一、什么是动圈式扬声器？

动圈式扬声器（Dynamic Loudspeaker），又称为电动式扬声器，是最常见的一类电声换能器。它通过将电信号转换为机械振动，最终推动空气形成声波，从而实现电能到声能的转换。

1.1 应用场景

动圈扬声器广泛应用于：

• 家用音响、耳机、电视

• 手机、笔记本电脑

• 汽车音响系统

• 舞台音箱与专业扩声设备

1.2 优点概述

• 成本低，制造工艺成熟

• 频响范围广，低频表现好

• 输出声压大，适合大功率驱动

• 结构稳固，可靠性高

二、动圈式扬声器的结构组成

动圈扬声器的结构由多个关键部件构成，每个部分都直接影响其声学性能：

css复制编辑[磁体] <-- [极片] <--[音圈] <-- [振膜]                         ↑                     洛伦兹力方向

三、动圈扬声器的工作原理

3.1 电磁感应基础

动圈扬声器的核心工作原理是基于电磁感应定律和安培力定律。其简化过程如下：

1. 音频电信号进入扬声器，传入音圈；

2. 音圈中通过的电流在永磁体形成的磁场中受洛伦兹力作用；

3. 音圈随电流变化而产生机械振动；

4. 音圈带动振膜同步振动；

5. 振膜推动空气，产生与原始电信号相对应的声波。

3.2 关键物理规律

（1）安培力公式：

$\vec{F} = I \cdot \vec{L} \times \vec{B}$F=I⋅L×B

其中：

• $\vec{F}$F：音圈所受的洛伦兹力

• $I$I：通过音圈的电流

• $\vec{L}$L：音圈导线长度方向

• $\vec{B}$B：磁场强度

（2）简谐运动：

音圈和振膜形成一个受弹性支撑的振动系统，其运动接近简谐振动：

$m \cdot \frac{d^2x}{dt^2} + R \cdot \frac{dx}{dt} + kx = F(t)$m⋅dt2d2x+R⋅dtdx+kx=F(t)

其中：

• $m$m：等效质量（振膜+音圈）

• $R$R：阻尼项（空气阻力与结构摩擦）

• $k$k：弹波与悬边的恢复力系数

• $F(t)$F(t)：驱动力（电信号转换来的洛伦兹力）

四、电声转换过程详解

动圈扬声器的整个信号处理流程如下：

4.1 信号输入

来自功放的音频电压信号输入音圈，电流随信号幅度和频率变化。

4.2 力-位移转换

输入电流$I(t)$I(t) → 音圈受力$F(t)$F(t) → 音圈运动位移$x(t)$x(t)

不同频率的电信号引发不同幅度和速率的振膜振动。

4.3 振膜驱动空气

振膜推动周围空气振动形成声波，产生与输入信号一致的声音。声音强度（声压级）取决于音圈移动的加速度。

4.4 声波输出

振膜表面将机械运动转换为可听声波，听者听到的声音即为原始电信号的还原。

五、动圈扬声器的性能参数解析

选择或评估扬声器性能时，需要关注以下技术指标：

六、动圈扬声器的优缺点分析

6.1 优点

• 结构简单：制造工艺成熟，成本低；

• 适用性广：可用于各种音频设备；

• 频响表现好：低频下潜佳，中频还原清晰；

• 驱动效率高：适合功率放大器推动。

6.2 缺点

• 高频响应有限，不及静电扬声器；

• 受机械结构限制，存在一定的非线性失真；

• 音圈加热可能导致磁通衰减（热压缩现象）；

• 难以实现极小型化（相比压电或MEMS扬声器）。

七、动圈扬声器的技术发展趋势

随着音频技术的发展，动圈扬声器也不断演进：

1. 材料创新：采用碳纤维、钛合金等轻质高强材料制作振膜，提升瞬态响应；

2. 磁路优化：稀土钕铁硼磁体取代传统铁氧体，提高磁通密度；

3. 小型化设计：适应智能手机、TWS耳机等对微型扬声器的需求；

4. 多驱动单元组合：如双动圈设计，实现更宽广频响范围；

5. 智能调音技术结合：通过DSP算法实时调节输出，优化声音体验。

八、结语

动圈式扬声器作为最成熟、应用最广的扬声器类型，其原理基于经典的电磁力学，体现了电—声转换技术的工程智慧。通过深入理解其结构组成与工作过程，可以为音响工程师、DIY音响爱好者以及音频产品开发者提供坚实的理论支持。