Ứng dụng của nam châm trên loa

Thành phần cốt lõi chịu trách nhiệm tạo ra âm thanh trong thiết bị âm thanh là loa, thường được gọi là loa, dù là loa ngoài hay tai nghe thì thành phần quan trọng này không thể thiếu. Loa là một loại thiết bị biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu âm thanh. Hiệu suất của loa có ảnh hưởng lớn đến chất lượng âm thanh. Để hiểu được từ tính của loa, trước hết bạn phải bắt đầu với nguyên lý phát âm của loa.

Nguyên lý âm thanh của còi

Hình ảnh bên của loa dưới đây có thể giúp chúng ta hiểu được cấu tạo cơ bản của loa. Kèn nói chung bao gồm sắt T, nam châm, cuộn dây giọng nói và màng ngăn.

 Vậy loa phát ra âm thanh như thế nào? Chúng ta đều biết rằng một từ trường sẽ được tạo ra trong dây được cung cấp năng lượng. Cường độ dòng điện ảnh hưởng đến cường độ từ trường (chiều của từ trường tuân theo quy tắc bàn tay phải). Khi dòng điện âm xoay chiều đi qua cuộn dây của loa (tức là cuộn dây thoại), theo nguyên tắc trên sẽ sinh ra một từ trường tương ứng. Từ trường này tạo ra lực tương tác với từ trường do nam châm trên sừng tạo ra. Lực này làm cho cuộn dây giọng nói dao động trong từ trường của còi với cường độ của dòng âm thanh. Màng loa và cuộn dây giọng nói của còi được kết nối với nhau. Khi cuộn dây âm thanh và màng loa kèn rung động cùng nhau, nó sẽ đẩy không khí xung quanh rung động và loa tạo ra âm thanh.

      Ảnh hưởng của nam châm hiệu suất về chất lượng âm thanh đầu ra của loa

Trong trường hợp cùng một khối lượng nam châm và cùng một cuộn dây giọng thì hiệu suất của nam châm có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng âm thanh của người nói:

Mật độ từ thông (cảm ứng từ) B của nam châm càng lớn thì lực đẩy tác dụng lên màng âm càng mạnh.

Mật độ từ thông (cảm ứng từ) B càng lớn thì công suất tương đối càng cao và mức áp suất âm SPL (độ nhạy) càng cao.

Độ nhạy của tai nghe là mức áp suất âm thanh mà tai nghe có thể phát ra khi sóng hình sin 1mw, 1khz được đưa vào tai nghe. Đơn vị của áp suất âm thanh là dB (decibel). Áp suất âm thanh càng lớn thì âm lượng càng lớn, do đó độ nhạy càng cao, trở kháng càng thấp và tai nghe càng dễ tạo ra âm thanh.

      Mật độ từ thông (cảm ứng từ) B càng lớn thì giá trị hệ số chất lượng tổng thể Q của loa càng thấp.

Giá trị Q (hệ số chất lượng) đề cập đến một tập hợp các thông số của hệ số giảm chấn của còi, trong đó Qms là độ giảm chấn của hệ thống cơ học, phản ánh sự hấp thụ và tiêu thụ năng lượng của các bộ phận khác nhau của còi. Qes là độ tắt dần của hệ thống điện, được phản ánh chủ yếu ở việc tiêu thụ năng lượng điện bằng điện trở một chiều của cuộn dây thoại; Qts là tổng giảm chấn, liên quan đến hai điều trên là Qts = Qms * Qes / (Qms + Qes).

Mật độ từ thông (cảm ứng từ) B càng lớn thì trạng thái quá độ càng tốt.

Thoáng qua có thể hiểu là "Phản ứng nhanh"tín hiệu và Qms tương đối cao. Tai nghe có phản hồi thoáng qua tốt sẽ phản hồi ngay khi có tín hiệu và dừng đột ngột ngay khi tín hiệu dừng và không bao giờ cẩu thả. Ví dụ, sự chuyển đổi từ phần chính sang phần hòa tấu là rõ ràng nhất trong trống và các bản giao hưởng với các cảnh lớn hơn.

 Cách chọn sừng nam châm

Có ba loại nam châm loa chính trên thị trường: AlNiCo, Ferrite và NdFeB:

Alnico là nam châm sớm nhất được sử dụng trong loa, chẳng hạn như loa kèn (được gọi là loa tweeter) vào những năm 50 và 60. Nói chung được làm thành sừng từ bên trong (loại từ bên ngoài cũng có sẵn). Nhược điểm là công suất nhỏ, dải tần hẹp, cứng và giòn, việc xử lý rất bất tiện. Ngoài ra, coban là một nguồn tài nguyên khan hiếm và giá của AlNiCo tương đối cao. Từ quan điểm về hiệu suất chi phí, nam châm sừng chọn AlNiCo tương đối nhỏ.

Ferrit thường được làm bằng loa từ tính bên ngoài. Ferrit có đặc tính từ tính tương đối thấp và yêu cầu một khối lượng nhất định để đáp ứng lực phát của loa. Do đó, chúng thường được sử dụng trong các loa âm thanh lớn hơn. Ưu điểm của ferit là rẻ và tiết kiệm chi phí; nhược điểm là nó có kích thước lớn hơn, công suất nhỏ hơn và dải tần hẹp.

Tính chất từ ​​tính của NdFeB vượt trội hơn nhiều so với AlNiCo và ferit, và nó hiện là nam châm được sử dụng nhiều nhất trên loa, đặc biệt là loa cao cấp. Ưu điểm của nó là kích thước nhỏ, công suất cao và dải tần rộng trong cùng một từ thông. Hiện tại, tai nghe HiFi về cơ bản sử dụng nam châm như vậy. Nhược điểm là do có chứa nguyên tố đất hiếm nên giá thành vật liệu tương đối cao.

Một số yếu tố cần xem xét khi chọn nam châm sừng

Trước hết, cần làm rõ nhiệt độ môi trường nơi làm việc của còi, và xác định xem nên chọn loại nam châm nào theo nhiệt độ. Các nam châm khác nhau có các đặc tính chịu nhiệt độ khác nhau và nhiệt độ hoạt động tối đa có thể được hỗ trợ cũng khác nhau. Khi nhiệt độ môi trường làm việc của nam châm vượt quá nhiệt độ làm việc tối đa có thể xảy ra hiện tượng suy giảm hiệu suất từ ​​tính và khử từ, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu ứng âm thanh của còi.

Thứ hai, cần xem xét một cách toàn diện yêu cầu về từ thông và khối lượng của nam châm để lựa chọn nam châm sừng. Có người hỏi nếu loa nam châm càng to thì âm thanh càng hay? Trên thực tế, không phải loa có nam châm càng lớn càng tốt. Từ ảnh hưởng của hiệu suất nam châm đến chất lượng âm thanh phát ra của còi, chúng ta có thể thấy rằng từ thông của nam châm có ảnh hưởng lớn đến chất lượng âm thanh của còi. Trong trường hợp cùng thể tích, hiệu suất của nam châm: neodymium sắt bo> alnico>ferit; ở cùng một từ thông Theo yêu cầu, khối lượng của nam châm neodymium sắt bo là nhỏ nhất và ferit là lớn nhất. Cùng một chất liệu từ tính (cùng chất liệu và cùng hiệu suất), đường kính càng lớn thì cảm ứng từ càng lớn, công suất của loa càng lớn, độ nhạy của loa càng cao, đáp ứng quá độ càng tốt. Vì vậy, cần phải xem xét một cách toàn diện giới hạn của loa kèn đối với thể tích của nam châm và yêu cầu về tính năng từ thông của nam châm để quyết định chọn vật liệu tạo từ tính nào.