1973年美国的海尔博士(0scar Heil)发明了一种特殊扬声器，命名为海尔式扬声器。后来这个专利卖给了ESS公司，由ARES、Elac又作了改进在此之前扬声器辐射声波的方式无外乎三种，第一种由振膜直接辐射声音的直接辐射式，如锥形扬声器、球顶扬声器都属于直接辐射式;第二种是振膜借助号筒辐射声音的号筒式;第三种在封闭气室中产生声压的耳机式。海尔式扬声器与三种辐射方式都有所不同，有点怪，不但被命名为海尔扬声器还引申出第四种辐射方式，即海尔式。

工作原理

图1  海尔式扬声器的结构

(a)振膜; (b)正半周期; (c)负半周期; ( d)磁路

图1是海尔式扬声器的结构。它是在两张塑料薄膜之间，上下往复地贴上薄膜导体，做成手风琴状的曲折皱褶，放置在与振膜面垂直的强磁场中。

振膜不是全体同相作前后振动，而是如图1(b)、(c)所示，与声波辐射方向垂直的横方向振动，并且相邻导体之间作反方向的振动。对一个皱褶的振动结果研究可知，在最初半周期进入皱褶之间的空气按菲格原理被放出，下半周期中皱褶变宽，使空气进入其中。这就像将乒乓球放在手掌中按动时，球不会飞到远处，但将球夹到两手指之间，上下挤动使之弹出，就可以飞得很远一样。与这原理相同，力阻低的(轻)空气，在振处前后推动，能很好地被吹跑，振膜小时，有很高的效率(输入1W在1m处灵敏度级约为90dB)。海尔式扬声器不适合重放低频，低频重放下限为500Hz。

图1(d)所示为海尔式扬声器的磁路。磁场方向与振膜垂直，并且磁路部件交叉重叠，让出声辐射途径。图2是磁路部分的顶视图，可以看得比较清楚，这种结构前后对称双向辐射。

图2 磁路部分顶视图

海尔式扬声器的测试

图3是海尔式扬声器的频率响应曲线。下面是海尔式扬声器与低频扬声器组成音箱的测试结果，如图4所示。

图3海尔式扬声器频率响应曲线

图4(a)中，上曲线为轴向频率响应，灵敏度级85dB; 中曲线为偏轴15°的频率响应;下曲线为偏轴30°的频率响应。图4(b)中，上曲线为偏轴45°的频率响应; 中曲线偏轴 60°的频率响应; 下曲线偏轴75°的频率响应。可见海尔式扬声器指向性还是较宽的。

图4 测试结果

(a)偏轴0、15°、30的频率响应;  (b)偏轴 45°、60°、75°的频率响应。

图5 是总谐波失真和噪声曲线。

图6、图7 是阻抗曲线和相位曲线。

图5 总谐波失真和噪声曲线

图6 阻抗曲线

图7 相位曲线

海尔式低频扬声器

大家比较熟悉的海尔式扬声器实际是高频扬声器。还有一种海尔式低频扬声器，同样构造奇特、别出心裁，却很少被介绍。图8分别是海尔式扬声器的外观图、海尔式低频扬声器振膜图、海尔式低频扬声器的结构图。从外观图可以看到，一个海尔式扬声器系统由一个海尔式高频扬声器和一个海尔式低频扬声器组成它们被安装在一个障板上。振膜是由塑料薄板制成，内部中空。振膜四周由折环环绕，不使振膜前后左右晃动。振膜由四根碳精棒驱动(用四根碳精棒是为了稳定，四平八稳)。从结构图可以看出它有一个倒置的音圈磁路系统，当音圈输入音频电流时，碳精棒在电动力作用下，上下振动带动振膜振动发声。由于遮声板的作用，声波改变了方向，形成了海尔式扬声器的特点，声波方向与振动方向垂直。不过这种改变是由遮声板刻意造成的，并非浑然天成。和普通电动式扬声器相比，结构过于复杂，因此流传困难，但确为扬声器多样性做出了贡献，使人们惊叹他的创造性。

图8 海尔式低频扬声器

(a)外观图; ( b)振膜图; (c)扬声器的结构图。

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