音箱倒相孔研究

无锡机电高等职业技术学校 刘立钧

自从高顺性扬声器（即橡皮边之类）问世以来，封闭式音箱在小体积下也能获得较好的低频响应。尽管这样适合封闭音箱用的橡皮边扬声器本身的灵敏度较低，又由于封闭箱是把扬声器后半部辐射基本上让它消耗在箱内的吸音材料里。而倒相式音箱，可以将扬声器音箱内辐射的反向声波通过倒相孔使之在某一频段进行倒相，从而让他和扬声器朝外辐射的声波一起同向地辐射出来。倒相式音箱在谐振频率附近给纸盆的声负载为最大阻抗，虽然在这频率上可使辐射声压很高（它主要由倒相孔辐射），但纸盆振幅却最小。因此避免了低音扬声器大振幅所引起的低频失真。由于倒相式音箱的谐振频率就是低音扬声器的谐振频率，所以倒相式音箱可采用谐振频率较高的传统纸盆扬声器，但目前市场上倒相式音箱出现了某些错误现象：在一个音箱上设置了多个倒相孔。

倒相式扬声器箱是一种低频扬声器箱见图1。这种音箱，除有扬声器的声辐射口以外，还有第2个声辐射口A，成为倒相孔，也称回音孔。

图1 倒相式音箱

首先从封闭式音箱出发，可得出参照无限大障板上的扬声器声电等效电路如图2，图2(a)中PEA表示扬声器电动力的等效压强，REA是电动式扬声器电磁阻尼等效声阻；MAS、CAS、RAS表示扬声器向外声辐射等效参数；RA1、MA1表示扬声器纸盆前后辐射等效参数；MAB、CAB、RAB是表示箱体内扬声器纸盆后面即箱体内的声阻抗等效参数。图2(a)中各声阻抗参数都是可以根据具体扬声器参数和音箱尺寸，有一系列测量和计算方法的，这里不加赘述。

图2 封闭式音箱系统声电类比电路

而倒相式音箱扬声器系统（仅一个倒相孔）声电类比电路见图3。

图3 倒相式音箱扬声器系统声电类比电路

在声学中为了方便求解微分方程，常将力学振动系统、声学振动系统和电路系统类比，如：

ZA称为声阻抗，p是声压，U是体积速度。声场中某位置的声阻抗是复数，像电阻抗一样，其实数部分反映了能量的损耗，不过它代表的不是能量转化成热，而是代表着能量从一处向另一处的转移，即“传播损耗”。

如果在一个倒相式音箱上设置两个同样参数的倒相孔，则它的等效类比电路将是怎样的？假设这两个倒相孔是靠得很近，且相对于低音扬声器是对称分布，则对于两个倒相孔支路有声压连续条件：

式(1)中pi、pr分别表示音箱内部透射和反射声波的声压，pa、pb分别是音箱内两个倒相孔入口端声压。又由于体积速度连续条件，有：

式(3)中的Ui、Ur分别是音箱内部由于扬声器纸盆振动引起的透射、反射气流容积速度，Ua、Ub则是两个倒相孔a、b中的气流容积速度。

根据(1)、(2)、(3)式可得：

如果此音箱只用一个倒相孔等效代替上述二个倒相孔，则可以得到下式(5)：

式(5)中pA、ZA表示只用一个倒相孔时的等效声压和声阻抗，由于是同一个倒相式音箱故：，由此得到：，这显然表明：同一音箱设两个倒相孔等效于这两个倒相孔声阻抗并联！亦即第2个倒相孔的声电类比电路并联在图3中的A、B端组成另一条支而已。

结语：同一音相中设置两个倒相孔，不仅会增加制造成本又降低倒相孔的总等效声阻抗不利于倒相孔的声辐射降低性能指标，还会出现声波干涉、气流粘滞增加等问题。