阻抗頻率特性與敲擊信號

芻狗

在昨天，通過掃頻的方法分別測量了兩個動圈式揚聲器在不同頻率下的阻抗。 兩個揚聲器中小型揚聲器， 直流阻抗為4歐姆。 另外一個是大型低頻揚聲器，直流電阻為8歐姆。 前天，通過施加階躍電壓測量了揚聲器單位沖激響應(yīng)信號。 通常情況下， 揚聲器可以看成一個近似線性時不變系統(tǒng)。 它的單位沖激響應(yīng)信號的傅里葉變換， 應(yīng)該對應(yīng)它的頻率特性。 下面就利用實際測量的數(shù)據(jù)， 來分析它們之間的關(guān)系。

01 沖激響應(yīng)

一、前言

在昨天，通過掃頻的方法分別測量了兩個動圈式揚聲器在不同頻率下的阻抗。 兩個揚聲器中小型揚聲器， 直流阻抗為4歐姆。 另外一個是大型低頻揚聲器，直流電阻為8歐姆。 前天，通過施加階躍電壓測量了揚聲器單位沖激響應(yīng)信號。 通常情況下， 揚聲器可以看成一個近似線性時不變系統(tǒng)。 它的單位沖激響應(yīng)信號的傅里葉變換， 應(yīng)該對應(yīng)它的頻率特性。 下面就利用實際測量的數(shù)據(jù)， 來分析它們之間的關(guān)系。

圖1.1.1 揚聲器的阻抗頻率特性與敲擊振蕩信號

二、分析結(jié)果

1、小型揚聲器

找元器件現(xiàn)貨上唯樣商城!這里小型揚聲器單位沖激響應(yīng)數(shù)據(jù)，  利用曲線擬合可以獲得該型號的衰減振蕩信號參數(shù)。 通過參數(shù)C可以計算出 信號的自由振蕩頻率， 頻率數(shù)值為 158.31Hz。

圖1.2.1 單位沖激響應(yīng)波形建模

利用掃頻的方式測量揚聲器的阻抗頻率特性， 對應(yīng)阻抗最大值的頻率 是揚聲器的諧振頻率， 它的數(shù)值為140.51Hz。 相比于單位沖激響應(yīng)的振蕩頻率來說， 揚聲器的諧振頻率要小。

圖1.2.2 阻抗諧振頻率與單位沖激響應(yīng)振蕩頻率

我們知道系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)的傅里葉變換對應(yīng)著系統(tǒng)的幅頻特性。 利用信號的數(shù)學(xué)表達式， 求取信號的FFT。繪制出結(jié)果的幅度譜。 可以看到它與前面通過掃頻獲得揚聲器的阻抗曲線形狀非常接近。   雖然形狀很接近， 但是峰值對應(yīng)的頻率卻相差比較大。 究其原因，有可能是測量揚聲器的運動的單位沖激響應(yīng)是在外部不連接放大器的情況下測量的， 而揚聲器掃頻測量的時候則是在連接有功放情況下測量的，  此時有可能線圈感應(yīng)與外界驅(qū)動電路形成回路產(chǎn)生阻尼，使得諧振頻率降低了。

圖1.2.3 沖激響應(yīng)信號的傅里葉變換幅度譜

2、大型揚聲器

這是大型揚聲器通過掃頻方式測量得到的阻抗頻率特性。 諧振頻率為48.34Hz。 通過施加階躍電壓信號，可以測量得到揚聲器的單位沖激響應(yīng)信號。 求取該信號的衰減指數(shù)函數(shù)參數(shù)。 通過頻率參數(shù)C， 可以計算出振蕩頻率為47.85Hz。 這就與揚聲器的阻抗峰值對應(yīng)的頻率相差不多了。 這應(yīng)該是由于大型揚聲器紙盆質(zhì)量比較大， 線圈阻尼對諧振頻率的影響不大。

圖1.2.4 大型揚聲器阻抗特性與沖擊振蕩信號

總結(jié)

本文對兩款揚聲器的敲擊信號與它的阻抗頻率特性進行分析， 對于大型揚聲器來說，從單位沖激響應(yīng)信號所得到的振蕩頻率與最大阻抗對應(yīng)的諧振頻率是相同的。 對于小型揚聲器由于受到線圈的阻尼，阻抗最大值對應(yīng)的頻率小于敲擊對應(yīng)的振蕩頻率。

參考資料

[1]揚聲器的單位沖激響應(yīng)信號建模

[2]如何獲得揚聲器完美的單位沖激響應(yīng)？

[3]揚聲器的阻抗頻率特性