解析聲學(xué)喇叭擴(kuò)音原理

季勁翔 季勁東

摘 要：喇叭的發(fā)明和應(yīng)用與聲學(xué)之間存在著密不可分的關(guān)系，無論是在古代還是在現(xiàn)代，喇叭這種以聲學(xué)知識(shí)為主要原理的揚(yáng)聲器都能夠?qū)θ藗冋５纳a(chǎn)生活產(chǎn)生一定的影響。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，越來越多的擴(kuò)音器以制作喇叭的聲學(xué)原理為基礎(chǔ)。本文以聲學(xué)喇叭為主要研究對象，著重對聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音原理進(jìn)行研究和分析，旨在進(jìn)一步提高我國揚(yáng)聲器的生產(chǎn)制作水平。

關(guān)鍵詞：聲學(xué)喇叭;擴(kuò)音原理;喇叭材料

前言：人們對精神文化需求的重視使得越來越多的文化娛樂活動(dòng)出現(xiàn)在，城市的發(fā)展過程中，無論是休閑娛樂場所的演出和宣傳需要，還是大型晚會(huì)節(jié)目的舞臺(tái)呈現(xiàn)效果，都需要依靠擴(kuò)音器來達(dá)到目的。這也是揚(yáng)聲器在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展過程中越來越重要的原因。對聲學(xué)喇叭這種擴(kuò)音器的擴(kuò)音原理進(jìn)行分析，對提高擴(kuò)音器的質(zhì)量、達(dá)到更好的擴(kuò)音效果具有重要的作用。

1.聲學(xué)喇叭

1.1喇叭的發(fā)展概況

喇叭從本質(zhì)上來說屬于管樂器的一種，其主要的作用就是放大聲音，從以往的木管材料到現(xiàn)階段大多數(shù)應(yīng)用的金屬材料，不斷變化發(fā)展的喇叭材質(zhì)也對喇叭的功能多樣化起到了推動(dòng)的作用。在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過程中，電力資源的廣泛應(yīng)用也對喇叭的制作方法產(chǎn)生了一定的影響[1]。與吹奏用的管樂器喇叭不同，現(xiàn)階段許多的喇叭大多是通過借助電子能量與磁場的互動(dòng)來實(shí)現(xiàn)聲音的呈現(xiàn)和變化的。作為揚(yáng)聲器的一種，喇叭在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過程中有著越來越廣泛的應(yīng)用。

1.2喇叭對于聲音的聚集原理

喇叭能夠放大聲音效果的作用主要依據(jù)的就是聲音的聚集原理，而在聚集聲音的過程中，喇叭事實(shí)上并不能真正的放大聲音，而是通過提高聲音的響度來實(shí)現(xiàn)作用的。而為了能夠更加有效、明顯的發(fā)揮聲音的聚集原理，喇叭大多是由一頭窄、一頭寬的空管來減少聲音在聚集過程中產(chǎn)生的擴(kuò)散效果[2]。這樣不僅能夠在同樣的空間內(nèi)將聲音有效的聚集到一處，還能夠降低其他位置的聲音效果進(jìn)而更好的體現(xiàn)喇叭的作用。而喇叭能夠發(fā)出聲音不僅僅因?yàn)橛醒葑嗾咛峁┑臍庀?，還主要依靠氣息在進(jìn)入空管內(nèi)時(shí)產(chǎn)生的振幅較小的高壓來實(shí)現(xiàn)對聲音和曲調(diào)的調(diào)節(jié)控制。

1.3不同的材料對聲音的匯聚原理

從物理學(xué)的角度來說，由于聲音本身在傳播的過程中會(huì)受到不同介質(zhì)的影響而呈現(xiàn)出不同的傳播速度，不同介質(zhì)的不同材料對聲音的傳播和吸收效果也存在著一定的差別。再加上聲音本身就是一種波動(dòng)或震動(dòng)的現(xiàn)象，不同介質(zhì)在傳播聲音的過程中產(chǎn)生的聲音質(zhì)量和效果也存在一定的差別。這種現(xiàn)象就會(huì)使得喇叭在制作過程中會(huì)因不同的材料而顯現(xiàn)出不同的聲音匯聚效果。且由于不同的材料在聲音傳播的過程中產(chǎn)生的共振頻率也有所區(qū)別，現(xiàn)階段人們主要以應(yīng)用金屬材料制成的喇叭為主，這種喇叭能夠在應(yīng)用的過程中呈現(xiàn)出更好的聲音效果。

2.聲學(xué)喇叭擴(kuò)音原理的具體分析

揚(yáng)聲器在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過程中有著重要的應(yīng)用，不同材料和質(zhì)量的揚(yáng)聲器在聲音的呈現(xiàn)效果方面有著很大的區(qū)別，喇叭作為揚(yáng)聲器的一種，其在制作和應(yīng)用過程中涉及到的聲學(xué)原理對提高揚(yáng)聲器的制作水平具有重要的作用。在對聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音原理進(jìn)行分析時(shí)，主要可以從以下幾個(gè)方面入手：

2.1喇叭的性質(zhì)對聲音傳播產(chǎn)生的影響

大多數(shù)喇叭都是以錐形呈現(xiàn)的，在對聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音原理進(jìn)行分析時(shí)，首先可以通過建立錐形喇叭模型的方式來對喇叭在實(shí)際應(yīng)用過程中受到的聲音氣流波動(dòng)以及產(chǎn)生的氣流效果進(jìn)行分析。喇叭的歷史發(fā)展過程已經(jīng)充分證實(shí)了喇叭的性質(zhì)對聲音的呈現(xiàn)和傳播效果產(chǎn)生的影響。喇叭在應(yīng)用過程中主要是以空管與氣流之間的振動(dòng)和高壓來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)音作用的，在經(jīng)過大量的應(yīng)用和實(shí)踐之后，人們逐漸發(fā)現(xiàn)喇叭空管的長短以及喇叭口的寬窄程度會(huì)對喇叭的擴(kuò)音效果產(chǎn)生較大的影響，越長的喇叭和越窄的喇叭口能夠更好的發(fā)揮擴(kuò)音功能。而與其他類型的樂器和揚(yáng)聲器的制作過程相比，聲學(xué)喇叭的制作過程比較簡單，要想在制作聲學(xué)喇叭的過程中保證喇叭的擴(kuò)音效果，可以直接從喇叭的長度和喇叭口的寬窄程度方面入手。因而在生產(chǎn)制作聲學(xué)喇叭的過程中，首先可以通過錐形喇叭模型的建立以及具體參數(shù)的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)對聲學(xué)喇叭性能的不斷優(yōu)化。

2.2聲學(xué)喇叭與電喇叭之間的差異

在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過程中，電力資源以及電子信息設(shè)備的應(yīng)用在改變?nèi)藗兩罘绞降耐瑫r(shí)，各種文化建設(shè)活動(dòng)的開展也對喇叭的擴(kuò)音效果提出了更高的要求。現(xiàn)階段我國應(yīng)用于各種大型的文化建設(shè)活動(dòng)的喇叭以電喇叭為主，這種類型的喇叭主要是通過將電信號轉(zhuǎn)換成聲音來實(shí)現(xiàn)聲音的傳播和擴(kuò)散功能。而聲學(xué)喇叭在應(yīng)用的過程中，則主要依據(jù)的是聲音在喇叭管內(nèi)壁因反復(fù)折射和衍射而聚集起來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對聲音的音調(diào)、響度以及強(qiáng)度等性質(zhì)的改變。而在這個(gè)過程中，由于聲音在不同的反射和折射過程中的狀態(tài)并不穩(wěn)定，因而在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的過程中，往往會(huì)導(dǎo)致理論的聲音變化頻率與實(shí)際的聲音變化頻率存在一定的區(qū)別?；诼晫W(xué)喇叭與電喇叭的這種擴(kuò)聲原理差異，在對聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析時(shí)，為了盡量減少實(shí)驗(yàn)誤差，就需要提高在進(jìn)行聲學(xué)喇叭擴(kuò)音原理實(shí)驗(yàn)中各種儀器設(shè)備的精確程度，并對實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)參數(shù)的變化進(jìn)行及時(shí)的記錄，這樣才能夠得到更加準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.3聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音效果會(huì)受到不同環(huán)境的影響

由于聲音本身在傳播過程中就會(huì)受到不同介質(zhì)的影響，在對聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音效果進(jìn)行研究和分析時(shí)，就要重點(diǎn)針對在不同環(huán)境下聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音效果差異進(jìn)行研究。聲學(xué)喇叭從本質(zhì)上來說就是喇叭這種管樂器的優(yōu)化和升級，聲學(xué)喇叭在實(shí)際的應(yīng)用過程中會(huì)受到周圍環(huán)境的聲音響度、氣候條件以及空間密閉性的影響。因而在對聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析的過程中，首先就要保證整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程處于安靜、密閉的環(huán)境之內(nèi)，且還要對喇叭以及揚(yáng)聲器之間的位置進(jìn)行合理的調(diào)整，讓聲學(xué)喇叭能夠在實(shí)驗(yàn)的過程中獲得更加精確的實(shí)驗(yàn)效果。而在具體對聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要需要對不同性質(zhì)的聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音效果以及不同材料的聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析。而在對具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果繼續(xù)分析時(shí)，為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以應(yīng)用差值法來對比實(shí)驗(yàn)的不同結(jié)果。

2.4聲學(xué)喇叭的未來研發(fā)和制作方向

聲音是物理學(xué)中非常重要的一種基礎(chǔ)知識(shí)和原理，喇叭本身作為一種能夠傳播聲音、擴(kuò)大聲音傳播效果的樂器，逐漸被用于除演奏之外的人們的日常生活當(dāng)中。聲學(xué)喇叭主要應(yīng)用的擴(kuò)音原理是在喇叭應(yīng)用原理上的調(diào)整和優(yōu)化，通過對聲學(xué)喇叭擴(kuò)音原理的具體分析，不僅能夠?yàn)楝F(xiàn)階段我國生產(chǎn)和制作揚(yáng)聲器提供一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)，還能夠從聲音傳播的本質(zhì)出發(fā)來對揚(yáng)聲器的功能和制作原理進(jìn)行改善和調(diào)整。而由于聲學(xué)喇叭的擴(kuò)音效果會(huì)受到喇叭長短以及張角大小的影響，在對聲學(xué)喇叭以及揚(yáng)聲器進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)和研發(fā)制作過程中，為了能夠更好的達(dá)到擴(kuò)音效果，就需要對喇叭的長短以及張角的大小進(jìn)行合理的調(diào)整，讓其能夠滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)群蛽P(yáng)聲器擴(kuò)音功能的需求。

結(jié)論：綜上所述，聲學(xué)原理的有效運(yùn)用會(huì)對喇叭的擴(kuò)音效果產(chǎn)生重要的影響?，F(xiàn)階段，伴隨著城市和社會(huì)的和諧穩(wěn)定發(fā)展，喇叭作為一種能夠傳遞聲音效果的擴(kuò)音器，對滿足城市文化建設(shè)的需要和豐富人們的精神生活需求具有重要的作用。對聲學(xué)喇叭擴(kuò)音原理的具體研究，不僅能夠?yàn)槲覈哔|(zhì)量的喇叭制作提供一定的借鑒和創(chuàng)新思路，還能夠在一定程度上促進(jìn)我國物理學(xué)研究事業(yè)的發(fā)展。

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