论阻抗测试在音响生产中的应用

黄淑圆

【关键词】音响阻抗 密封性 产品检出率 检出效率

按箱体结构来分，音响可分为敞开式音响，封闭式音响，导向式音响，立体声音响。

封闭式音响是只将喇叭单元UNIT外露，其余部分全部封闭在箱体内，喇叭单元UNIT纸盆前后被分离成两个互不通气的空间，即一个是无限大的箱外空间，一个是具有一定容积的密封箱体内空间，消除了喇叭单元UNIT纸盆前后的短路及干涉现象。但是由于箱体密封，纸盆振动会使箱体内的空气产生反复的压缩和膨胀过程，所以在箱体内部放置吸音棉来吸收喇叭单元UNIT在振动时前后声波，同时也要保证箱体内各部分有足够的强度及密封性能。

音响的密封性可以通过测试音响的频率响应曲线进行判断。频率相应曲线的测试在消音室进行，测试条件1W/1M，输入脉冲电压，喇叭随频率振动产生不同的声压，麦克风里的电容传声器通过接收信号并反应到计算机上。要在消音室测试的环境要求对于大批量生产而言，就不切实际了，不仅需要花费巨大的人力财力及物力，而且检测效率低下。为了确保音响高保真HIFI音质的同时，提高不良品检出率及检出效率，在生产时，我们运用音质测试系统DATS（Dayton Audio Test System）进行测试，此系统只需要可以生产线的添加一个工位即可，检出率100%，检出效率高。

1 音响阻抗的定义及响应曲线

1.1 标称阻抗

在IMP频率阻抗曲线中，共振频率之后的第一个阻抗波谷所对应的阻抗值，为标称阻抗，如图1中的A点。一般的标称阻抗选择4/8/16ohm中的一个，并规定标称阻抗值不能与这一数值有20%的偏差，标称阻抗是确定放大器供给功率时的基准值。

在组合扬声器的情况下，由于中音或者高音的阻抗关系，或者由于分频网络共振的关系，会出现阻抗比标称阻抗低的频率。由于晶体管放大器在负载阻抗过低时容易超负载，是不合适的，所以根据一般生产经验规定，在任何频率时，电阻抗都不能比标称阻抗低20%以上，如图2。

1.2 频率响应曲线

频率响应曲线见图3曲线2所示。该曲线通过在消音室测试，测试条件1W/1M，输入脉冲电压，喇叭随频率振动而产生不同的声压，麦克风里的电容传声器通过接收反应到计算机上。从图上可得到3个参数。平均声压级/ 有效范围频率/扬声器的频响不均匀度。

（1）平均声压级：1W/1M，1Khz的声压级。

（2）有效频率范围：平均声压级下降10dB后，与频率响应参数相交的两点所对应的频率。

（3）扬声器的不均匀度：在有效频率范围内，声压最大值跟最小值的差。国际电工委员会IEC581-7公告规定高保真扬声器系统（音响系统）在100Hz-8KHz的不均匀度要<8dB。

1.3 阻抗频率曲线

阻抗=音圈的直流电阻+音圈的电感（感抗）。

由图3曲线2为阻抗频率曲线，从图3中可知，在低频段跟中频段，由于频率较低，电感很小，感抗可以忽略，所以扬声器的阻抗大都接近音圈的直流电阻值，而扬声器的标称阻抗值即在此频段内测出的。而在高频段，音圈的感抗已不能忽略，所以通常高频段时，扬声器的阻抗比标称阻抗值高，曲线2在高频段往上翘起。

2 音响阻抗测试在音响生产中的应用

音响产品的一体化和360°环绕音效以及外观结构新颖等已经成为音响产品的潮流趋势。为满足新颖外观及高保真音质，在大批量生产密封性音响时，为提高产品不良检出率，提高产品品质，可以在生产线导入音频测试系统DATS（Dayton Audio Test system）。该工作原理是基于封闭性音响的阻抗特性曲线，当存在喇叭单元单品不良或者因作业性不良而导致的密封性问题和接触不良问题时，该不良品阻抗曲线Zmax值比基准值高或者低，一般产生不良时，Zmax值是低于基准值的。而这个音響的基准值的取得通过试产阶段测试收集数据并分析总结而得出的。在小批量生产时，通过音响产品进行阻抗测试并记录数据及统计分析，当发现测试数据异常的时候，产品检出并进行原因分析及记录问题，之后再通过一次小批量样品制作对该音响阻抗基准值进行验证。通过对两次的试产的测试数据进行分析总结，制定出该音响产品的Zmax基准值。

我们以三星蓝牙无线触摸式控制音箱WAM1500为例，该款音响的底部跟顶端分别有一个中音喇叭单元UNIT及高音喇叭单元UNIT，内部为封闭性音响箱体，采用三星自家的Ring Radiator技术，实现360°音质环绕。图5为该款封闭性音响的阻抗测试数据及其基准值，即阻抗基准值Zmax为38.4Ω。

在基准值设定了之后，当测试产品阻抗高于基准阻抗时，测试结果为良品，图6为测试合格界面（PASS）。

而测试产品阻抗低于基准阻抗时，测试结果为不良品，图7为测试产品为不良品的测试结果界面（FAIL）。

音频测试系统DATS（Dayton Audio Test system）在生产线的应用，确保封闭性音响的密封性成为可能，不仅具有高检出效率，检出率100%，而且提高了产品品质。

3 结语

音响产品的一个最重要的要求就是在不失真的状态下最大限度的重放声音，以使我们的产品表现的声音尽可能达到原音基准。使消费者在家里也能感受到音乐现场的空间感和立体感。如果产品出现密封性不好的话，音质就会大打折扣。

对于音响箱体是密封性的，为了确保因生产作业不良及单体喇叭单元UNIT不良而引起的音质不良，通过多次小批量生产的数据收集及分析，从而确定该音响产品的音响基准阻抗。音频测试系统DATS（Dayton Audio Test system）在批量生产时的应用，提高的产品检出率及检出效率，大大节约人力物力，确保生产出高保真HIFI音质的音响，提高了音响产品品质。

参考文献

[1]王以真，吴光感译.（日）山本武夫著.扬声器系统上册[M].北京：国防工业出版社，1977.

[2]郭聪.音响技术中英合唱经典作品音乐会赏析[J].惠州三星电子，2012（04）.