物联网系统中音频方案的“嘴巴”_扬声器

物联网系统中为什么要使用扬声器

物联网系统中使用扬声器的原因主要可以归纳为以下几点：

实现音频数据的交互与通信

音频数据交互技术：物联网系统可以利用扬声器实现音频数据的交互与通信。例如，Chirp的音频数据交互技术可以将数据和内容编码成一系列音高和音调，形成“声波条形码”，这种条形码能够通过扬声器的声波进行传输，并在接收设备上解码。这种技术不仅适用于可听频段，也适用于不可听频段，为物联网设备之间的通信提供了新的可能性。

增强用户体验：通过扬声器，物联网系统可以向用户发送各种音频信息，如收款链接、优惠券、促销信息等，从而增强用户体验。在商场、超市等场所，这种技术可以使得信息传输更加便捷和高效。

实现智能化功能

智能语音控制：在智能家居等场景中，扬声器可以作为智能语音控制的终端。用户可以通过语音指令来控制家电设备、查询天气、播放音乐等，实现家居生活的智能化和便捷化。

智能安防监控：在智能安防领域，扬声器可以与摄像头、传感器等设备联动，实现声音报警、语音提示等功能。当检测到异常情况时，扬声器可以发出警报声或语音提示，提醒用户或相关人员注意。

拓展应用场景

创意玩具与娱乐互动：扬声器还可以应用于创意玩具和娱乐互动中。例如，通过扬声器接收特定声音信号，玩具可以做出相应的动作或表演，增加玩具的趣味性和互动性。

工业自动化与交通控制：在工业自动化和交通控制领域，扬声器也可以发挥重要作用。例如，在智能交通信号灯控制系统中，扬声器可以发出声音信号来指示车辆和行人通行；在工业自动化生产线中，扬声器可以发出警报声来提醒操作人员注意设备状态或异常情况。

安全性与隐蔽性

需要注意的是，虽然扬声器在物联网系统中具有广泛的应用价值，但也存在一定的安全风险。例如，骇客可能利用电子装置的扬声器进行声波攻击，对人体或电子装置造成损害。因此，在设计和使用物联网系统时，需要充分考虑安全性问题，采取相应的防护措施来保障系统的稳定运行和用户的安全。

综上所述，物联网系统中使用扬声器的原因主要包括实现音频数据的交互与通信、实现智能化功能、拓展应用场景以及考虑安全性与隐蔽性等方面。随着技术的不断发展和应用场景的不断拓展，扬声器在物联网系统中的作用将会越来越重要。

本文会再为大家详解传音频器件家族中的一员——扬声器。

扬声器的定义

音频设备中负责发出声音的核心部件是扬声器，俗称喇叭，无论是音响还是耳机，其中都少不了这个关键部件。扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件。

扬声器的结构

下面这个喇叭的侧视图能够很好的帮我们了解喇叭的基本结构。喇叭一般是由T铁、磁体、音圈和振膜这几个关键部件组成的。

通电导线中会产生磁场，电流的强弱影响磁场的强弱（磁场方向遵循右手定则），当交流音频电流通过喇叭的线圈(即音圈)时，根据上述原理音圈中就产生了相应的磁场，这个磁场与喇叭上自带的磁体所产生的磁场产生相互作用力，这个作用力使音圈在喇叭磁场中随着音频电流强弱而振动起来。喇叭的振膜和音圈是连在一起的，当音圈与喇叭振膜一起振动，推动周围的空气振动，扬声器由此产生声音。如下图，这就是喇叭发生的原理。

选择扬声器磁铁时需要考虑的几个因素

首先，需要明确喇叭工作时所处的环境温度，根据温度确定应选择哪种磁体。不同的磁体耐温度特性不同，能支持的最大工作温度也不同。当磁体工作环境温度超出最大工作温度时，可能会出现磁性能衰减、退磁等现象，会直接影响喇叭的发声效果。

其次，要综合考虑磁通需求和磁体体积来选择喇叭磁。有人问喇叭磁铁是不是越大声音越好？其实不然，喇叭并不是磁铁越大越好。从磁体性能对喇叭声音输出质量的影响中我们可以发现，磁体的磁通量对喇叭音质的影响非常大，同体积的情况下，磁体性能：钕铁硼＞铝镍钴＞铁氧体；在同样磁通量的要求下，钕铁硼磁体所需体积最小，铁氧体最大。同样的磁性材料（同材质且同性能），直径越大，磁感强度越大，喇叭的功率相对就越大，喇叭的灵敏度也相对更高，瞬态响应越好。

因此需要综合考喇叭体积对磁体体积的限制和对磁体磁通性能的要求来确定选择哪种磁性材料。

有人问喇叭多少芯多少磁是什么意思？

我们说喇叭多少磁，说的是喇叭中磁铁的直径，比如100磁就是说磁铁的直径是100mm。说喇叭多少芯是指喇叭音圈的直径，比如100芯就是说音圈的直径是100mm。

扬声器的阻抗

扬声器输入信号的电压与电流的比值。音箱的输入阻抗一般分为高阻抗和低阻抗两类，高于16Ω的是高阻抗，低于8Ω的是低阻抗，音箱的标准阻抗是8Ω。

在功放与输出功率相同的情况下，低阻抗的音箱可以获得较大的输出功率，但是阻抗太低了又会造成欠阻尼和低音劣化等现象。所以这项指标虽然与音箱的性能无关，但最好还是不要购买低阻抗的音箱，推荐值是标准的8Ω。

耳机的阻抗一般是高阻抗的–32Ω很常见。功放的阻抗一般可标为等值阻抗，比如4Ω下130W的输出，大概相当于等值的80W的输出。有一个容易与之混淆的名词叫做“阻尼系数”，这是指扬声器阻抗除以放大器源的内阻，范围大约是25～1000。扬声器纸盆在电信号已经消失后还要振荡多次才能完全停止摆动，而线圈发出的电压产生电流和磁场可以阻止这种寄生运动，这就是阻尼。

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