一、发展的初期

1924年通用电器公司(General Electric Company)研究试验室的C.W.赖斯(Rice)和E.W.凯洛格(Kollogg) 获得扬声器专利，公认赖斯和凯洛格是扬声器的发明者。图1 即是在1925年制造的这种扬声器。它是我们现在使用的电动式扬声器的鼻祖。现在扬声器除采用永磁磁路以外，其余部分与1925年扬声器外表极其相似。

图1、1925年的电动式锥形扬声器

当然，之前的许多扬声器研究者的功绩也是不应埋没的。例如在1910年布劳恩(Brown)研制出一种针端线圈扬声器，如图2所示。不难看出，布劳恩的扬声器比赖斯的扬声器结构复杂。后人往往是在先人的基础上改进发展的，这是科技发展的规律、历史发展的规律。现代一家普通扬声器厂生产的扬声器可能比布劳恩、赖斯最初制作的扬声器要好，但这不能成为轻视、抹杀前辈的理由。

图2、布劳恩在1910年发明的针端音圈扬声器

扬声器出现后，遇到的一个问题是如何使用？还是这个赖斯在1924年提出使用障板在解决低频声短路问题。障板的概念还可以追溯到更早的1978年。著名声学家L.瑞利在其名著《声学原理》中，提出无限大障板中刚性活塞的振动特性和声辐射特性的理论。图3是在1878年提到的无限大障板。

图3、1878年提到的无限大障板

对于一只扬声器来讲，前后声音是反相的，如图4所示，这样前后的声音就会抵消。扬声器放在一个障板中，就会使背后的声音产生滞后，如图40.5所示。这就有可能使扬声器前后抵消减少，甚至相加。一种极端的情况，障板上顶天花板下顶地板，可以看成是一个无限大障板。当然实际情况这样安装扬声器几乎是不可能的，如图40.6所示。

图4、扬声器前后声音反相

图5、障板后的声音滞后

图6、相当无限大障板

到了1929年，发现了1/4波长原理，即障板的半径，或者说从障板中心到障板边缘是1/4波长时，这只障板的作用相当于无限大障板，如图7所示。对于100HZ，1/4波长相当于85mm。

图7、1/4波长原理

作为对比，如果扬声器放在障板的中心，由于相同距离而产生抵消，如图8所示。扬声器放在障板不对称的位置，抵消的状况就轻得多，如图9所示，这就揭示了国家标准规定的扬声器测试障板，扬声器安装位置不对称的理由。

图8、相同距离的抵消

图9、距离不同曲线平直

我们在研究扬声器历史时，障板的出现与上述理论研究和分析有关。但我更相信，障板的出现是出于实际的需要。在实际使用中扬声器要对着观众，为此可手持（难于持久）；支撑；悬挂；而固定在一个障板上无疑是最佳的选择。作为例证，我找到一张1920年的照片，这是采用布劳恩在1910年发明的针端音圈扬声器，用于剧场扩声，如图10所不。可以清楚地看到，扬声器是固定在一个障板上的。

图10、1920年的剧场扬声器系统

图11、1925年的扬声器障板

而1925年赖斯-凯洛格发明的扬声器也是安装在一个障板上的。如图40.11所示。或者可以说，障板与扬声器是同步出现的。

二、箱体的出现

从障板向箱体转变，有资料讲是1923年，最初出现的是敞开箱，然后是闭箱，如图12所示。敞开箱的出现，应该是与实际应用有关的。扬声器最早的应用场合之一是收音机。收音机可视为一个敞开箱，图13是收音机背面，图14则背面打开。

图12、敞开箱和闭箱

图13、收音机背面

收音机背面打开

从敞开箱到闭箱只是一板之隔、咫尺之遥，在敞开式音箱的使用过程中人们发现扬声器背后辐射对声音的干扰，采用一些办法来吸收背后的辐射，图15就是20世纪30年代采用的一个例子。这种结构在扬声器背后装有10层金属网，而又用棉纱将金属网包住，以达到吸声效果。

图15、挡板式吸声结构

图16、纱布吸声结构

图16则是另一种吸声结构。在箱子后面放一块吸声的纱布，这实际上就是闭箱的雏形。如果将纱布变厚、变硬，最后变成一块木板，闭箱就诞生了。所以我们有理由讲，闭箱是由敞开箱演变、发展、进化而来。

图17、各种吸声结构

闭箱出现后，闭箱内的声能要吸收。就采用各种吸声材料，将箱体内的声能吸收掉。图17所采用过的种种吸声结构，一直到现在这些方法仍在使用。

闭箱由于结构简单，一直受到人们欢迎。1949年奧尔森(Harry Olson)和普里斯顿(J.Preston)提出的气垫式扬声器系统获得美国专利，将装有橡胶折环（或其他高顺性折环）扬声器装在闭箱中，称为空气悬置（气垫式）扬声器系统，刚开始这个专利还没有引起广泛的重视。

图18、AR音箱频响曲线

由于一位气垫式扬声器系统的推动者，美国AR公司(Acoustic Research)的维尔丘(E.M.Villchur) 在美国《Audio》、《J.A.E.S》杂志上发表一系列文章。文章中论述了气塑式扬声器系统的工作原理和设计方法，特别是讨论了填充材料的作用。图18是维尔丘1957年论文中，揭示AR音箱的频率响应曲线，图19则是AR公司最有名的气塑式扬声器箱AR-3的照片。后来AR公司的两位创办人克罗斯( Henry Kloss) 和维尔丘分别创立了KLH和Advent公司，持续推动气塑式扬声器系统的设计与制造。

图19、AR-3音箱

值得一提的是，AR-3是第一只使用球顶高频扬声器的音箱，其时间是1956年。类似的产品大约10年后出现。到了 1972年，澳大利亚的斯莫尔(Richard Small)发表了几篇闭箱的论文，将人们对闭箱的认识，提高到一个新的高度。

三、开口箱的出现和发展

在1930年贝尔实验室的瑟拉(A.L.Thuras) 提出了开口箱原理，并在1932年获得专利。他已认识到膜片与开口的作用，并推导了一个表示频响的多项式。

1946年开始，也就是第二次世界大战以后，电子技术在民用领域快速发展，对开口箱的研究也多起来。一些电声学者从1950年开始陆续发表研究开口箱的论文，其中有加州技术学院(California Institute Technology)的洛开西(Locanthi)、白瑞纳克(Beranek，《声学》一书的作者）、李尤文(Van Leeuwen )、博尔(E.de Boer)、林昂(Lyon)、强声公司(Jensen Manujacturing Company)的诺弗克(Novax)、基伯斯(Keibs)等。这些研究己经讨论了箱体的数学模型，并已演化成高通滤器。

值得一提的是，强声公司是美国老牌扬声器公司之一，生产前沿的扬声器技术人员，如诺弗克同样关注扬声器理论的发展，同时做出不可磨灭的贡献。图20所示被中外人士多次引用的箱体低频曲线，最早见于诺弗克在1957年《J.A.E.S》的论文中。

图20、Novax的曲线

有了这一系列研究，澳大利亚广播委员会 (Australian Breadcasting Commission) 的西勒集诸家之大成、删繁就简，更实际、更详尽、更具体地讨论了开口箱设计，并于1961年发表文章。但是当时文章并未引起重视，直到10年以后，人们才在《J.A.E.S》1971年的3、4两期看到西勒的文章《在开口箱中的扬声器》( Loudspeakers in Vented Boxes)。其间，野村(Nomura) 、邦松 (Bonson) 等人的研究也对开口箱理论做出贡献。
直到1973年澳大利亚悉尼大学的斯莫尔(Richard H.Small) 发表了开口箱的系列论文，使开口箱的分析和研究系统化、科学化。建立相应的数学模型，并可用公式、图表、计算机及软件设计，使开口箱的设计由经验型向理论与经验相结合的方式转变。斯莫尔的理论现已被国际电声界认可，并将设计音箱有关的参数定名为Tihele/Small参数，以肯定他们的贡献，T/S参数也被列人AES标准之中。
与其他大小学科相类似，开口箱理论的发展有众多的专家、学者共同努力，而西勒、斯莫尔正是在前人基础上达到一个新高度。

编者按：王以真老师是中国扬声器领域的资深专家。作为中国声学学会理事、天津市声学学会理事长、国务院特殊津贴获得者，同时也是“影音新生活”全媒体平台的专家委员。

王以真老师长期从事扬声器工艺、设计、研究和咨询工作。合译出版《扬声器系统》上、下册，编著出版《怎样选用扬声器》、《实用扬声器技术手册》、《实用扩声技术》等。王老师拥有丰厚的扬声器等领域的知识，被广泛邀请开展各类技术培训。同时，作为业内资深撰稿人，他以专业且富有深度的文章，更是启发指导业界探索。