阻抗頻率特性與敲擊信號

在昨天，通過掃頻的方法分別測量了兩個動圈式揚聲器在不同頻率下的阻抗。?兩個揚聲器中小型揚聲器， 直流阻抗為4歐姆。?另外一個是大型低頻揚聲器，直流電阻為8歐姆。?前天，通過施加階躍電壓測量了揚聲器單位沖激響應(yīng)信號。?通常情況下， 揚聲器可以看成一個近似線性時不變系統(tǒng)。?它的單位沖激響應(yīng)信號的傅里葉變換，?應(yīng)該對應(yīng)它的頻率特性。?下面就利用實際測量的數(shù)據(jù)，?來分析它們之間的關(guān)系。

01 沖激響應(yīng)

一、前言

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在昨天，通過掃頻的方法分別測量了兩個動圈式揚聲器在不同頻率下的阻抗。?兩個揚聲器中小型揚聲器， 直流阻抗為4歐姆。?另外一個是大型低頻揚聲器，直流電阻為8歐姆。?前天，通過施加階躍電壓測量了揚聲器單位沖激響應(yīng)信號。?通常情況下， 揚聲器可以看成一個近似線性時不變系統(tǒng)。?它的單位沖激響應(yīng)信號的傅里葉變換，?應(yīng)該對應(yīng)它的頻率特性。?下面就利用實際測量的數(shù)據(jù)，?來分析它們之間的關(guān)系。

圖1.1.1 揚聲器的阻抗頻率特性與敲擊振蕩信號

二、分析結(jié)果

1、小型揚聲器

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這里小型揚聲器單位沖激響應(yīng)數(shù)據(jù)， ?利用曲線擬合可以獲得該型號的衰減振蕩信號參數(shù)。?通過參數(shù)C可以計算出?信號的自由振蕩頻率，?頻率數(shù)值為 158.31Hz。

圖1.2.1 單位沖激響應(yīng)波形建模

利用掃頻的方式測量揚聲器的阻抗頻率特性，?對應(yīng)阻抗最大值的頻率?是揚聲器的諧振頻率，?它的數(shù)值為140.51Hz。?相比于單位沖激響應(yīng)的振蕩頻率來說，?揚聲器的諧振頻率要小。

圖1.2.2 阻抗諧振頻率與單位沖激響應(yīng)振蕩頻率

我們知道系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)的傅里葉變換對應(yīng)著系統(tǒng)的幅頻特性。?利用信號的數(shù)學(xué)表達式， 求取信號的FFT。繪制出結(jié)果的幅度譜。?可以看到它與前面通過掃頻獲得揚聲器的阻抗曲線形狀非常接近。???雖然形狀很接近，?但是峰值對應(yīng)的頻率卻相差比較大。?究其原因，有可能是測量揚聲器的運動的單位沖激響應(yīng)是在外部不連接放大器的情況下測量的，?而揚聲器掃頻測量的時候則是在連接有功放情況下測量的， ?此時有可能線圈感應(yīng)與外界驅(qū)動電路形成回路產(chǎn)生阻尼，使得諧振頻率降低了。

圖1.2.3 沖激響應(yīng)信號的傅里葉變換幅度譜

2、大型揚聲器

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這是大型揚聲器通過掃頻方式測量得到的阻抗頻率特性。?諧振頻率為48.34Hz。?通過施加階躍電壓信號，可以測量得到揚聲器的單位沖激響應(yīng)信號。?求取該信號的衰減指數(shù)函數(shù)參數(shù)。?通過頻率參數(shù)C，?可以計算出振蕩頻率為47.85Hz。?這就與揚聲器的阻抗峰值對應(yīng)的頻率相差不多了。?這應(yīng)該是由于大型揚聲器紙盆質(zhì)量比較大， 線圈阻尼對諧振頻率的影響不大。

圖1.2.4 大型揚聲器阻抗特性與沖擊振蕩信號

總結(jié)

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本文對兩款揚聲器的敲擊信號與它的阻抗頻率特性進行分析，?對于大型揚聲器來說，從單位沖激響應(yīng)信號所得到的振蕩頻率與最大阻抗對應(yīng)的諧振頻率是相同的。?對于小型揚聲器由于受到線圈的阻尼，阻抗最大值對應(yīng)的頻率小于敲擊對應(yīng)的振蕩頻率。

參考資料

[1]揚聲器的單位沖激響應(yīng)信號建模: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/129278199

[2]如何獲得揚聲器完美的單位沖激響應(yīng)？: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/129326598

[3]揚聲器的阻抗頻率特性: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/129337393