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车载扬声器声学技术指标与检测方法

嘉峪检测网 2025-05-16 20:31

导读:本文介绍了车载扬声器声学技术指标与检测方法。

随着汽车智能化、电动化、网联化和共享化的发展,汽车座舱不再仅仅是一个驾驶员控制车辆和乘客乘坐的物理空间,而是成为了一个为乘员提供个性化服务和舒适体验的重要场景。在这种背景下,汽车音效系统的作用从单纯的广播、音频播放设备逐步升级为智能座舱体验的重要组成部分,成为消费者关注的关键体验。未来座舱音效不仅需要高品质音响设备提供优良的音效,还需结合车内环境、车辆状态和用户需求,在车联网、OTA、人工智能技术的支持下,提供更加智能化、个性化和沉浸式的听觉体验。

 

汽车扬声器发展背景

 

在汽车电动化后,车辆行驶的过程中由于缺少了发动机噪音使得车内环境更加安静,驾驶者和乘客对车内声场将会更为敏感,对扬声器品质提出了更高的要求,因而新能源车厂更愿意在其车型上增加扬声器数量,提升车内声场品质。相对于传统燃油车一般配置 4-8 个车载扬声器(平均配备 6 个左右),2023年部分新势力车企旗舰车型的扬声器数量已达到20+个,新能源车型的扬声器搭载量明显高于传统燃油车搭载量,高端新能源车倾向于配置更多扬声器。

车载扬声器在汽车中的布局

汽车行业的发展为车载扬声器企业带来了机遇和挑战,车载声学系统是提升车内娱乐体验的重要部件,优异的声学系统容易被用户感知。目前,消费者对车载音响的需求开始向高端化、娱乐化、高保真的方向发展。车载扬声器配置的数量不断增加及品质逐步提升,整个行业蓬勃发展。

 

 

 

车载扬声器区别和使用差异

 

车载扬声器和普通扬声器相比,在一些基本声学性能方面相差不多,如阻抗、功率、频响和灵敏度等性能指标。但在技术层次和困难度有着明显的区别,甚至要高出许多,包括材料的使用、结构设计和制作加工工艺上。与多数扬声器处于相对简单、开放的环境不同,汽车内部空间窄小、存在不规则物体导致车载声学环境复杂,并且噪声的多样性、行驶过程的动态性等进一步增大了车载扬声器设计、布局的难度。汽车行驶环境的复杂性要求车载扬声器在抗振动、抗冲击、防潮等方面具有良好的适应性。车载扬声器存在一些普通扬声器没有的问题,其使用环境存在以下明显的不同。

 

(1)温度环境:车载扬声器主要是在户外工作,随着外界天气的变化,不同时间的高低温差别较大,所以对温度应力应具备一定的抵抗能力,不能产生老化和变形。例如,在夏季的情况下,车载扬声器会受到高温的影响; 在冬季的情况下,会受到严寒作用的影响。此种情况下,车载扬声器的运用,必须在老化的预防手段上不断增加,针对热应力的抵抗手段需要不断加强。

 

(2)潮湿环境:对于车载扬声器而言,潮湿环境不可避免,对扬声器造成的影响非常显著。例如,汽车在驾驶的过程中,雨季来临的情况下,路面上的积水不断增加,而且在空气的湿度方面也会大幅度提升,这对于车载扬声器的干扰作用较为显著。车载扬声器必须在防潮技术上不断完善,以减少潮湿对车载扬声器造成的破坏和损失。

 

(3)沙尘环境:汽车由于是在户外行驶,经常性开窗、开门会使其内部进入一些尘土,因此车载扬声器必须提升防尘性能来减小由于沙尘进入而产生的噪音。

 

(4)振动环境。汽车在行驶过程中会产生振动,路面的颠簸也会产生振动和冲击,所以车载扬声器随时随地会受这些机械方面的应力。当下汽车研发和生产过程中,振动环境是不可忽视的内容,对于车载扬声器而言,必须在设计和加工的过程中,尽量选择坚固的材料,在安装的牢固程度上也要加强,避免产品在振动环境下出现破损或者是脱落的现象。

 

车载扬声器声学指标

 

为满足消费者对汽车舒适、可靠性等方面的要求,车载扬声器的可靠性显得尤为重要。这就要求要对车载扬声器产品进行严格的声学性能和可靠性的综合测试。

 

车载扬声器的声学指标主要有额定功率、额定阻抗、谐振频率、频率响应范围、Qts值、指向性、灵敏度、失真等。

 

额定功率:也称持续功率,是扬声器可长期稳定工作的输入电功率(单位:W),体现了扬声器热承受能力(车载扬声器常用30W-100W)。与之相对的是峰值功率(Peak Power),即车载扬声器的短时最大承受功率(通常为RMS的2-4倍)。

 

额定阻抗:扬声器在特定频率(通常1kHz)下的等效电阻抗(单位:Ω)。车载扬声器多为4Ω(兼容原车主机),改装高端系统可选2Ω(提升功放电流输出效率)。阻抗低于功放最低负载阻抗时,可能触发保护电路或烧毁功放。

 

谐振频率:扬声器在自由空气中振膜振幅最大时的频率(单位:Hz)。

 

频率响应范围:频率响应是评价扬声器好坏的重要指标之一,那什么是频响范围呢?频率响应表示扬声器的输出声压级随频率变化的关系,如果画成图,就是一条以频率为横坐标,以输出声压(或者声压的分贝数)为纵坐标的函数曲线。这条曲线在中频段的总体趋势是水平的,在低频端和高频端,曲线出现下跌的趋势,扬声器的输出会减少,通常把低频端和高频端的输出相对于中间水平段下跌3dB(因为超过3分贝时,人耳很容易察觉频响在强度上的变化)的那两点成为低频截止点和高频截止点,这两点之间的频带就是该扬声器的频响范围。

 

Qts值:即品质因数、阻尼系数,是扬声器性能的关键指标,反映扬声器振动系统阻尼特性的无量纲参数,它类似于汽车减震器的原理,有助于控制扬声器的振动。它在一定程度上反应了扬声器振动系统的阻尼状态(即振动衰减的快慢)和共振锐度,振动很快停止的叫Qts低,振动不易停止的叫Qts高。Qts值过低时扬声器的输出音压还没到Fo(谐振频率)处时就迅速下降,扬声器处于过阻尼状态,造成低频衰减过大;Qts值过高时扬声器的输出音在Fo处会出现一个峰,扬声器处于欠阻尼状态,低频得到过分加强,Qts值越大,峰值越陡。

 

指向性:声压随辐射角度衰减的特性,一般用极坐标图表示。扬声器对不同方向上的辐射,其声压频率特性是不同的,这种特性称为扬声器的指向性。它与扬声器的口径有关,口径大时指向性尖,口径小时指向性宽。指向性还与频率有关。

 

灵敏度:是指放大电路对输入信号的放大能力,它反映的是扬声器发出声音的响度。业界测试扬声器的灵敏度是用一个1KHz、1瓦的信号输入扬声器,检测它所发出声音在1米距离处的声压级。如果灵敏度太小,相同的输入信号下,扬声器发出的音量就小,想获得大的响度就要增大音源,失真度就会增加。灵敏度越大,总谐波失真就越大,尤其在输出大音量的时候更是如此。

 

失真:即总谐波失真,由于扬声器的输出不能完全复现其输入,产生了波形的畸变或者信号成分的增减,就叫失真。谐波失真是任何信号都会存在的,它表示除了原信号本身以外还多出来的杂波信号大小。由于音频信号的频率范围很广,因此这个参数往往只给出一个标称值。在扬声器的产品说明书上标注的总谐波失真一般是在1KHz单频率下测量的,只有一个代表性。在复杂多变的频率下,谐波失真也是不断变化的,但大体上不会相差太远。有些扬声器听起来让人感到烦躁,感觉疲劳,就是失真较大所引起的。

来源:北测技术

关键词: 车载扬声器声学

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