臺灣博碩士論文加值系統

摘 要

頻率響應曲線平坦度為揚聲器之重要性能指標，本研究主要探討不同揚聲器設計參數，在實效頻寬內對頻率響應曲線平坦度之影響。
本研究中，將小型化音箱最大內容積設定為1.5倍之標準內容積，實效頻寬範圍設定為103 ~20k Hz。首先以一次因子實驗分析法，分別探討小型密閉式揚聲器音箱之內容積、材質、及厚度之單一參數對小型密閉式揚聲器平坦度的影響。其次，再以田口實驗設計法及變異性分析法來求得較佳的頻率響應曲線之平坦度參數組合。
由實驗結果，一次因子實驗法及田口實驗法可得到較佳之頻率響應曲線平坦度之參數，分別為內容積為1.5倍，材質為鋁合金，厚度為12 mm，以及依變異數分析影響頻率響應曲線平坦度品質因子為內容積(53%)、其次為厚度(26%)及材質(20%)。
小型密閉式揚聲器之不同音箱參數選擇，對頻率響應曲線平坦度有不同的影響，希望此研究能提供小型揚聲器相關產業在音箱設計上之參考與應用。

Abstract
Frequency response curve is a crucial factor for the performance of a loudspeaker. This study aims to investigate the influence of different design parameters for a loudspeaker on the frequency response flatness within the effective bandwidth. In this study, the biggest inner volume of a small-sized loudspeaker was chosen as 1.5 times standard volume. The effective bandwidth range is 103-20k Hz. Firstly, the One-factor-at-a-time method is applied to evaluate the influence of single parameter (such as inner volume, material and thickness) on the frequency response flatness for a loudspeaker. Next, the Taguchi's Experimental Method and Analysis of Variance method are adopted to obtain the parameters combination for better flatness of frequency responses.
After adopting One-factor-at-a-time and Taguchi's Experimental Method, the better parameters for the flatness of frequency responses can be obtained. They are 1.5 times inner volume, Aluminum material, thickness of 12mm. Besides, according to the Analysis of Variance of the flat level of frequency responses, we obtain the quality factors of: inner volume (53%), thickness (26%) and material (20%).
Different parameters of a small-sized loudspeaker do have different influence towards the flatness of frequency responses. We hope that this study can be useful for the audio industry in the future design of a small-sized loudspeaker.

第一章 緒論
1.1 研究動機...........................................1
1.2研究目的 ...........................................2
1.3文獻回顧與整理 .................................... 2
1.4本文架構............................................5

第二章 密閉式揚聲器的介紹與田口實驗法概要..............7
2.1聲壓位準定義........................................7
2.2密閉式揚聲器的基本結構..............................7
2.2.1 電聲單體.........................................8
2.2.2 分音器...........................................9
2.2.3 音箱.............................................9
2.3實效頻寬...........................................11
2.4平坦度的介紹與定義.................................12
2.5電聲單體小信號參數設計密閉式揚聲器.................13
2.6密閉式揚聲器系統等效回路...........................15
2.7田口式實驗設計法...................................17
2.7.1控制因子及雜訊因子...............................20
2.7.2 信號雜訊比(S/N比)之特性.........................20
2.7.3 直交表..........................................22
2.7.4 交互作用........................................23
2.7.5田口式實驗法的基本步驟...........................24
2.7.6 變異數分析 .....................................26
2.7.7確認實驗.........................................29

第三章 小型密閉式揚聲器之製造與品質量測
3.1小型密閉式揚聲器製造...............................31
3.2音箱結構設計.......................................32
3.2.1 低音電聲單體規格................................32
3.2.2 揚聲器規格......................................32
3.3音箱製作...........................................34
3.4小型密閉式揚聲器組立...............................35
3.4.1規格零件.........................................35
3.4.2 小型密閉式揚聲器組立............................35
3.5量測實驗設備介紹...................................36
3.5.1測試前的接線準備.................................39
3.5.2頻率響應測試系統電壓設定.........................40
3.5.3頻率響應量測步驟.................................40
3.6 共振頻率量測步驟..................................42
3.6.1測試前的接線準備.................................42
3.6.2共振頻率響應量測步驟.............................43

第四章 實驗結果與討論
4.1 前言..............................................44
4.2 參數選擇..........................................45
4.2.1 一次因子實驗法(一):不同內容積...................46
4.2.2 一次因子實驗法(二):不同材質.....................50
4.2.3 一次因子實驗法(三):不同厚度.....................54
4.2.4 一次因子實驗法四):不同形狀......................58
4.3 田口實驗法........................................62
4.3.1 控制因子及水準的選定............................61
4.3.2 頻率響應平坦度品質之判定........................66
4.3.3平均數分析 ......................................68
4.3.4變異數分析.......................................73
4.3.5確認實驗(一).....................................77
4.3.6確認實驗(二).....................................82
4.3.7 Mediadesk與田口實驗7最適化揚聲器之品坦度比較....85
4.3.8 小結........................................86

第五章 結論與建議
5.1 結論..............................................88
5.2 建議 .............................................90
參考文獻..............................................92
附錄一................................................95
附錄二...............................................108

[1] 揚聲器系統（音箱）發展史，
http://history.sandiego.edu/GEN/recording/loudspeaker.html。
[2] 王以真，實用揚聲器系統技術手冊，國防工業出版社，2004。
[3] Small,Richard H.,Closed-Box Loudspeaker Systems-Part 1:
Analysis, JAES Volume 20 Number 10pp.798-808;December 1972.
[4] Small,Richard H.,Closed-Box Loudspeaker Systems-Part 2:
Synthesis, JAES Volume 21 Number 1pp.11-18;January/February 1973.
[5] Small,Richard H.,Vent-Box Loudspeaker Systems-Part 1:
Small-signal Analysis, JAES Volume 21 Number 5pp .363-372; June 1973.
[6] Olson, F.,Direct Radiator Loudspeaker Enclosure,JAES Volume 17 Issue 1pp.22-29;January 1960.
[7] 山本武夫，賴耿陽譯，揚聲器之設計與製作，啟學出版社，1979。
[8] Leach,W.M., Introduction To ElectroAcoustics And Audio Ampllfier
Design,Second Edition,1999.
[9] 王以真，沈佛星，音箱研討(六)閉箱用揚聲器低頻的調整，揚聲器與傳聲器 電聲雜誌，2007年第31卷 第6期。
[10] 鄭群星，音響工程，全華科技股份有限公司，1989。
[11] 白明憲，工程聲學，全華科技圖書股份有限公司，2006。
[12] 朱江，揚聲器及其系統頻率響應的統計特性參數，電聲技術，2002。
[13] 沈豪、范寶元、韓秀苓、李傳光、吳金才，音頻工程基礎，北京，北京工業大學出版社，2002。
[14] 陳建勳，揚聲平板之最佳設計參數研究，國立交通大學機械工程學系碩士論文，2006。
[15] Box,G,E.P,Hunter,W.G,and Hunter,J.S.,Statistics for Experiments, An
lntroduction to Design,Data Analysis,and Model Building,John
Wiley & Sons,1978.
[16] Box,G,E.P,Hunter,J.S.,and Hunter,W.G.,Statistics for Experiments,
Design,lnnovation,and Discovery,Second Edition,John Wiley &
Sons,2005.
[17] 田口玄一、吉澤正孝，田口品質工程講座(一)，開發設計階段的品質工程，中國生產力中心出版，1990年。
[18] 田口玄一、山本昌吾，田口品質工程講座(二)，製造階段的品質工程，中國生產力中心出版，1991年。
[19] 田口玄一、小西省三，田口品質工程講座(三)，品質評價的S/N比，中國生產力中心出版，1991年。
[20] 田口玄一、橫山子，田口品質工程講座(四)，品質設計實驗法，中國生產力中心出版，1995年。
[21] 鐘清章，田口式品質工程導論，中華民國品質學會，台北，2004。
[22] Taguchi,G,and Konishi,S.,Orthogonal Arrays and Linear Graphs;Tools
for Quality Enginnering,American Supplier lnstitute,lnc.,1987.
[23] 丁志華、由燦偉、戴通寶、朝春光，”田口實驗計畫法簡介(II)”
國家毫微米元件實驗室，毫微米通訊，第八卷第三期，2002。
[24] 丁志華、由燦偉、戴通寶、朝春光，”田口實驗計畫法簡介(II)”
國家毫微米元件實驗室，毫微米通訊，第八卷第四期，2002。
[25] 鄭崇義，田口品質工程技術理論與實務，中華民國品質學會，台北，2000。
[26] 李輝煌，田口方法品質設計的原理與實務，高立圖書有限公司，2008 。
[27] Linearx system ,Loudspeaker 2006 Measurement System User Manual Win32 Release 4.1, 2005.
[28] 吳金澤，二極體雷射切割QFM封裝之最適化參數研究，國立台灣科技學大學自動化及控制研究所，碩士論文，2005。