亥姆霍兹共振原理与倒相音箱.doc

亥姆霍兹共振原理与倒相音箱.doc亥姆霍兹共振原理与倒相音箱 ( 转自 debug)-
倒相音箱，是我们非常熟悉的技术，在多媒体音箱中，除了部分 音箱的卫星箱和极少几款 音箱采 用了密闭箱设计外，大部分都采用了倒相技术。但是，从各方面的反应看，我们发现，绝大多数用户，特 别是大部分的媒体，对于倒相技术缺乏正确的理解，甚至是做了完全错误的理解。
其中，一个历史悠久的错误认识，就是 ——“倒相音箱就是通过在箱体上开倒相孔，使扬声器背面辐射 的声波经过箱体内部反射后向前辐射出来，与扬声器正面声波叠加，从而增强了低音效果 ”。相当多的媒体 评测和技术文章都这样写，但是我就始终不知道，这些作者是否认真想过：如果倒相箱仅仅是为了将扬声 器背面的辐射声波 “反射 ”出来，那么为什么还要倒相管的存在？直接在箱体上开一个硕大的孔不是能获得 更高的能量利用效率？其次，众所周知，倒相箱的低音下潜深度是结构接近的密闭箱的 倍，如果倒相 孔所出来的仅仅是 “扬声器背面的声波 ”的话，那么理应只是在响度上相对密闭箱增强，凭什么下潜深度也 会增加？
其实，这个问题早在我两年多以前的老文《 揭开“金嗓子 ”和“鸭嗓子”的秘密》里就已经阐述过了，不知 道是这些作者没有看过或是不能理解？也可能是我当年阐述的并不详细，那么这一次，我就用大篇幅来详 细解释一下这个问题。
要说倒相箱的工作原理，必须从亥姆霍兹共振原理说起。当然，这个名词我当年也写过，而很多如上述 文章的作者也会写这个名词， 但什么是亥姆霍兹共振原理？一种常见的说法是 “利用亥姆霍兹共振原理 , 在扬 声器振动的时候减小振膜的阻力 ,增强低音效果 ”，倒相箱的确能够减小箱体内的气垫效果， 从而降低回放的 最低频率，但这和 “亥姆霍兹共振原理 ”没有任何关系。
亥姆霍兹(H・von Haimuhuozi )，是德国19世纪伟大的物理学家和生理学家，我们大学所学的力学三 大基本守恒定律之首的 “能量守恒定律 ”就是他最大的科学成就。而亥姆霍兹共振原理，则是亥姆霍兹在声 学领域的著名成就之一。
首先，建立一个由理想刚体构成的密闭空腔，这个空腔就叫做 “亥姆霍兹共振腔 ”，在空腔的表面开一个 面积相对于空腔表面积很小的孔，在孔上插入一根空心刚体管道，组成的结构就称为 “亥姆霍兹共鸣器 ”。
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对于一个亥姆霍兹共鸣器而言，当其内部空气受到外界波动的强制压缩时（无论强制力施加于空腔内的
空气还是管道内的空气，施加的外力是来自声波还是腔体振动），管道内的空气会发生振动性的运动，而
空腔内的空气对之产生恢复力（换句话说，共振腔内的空气是一个 空气弹簧”。在声波波长远大于共鸣
器几何尺度的情形下，可以认为共鸣器内空气振动的动能集中于管道内空气的运动，势能仅与腔体内空气
的弹性形变有关。这样，这个共鸣器是由管道内空气有效质量和腔体内空气弹性组成的一维振动系统，因
而对施加作用的波动有共振现象，其固有频率是
爪免谒+鳩W。公式中
fo是亥姆霍兹共鸣
器的最低共振频率，c是声速，S是管道的截面积,d是管道的直径，I是管道的长度,V是空腔的容积。在强 度为一定的振动作用下，在这个频率时，管道内空气的振动速度达到最大。
这，就是所谓的亥姆霍兹共振原理
亥姆霍兹共鸣器是一种高效率的声能转换装置，它既可以在