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士官
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发表于 2007-4-24 17:12
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[技术帖(其他)] 我来谈谈障板的设计（偷师的）
交流电, 高频, 隔离, 喇叭, 平衡
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先来说一下障板设计的原理：
喇叭纸盆向前后移动时,使空气也跟着移动,当纸盆向前移动时,纸盆前方空气被压缩,同时在纸盆后方的空气变的较稀疏,当然被压缩的空气,必须求得平衡,而纸盆后方空气恰好比较稀疏,因此空气顺着纸盆边缘由前方流向后方,使得纸盆前后方达到压力平衡,特别在低频的时候,空气向四周很平均向后流动,但在高频时候就比较不明显,因为高频如同光柱向前发散,所以要防止低频空气流向后方,就需设法使前后空气隔离,因此就在喇叭周围加上如图一的障板,来使喇叭发出较低的频率。
在喇叭线圈里通过的电流是交流电,它的波形是复杂的,但是可以用简单的波形像图二来表示,我们知道纸盆是跟电流的变动而变动,那么空气的压力也是照着这波形而变动的,如果以纸盆前面的空气压力来说,当电流从1到2的时候,压力是在增加,比正常压力高,从2到3它是减退到正常,从3到4它的压力是减少到比正常小,4到5是从比正常小的压力回复到正常,因此在纸盆前面的空气,每一完全周期经过四次不同的改变,也就是纸盆一个向前向后的移动。
如果通过线圈电流的频率是100Hz(Hz:次/每秒),那么纸盆在一每秒就有100次的4个变动,或者说400次变动,我们知道声音的速度是每秒343公尺,因此在一个100Hz音波空气压力,每一变动需要1/400秒,所以这压力声波将行经343/400=0.8575公尺,如果就让这压力声波直接流过纸盆边缘,那么声波强度将会大大减弱,如果设法将这压力声波行经0.8575公尺,也就是1/400秒后再流到纸盆的另一方,也就在压力声波的一个改变,因此当前面的压力声波到达后面的时候,恰巧纸盆后面改变它的移动方向而产生压力声波,两个声波产生碰上非但不中和,强度反而相互增加,进而得到比较响亮的声音。
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频率是这样的
2007-4-24 17:18
因此我们可以推算出障板直径的公式:
D=v/4f
D: 障板直径(公尺)
f:所要的最低频率(Hz)
v:声波速率,以室温343公尺/秒计算
例如:我们需要最低频率是100Hz,那么障板直径需要多大?
D=343/(4X100)=0.8575公尺
（见图一）
下载 (5.18 KB)
图一：障板原理及计算方式
2007-4-24 17:12
简单一句话，因为有相位差导致相位相消干涉，这就是我们做障板所需要的一个优点。
至于障板的声音很干净，那是因为另一个原因，自己还没有完全体会出来，不能乱说。
如上同时也产生了一个问题，180度的相位差引起的相位相消干涉，导致在相应曲线上有一个谷底，为了避免这个缺点，诸位大佬采用了如下的障板设计，有黄金分割的那种：设计公式 W＝100/f（见图二）
下载 (2.85 KB)
图二：黄金分割的障板设计
2007-4-24 17:12
当然了，我们也可以采用另外一种设计方式，不需要把障板做成成方形或者正方形，让它凸出来一块也是可以的，呵呵。这样的做法简单一句话就是为了避免声波在某个频率点强烈干涉。
障板也不是全能的，难以解决的是低频的问题。理论上讲障板的截至频率选在单元的谐振频率处是最好的。障板太大也没有意义，因为即便是无限大，在单元的谐振频率以下还是效率相当差，但是也不能太小，太小则损失低频。
呵呵，中国古老的中庸之道障板上面也是体现无疑。
ps：理论的东西是偷师来的，自己考证不出来。附加的话是自己的，不知道是否正确。单从障板设计上而言，应该就是这个脉络，这样大家应该会清晰一些。
[ 本帖最后由 huntsaints 于 2007-4-24 17:18 编辑 ]
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有胆有识
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中尉
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发表于 2007-4-24 17:41
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好贴^^^收藏有空慢慢看
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交由非不慎
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发表于 2007-4-24 22:04
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如获至宝
准备设计和制作不对称折叠设计的大障板,虽然T版老大也说过这样的问题,还是要认真研读.
修心不修口,戒淫欲不戒声色
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12wanglio
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发表于 2007-4-24 22:42
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是樟板大学樟板糸的.够专业.
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turboguy2
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turboguy2
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发表于 2007-4-25 12:06
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huntsaints老兄的详细解释真的非常直观和准确，让人佩服
至于障板设计成正方形或者黄金分割，应该是针对每个频率的：虽然可以想像高频是受到影响最小的，但是，喇叭到障板边缘的距离还可能是某个频率波长的N倍，那么，相位一样可以是同相的增强或者反相的抵消，而喇叭位置的选择其实就是尽量打散这个增强和抵消的频率，让它尽量分布均衡，理论和实践都证明，正方形是最佳的障板形状。
图二的方式其实是最简单的、适合于很大的障板的空位设计方法，小障板时产生的谐振可能很强。
有关低频的问题，比如16hz，需要的障板尺寸就是大于5.37米（可以是障板对角线的长度），就足够正确的放出16hz，所以，低频的解决在障板也不是难事，并且是和低频需要的空间相配合的：如果房间的一个边小于344//16/2=10.75米，就是16hz的半个波长，那么，要实际听到16hz也是不可能的。如果房间的一个边长大于10.75米，安装障板就可以完整的体现16hz的低频，并且是非常正确的。当然，低于16hz的频率，5.37m的障板还是会发生谐振。IEC的最大的障板给出的是3.×3.7米，估计最低测量频率是20hz吧。
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goubao528
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发表于 2007-4-25 12:19
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好~学习
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hzxiangcl
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发表于 2007-4-25 14:52
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回复 #5 turboguy 的帖子
呵呵，T版深入说了，其实本来我也想多偷师一点来发帖的，这样省事了，免得我献丑，呵呵。
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jbl4343
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gauss20000
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