論阻抗測試在音響生產(chǎn)中的應(yīng)用

黃淑圓

【關(guān)鍵詞】音響阻抗 密封性 產(chǎn)品檢出率 檢出效率

按箱體結(jié)構(gòu)來分，音響可分為敞開式音響，封閉式音響，導(dǎo)向式音響，立體聲音響。

封閉式音響是只將喇叭單元UNIT外露，其余部分全部封閉在箱體內(nèi)，喇叭單元UNIT紙盆前后被分離成兩個互不通氣的空間，即一個是無限大的箱外空間，一個是具有一定容積的密封箱體內(nèi)空間，消除了喇叭單元UNIT紙盆前后的短路及干涉現(xiàn)象。但是由于箱體密封，紙盆振動會使箱體內(nèi)的空氣產(chǎn)生反復(fù)的壓縮和膨脹過程，所以在箱體內(nèi)部放置吸音棉來吸收喇叭單元UNIT在振動時前后聲波，同時也要保證箱體內(nèi)各部分有足夠的強(qiáng)度及密封性能。

音響的密封性可以通過測試音響的頻率響應(yīng)曲線進(jìn)行判斷。頻率相應(yīng)曲線的測試在消音室進(jìn)行，測試條件1W/1M，輸入脈沖電壓，喇叭隨頻率振動產(chǎn)生不同的聲壓，麥克風(fēng)里的電容傳聲器通過接收信號并反應(yīng)到計算機(jī)上。要在消音室測試的環(huán)境要求對于大批量生產(chǎn)而言，就不切實際了，不僅需要花費巨大的人力財力及物力，而且檢測效率低下。為了確保音響高保真HIFI音質(zhì)的同時，提高不良品檢出率及檢出效率，在生產(chǎn)時，我們運用音質(zhì)測試系統(tǒng)DATS（Dayton Audio Test System）進(jìn)行測試，此系統(tǒng)只需要可以生產(chǎn)線的添加一個工位即可，檢出率100%，檢出效率高。

1 音響阻抗的定義及響應(yīng)曲線

1.1 標(biāo)稱阻抗

在IMP頻率阻抗曲線中，共振頻率之后的第一個阻抗波谷所對應(yīng)的阻抗值，為標(biāo)稱阻抗，如圖1中的A點。一般的標(biāo)稱阻抗選擇4/8/16ohm中的一個，并規(guī)定標(biāo)稱阻抗值不能與這一數(shù)值有20%的偏差，標(biāo)稱阻抗是確定放大器供給功率時的基準(zhǔn)值。

在組合揚聲器的情況下，由于中音或者高音的阻抗關(guān)系，或者由于分頻網(wǎng)絡(luò)共振的關(guān)系，會出現(xiàn)阻抗比標(biāo)稱阻抗低的頻率。由于晶體管放大器在負(fù)載阻抗過低時容易超負(fù)載，是不合適的，所以根據(jù)一般生產(chǎn)經(jīng)驗規(guī)定，在任何頻率時，電阻抗都不能比標(biāo)稱阻抗低20%以上，如圖2。

1.2 頻率響應(yīng)曲線

頻率響應(yīng)曲線見圖3曲線2所示。該曲線通過在消音室測試，測試條件1W/1M，輸入脈沖電壓，喇叭隨頻率振動而產(chǎn)生不同的聲壓，麥克風(fēng)里的電容傳聲器通過接收反應(yīng)到計算機(jī)上。從圖上可得到3個參數(shù)。平均聲壓級/ 有效范圍頻率/揚聲器的頻響不均勻度。

（1）平均聲壓級：1W/1M，1Khz的聲壓級。

（2）有效頻率范圍：平均聲壓級下降10dB后，與頻率響應(yīng)參數(shù)相交的兩點所對應(yīng)的頻率。

（3）揚聲器的不均勻度：在有效頻率范圍內(nèi)，聲壓最大值跟最小值的差。國際電工委員會IEC581-7公告規(guī)定高保真揚聲器系統(tǒng)（音響系統(tǒng)）在100Hz-8KHz的不均勻度要<8dB。

1.3 阻抗頻率曲線

阻抗=音圈的直流電阻+音圈的電感（感抗）。

由圖3曲線2為阻抗頻率曲線，從圖3中可知，在低頻段跟中頻段，由于頻率較低，電感很小，感抗可以忽略，所以揚聲器的阻抗大都接近音圈的直流電阻值，而揚聲器的標(biāo)稱阻抗值即在此頻段內(nèi)測出的。而在高頻段，音圈的感抗已不能忽略，所以通常高頻段時，揚聲器的阻抗比標(biāo)稱阻抗值高，曲線2在高頻段往上翹起。

2 音響阻抗測試在音響生產(chǎn)中的應(yīng)用

音響產(chǎn)品的一體化和360°環(huán)繞音效以及外觀結(jié)構(gòu)新穎等已經(jīng)成為音響產(chǎn)品的潮流趨勢。為滿足新穎外觀及高保真音質(zhì)，在大批量生產(chǎn)密封性音響時，為提高產(chǎn)品不良檢出率，提高產(chǎn)品品質(zhì)，可以在生產(chǎn)線導(dǎo)入音頻測試系統(tǒng)DATS（Dayton Audio Test system）。該工作原理是基于封閉性音響的阻抗特性曲線，當(dāng)存在喇叭單元單品不良或者因作業(yè)性不良而導(dǎo)致的密封性問題和接觸不良問題時，該不良品阻抗曲線Zmax值比基準(zhǔn)值高或者低，一般產(chǎn)生不良時，Zmax值是低于基準(zhǔn)值的。而這個音響的基準(zhǔn)值的取得通過試產(chǎn)階段測試收集數(shù)據(jù)并分析總結(jié)而得出的。在小批量生產(chǎn)時，通過音響產(chǎn)品進(jìn)行阻抗測試并記錄數(shù)據(jù)及統(tǒng)計分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)異常的時候，產(chǎn)品檢出并進(jìn)行原因分析及記錄問題，之后再通過一次小批量樣品制作對該音響阻抗基準(zhǔn)值進(jìn)行驗證。通過對兩次的試產(chǎn)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，制定出該音響產(chǎn)品的Zmax基準(zhǔn)值。

我們以三星藍(lán)牙無線觸摸式控制音箱WAM1500為例，該款音響的底部跟頂端分別有一個中音喇叭單元UNIT及高音喇叭單元UNIT，內(nèi)部為封閉性音響箱體，采用三星自家的Ring Radiator技術(shù)，實現(xiàn)360°音質(zhì)環(huán)繞。圖5為該款封閉性音響的阻抗測試數(shù)據(jù)及其基準(zhǔn)值，即阻抗基準(zhǔn)值Zmax為38.4Ω。

在基準(zhǔn)值設(shè)定了之后，當(dāng)測試產(chǎn)品阻抗高于基準(zhǔn)阻抗時，測試結(jié)果為良品，圖6為測試合格界面（PASS）。

而測試產(chǎn)品阻抗低于基準(zhǔn)阻抗時，測試結(jié)果為不良品，圖7為測試產(chǎn)品為不良品的測試結(jié)果界面（FAIL）。

音頻測試系統(tǒng)DATS（Dayton Audio Test system）在生產(chǎn)線的應(yīng)用，確保封閉性音響的密封性成為可能，不僅具有高檢出效率，檢出率100%，而且提高了產(chǎn)品品質(zhì)。

3 結(jié)語

音響產(chǎn)品的一個最重要的要求就是在不失真的狀態(tài)下最大限度的重放聲音，以使我們的產(chǎn)品表現(xiàn)的聲音盡可能達(dá)到原音基準(zhǔn)。使消費者在家里也能感受到音樂現(xiàn)場的空間感和立體感。如果產(chǎn)品出現(xiàn)密封性不好的話，音質(zhì)就會大打折扣。

對于音響箱體是密封性的，為了確保因生產(chǎn)作業(yè)不良及單體喇叭單元UNIT不良而引起的音質(zhì)不良，通過多次小批量生產(chǎn)的數(shù)據(jù)收集及分析，從而確定該音響產(chǎn)品的音響基準(zhǔn)阻抗。音頻測試系統(tǒng)DATS（Dayton Audio Test system）在批量生產(chǎn)時的應(yīng)用，提高的產(chǎn)品檢出率及檢出效率，大大節(jié)約人力物力，確保生產(chǎn)出高保真HIFI音質(zhì)的音響，提高了音響產(chǎn)品品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]王以真，吳光感譯.（日）山本武夫著.揚聲器系統(tǒng)上冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，1977.

[2]郭聰.音響技術(shù)中英合唱經(jīng)典作品音樂會賞析[J].惠州三星電子，2012（04）.