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主题:[新译]上猛料:关于喇叭驱动单元的骨灰级讨论

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[新译]上猛料:关于喇叭驱动单元的骨灰级讨论  发帖心情 Post By:2005-12-2 1:52:34 [显示全部帖子]

译注: 这是一个德国发烧人士写的, 感觉很不错, 虽然作者提的两点都很简单, 但我想对几十年经验的喇叭工程师来说可能都是非常有益的,做了那么些年喇叭,看了后有种如梦初醒的感觉, 故把它翻译出来, 以飨读者.(标题是我自己改的,如果文章看得不好欢迎拍砖)
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关于喇叭驱动单元的骨灰级讨论

正如我在以前的篇章里说的那样, 当失真机制消除时, 那就一定会有好的声音!

对喇叭单元来说也是一样

很不幸,我有一种感觉, 今天的喇叭单体设计师看上去根本没有什么主见, 他们根本不知道自己在干什么.

在早些年, 喇叭生产厂商和设计者总会仔细听他们设计好的喇叭, 如果听起来感觉不好, 则肯定是哪里设计错了. 而今天他们则依赖消声室的测量,大部分人更相信他们无聊的测试结果而甚于实际聆听.

同样地, 喇叭单元的技术指标说明书也只给你一些无用的数字, 而不是告诉你至关重要的结构设计特征.

实际上, 关于喇叭只有两个最重要的失真机制, 但是你几乎不可能找到一个现代的喇叭产品, 含有以避免这两种简单的失真为目的的设计(当然有极少数例外)

1)
错误的材料!

喇叭振盆和音圈骨架材料对喇叭音质的影响比喇叭振盆的几何尺寸,支架带来的影响更重要. 对振盆和音圈骨架来说,最好听声音用的材料就是纸.

再也没有比使用铝, 钛, 聚丙烯(PP), 陶瓷去做纸盆更为荒唐可笑的事情了. 那根本行不通的. 呵呵,但有些人不这么想

用这些不合适材料做出的东西唯一能做的事就是让你神经质.用这些不合适材料做出来的喇叭必须使用非常复杂的分频器才能避免你听在音乐时持续呕吐.

注: 在高通压缩驱动单元上, 如果号筒用的材料非常精细, 当声音在号筒内经过多次反射,匹配了号筒材料的振动特性之后, 铝与钛振膜仍然可以听上去很不错.

其实,你仍然可以找到用一些非塑料化材料而是纸盆做的喇叭, 但这些喇叭中大多数有一个铝骨架或塑料骨架(例如Kapton)的音圈.铝和Kapton对散热和耐热是非常好的, 所以你可以用这些材料来做一个低档次的大功率喇叭, 但如果你不能忍受听这些垃圾, 功率再大又有什么用
?

图一 如果不是有一个铝音圈将会是音质非常优秀的吉它喇叭. 尽管能够散热, 用铝管音圈做的喇叭总听起来有种金属片振动声, 当然如果你只用来听钢弦吉它这时它就有用武之地了:)

图二, 让我们再来看看这个用Kapton音圈的喇叭, 比铝音圈会好, 但也不是自然的声音, 实际上它听起来…像塑料发出来的.

图三, 用Nomex音圈骨架做的喇叭可以获得高质量的音质,并且散热比纸管要好. 对很多喇叭应用来说Nomex是一种理想的音圈骨架材料(特别是对低音或中音单体来说), 很不幸, 它至今很少被用到(除了一些非常著名的厂商, 如Celestion吉它喇叭).


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当需要最高的音质(功率要求不高)时, 就得选择纸. 看下面这张图, 这个1950年做的收音机喇叭它的振膜和音圈管都是用纸做的,真是完美.

另外一些仍然用纸做振盆和音圈管的厂商有Lowther, Fostex FE系列和一些廉价的中国喇叭. 见下图.

图中的这些喇叭是用了小纸管音圈, 纸质盆, 泡沫折环, 漂亮的相位塞, 小磁体,小热耗型的喇叭
,

因
为它们没有失真机制, 它们可以不要任何分频器. 顶上的纸盆高音只用一只电容来加以保护
.

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2)
空腔

对喇叭来说第二个重要的失真机制就是空腔造成的.

空腔产生谐振所以他们彻底地搞坏了那些其他地方设计都很精细的喇叭.

看下面这张图描述的就是可以在一只现代喇叭里找到的空腔(蓝色部分)


此主题相关图片如下:
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今天的大部分喇叭都是使用铁氧体磁铁的, 所以在T铁芯柱与和磁钢间会有相当大的一块空腔, 因为每一块小空间或空腔都有他们自己的谐振模式, 躲在音圈后面(在磁路结构里)的空腔会产生失真.这种失真的特性是一种无任何价值的, 尖厉的金属声. 这种失真通过音圈后可以很容易地被识别出来, 作为结果, 在频响曲线上产生尖峰.

使用了铝镍钴(AlNiCo)和钕铁硼(NdFeB)的磁路通常来说没有空腔或空腔很小----看下面的例子:什么才是一个好磁路应该看上去的样子.

在音圈的前面,T铁芯柱和防尘帽之间还有另外一个空腔. 有了这个玩意后音箱在频响曲线上也会产生一个谐振峰. 它能阻止喇叭精确重现音乐信号.这种失真的性质很大程度上取决于防尘帽的大小(小点的帽子更好)和音圈骨架材料. 不管怎么样,防尘帽都会把声音弄得模糊, 它阻止了声相的清晰聚焦.

如果空腔足够小, 小到谐振频率都上到20kHz开外了, 这种问题很大程度地得到解决.一个相位塞(材料用涂漆的木头做的是最好的!)是一个简单又有效果的措施来消除前端空腔效应. 如下图所示, 一只修改了以后的Fostex FE164喇叭.

如果需要防尘, 解决空腔问题也可以用只一声透射材料----例如编织纱做的防尘帽来代替. 今天也可以找到这种设计---如Celestion的Vintage30和Greenback吉它喇叭

如此让我们来总结一下:

任何喇叭, 消除了音圈前面和后面的空腔,并且使用了纸质振盆和纸管音圈的喇叭都会好听!
任何喇叭!

就这么简单.

做一只声音非常好听的喇叭很容易吗?
当然!!!

一个完美的喇叭单体

一个完美的喇叭单体使用了非塑料材质的纸盆,一个纸管或Nomex管的音圈,它可以用任何一种磁铁, 但避免磁路结构中空腔的出现.

一个完美的喇叭也总是不带防尘帽,但是有相位塞(木质),恰好填掉音圈前的空腔. 如果必须防尘,声透射材料会与一个短相位塞一起结合使用.

见下图,正确的喇叭结构.它避免了空腔的形成.

以上讨论的喇叭,并不昂贵,也并不需要精确复杂的分频器, 因为主要失真已经被避免了.

[此贴子已经被作者于2005-12-02 02:13:27编辑过]

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以下是引用WANGFUYU在2005-12-02 08:44:53的发言:

好象这位发烧友有些想当然,

铝管能听出金属片振动的声音,

KAPTON能听出塑料片振动的声音

纯属主观臆断!

不要防尘帽,低音泄露如何避免。

要领悟反璞归真的意境.

对有听音敏感的烧友来说, 铝管确实能听出金属声, KAPTON也确实能听出塑料声,
对平时不注意这些但有一定分辨音质能力的人来说, 虽然听不出是"什么声",但是区别肯定能听出来,
曾有客户送给我3''中音单元, 分别用铝,Kapton,Nomex三种骨架, 其他材料一样. 实际装箱听时明显
感到音质的不同,差别太大了, Nomex最好,音质柔和(但也最贵), KAPTON比铝好,但声音有点干, 铝管的声音最糟(很吵).

现在我们听的音响大多都是铝,钛, PP,复合盆等乱七八糟的材料做的, 平时有太多的失真在污染我们的耳朵,听习惯后反而就感觉不出来了.


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  发帖心情 Post By:2005-12-2 13:08:29 [显示全部帖子]

塑料因为自阻尼比较大,有些频率的声音会衰减掉,另外塑料有自己的共振频率,被激励振动时有自己的音品,
这两者掺合在一起,有形成所谓"塑料声".而纸虽然也有这些问题,但相对而言自己的个性最小.
有个简单的试验可以证明, 用手指去弹一片薄纸(如一页书本)和弹一片塑料(如薄膜塑料袋),得到的声音是不同的,
明显塑料膜是一种沙拉啦的零乱声音, 而纸听上去也有"啪啪"的声音,但明显悦耳多了.音圈管在磁场中被激励振动,
同手指去弹材料这种过程实际上很类似.纸材质好声的原因是因为其更接近于"天然性",纸是来源于木材,草木纤维等,
这些都是生物,而人对自然的事物感觉会更加舒服.这是一种生物自发的选择性,与生物生存的相互依赖是有联系的.

可以想象,如果有一个纯木喇叭:木盆架,纸振膜,碳纤维音圈线,木磁铁,音质将会是最好的.


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  发帖心情 Post By:2005-12-2 13:17:42 [显示全部帖子]

以下是引用随便说说在2005-12-02 12:46:12的发言:
另外请问骨灰级是什么意思?那天看电视,辽宁男篮主教练为这个词大动肝火...

形容对某事有超常的兴趣偏爱称作"发烧",既然烧起来了,就有火大火小的分别, 但烧到最终会变一把灰.所以骨灰级就是

终级,顶级,到了终点,不可再超越的意思


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以下是引用WANGFUYU在2005-12-02 13:46:49的发言:

音圈骨架的作用是将线圈产生的力传递给振膜,通过振膜推动空气发生。

我想,不可否认骨架在传递力的过程中的损耗,但音质更多的取决于振膜及其悬挂系统的特性,说某种骨架产生某种声音,是一种夸大,本人不太信。

手弹纸管或其材料产生不同声音没错,但这时该纸管就是一个振膜,它产生的频率决定于材料的E值和密度,激发的共振频率都不一样,当然会天壤之别。而扬声器的频率取决激发频率和失真产生的谐波,跟骨架关系很小。

我觉得国明兄的比方有些牵强,不能令人信服。

音圈骨架将线圈产生的力传递给振膜这句话没有说错, 但你想一下,振膜难道就没有力传给骨架了吗? 根据牛顿第三定律,
有作用力就有反作用力, 喇叭在振动时换一个角度看, 就是振膜在推动音圈振动, 既然推动音圈振动了, 音圈就会或多或少的发出自己的声音.

找一个空玻璃杯,用手指弹它一下, 杯子发出"叮"的一声, 你不用手, 换支筷子敲, 还是"叮"的一声, 但音色稍有不同, 你再换一个铁钉去敲杯子,仍然是那声"叮", 说明杯子只要振动,就会出这种声音. 现在想像将铜丝绕在杯子上好比一个音圈放到喇叭中, 很容易理解只要杯子动起来,就会发出它自己的特征声音. 王兄能听出不同音圈管材做出的喇叭声音不同, 这就是实证, 虽然喇叭的声音更多受鼓纸影响, 但在对音质要求高的人看来音圈发出的声音也要求它尽善尽美.

我相信这种不同的"音圈声"是可以用频谱分析仪分析出来的.


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你的解释好像有理,但实际上忽略了一些问题,

1. 音圈的振动面积. 实际上是侧向振动,音圈的侧向振动(可以理解为复杂的挠曲),通过坚实的中心胶连接点传给纸盆,引起纸盆振动,
将音圈的"本征噪声"放大了出来.

2. 玻璃杯的空腔是亥姆霍兹共振器不假,但你要听亥姆霍兹的声音要把嘴对准杯沿去吹,这时听到的是"呜---"较低频率的声音,这才是
亥姆霍兹声音,当然如果你给杯子灌不同高度的水频率"呜"会随水多而逐级升高,而我说的用刚体敲杯臂发出的是"叮"的高频声,这种
声音同亥姆霍兹无关,如果把杯子砸成三片随便敲一面也能听到那种同样音色的"叮"声,只是由于面积不同而衰减得较快罢了.

3. 两头通中间短的音圈的辐射应该是侧向振动, 1里已经说了.


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呵呵,这个定量的问题有机会要算一下了,音圈的模型可以比作一个一边固定,另一边自由
的板.其实这个问题等效于下面的问题:

将一个不带弹波,纸盆的音圈放在磁场中让它在音乐信号下垂直振动.
1.它会不会发出声音?
2.如果会发出声音,如果用不同材质的骨架发出的声音会否不同?

模拟这个实验很难,因为音圈需要定心,但如果不装纸盆,只装弹波的实验还是可以做的.
虽然测试时会听到弹波声,但不影响不同音圈带来影响的判断.


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以下是引用xspeaker在2005-12-02 18:26:13的发言:

这德国人的结论是:既然能用不贵的成本很容易地作出完美的喇叭来,那么不是大部分开发工程师是白痴就是大部分消费者是白痴,呵呵.

德国人说得其实不错, 发烧友就是要追求完美, 稍微不完美的东西都会被抛弃, 这就是要求苛刻严格


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以下是引用penghong_110在2005-12-02 18:22:16的发言:

我想听国明老师讲讲音圈发声一般是哪个频段。

就音圈本身来说, 发声频段是它自己的特性谐振频段, 一般这是在高频区域.

但并不是说你输入低频信号音圈就不会发出高频声, 试想一下, 你去敲一下杯子,尽管你的策动力频率很低, 杯子也可以发出很高的谐振音.


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以下是引用xspeaker在2005-12-02 18:47:14的发言:

国明先生贴的两篇文章看得我一头雾水:塑料加云母等复合盆到底能不能做出最好的单元?

爱因斯坦会告诉你: 宇宙间一切事物都是相对的.

一个学生考试得了90分, 是不是好学生? 先生甲认为, 凡考了85分以上的都是好学生, 先生乙认为: 90只是好学生的刚及格标准,
先生丙认为:凡是没考到95分以上的都是差生.

现在来回答你的问题: 大部分人认为PP加云母可以做出相当不错的单元. 但有少部分认为绝对不可能.


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