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音箱的核心,教你看懂單元的爆炸圖

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樓主
ID:60266 發表于 2014-8-20 01:24 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
前言:
作為音箱最基本的組成部分,揚聲器單元(簡稱單元)對于普通讀者來說是既簡單又復雜的。為什么這么說呢?因為單元的工作原理似乎很簡單,往復運動的振膜不停的振動,帶動空氣形成聲波,似乎就這么簡單。但是它同時又是復雜的,譬如,假設有人忽然拿出一張圖片問您,這單元是好是壞。靠峙逻@個還真不容易回答上來。
                                 
                                                 林林總總的揚聲器單元要說出個好壞還真非易事
       不過本文也沒有讓您一下子就能肉眼辨別單元好壞的妙方,只能先為大家揭秘這么個看似簡單的單元,內部究竟是個什么樣,各部件有何功能等等。想進階為音頻高手的朋友,趕緊充電吧(本文參考王以真教授編著的《實用揚聲器技術手冊》以及網絡上的一些素材以成文,特作此注)。
  *特注:本文所引用的圖片僅為幫助說明講解內容,并非特指某款揚聲器或某款揚聲器的某部分是優秀的或劣質的。

揚聲器的爆炸圖(分解圖):
                                
將單元按照中軸及大致的裝配順序進行分解排列的說明圖被行業人士稱為爆炸圖,上圖便是典型的揚聲器爆炸圖。下面我們將以錐形揚聲器為例,為大家介紹電動式揚聲器大致的內部結構。

錐形揚聲器的特點及其內部組成:
  錐形揚聲器是我們最常的揚聲器類型,它的結構相對簡單、容易生產,而且本身不需要大的空間,這些原因令其價格便宜,可以大量普及。其次,這類揚聲器可以做到性能優良,在中頻段可以獲得均勻的頻率響應,因此能夠滿足大部分普通消費者的常規聽感需求。最后,這類揚聲器已有幾十年的發展史,而其工藝、材料也在不斷改進,性能與時俱進,這也令這兩款揚聲器能夠獲得成為主流的持續的原動力。
                                   
       錐形揚聲器的結構可以分為三個部分:
  1、振動系統包括振膜、音圈、定型支片、防塵罩
  2、磁路系統包括導磁上板、導磁柱、導磁下板、磁體等
  3、輔助系統包括盆架、壓邊、接線架、相位塞等
  下面我們將為大家逐一介紹錐形揚聲器內部的主要部件。
最新揚聲器內部解構:
                                       
       具體到上圖,根據序號,他們分別是:1.防磁罩、2&4.磁體、3.導磁下板、5.導磁上板、6.盆架、7.定心支片(彈撥)、8.音圈、9.振膜+折環、10.防塵帽。

振膜:電動式揚聲器,當外加音頻信號時,音圈推動振膜振動,而振膜則推動空氣,產生聲波。
                                
                                                                    M7II的低音單元是一個指數盆
  常見的錐盆有三種形式:直線式錐盆振膜、指數式錐盆振膜和拋物線式錐盆振膜。
                                    
                                              漫步者R1900T06的低音單元采用了規律的褶皺改善分割震動的狀態
       振膜在振動頻率較高時,會出現分割振動,在振膜錐形斜面上增加褶皺可以改變分割振動的狀態,如果設計得當,可以改善單元的高頻特性,還可以增加振膜的強度及阻尼。
                                    
                                                          惠威M200MKII低音單元S5N振膜采用了PP材料
       而材料最常見的是紙盆,但是隨著技術的發展,單純的紙盆單元已經比較少見。更多的則是采用了復合材料的振膜,這當中也有以紙盆為基礎進行加工的振膜。從分類來看,有紙基振膜、金屬振膜、高分子材料振膜、復合振膜等。

折環:折環在揚聲器中是不可缺少的,它最基本的作用是支持和保持振膜的振動,使振膜能沿軸向運動,而不能橫向運動,它保證音圈也能在磁隙中軸向移動。
                                       
                                                                               高端2.0大多采用橡膠折杯
       好的振膜應該能讓振膜在振動軸向上具有較大的順性,而在橫向上具有較強的剛性。在盡可能大的振動范圍內令振膜的振動更線性。并且它不應該具有明顯的諧振和反相振動,質量也要盡量的輕。
                                    
                                                                             入門級的單元常見的是泡沫折環
       常見的折環材料有纖維+復合涂層材料、橡膠、發泡樹脂和泡沫等材料。

定心支片:定心支片的英文名稱為Damper,日文直譯為“中心保持部”,國內也有其他稱謂:“彈簧”、“彈簧板”、“彈撥”等。二十世紀六十年代初定名為“定心支片”后逐步為音響界接受。

                                            
      上圖中,振膜后部,通過支架孔我們所能看到的土黃色部件就是定心支片,它的作用與折環相似,主要是要保持音圈在磁間隙中的正確位置,保證音圈在受力時,振動系統會沿著軸線往復運動,并防止灰塵進入到磁隙中。在揚聲器發展的早期,磁體性能較差,此時揚聲器的Q值相當大,為了抑制低頻諧振,定心支片還有增加單元阻尼的作用。
                                    
                                                                            土黃色部分為定心支片
      好的定心支片需要有良好的順性,相對適合的位移量,并且位移需要盡可能的保持線性。材料方面,目前常用的是棉布材料和聚酰胺纖維,后者在線性性能、強度以及耐熱性能上都會優于前者。

盆架:盆架是揚聲器的輔助系統、支持系統,它的作用是連接振動系統和磁路系統,其外圈還負責將揚聲器固定在箱體上,并密封箱體。材料方面,盆架有鐵板沖壓、鋁合金壓鑄、增強型工程塑料等。
                                       
       優秀的盆架需要有良好的剛性和強度,因為如果剛性不夠,在障板與磁路系統間的盆架就相當于一個彈簧,如果發生共振,將會影響音箱的發聲特性。
  此外,在某些中頻單元和高頻單元中,會采用密閉式的盆架,此時的盆架相當于一個密閉箱體。

音圈:音圈的名稱來自“通過音頻電流的線圈”,因此簡稱“音圈”。它是振動系統的重要組成部分,也可以說是揚聲器的心臟。它的性能會影響揚聲器的聲壓頻率特性、效率、失真、承載功率、壽命以及瞬態特性等。
                                          
        音圈由繞線管(通常為紙或耐熱塑料、鋁箔制成)、繞線(漆包銅線、鋁線制成)、壓線紙。引出線和引線組成。在實際工作時,音圈不但起到驅動振膜的作用,在振膜與彈撥折環構成的回彈運動中,亦會產生電動勢,起阻尼作用(音圈的設計、制作、選材等涉及較深的專業知識,在這里暫且打。

防塵罩:防塵罩又稱防塵帽,它是揚聲器振膜系統中的一個小部件,它粘貼在振膜的中心處,防止灰塵進入磁隙,影響高頻性能。
                                   
                                                       上圖的單元采用了錐形的相位塞改變單元的高頻特性
防塵罩在振動時,成為振膜的一部分,特別對大口徑單元來說,它所采用的材料會改變單元的高頻特性。為了令防塵罩即能適當透氣,又能防塵,通常會采用布、氈、絹等材料制成。而為了改變揚聲器的高頻特性,也有采用不同的擴散球(相位塞)來改變單元頻響特性的做法。而這樣是否能夠起到改善音質的作用就需要通過測量與實驗才能考察了。

磁路系統:磁路系統為音圈提供磁場,令其能夠隨著音頻功率信號而往復運動。通常我們能夠看到的只是磁鋼外罩,這一點與彈撥、音圈很類似。早年的揚聲器由于永磁體無法提供足夠的磁通量,因此有采用勵磁電路,但是隨著磁性材料學的發展,現在的單元已經基本都是永磁體磁路設計了。
                                      
       常見的磁體分為鋁鎳鈷磁體、鐵氧體磁體、稀土類磁體三類。鋁鎳鈷磁體具有磁能積高、剩磁高的特點,但是由于鈷的缺乏,價格高而逐漸被鐵氧體替代;鐵氧體材料來源廣泛、價格低廉、矯頑力大、對外磁場穩定,因此被廣泛使用;稀土類磁體以釹鐵硼磁體為代表,它的磁能積是鐵氧體的十倍以上,缺點是易生銹和居里點低,目前這類磁體常見于耳塞耳機以及小口徑全頻單元中。

                                             
      考察磁體性能的參數是磁通量,而針對于單元來說,磁路設計更涉及磁通分布均勻性、漏磁等問題。為了改善磁體與音圈的相互動作特性,有些單元還在磁隙中注入磁流體,它的作用是熱傳導、音圈定心。但是引入磁流體會產生明顯的阻尼,使揚聲器的機械振動系統Q值下降,對前沿上升特性不利,但對后沿下降特性卻有利。
  到此,我們已經將單元的重要組成部件講解完畢,更進一步的資料歡迎大家查閱《揚聲器實用技術》。

結語:有人說音箱行業的入門門檻低,這是對的,也有人說音箱行業的入門門檻高,這也是對的。門檻低在于單以本文看,要做出一個揚聲器似乎并不難,很容易就能讓它發出聲音,甚至如果功放得力,要多響便能有多響。再配上箱體包裝及內置功放電路,就能做成一個簡單的多媒體音箱。
  但是說它門檻高,那是因為好音箱是一個系統工程,它涉及心理學、聲電學、材料學,并且目前并無完善的測量技術能夠完全解釋優秀聲音的全部特點。換句話就是說,即便我們能夠掌握眾多的音箱或者揚聲器的聲電參數,但是我們依然無法確定我們所生產的音箱產品是優秀或者不理想的,這其中還需要很多的經驗及技術的積累。多少頂級音響廠商浸淫數十年,方可名震當世便是佐證。
  因此,我們并不看好一些隨意介入多媒體音箱市場的做法,誠然毛利方面,多媒體音箱是一個不錯的選擇,但是要做好,并對消費者負責卻不是一件容易的事情。在這里我們也希望通過本文能夠為消費者提供一個選擇產品的參考,令市場能夠有一個良性的優勝劣汰的生態環境。

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沙發
ID:66144 發表于 2014-9-13 22:51 | 只看該作者

謝謝分享。。。!
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板凳
ID:11942 發表于 2015-1-7 15:48 | 只看該作者
學習學習
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地板
ID:683611 發表于 2020-1-8 17:16 | 只看該作者
學習了,謝謝分享
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5#
ID:696734 發表于 2020-2-22 22:04 來自手機 | 只看該作者
謝謝,學習了
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6#
ID:700364 發表于 2020-3-3 16:19 | 只看該作者
謝謝,學習了!
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