揚聲器（loudspeaker）又稱喇叭，是一種常用的電聲轉(zhuǎn)換器件1924年由Rice和Kellogg首次申請專利，這也是現(xiàn)代揚聲器的雛形。1930年，博斯特威克制造了高頻喇叭揚聲器，8年后，“勵磁式”揚聲器被“永磁式”揚聲器所取代。20世紀(jì)中后期，揚聲器在提高質(zhì)量、在普及率電聲理論測量技術(shù)等方面取得了諸多成果。到2019年，非線性模型、主動控制系統(tǒng)、MEMS揚聲器音質(zhì)評價等理論和技術(shù)的日趨成熟和廣泛應(yīng)用，揚聲器領(lǐng)域面臨新的挑戰(zhàn)和機遇。

揚聲器通常包含一個振膜、磁場、音圈、磁路等主要部件，其工作原理是將電能轉(zhuǎn)化為聲能，將電信號轉(zhuǎn)化為聲波，主要技術(shù)指標(biāo)是功率、額定阻抗、靈敏度等。揚聲器可以根據(jù)換能模式進行改變、結(jié)構(gòu)形式、工作頻段和使用標(biāo)準(zhǔn)，不同類型適用于不同領(lǐng)域，通常用于各種設(shè)備和場景，包括音響系統(tǒng)、電視、計算機、手機、醫(yī)療診斷設(shè)備、火警報警系統(tǒng)等。

起源

自從佩奇（Page）自1837年發(fā)現(xiàn)電聲產(chǎn)生原理以來，揚聲器技術(shù)不斷進步。不久之后，1876年2月14日，貝爾在美國（A.G.Bell）和沃森（Osen）成功申請了電話專利。隨著時間的推移，聲音的傳播和再現(xiàn)方式也發(fā)生了變化。例如，1877年，愛迪生（Edison）一種特殊的設(shè)備被用來錄制和播放音樂這個裝置使用圓柱形錫箔。這個錫紙會被唱針沿著音槽移動，引起振膜的振動，最后從喇叭發(fā)出聲音。早期的實驗都涉及到將電信號轉(zhuǎn)換成可聽見的聲音。科學(xué)家和工程師主要依靠電磁感應(yīng)原理，即電流流過線圈產(chǎn)生磁場，導(dǎo)致連接線圈的振膜或薄膜振動，從而產(chǎn)生聲音。隨著技術(shù)的不斷進步，音箱的設(shè)計也在進化。一個重要的改進就是使用了簧片音箱，用紙盆代替了金屬振膜，采用了直射的形式，大大提高了音質(zhì)。然而，揚聲器的最早發(fā)明要追溯到1877年，當(dāng)時德國科學(xué)家西門子發(fā)明了它（E.W.  Siemens）電報發(fā)射機研究中心提出了相關(guān)專利。此外，洛基在1898年（O.J.  rocky）還申請了一項英國專利，為揚聲器的發(fā)展做出了貢獻。此外，1890年，白（A.  white）發(fā)明了肩扛式麥克風(fēng)，可以看作是現(xiàn)代電話的雛形，為通信技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。改進創(chuàng)新

從20世紀(jì)初至中期，電動揚聲器經(jīng)歷了許多關(guān)鍵的改進和創(chuàng)新。雖然早期采用薄膜和電磁振子的揚聲器音質(zhì)和效率有限，但為后來的發(fā)展做了鋪墊。在19111921年期間，酒吧音響，e.C. Weute發(fā)明了靜電傳感器，美國西部電氣公司（Westem Electric電氣電氣）開始把原來的揚聲器（電話話器'為了擴音，韋伯斯特（A.G. Webeler）首次將數(shù)學(xué)方法引入揚聲器設(shè)計，Magnavox生產(chǎn)了喇叭揚聲器。

從1922年到1932年，西門子的格洛克（E.G.  Tesla）發(fā)明了帶式電聲換能器，凱萊夫提出了開放式擋板和后面封閉式箱體的概念，美國通用電氣公司的切斯特·賴斯（C.W.Rice）和愛德華·凱洛格（E.W.Kollogg）在研究實驗室里，他們獲得了揚聲器的專利之后，他們發(fā)明了與電動揚聲器工作原理相似的揚聲器。

從1929年到1939年，揚聲器技術(shù)經(jīng)歷了幾次重要的發(fā)展，包括靜電揚聲器、倒相式揚聲器箱、高頻號角揚聲器、大功率帶式揚聲器、u形鎢鋼磁鐵電動揚聲器、創(chuàng)新的壓電麥克風(fēng)和動圈雙向麥克風(fēng)，此外，單向麥克風(fēng)、弧形紙盆揚聲器、迷宮音箱多聲道音箱等新品也相繼出現(xiàn)。

揚聲器

發(fā)展

揚聲器技術(shù)在20世紀(jì)中后期經(jīng)歷了幾個重要的發(fā)展階段。其中，蘭辛（J.B.Lancing）開發(fā)同軸揚聲器系統(tǒng)、克萊因（S.Klein）提議的離子揚聲器和無縫紙盒揚聲器、小音箱的普及與紙盆防潮技術(shù)、大型平板揚聲器、海爾式揚聲器、CD唱機、計算機輔助設(shè)計和其他創(chuàng)新以及技術(shù)進步促進了揚聲器行業(yè)的發(fā)展。而21世紀(jì)的NXT音箱原則上是、結(jié)構(gòu)和設(shè)計帶來了新的革命性變化，使揚聲器更加高效和經(jīng)濟這一系列的發(fā)展推動了揚聲器技術(shù)的不斷演進和升級。在20世紀(jì)70年代， 公司 s  D.B凱利(Keele)設(shè)計了一個序列號叫 HR ，俗稱“白號簡揚聲器”Altec s  C.A.亨利克森（Henriksen)和 M.S.尤里達(Ureda)發(fā)展了不是錐形、指數(shù)或雙曲線展開的新數(shù)學(xué)模型。直到20世紀(jì)末，高質(zhì)量的揚聲器、普及化、以及在電聲理論、在測量技術(shù)等方面取得了很多成果。截至2019年，揚聲器的非線性模型、主動控制系統(tǒng)、MEMS揚聲器、測量和音質(zhì)評價的理論和技術(shù)越來越成熟，應(yīng)用越來越廣泛演講者領(lǐng)域面臨新的變革，機遇與挑戰(zhàn)并存。命名方式

中國的模型命名新款音箱由四部分組成：第一部分用字母“Y”表示產(chǎn)品名稱為speaker。第二部分用字母表示產(chǎn)品類型，“D”為電動式。第三部分，字母表示揚聲器的播放頻段，數(shù)字表示 的揚聲器孔徑（單位是  mm）第四部分用數(shù)字或數(shù)字和字母表示揚聲器的生產(chǎn)序列號。

揚聲器是電動的、電磁式、電動式、紙盆揚聲器等類型，本章重點介紹紙盆揚聲器的構(gòu)成。錐盆揚聲器是最常見的電動揚聲器、產(chǎn)量最大、除了錄音機之外，使用最廣泛的揚聲器、室外電視機擴聲系統(tǒng)、這種揚聲器常用于家庭音響。以錐形揚聲器的結(jié)構(gòu)為例，錐形揚聲器由磁環(huán)系統(tǒng) 組成（磁體、極芯、導(dǎo)磁體）振動系統(tǒng)（紙盆、音圈）輔助裝置（定心支片、盆架、墊邊）等三部分組成。

音圈：音圈是紙盆揚聲器的驅(qū)動單元它是用細銅線分兩層纏繞在紙管上，一般有幾十匝，置于磁芯柱和磁板形成的磁隙中。音圈和紙盆構(gòu)造在一起，音圈的振動帶動紙盆振動。

紙盆：紙盆是揚聲器的輻射裝置，在相當(dāng)程度上決定了揚聲器的聲音再現(xiàn)性能。制作紙盆的材料有很多種，一般包括天然纖維和人造纖維。棉花通常被用作天然纖維、木材、羊毛，絹絲等;人造纖維是人造纖維、尼龍、玻璃纖維、碳纖維等。紙盆的種類是線性的、指數(shù)形、拋物線和波紋環(huán)等，無論什么樣的紙盆，都要輕便，剛性好、而且不會因環(huán)境溫度和濕度的變化而變形。

折環(huán)：為了確保紙盆沿著揚聲器的軸向運動、橫向移動受限，紙盆周圍設(shè)有折疊環(huán)。折疊環(huán)也是紙盆的支撐部分，保證紙盆與盆架的良好配合，同時起到阻隔紙盆前后空氣流通的作用。折疊環(huán)的材料不僅是紙盆材料，還有塑料薄膜、泡沫塑料、天然橡膠和其他材料通過熱壓粘合到紙盆上。

定心支片：音圈和紙盆之間的接合處由定心件支撐，以保持其直立而不歪斜。定心支架上有許多同心環(huán)，使音圈可以在磁隙中自由上下移動，而不會橫向移動，從而保證音圈不會與磁隙中的導(dǎo)磁板發(fā)生碰撞。定心支架上的防塵罩是為了防止外界灰塵落入磁隙，以免灰塵與音圈摩擦產(chǎn)生異響。

揚聲器它是一種將電能轉(zhuǎn)化為聲能的裝置，有黃舌型、晶體式、動圈式等等，常用的是動圈式。動圈揚聲器主要由環(huán)形永磁體組成、音圈架、音圈、紙盆架、紙盆等部件組成。一個可自由移動的線圈，稱為音圈，套在磁鐵的磁隙之間。音圈首先粘結(jié)到音圈框架上，然后粘結(jié)到紙盆上，紙盆固定到紙盆框架上。當(dāng)音頻電流通過揚聲器的音圈時，音圈會在磁場中磁場力的作用下振動，音圈的振動帶動紙盆振動，從而發(fā)出聲音。音頻電流越大，音圈受到的場沖擊力越大，音圈和紙錐的振動幅度越大，產(chǎn)生的聲音越大。因為音頻電流的大小和方向是不斷變化的，所以揚聲器會產(chǎn)生隨音頻而變化的聲音。

功率

在音箱的技術(shù)參數(shù)中，功率包括標(biāo)稱功率、起動功率和最大承載功率的三個方面。標(biāo)稱功率也叫額定功率，是指揚聲器能長期正常安全工作的輸入電功率。揚聲器在標(biāo)稱功率下工作時，各部件都在允許范圍內(nèi)，重放音色好，單元產(chǎn)生的失真小。另一方面，額定功率是指揚聲器(或音箱)在一定諧波失真范圍內(nèi)允許的最大正常輸入功率。起動功率指的是揚聲器(或音箱)可以推式生成的參考值。一般音頻的啟動功率為10~50W，所以匹配的音箱中功放的輸出功率必須大于音箱的啟動功率。最大承載功率指的是揚聲器(或音箱)短時間內(nèi)所能維持的最大功率。該功率值代表揚聲器在短時間內(nèi)被允許添加的最大電信號功率值。選擇功放時，功放的輸出功率不能大于揚聲器的最大承受功率，否則會損壞甚至燒毀揚聲器。

阻抗

阻抗是指揚聲器的額定輸入阻抗。在DC電路中，電子元件具有阻擋電流的特性，即電阻;在交流電路中，這種特性就是阻抗。目前家庭影院使用的音箱中，一般額定輸入阻抗在 4~16和之間、的音箱最為常見。應(yīng)當(dāng)注意，因為AC信號通過揚聲器，所以揚聲器的阻抗值隨著音頻信號的頻率而變化額定輸入阻抗只是揚聲器在共振峰后呈現(xiàn)的最小阻抗，用萬用表測量端子得到的電阻值并不是揚聲器的額定輸入阻抗。

諧波失真

揚聲器的重放信號中應(yīng)該沒有其他新產(chǎn)生的信號，但實際上由于揚聲器單元的振動特性，揚聲器發(fā)出的信號中除了基頻信號外，還有新產(chǎn)生的倍頻信號，技術(shù)上稱為二次諧波、三次諧波等，這些新諧波引起的返音失真稱為“諧波失真”揚聲器的二次和三次諧波失真對揚聲器重放的影響最大，所以諧波失真小的揚聲器聲音重放效果好。諧波失真通常表示為總輸出信號中諧波成分的百分比。一般揚聲器允許低諧波失真，但諧波失真不應(yīng)該影響基頻信號的再現(xiàn)。

頻率響應(yīng)

從音頻保真度的角度，希望內(nèi)部放大器和功放的頻響特性在20Hz 到 20kHz 的整個頻段內(nèi)保持一致，所有的音調(diào)都能釋放出來。這個要求用音箱很難達到，所以家庭影院的音響設(shè)備幾乎都很高、中、低音揚聲器可以再現(xiàn)不同音頻段的聲音，使揚聲器系統(tǒng)的頻率特性滿足揚聲器設(shè)備的要求。頻率特性是指音箱的再現(xiàn)頻率能力。當(dāng)揚聲器輸入固定電壓信號，改變輸入信號的頻率時，揚聲器的信號輸出會隨著輸入信號頻率的變化而變化揚聲器的輸出信號在2dB 或3dB 范圍內(nèi)對應(yīng)的輸入頻率范圍就是揚聲器的頻率響應(yīng)范圍，這個參數(shù)一般在 40 ~ 30k Hz之間。值得指出的是，為了達到商業(yè)目的，很多組合音響的頻響范圍是 20~20kHz，覆蓋了人耳的聽覺極限，但這是揚聲器輸出信號大于 3dB 的結(jié)果。如果將揚聲器的輸出信號限制在 3dB 以內(nèi)，揚聲器的頻率響應(yīng)會變窄。

靈敏度

揚聲器的靈敏度是衡量揚聲器是否容易被按動的技術(shù)參數(shù)。指輸入1W的標(biāo)準(zhǔn)功率時，在前方 1m 距離處測得的聲信號的大小。這個聲音信號一般應(yīng)該在 8095db之間，專業(yè)級音箱可以達到 100dB 以上。因為輸入電功率相同，所以靈敏度值越高，揚聲器的換能器效率越高。音箱的靈敏度主要反映其易推的特性，并不能直接反映音箱本身的音質(zhì)和音色表現(xiàn)。很多專業(yè)音箱采用高靈敏度設(shè)計，提高電聲轉(zhuǎn)換功率但有些優(yōu)秀的發(fā)熱音箱為了保持瞬態(tài)響應(yīng)特性，會降低靈敏度和效率。所以，揚聲器的靈敏度對于揚聲器和功放的匹配是非常重要的，但不能僅憑這個參數(shù)來判斷揚聲器的好壞。音箱的好壞還是應(yīng)該以其音質(zhì)和音色還原的表現(xiàn)為基礎(chǔ)。

揚聲器可以以多種方式分類，例如按換能器分類、結(jié)構(gòu)形式、振膜形式工作頻帶等。在每一類中，有許多類型的揚聲器，例如，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換的方式，可以分為電動揚聲器、電磁式揚聲器、壓電式揚聲器、離子式揚聲器等。

很多領(lǐng)域都需要音箱，比如生活、信息傳遞領(lǐng)域、工程技術(shù)領(lǐng)域。而且每個領(lǐng)域的音箱都有很多種類型，比如根據(jù)生活領(lǐng)域的場景，可以分為家庭音響系統(tǒng)、手機和智能手機、游戲機和視頻游戲、個人耳機等。