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驱动单元类型
根据振膜形状结构的不同,音箱的驱动单元可以被分为几种类型。每种类型的驱动单元都有其本质的演变原理,使其适合发出不同频率声波的需要,比那些为了满足所有需要设计的特殊驱动单元类型要强很多。下面让我们先花一些时间回顾一下经典的驱动单元类型。
锥形驱动单元
这种圆锥形的驱动单元是最常用的一种类型,也被称作锥形“纸盆”。纸浆是这种振膜材质的主要原材料。不过现在不仅可以使用纸浆,还可以使用其它不同的原材料——聚丙烯和碳纤维,聚丙烯和碳纤维的使用使得驱动单元完全可以再现全频的声音。
半球形驱动单元
振膜还可以是半球形状,声音直接通过拱形结构辐射而出。这种驱动单元的优势就在于它有着出色的指向性,通常应用于中、高音的再现。较低部分的外延范围可以通过多种类型的半球形驱动单元来得到,与号角形高音扩音器相比,他们合理而有效的原理更适合监听室使用。半球形高音扩音器根据半球形的材质可以分为两类,软质的半球形驱动单元多是由丝、棉或多元酯等柔软的材料制成,硬质的则是由铝或钛等金属材料制成。
号角形驱动单元
这种驱动单元的特点是在振膜的前方是个号角的形状,这种类型适用于中、高音的再现,号角的声学特性使得此类驱动单元具有强大的动力和良好的瞬间响应。
上面提到的三种驱动单元类型是最典型的声音辐射单元系统。驱动单元的另一个关键元件是磁性线圈,磁性线圈可分为两类。
开放型磁线圈
绝大多数驱动单元的磁线圈都依据于“弗莱明左手规则”,这种原理的驱动单元也被称为电力学类型。开放的磁线圈经常使用亚铁盐磁石。这种结构请见图1,不可避免的造成磁流泄露,当他们过于靠近视频设备的时候,会造成视频监视器的图像失真。目前,随着技术的发展,没有漏磁的音、视频驱动单元已经被投入到商业生产。
封闭型磁线圈
这种磁线圈是将一个永久性磁石放置在壶形的磁轭内,通常被称为“pot type yoke”,封闭性磁线圈使用的是
镍钴合金磁石。如果容量一致,这种磁石产生的磁域比亚铁盐磁石 产生的磁域要强得多。 这种结构没有漏磁现 象,可以很好的应用在音视频系统中。无论镍钴合金磁石的优点有多少,这种钴类的合金 仍旧是一种稀缺的金属,在经济上还不能得到广泛的开发。
在产品彩页中经常能看到一些特性规格的描述,下面解释一下这些特性规格的含义。.
有效振动半径
有效振动半径是指实际移动部分的半径(比如纸盆),而这部分是真正产生声音的,不是通常所说的驱动单元的直径。在通常时候,特性的目录中只标注边缘尺寸。
阻抗
这些数值是表示在驱动单元终端测量的输入阻抗。需要注意的是,除了RP技术的高音扬声器之外,阻抗是输入频率的附属参数,单位是欧姆。
声压级(S.P.L)
它显示了驱动单元工作效率。该数值越大,意味着在同等输入功率下,电信号转成声信号的转换效率就越高。比如,一个声压级90分贝的驱动单元在输入功率为10w的时候,与一个声压级93分贝的驱动单元在输入功率为5W的时候,产生的响度是相同的。单位:分贝。
输入功率
输入功率通常会包括“最大允许输入功率”和“额定输入功率”。事实是他给出了不同的定义,以适应不同的需要。
1) 最大允许输入功率
该数值是驱动单元暂时性的应用。值得注意的是,该数值只应用于特定的个别的频率。为了安全起见,输入功率都是在“音乐”的模式下测得的,意味着再现一段普通音乐时它的峰值输入功率。在普通的家庭听音环境下,即使你的放大器的输出能力达到几百瓦特,出现过度功率输入的情况也是少之又少。无论用于普通家庭还是用于实验,该数值都被认为是能够得到HI-FI享受的指导方案。
2) 额定输入功率
该数值规定了驱动单元正常输入信号的输入功率的最高范围。然而,与最大允许输入功率一样,这个数值也只是对特定的频率起作用,并不适用于全频段的声音。当某个信号的频率被连续输入时,该信号应该被注明,防止驱动单元的负载过量。
箱体
振膜的前后移动产生气流压缩波,从而使驱动单元发出声音。无论是在振膜的前方还是在振膜后方,声音的辐射能量是一致的,但相位是相反的。假使驱动单元在工作的时候没有挡板,会出现什么状况呢?从振膜之前发出的声音与振膜之后发出的声音将会相互抵消,低音部更为明显。使用箱体挡板的目的就是使振膜前方的声音和后方的声音能够隔离开,尤其是低音单元部分。有很多种类型的有效箱体,是由各种不同组合的挡板构成的。 下面,我们将要讨论这些最具代表性的箱体。
平直挡板型(flat baffle)
挡板是把振膜前后声音相隔离的唯一方法。驱动单元按照特定的尺寸安装在挡板之上,挡板越大,低音的再现能力就越强,这是因为后方的声音必须要经过很长的一段距离才能到达箱体的前方,避免相位抵消。平直挡板的不足是低音的再现能力不够好,不如其他的箱体系统。这也是平直挡板所不可避免的问题,可能需要对箱体的制造进行调整,才能得到开放的声音。这种箱体适合安装在有些距离而且不平行的墙上。这可以避免由于墙体的反射形成的驻波噪音。
后部开放型(open-back)
如果把一个平直挡板两边向后折起来,就是后部开放类型箱体。平直的箱体如果想得到丰富的低音,就不得不增加挡板的尺寸。而后部开放的箱体则在减少尺寸的基础上,仍能得到丰富低音。值得注意的是,后弯曲的功能作用有时会更像一个粗管道。驱动单元是管道的声源,管道的尺寸决定了箱体的共振。这意味着,如果箱体过深,再现声音时就会出现强峰。因此,这就要求在设计箱体后部开放的深度时要有一个合理的限度。
封闭型(sealed)
这种箱体完全封闭,依据合理的尺寸构造,是为了防止声音从驱动单元的后方辐射出去,从而把驱动单元后方的声音全部限制在箱体内。这样,只有驱动单元前方的声音能够辐射出去,被听众听到。这种箱体的优势就在于能够得到极宽的低音,以及良好的低音瞬态反应。制造封闭箱体的成功关键就是一定要仔细的粘合箱体的边角,确保得到满意的密封度。
倒相型(低音反射型)
倒相型箱体也叫做低音反射箱体。这种箱体类似于封闭型,是一款标准的箱体系统。把驱动单元后方的声音封闭在箱体之内,这是封闭型箱体的理论支持。倒相型箱体,则设置了一个特殊的小管口,用来增强特定频率范围内的低音表现。使特定范围内的频率产生共振,并反相。再通过挡板上的小管口传出,使得这个被加工过的声音与驱动单元前方的原始声音叠加在一起。倒相型箱体和封闭型箱体,如果体积相同,倒相型箱体的低频再现会表现得更加出色。
双低音反射型
双低音反射类型是有意的进一步增强低音。通过给低音反射系统再增加一个额外的低音反射处理得到的。双低音反射系统的参数计算是非常复杂的,经常会需要经验、直觉和第六感。需要经过很多各种不同的计算实例,反复的实践和经验的不断积累,才能设计出理想的版本。
后置号角型
后置号角型箱体也是利用驱动单元后方的声音增强低音表现的一种体系。与低音反射型、双低音反射型箱体相比,后置号角型箱体更有效的利用了后部声音。后置号角型箱体是以这样一种方式工作的:当低音从驱动单元后部的号角式装置输出时,声波的其余部分比如中高频部分则直接通过驱动单元辐射出来。由于灵活的利用了驱动单元的声音输出,这种箱体非常出色,对音乐信号的敏感部分有着良好的响应。
箱体材质
对于普通的用户来说,在众多的可采用的材质之中,板材的选择决定了音箱的价位、制作以及声学特性。下面列举了一些经典的常用的板材类型。
柳安木板
这种板材使用得最为广泛。柳安木是一种热带木材,产量颇高,而且有着各种不同的密度选择。固有的硬度标准使得这种板材有着出色的声学特性。只有坚硬的板材才能被用作音箱的制作。
菩提树板
菩提板通常被作为柳安板的外饰,表面比柳安板更为平滑,而且木纹美观大方,用来做音箱的表层最合适不过。由于材质过于柔软,菩提板只能用于美学装饰,而不具有声学的使用价值。
俄勒冈松树板
这种软质板材来自于北美的丛林,有着高质量的声音再现能力,没有其它材质比俄勒冈松木更适于音箱制作了。它的好处就在于箱体的震动能够绝对人为的得到。
混芯板
此板材由一些粘合在一起的木块构成,是一种低质的材料。经常由菩提板材设层,这种板材是非常软的,偶尔还会有中空出现。这种构造使得该板材声学特性很差,如果还是被选用了,就应该仔细考察该板材是否有高密度结构。
碎木板
这种产品是把碎木块粘合并挤压成板,粘合的木块非常坚硬,并且很重。大量的木块也不适合在上面上螺丝和钉钉子。尽管做了很多把材质粘合在一起的尝试,但还是从出现了很多的实际困难。从这方面讲,与其他材料相比,碎木板不是很适合用来公开的生产。
中密度纤维板
与碎木板一样,这种材质也是通过高温粘合、挤压成形的。唯一的不同是,中密度纤维板是由非常细的木屑组成的。这种结构允许使用木质螺钉,并易于生产。
根据振膜形状结构的不同,音箱的驱动单元可以被分为几种类型。每种类型的驱动单元都有其本质的演变原理,使其适合发出不同频率声波的需要,比那些为了满足所有需要设计的特殊驱动单元类型要强很多。下面让我们先花一些时间回顾一下经典的驱动单元类型。
锥形驱动单元
这种圆锥形的驱动单元是最常用的一种类型,也被称作锥形“纸盆”。纸浆是这种振膜材质的主要原材料。不过现在不仅可以使用纸浆,还可以使用其它不同的原材料——聚丙烯和碳纤维,聚丙烯和碳纤维的使用使得驱动单元完全可以再现全频的声音。
半球形驱动单元
振膜还可以是半球形状,声音直接通过拱形结构辐射而出。这种驱动单元的优势就在于它有着出色的指向性,通常应用于中、高音的再现。较低部分的外延范围可以通过多种类型的半球形驱动单元来得到,与号角形高音扩音器相比,他们合理而有效的原理更适合监听室使用。半球形高音扩音器根据半球形的材质可以分为两类,软质的半球形驱动单元多是由丝、棉或多元酯等柔软的材料制成,硬质的则是由铝或钛等金属材料制成。
号角形驱动单元
这种驱动单元的特点是在振膜的前方是个号角的形状,这种类型适用于中、高音的再现,号角的声学特性使得此类驱动单元具有强大的动力和良好的瞬间响应。
上面提到的三种驱动单元类型是最典型的声音辐射单元系统。驱动单元的另一个关键元件是磁性线圈,磁性线圈可分为两类。
开放型磁线圈
绝大多数驱动单元的磁线圈都依据于“弗莱明左手规则”,这种原理的驱动单元也被称为电力学类型。开放的磁线圈经常使用亚铁盐磁石。这种结构请见图1,不可避免的造成磁流泄露,当他们过于靠近视频设备的时候,会造成视频监视器的图像失真。目前,随着技术的发展,没有漏磁的音、视频驱动单元已经被投入到商业生产。
封闭型磁线圈
这种磁线圈是将一个永久性磁石放置在壶形的磁轭内,通常被称为“pot type yoke”,封闭性磁线圈使用的是
镍钴合金磁石。如果容量一致,这种磁石产生的磁域比亚铁盐磁石 产生的磁域要强得多。 这种结构没有漏磁现 象,可以很好的应用在音视频系统中。无论镍钴合金磁石的优点有多少,这种钴类的合金 仍旧是一种稀缺的金属,在经济上还不能得到广泛的开发。
在产品彩页中经常能看到一些特性规格的描述,下面解释一下这些特性规格的含义。.
有效振动半径
有效振动半径是指实际移动部分的半径(比如纸盆),而这部分是真正产生声音的,不是通常所说的驱动单元的直径。在通常时候,特性的目录中只标注边缘尺寸。
阻抗
这些数值是表示在驱动单元终端测量的输入阻抗。需要注意的是,除了RP技术的高音扬声器之外,阻抗是输入频率的附属参数,单位是欧姆。
声压级(S.P.L)
它显示了驱动单元工作效率。该数值越大,意味着在同等输入功率下,电信号转成声信号的转换效率就越高。比如,一个声压级90分贝的驱动单元在输入功率为10w的时候,与一个声压级93分贝的驱动单元在输入功率为5W的时候,产生的响度是相同的。单位:分贝。
输入功率
输入功率通常会包括“最大允许输入功率”和“额定输入功率”。事实是他给出了不同的定义,以适应不同的需要。
1) 最大允许输入功率
该数值是驱动单元暂时性的应用。值得注意的是,该数值只应用于特定的个别的频率。为了安全起见,输入功率都是在“音乐”的模式下测得的,意味着再现一段普通音乐时它的峰值输入功率。在普通的家庭听音环境下,即使你的放大器的输出能力达到几百瓦特,出现过度功率输入的情况也是少之又少。无论用于普通家庭还是用于实验,该数值都被认为是能够得到HI-FI享受的指导方案。
2) 额定输入功率
该数值规定了驱动单元正常输入信号的输入功率的最高范围。然而,与最大允许输入功率一样,这个数值也只是对特定的频率起作用,并不适用于全频段的声音。当某个信号的频率被连续输入时,该信号应该被注明,防止驱动单元的负载过量。
箱体
振膜的前后移动产生气流压缩波,从而使驱动单元发出声音。无论是在振膜的前方还是在振膜后方,声音的辐射能量是一致的,但相位是相反的。假使驱动单元在工作的时候没有挡板,会出现什么状况呢?从振膜之前发出的声音与振膜之后发出的声音将会相互抵消,低音部更为明显。使用箱体挡板的目的就是使振膜前方的声音和后方的声音能够隔离开,尤其是低音单元部分。有很多种类型的有效箱体,是由各种不同组合的挡板构成的。 下面,我们将要讨论这些最具代表性的箱体。
平直挡板型(flat baffle)
挡板是把振膜前后声音相隔离的唯一方法。驱动单元按照特定的尺寸安装在挡板之上,挡板越大,低音的再现能力就越强,这是因为后方的声音必须要经过很长的一段距离才能到达箱体的前方,避免相位抵消。平直挡板的不足是低音的再现能力不够好,不如其他的箱体系统。这也是平直挡板所不可避免的问题,可能需要对箱体的制造进行调整,才能得到开放的声音。这种箱体适合安装在有些距离而且不平行的墙上。这可以避免由于墙体的反射形成的驻波噪音。
后部开放型(open-back)
如果把一个平直挡板两边向后折起来,就是后部开放类型箱体。平直的箱体如果想得到丰富的低音,就不得不增加挡板的尺寸。而后部开放的箱体则在减少尺寸的基础上,仍能得到丰富低音。值得注意的是,后弯曲的功能作用有时会更像一个粗管道。驱动单元是管道的声源,管道的尺寸决定了箱体的共振。这意味着,如果箱体过深,再现声音时就会出现强峰。因此,这就要求在设计箱体后部开放的深度时要有一个合理的限度。
封闭型(sealed)
这种箱体完全封闭,依据合理的尺寸构造,是为了防止声音从驱动单元的后方辐射出去,从而把驱动单元后方的声音全部限制在箱体内。这样,只有驱动单元前方的声音能够辐射出去,被听众听到。这种箱体的优势就在于能够得到极宽的低音,以及良好的低音瞬态反应。制造封闭箱体的成功关键就是一定要仔细的粘合箱体的边角,确保得到满意的密封度。
倒相型(低音反射型)
倒相型箱体也叫做低音反射箱体。这种箱体类似于封闭型,是一款标准的箱体系统。把驱动单元后方的声音封闭在箱体之内,这是封闭型箱体的理论支持。倒相型箱体,则设置了一个特殊的小管口,用来增强特定频率范围内的低音表现。使特定范围内的频率产生共振,并反相。再通过挡板上的小管口传出,使得这个被加工过的声音与驱动单元前方的原始声音叠加在一起。倒相型箱体和封闭型箱体,如果体积相同,倒相型箱体的低频再现会表现得更加出色。
双低音反射型
双低音反射类型是有意的进一步增强低音。通过给低音反射系统再增加一个额外的低音反射处理得到的。双低音反射系统的参数计算是非常复杂的,经常会需要经验、直觉和第六感。需要经过很多各种不同的计算实例,反复的实践和经验的不断积累,才能设计出理想的版本。
后置号角型
后置号角型箱体也是利用驱动单元后方的声音增强低音表现的一种体系。与低音反射型、双低音反射型箱体相比,后置号角型箱体更有效的利用了后部声音。后置号角型箱体是以这样一种方式工作的:当低音从驱动单元后部的号角式装置输出时,声波的其余部分比如中高频部分则直接通过驱动单元辐射出来。由于灵活的利用了驱动单元的声音输出,这种箱体非常出色,对音乐信号的敏感部分有着良好的响应。
箱体材质
对于普通的用户来说,在众多的可采用的材质之中,板材的选择决定了音箱的价位、制作以及声学特性。下面列举了一些经典的常用的板材类型。
柳安木板
这种板材使用得最为广泛。柳安木是一种热带木材,产量颇高,而且有着各种不同的密度选择。固有的硬度标准使得这种板材有着出色的声学特性。只有坚硬的板材才能被用作音箱的制作。
菩提树板
菩提板通常被作为柳安板的外饰,表面比柳安板更为平滑,而且木纹美观大方,用来做音箱的表层最合适不过。由于材质过于柔软,菩提板只能用于美学装饰,而不具有声学的使用价值。
俄勒冈松树板
这种软质板材来自于北美的丛林,有着高质量的声音再现能力,没有其它材质比俄勒冈松木更适于音箱制作了。它的好处就在于箱体的震动能够绝对人为的得到。
混芯板
此板材由一些粘合在一起的木块构成,是一种低质的材料。经常由菩提板材设层,这种板材是非常软的,偶尔还会有中空出现。这种构造使得该板材声学特性很差,如果还是被选用了,就应该仔细考察该板材是否有高密度结构。
碎木板
这种产品是把碎木块粘合并挤压成板,粘合的木块非常坚硬,并且很重。大量的木块也不适合在上面上螺丝和钉钉子。尽管做了很多把材质粘合在一起的尝试,但还是从出现了很多的实际困难。从这方面讲,与其他材料相比,碎木板不是很适合用来公开的生产。
中密度纤维板
与碎木板一样,这种材质也是通过高温粘合、挤压成形的。唯一的不同是,中密度纤维板是由非常细的木屑组成的。这种结构允许使用木质螺钉,并易于生产。