这个调谐孔和扬声器协调工作以使之达到更低的频响范围。实质上当从调谐孔（即导向孔）发出的声波与从扬声器发出的声波在频响范围或更低的范围内是同相位时，这样就起到了将低频分量输出放大的作用，同时，由于这种放大作用的存在，可以使得扬声器工作幅度的下降得以实现。不过缺点是，当这个声波与扬声器振动的声波发生180度的反相时，理论上声波将被全部衰耗掉，而实际上也将受到很大的衰减，这就使得扬声器振幅必须加大。而另外一个缺点就是这种方式提升了谐振频率的阻抗，这使得声圈的工作温度大大增加，同时有可能引入谐波失真。幸好在我们的工作过程中，XLS10扬声器没有遭受到这些不利因素的困扰，其通风性能良好的四层全铝音圈使得上述因素的影响降低到了最小。

    将XLS10装入30升有效容积的外壳意味着导向孔的最大直径将受到限制，因为其大小必须符合外壳尺寸的要求。当然如果是一个较长的导向孔可以通过弯曲的方式置入外壳之内，但是这样会增加设计的复杂程度。除去端口的长度我们还需要使用加倍扩张的导向孔来防止端口引入的噪声带来的影响，因为这个噪声对于声压级的影响非常强烈，有可能使得整个设计前功尽弃。为了得到一个平坦的频率响应曲线，我们建议将导向孔输出的频率调谐在25Hz为佳，此时系统的频响曲线如下图所示： 本文出自家电维修网: http://www.bjjdwx.com/wz/2008-12-01/1037.html欢迎转载，转载请保留链接。