在扬声器的 Thiele-Small 参数中，其品质因素 Q 值作为评价低频性能和低音箱体设计的关键 参数， 经常被大家提起和引用； 但作为一个数学模型的辅助参量， 值的概念是非常抽象的， Q 远远不如 Fs(谐振频率)、Vas(等效容积)等参数容易得到感性的认识。下面，本文将通过不同 的角度，来分析、阐释 Q 值的意义，希望能够加深大家对 Q 值的理解。 1.基本概念 根据 T-S 参数的定义，Q(quality factor)是描述扬声器阻尼系数(damping factor)的一组参数。在 T-S 参数中，Q 值分为 Qms，Qes 和 Qts。 Qms 为机械系统的阻尼，体现了扬声器支片、边等支撑系统对能量的消耗、吸收和音盆、音 圈、防尘帽等质量系统对能量的内在消耗； Qes 为电力系统的阻尼，主要体现在音圈直流电阻对电能的消耗； Qts 为总阻尼，为上述两者的并联。即 Qts=Qms*Qes/(Qms+Qes)。 扬声器 Qts 对低频声压特性的影响，这在很多参考书上都有描述，这儿不再讨论。 1.阻抗曲线的数学模型 考虑到扬声器 Q 值与阻抗 Ze 密不可分的关系，在具体分析 Q 值前，我们简单了解一下扬声 器阻抗曲线 其中，Re 为扬声器的直流阻抗，L 为音圈线圈的感抗； Res 为振动系统的力学等效阻抗，Res=(BL)/(Rms+2Rmr)，Rms 振动系统的力阻，Rmr 为扬声 器振膜单面的辐射力阻；
Cmes 为质量抗，Cmes=Mms/(BL)； Lces 为弹性抗，Lces=Cms*(BL)。 当频率在 Fs 的时候，动生阻抗达到最大值；同时由于在低频阶段，音圈感抗相当小，基本 上可以忽略，所以我们有： Zmax=Re+|Res| 参考下面 Mlssa 对某款扬声器的测试结果，我们可以对其进行直观地理解。 1.Q 值与阻抗 Ze 的关系 根据 Qms 的定义，有 Qms=ωMms/(Rms+2Rmr)。 同样，对于 Qes 和 Qts 有： 我们可以清楚地看到影响扬声器 Q 值的几个因素：BL，Cms，Qms，Re 和 Res，而其中 BL 则是最容易改变也是影响最大的， 在实际开发中改变 BL 值也是我们调整 Q 值最常用的办法。 在一般定义的设计目标时，Re 一般都是已经预先设定的，所以对于 Qes 的控制也相对比较 简单，这儿就不做重点讨论。下面我们就来重点讨论相对复杂的 Res 及其对 Qms 的影响。 1.感性认识 Qms 在 T-S 参数的三项 Q 值中，大部分人对 Qts 与 Qes 非常敏感，而对 Qms 都不会太过注重。 的确， 作为描述低频份量的参数， 我们就可以看出 Qts 的重要性； 更何况在低音箱体设计时， 作为判断使用何种箱体以及计算箱体尺寸的重要依据，Qts 一直被音箱开发者频繁使用；而 对于扬声器单体的开发者， 也是经常被客户要求的参数之一。 Qts 对于 Qes， 由于其值比 Qms 一般都小很多，根据 Qms=Qms*Qes/(Qms+Qes)，Qes 基本上决定了 Qts，甚至很多参考书上
都直接将 Qes 当作 Qts 使用。所以相对而言，大部分扬声器开发者对 Qes 和 Qts 的设计和调 整都比较轻车熟路。而对于 Qms，由于使用的频率不高，大部分参考书上也甚少介绍，相当 多的人对其本质意义以及控制办法都没有太深的理解。 下面，我们就重点分析一下 Qms。 根据前面的分析结果，Qms 反映了阻抗曲线上的峰值，即动生阻抗的最大值 Res 的大小。从 另一方面说，Res 越大，其阻抗峰越尖锐，Qms 也就越大。 而对于动生阻抗，顾名思义，其阻抗因动而生。其产生的根本原因就是音圈在磁场中运动时 切割磁力线而产生了感应电动势， 而感应电动势对音圈输入电流反向作用的效果， 就相当于 在音圈中产生了变化的阻抗；感应电动势的大小为： e=BLv； 其中 v 为音圈的磁场中的运动速度。 显然，v 越大，扬声器的感应电动势越强，动生阻抗也就越大；而在振动最快的 Fs 这一点， 动生阻抗也就达到了最大值。 所以间接看来，Qms 越高，就表示扬声器振动系统的振动速度越快。 根据扬声器的辐射功率 P=v*2Rmr,我们可以知道 Qms 越高，扬声器在 Fs 附近的效率也就越 高。 另一方面，v 越大，同时意味着扬声器振动系统越容易起动，而一旦振动起来后，却更加难 以控制了。这句话从换个角度理解，就意味着 Qms 越高，扬声器瞬态的前沿特性就越好， 而后沿特性就会比较差；反之，则前沿特性差，而后沿特性比较好。
4)扬声器的瞬态特性 一些发烧友音质评价术语中，有个词汇叫做"速度快"，从瞬态的角度理解，所谓的"速度快" 就是扬声器前沿特性比较好，对信号的反映比较及时，也就是说，Qms 比较高。一般来说， 前沿特性的提高必然导致后沿特性的恶化， 而后沿特性比较差的扬声器， 听起来就会拖尾较 长，声音浑浊不清。 按照个人设计经验，由于材料特性的关系，往往 Qms 都相对比较高；而对个人而言，本人 则更倾向于后沿特性好一点的扬声器。 1.影响 Qms 和 Res 的因素 根据我们前面对 Qms 的计算公式，我们知道与 Qms 相关共有四个参数：Res，BL、Mms 和 Cms，其中 BL、Cms 和 Mms 的概念比较简单，开发过程中调整起来也相对比较容易，在这 儿就不重点讨论了。 对于 Res，从前面的介绍中我们已经知道： Res=(BL)/(Rms+2Rmr) 在低频段，扬声器振膜做活塞振动，其辐射力阻抗 Rmr 比较简单，有： Rmr=ρωSD/(2πc) 式中 ρ 为空气密度，SD 为扬声器的有效振动面积，c 为空气中的声速。 所以 Rmr 基本上是仅与振动面积相关的一个参数，在扬声器开发过程中，一旦扬声器的尺 寸确定，Rmr 基本上就已经确定。 对于 Rms，其基本定义为扬声器振动系统的机械力阻。由于扬声器参与振动的因素较多，各
个部分对其作用也各不相同， 在上述各个部件中，折环和支片作为支撑系统，对 Rms 的作用主要体现在自身的内部阻尼 消耗能量上，从而抑制振动，所以其材料内部阻尼就特别重要。限于篇幅，对于材料的内部 阻尼我们就不做具体介绍了。不过对于支片的阻尼，有两点经验，可以给大家分享。 1.支片的直径越大，相同顺性的情况下，阻尼越高；这点应该比较容易想象，一方面为了保 持顺性，直径大的支片必然需要更多的胶水(酚醛树脂)来定型，另一方面，直径大的支片在 振动传递过程中，需要更长的距离，其能量消耗自然也就比较大； 2.部分人的经验，降低支片的顺性可以降低 Qms；从前面的分析来看，显然是不对的。但降 低支片的顺性，必然需要更多的胶水定型，其内部阻尼也就更大；所以在某些情况下，内部 阻尼的作用大于由顺性带来的影响时，Qms 确实是会降低的。 音盆和防尘帽对 Rms 的作用则有下面几个方面： 1.利用了空气形成的阻力抑制振动；相对来说，比弹性率 E/ρ(弹性模量/密度)大的材料，即 刚性好，密度低的材料，对 Rms 的贡献就比较大； 2.音盆内部阻尼在传递音圈引发的振动过程中产生的能量消耗；这一点对中高频来说，是影 响分割振动的一个重要因素，而对于低频，这种作用则与折环和支片类似； 3.利用表面阻尼在与空气摩擦产生的损耗。我们经常看到在一些低音扬声器纸盆的表面涂一 层阻尼胶，很大一部分的作用就在于此。 对于音圈，对 Rms 的贡献主要在于骨架。作为振动传递的第一站，音圈骨架的内部阻尼对 整体 Rms 的影响相当大，特别是小型扬声器。对此我们可以比较一下一款 2"的全频带扬声
器，分别使用不同的骨架材料得到的数据： 骨架材料 BL Cms Mms Res Rms+2Rmr Qms 0.05mmKapton 2.57 638 1.35 33.32 0.20 7.34 0.05mm 黄铝片 2.58 643 1.42 15.61 0.43 3.48 另外，除了上述各部件，防尘帽下方和支片下方的空腔气流也是影响 Rms 的因素之一。有 时候，我们在磁柱或者盆架上开孔都可以少量的改变 Qms。 (六)结束语 从以上分析可以看出，扬声器品质因素 Q 作为描述振动系统所受阻尼的参数，与扬声器大 部分部件的材料、性能以及结构都相关；实际上，扬声器的很多参数都是互相影响甚至互相 矛盾的，扬声器的开发过程就是一个平衡其中各项矛盾的系统工程。本文通过对 Q 值的详 细分析， 希望能够加深大家对各项相关因素的理解， 从而在开发过程中能够更轻松的做出相 应调整，找到一个符合自己意愿的平衡点。
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