概述
喇叭在产品中几乎随处可见,比如耳机、手机、PAD、电视、个人电脑、轿车、儿童玩具等,内部结构布局(如扬声器位置、腔体容积、隔音分区)直接影响声音传播路径、共振频率和音质表现。出音孔形状面积也会影响到音量。
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喇叭基本构成
现在市面上喇叭大多数都是动圈式,其机构组成通常如下。
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喇叭出音原理
当喇叭接收由讯源设备输出的电讯号后,电流通过单元上的线圈,电流的正负电使单体上的线圈产上磁场反应,音圈的往复运动带动振膜(通常为圆锥形或球顶形的轻质材料,如纸、塑料或金属)前后振动,推动空气产生疏密波(声波)。音频电流的大小和方向随时间变化的声波和气流,就会发出各种声音了。
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振膜不同频率的振动激发空气传导入耳
喇叭限位
为防止喇叭移动,需要在壳体上做结构限位,限位骨位四周喇叭间隙为0.1mm,限位高度需要确保点胶高度。
20喇叭(1W)参考设计:配合直径20.3mm;30/2030喇叭(2W)参考设计:配合直径30.3mm,加胶拔模1度,拔模后单边间隙在0.1mm左右;喇叭表面与壳体内表面确保间隙0.8~1.2mm,避免振动膜工作时碰到壳体。
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喇叭的固定
1、采用胶水固定,利用点胶机或者手工胶枪将胶水点胶于喇叭后音腔周边,既起到密封又起到防水的作用,在户外产品上使用比较多。
2、采用螺钉固定方式,利用带介质的螺钉直接锁住单体喇叭,或者用自攻螺钉直接将带枪体的喇叭固定在壳体上(腔体前后常采用超声现成封闭BOX)。
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音腔结构
喇叭是处理声音的元器件,需要密封音腔,防止声音泄漏,如果音腔未密封好会造成音质差,喇叭声音小等问题。喇叭音腔分前音腔和后音腔,密封音腔的方法一般是用骨位压紧泡棉密封,密封音腔的骨位必须是平整的面,且不能有破孔。后音腔密封可以提高喇叭音质,主要影响声音的低频部分,让声音有共鸣感和立体感,预留空间体积尽可能大。
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音腔设计要点
1、音腔设计要求:后音腔尽量大,前音腔要尽量小(扬声器曲线在理想的情况下)但由于扬声器参数的缺陷前腔要为声音形成一个高频共振,使声音干净,前腔高度应在1.5mm-3.5mm之间。
2、电池槽,卡槽孔要远离手机扬声器。
3、前后腔要完全隔开,做好密封。
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出音孔和防尘网
1、出音面积的大小直接影响声音的大小,过小会造成播放声音小与音质差,过大会造成喇叭声音不集中,音质差。喇叭的出音面积按照喇叭规格书,如没有,可做到喇叭本身面积的10%--15%。出声孔孔径建议 0.8-1.5mm,过渡需平滑且避免居中布局以减少高频噪声。
2、防尘网主要有两个作用,防止灰尘和削弱低频峰值,以保护SPEAKER。建议采用300目左右的防尘网。防尘网的材料有尼龙网,无纺布,厚度采用0.1mm,通过双面胶固定于壳体。
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其他常用声学器件
1、麦克风(Mic):将声波的机械振动转换为电信号,用于声音采集,是语音交互、通话等场景的关键元件。
2、受话器(Receiver):将电信号转化为可听声波,主要应用于手机听筒、耳机等设备,与扬声器形成互补,相比扬声器,受话器体积更小,适配微型穿戴设备(如TWS耳机)的精密结构。
3、蜂鸣器:利用压电效应或电磁驱动生成提示音集成于家电、安防设备中实现警报或状态反馈。
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总结
喇叭等声学器件结构设计中,需重点关注以下核心问题:
声学性能--腔体尺寸、出音孔及材料需优化声学阻抗,避免驻波和谐振失真(不同声学器件要求不一样)。
机械稳定性--结构需承受振动冲击,避免部件松动或共振,支架/悬挂系统(如弹波、折环)设计需平衡刚性与顺性。
散热管理--大功率下音圈发热需通过磁路通风或导热材料散热,防止热变形影响性能。密封与隔振--腔体密封性影响低频响应,隔离外部振动传递(如通过橡胶垫)环境适应性--防水防尘设计(如IP等级)及温湿度耐受性(如涂层防潮)
简言之,需平衡声学、机械、美学及可制造性需求。
