五分钟读懂超低音箱的原理及演变

2019-09-10

你有没有遇到过下面这种情况：
花上大几千元，买了一台纯超低音喇叭，品牌货，质量都说好的那种。着急忙慌地想要试听一下。接上线后，你满怀期待地走到超低音喇叭前面，准备拥抱扑面而来的澎湃声浪。
开关on起，音量大开。你感觉到有一盆水泼到了脸上，然后又一盆，一盆接一盆，毫无节奏感，就是一阵乱泼。音质如同你的心情一样，乱透了。你挪动位置，再试听下，发现情况并没有变好，甚至在某些点声音竟然还消失了！
遇到这些情况，你有没有沮丧？
其实，这只是正常的声学现象。
声音消失的原因，是因为“声短路”。超低音的频率范围在20~80hz，频率低，波长长，方向性差。有多差呢？不能分辨前后左右。所以，喇叭的前辐射声波能绕到喇叭背面，后辐射声波也能绕到喇叭正面。本来声波的相互跑动是不存在问题的，但是前辐射声波与后辐射声波的相位刚好相反，再这样跑，就有问题了。前辐射声波与后辐射声波一叠加。相位相同，则合成声压增大；相位相反，则合成声压减小。这就是“相位干涉”。特殊情况下，相位完全抵消，则合成声压为0，完全没声了，形成“声短路”。
“相位干涉”导致声压分布不均匀，声音听起来就很乱。
怎样才能避免“声短路”“相位干涉”？问题如何解决？
这就要用到超低音箱体。其原理很简单：把前辐射射波与后辐射声波隔绝开。
箱体的发展有一个过程。
最初的箱体就是一块板。

有限障板型


从这也可以看出人们在解决这个问题上的原始思维。既然目的是把前辐射声波与后辐射声波隔离开来，那么就用块板给你隔开嘛。有人说，这种结构也能称作“箱”？得这么看，从结构上看，它确实是块板，但是从功效上说，它发挥着与音箱一样的作用。
这个板要多大呢？当然是越大越好了。但是，板太大会影响美观与使用。有设计师动起了脑筋，既然直的不行，那就掰弯吧。
这就有了背面敞开型的超低音箱。

背面敞开型


这种设计还别说，音质蹭蹭地提升。不过，还是有极少数顽固派声波，总能从背面绕到正面来，总想着要害“正”。
设计师怒了，干脆把它一弯到底，背面直接堵上。这就是封闭式音箱。封闭式音箱是现在的主流音箱之一。

密闭式音箱


密封后的箱体就像一根弹簧，会提高喇叭的共振频率。装在密封箱里的喇叭的共振频率，始终比单独的喇叭的高。箱体体积越大，两者越接近，但大小关系不会改变。
封闭式音箱制作起来简单方便，所以非常普及。
在普及程度上能与封闭式音箱平分秋色的，就是倒相式音响。

倒相式音箱


倒相式音箱是在封闭式音箱的基础上改进而来的。在封闭式音箱中，后辐射声波的能量，全部消耗在了箱体内部，白白浪费掉。
而倒相式音箱则在音箱前方开了一个孔，孔后连接一根导向管。通过控制管子的大小，使得声波相位正好倒转180度。如此一来，倒相管就可以充当声辐射器，能量被合理利用。
倒相式音箱大大地提高了声压级。在声压相同的情况下，倒相式音箱重放的下限频率更低。在大音量输出时，倒相式音箱比封闭式音箱的失真度更低。在下限频率相同的条件下，倒相式音箱的容积可以比封闭式音箱的更小。就是这么帅！


无论是倒相式音箱，还是封闭式音箱，都各有特点。设计师又开始思考：干脆给它们综合一下。于是，带通式超低音箱就诞生了。

四阶带通式音箱


带通式超低音箱只允许一定带宽的低频发出，具有天然滤波的作用，因此喇叭的分频器可以大大简化。而且可以用较小口径的喇叭获得较低的下潜频率。
带通式音箱还可以细分。上图的这种叫做四阶带通式音箱，由一个密闭箱加一个倒相箱组合而成。
还有一种叫六阶带通式音箱。就是将原来的密闭箱也改成倒相箱，这样就由两个倒相箱组成。它的优点是效率和带宽可以灵活调节。

六阶带通式音箱


超低音箱都发展到这个份上，最不缺的就是创意。只要稍稍改变一下内部结构，新的超低音箱就应运而生。于是，就有了以下这些超低音箱：

克尔顿型


背向号筒型


当然啦，不管超低音箱怎么变，它的作用不会变，原理不会变。变的只是结构和形式。