扬声器的发展历史及其振膜的革命2

扬声器的发展历史及其振膜的革命2 扬声器的发展历史及其振膜的革命2 2011年04月02日 五、扬声器技术的飞跃 上世纪50年代中叶，扬声器又一次面临着新的挑战。最先向它发难的是立体声放音，其次是各种唱片、磁性录、放音以及广播电视等家用视听音响设备受结构造型体积等因素制约，要求配套的扬声器必须做到小口径、大功率、宽频带甚至防磁型的。更令扬声器不安的是晶体管、集成电路也突然出现了，这种新器件可以制成微型AV，更能做成体积小的大功率放大器。它们对扬声器的要求更苛刻，不但有上面的所求，还特别强调扬声器必须做到超小型、微薄型以至特大功率的。凡此种种，都令当时的扬声器始料不及。 曾不止一次的指出扬声器的许多特性都在矛盾中，上述要求都极其难以实现，顾此必然失彼。实现大功率就是窄频带大口径:做成小口径就得牺牲保真度、功率及效率;满足微、薄型，就会降低效率与频响;得到防磁式，就要付出成本与体积的代价。对此，又出现了一种性能优秀的: 椭圆型扬声器 这是一种将园形振膜二边对称的切掉一部分，成为椭圆形纸盆的扬声器〈结构与外形见图21a.b〉。椭圆形扬声器—枝独秀，其可贵之处是音盆的短轴有很大的刚性，利于高频振动。在长轴振膜面积大，又有低频性能好的长处，但从短轴上看它却是小口径扬声器。由于结构奇特，它集大、小口径纸盆之优势为—体。在展宽频带的同时，神奇地解决了各类视听音响设备在追求造型现代化方面遇到的种种问题。 随后，又出现了微簿型、矩形振膜以及宽频带的双纸盆椭圆形扬声器。规格型号也变得十分繁杂，凡圆型扬声器有的规格品种它都有，仅口径则从2.5×4吋至7×12吋就不下十几个规格。频响与同口径的(指长轴向)圆形扬声 器不分伯仲，高频响应还更胜一筹。在个别指标上人们对此虽有争议，但它历来是各种电视机与收、录音机的首选扬声器。 1960年伊始，电真空器件生产的视听音响达到了旺盛时期。与此同时，晶体管技术也在异军突起。由晶体管、集成电路装备的各种电视机、放大器和卡式、盒式等新型袖珍收、录机也争先恐后面世。很快便将古老的电子管视听音响逼到了下台退役的地步。更重要的世界各国的家电业已由过去的边缘产业正向主体或支柱产业转型，各种视听音响的产量与普及程度达到了前所末有的顶峰，也激励着扬声器又一次腾飞。此间，许多知名音响公司改进工艺技木，很快开发出阻尼特性好、杨氏模量高的振膜材料，取得了许多世人注目的成果，具体表现在以下方面: 将棉、麻等植物韧皮长纤维混入纸浆，在纸浆中添加防腐、防潮，抗老化剂。进一步加大振膜成型模压力度，或在振膜上模压出布纹、网状、环纹等几何形状的机械加强筋，以此改变振膜的物理持性与刚性; 质量小、刚性高、导电及散热性能好的金属铝材也用来绕制音圈，制作振膜、音圈骨架及防尘罩等，扬声器的高频响应—下子上升16–18KHz。与传统的铜导线、纸骨架相比，浅见的益处是扬声器的功率增大，瞬态响应好，音质层次更鲜明; 体积小、磁通高、价廉，易于加工的稀土钴、锶、钡等各向异磁体也被开采出来，各类扬声器正朝着微型、薄型方向靠垅。最使人动容的采用上述磁体的扬声器灵敏度和效率莸得了大幅度提高，一般5寸口径的灵敏度普遍做到91bB以上。一些特型扬声器的则更高，如用于流功电影还音和厅堂场馆的Ф160mm的‘飞乐’和‘红灯’牌纸盆式扬声器的灵敏度达95–96bB，‘南鲸’YD200–8X〈8寸〉的灵敏度高达97 bB。 仅以上几点，在当时或今天看耒都是非常了不起的成就。最注目的变化是各种通用型全频带扬声器的频响显著地向两头扩展，获得了很好地电声指标。以Ф160mm中口径纸折边扬声器为例，低频响应由传统的100–120Hz下潜至70–80Hz。高频响应也由5KHz上扬到8–9KHz，有的甚至达到12KHz以上。大口径纸折边的响应更是喜人，低端响应已逼近音频的下限边沿; 扬声器的种类、用途与日俱增，规格、型号花样翻新。基本作到了小口径、大功率、宽频带;标称口径令人眼花缭乱，巨型的口径超过一米，微型扬声器小到宛如一枚纽扣。仅常规盆形扬声器其口径则由Ф30mm–Ф600mm应有尽有;扬声器的标称功率更是琳琅满目，从0.1w–1000w几乎无所不有。阻抗规格也不少，通用的多为 3.5–16Ω，专用特型的阻抗高达32Ω以上; 依振膜划分，己有锥盆式、球顶式等扬声器。磁路上又有外磁式、内磁式及防磁式等;振膜形状上有圆形、方形、矩形、椭圆形;在频响特性上还分为高频、中频、低频、全频带以及Hi–Fi扬声器; 从种类上说，当时流行的主要是电动式、静电式、压电式以及气动式扬声器。电动式扬声器中有单盆、双盆、同轴、多频带、组合式以及号筒式扬声器。号筒扬声器中不但有扇形、双抛物线和声透镜等，形状上又有园形、方形、矩形、椭园形号筒。还有单头、多头、组合激励器以及适应各种恶劣自然气候的船海、航天、军工等特殊行业用号筒扬声器等(见图22) ; 从派生目的和应用场合上看，分为专业、高级、普及以及电子管与晶体管机用扬声器。里面又划分出袖珍、便携、台式、落地机以及收音机、录音机、电视机、电影、有线广播、厅堂扩音用扬声器;在专业埸合又有工、民用有线、无线通讯及佐餐、背景等扬声器(图23)。同时也派生一些船泊交通、指挥调度的喊话、讯响等特殊行业用扬声器; 在组合扬声器中，已经涌现出节目制作及文艺表演用的前台、后台、效果、辅助、乐器、监听扬声器，以及公众场合扩音中应用的声柱、声环、声偶等扬声器〈图24a〉; 在需要声功率更大的场合，还出现了箱式与号筒式扬声器组阵。其中将多路音箱呈金字塔叠置的称为巨无霸组合系统〈见图24b〉，用构架集合的大功率Hi–Fi声箱组阵像一道墙面。号筒式扬声器组合的阵容和声功率更强大，它是用一套特殊构架将数十只大功率矩型或圆形号筒扬声器装配成一个方阵(见图24c)，为了便于移动，有的组阵下面还有轮子。号筒向同一方向、角度指向，就像卡秋莎火炮那样将声音集射出去，形成非常强大而宽阔的声场。在特别隆重盛大的庆典集会和文艺演出扩音中，各类扬声器组阵出尽了风头。 对于家庭影院放音，近年国外己出现了由二百多只单元扬声器组合的平面声板。根据房间声学特性及节目音效要求，由电脑及DTS数字技术处理输出的不同功率讯号，分别驱动所对应的各个扬声器，完全可以摸拟出生动逼真地3D音效。目前这种声板已装备于壁挂式等离子电视机，一个声板则代替了传 ，1声道音箱，既美化了居室也省去设置多路音响系统的麻烦。 统5 六、高科技振膜带来扬声器的革命 近二、三十年间，音视频技术突飞猛进;各种媒体的Hi–Fi音源群星 Fi重放开创到荟萃。尤其是风头很硬地数字音源和电路技术，更将声音的Hi–一个崭新的天地。它们不但推波助澜地激励着人们乐此不疲地在组建Hi—Fi音乐欣赏中心，还在诱惑着立体声影院向家庭挺进。 惋惜的是在上述高新音源与电路技术面前，扬声器表现的还差强人意。以往人们一直契而不舍地在展宽频带上卖力，主观的以为宽频带就是高保真扬 声器，后来发现事与愿违，问题并不简单。 扬声器的振膜还相当奥妙，人们虽然对此付出了长期而艰辛的努力，但扬声器始终存在着大功率与Hi—Fi的问题。高效率的不一定给出大动态与线性振幅;宽频带的也并非是高保真，声特性平滑的仍表现着严重的声染色失真;尽管扬声器在许多方面获得了质的飞跃，已经实现了宽频带与大功率，但与Hi–Fi重放又是另一码事。大量实践表明，扬声器在大功率播放音乐时还表现着各种畸变。例如: 1.清脆而短促的猝发音;经扬声器后讯号与振幅时间很不同步，变得拖泥带水、尾音十足; 2.某些后劲很冲，继续向高潮片段上升的乐音，给人的感觉是乏困无力，没有气势; 3.原本个性鲜明的乐音，如三角铁、木琴声变得层次浑浊，失去本色; 4.一首明快悦耳、热情奔放的乐曲变得很不和谐，毛噪尖刺，感到心烦不耐听; 凡此种种，都系扬声器振膜不能忠实讯号作怪的劣迹。扬声器不但存在着瞬态、动态、谐波和非线性失真，还存在着互调、频率、相位、声染色等失真。引起的因素很多也非常复杂，不是三言两语所能言明的。仅就上述所举失真，简单的概括起来不外乎振膜刚性与阻尼不适当，引起的惯性振动及声辐射速度不够;振膜悬置支撑劲度的非线性以及磁场分布不均匀、不对称方面的问题;更深层次的讲还在于振膜失去整体活塞状运动，振膜、折环阻尼不良引起的分割振动、边缘共振以及不同相位声压的抵消或增强所为。 面对现实，各国音响公司己将目光定格到提高扬声器的保真度、功率容量与扩展瞬态与动态范围上，大胆地凭借高科技手段，执着地在振膜及低失真磁路上进取。已经将一些显著改善振膜特性的材料用来制作音盆，彻底打破了纸浆长期垄断振膜的格局。不断涌现出来的新材料、新工艺在全方位的刷新着扬声器记录。尽管还在探索中，仅以下成绩则己看出它们对扬声器品质地提高是卓有成效的。 振膜方面: 已发现某些天然纤维如桑皮、杉树和特种竹浆、木浆制成的振膜，声速可达220m,s，刚性与内阻尼特性相当好，自身谐振杂波小，音质干净纯正。还出现了一种网状阿丁羊毛与长纤维纸浆混合物的音盆，音色则变得温暖和谐; 继续用传统工艺在振膜上模压出机械强度更高的麻点、钻石花、兽皮、左螺旋、蜂窝状，大六角等高刚性的凹凸筋; 多种生化纤维合成的生化布、防弹布也是振膜的一个新门类。由多层防弹布中间夹蜂窝状材料的三明治式层压高强度复合音盆，其刚性所向披靡，音色耐人寻味; 有的还用强化纤维、玻璃纤维来制做振膜。经过浸渍、蔬水等工艺处理的加压、松压，中性音盆，其音色更有韵昧; 质量小、刚性强的碳纤维、聚碳等高科技材料也为制做振膜开了先河。碳纤维的突出优点是密度小、防腐耐热及过渡特性好等，将其混合在纸浆或编制在振膜中，振膜的刚性及内阻尼好、声速也非常高，获得了截然不同的音质; 又开发出人造纤维、聚脂、改性塑料以及聚丙烯、加强聚丙烯的PP类音盆，音质令人耳目—新;更有趣的是聚合物振膜，显然这是博揽众家材料之异，在追求优良的过渡特性和适度的内阻尼振膜。有资料表明PP材料与合成云母、石墨、聚碳等高分子材料的聚合物振膜，不但取得了满意的Q值，还以此 制造不同音色取向的振膜; 将一些密度小、杨氏模量高的玻璃纤维、合成云母以及石墨、碳纤维等混入纸浆中，或将其复合物拉成极细的纤维编织在纸浆中，振膜的刚性大幅度上升。圆满地解决了平板及大口径扬声器振膜的质量与刚性问题; 涂敷振膜也是近年的新工艺。它是在振膜或折环上涂敷阻尼胶或在盆锥上喷涂石墨、云母、增强胶等聚合物成为复合膜。此类振膜充分吸收了音盆二面的不良振动，在瞬间又使分割共振衰减至最小程度，声波的前、后沿特性大有改观; 还用特殊胶剂浸渍处理振膜，对调整振膜内阻尼、扼制振膜不同相位的共振引起的峰谷点现象更是技高一筹。尤其是聚合物表面金属电镀工艺振膜，一直深受各种打击、弹拨乐器的喜爱; 又出现了一种鲜为人知的金属振膜，以钛、铍、绷化钛以及合金等材料制造振膜是它的典型代表。这几类都是密度小，杨氏模量高的新型宇航材料，明显地将扬声器高频响应提高到35–50KHz。有些还在铝膜上真空蒸着钛或喷着更坚硬的硼，在表面压出钻石条纹、棱形花纹等增强筋的振膜，音质层次感与解析度透彻，音色更是铿锵华丽; 一些球顶扬声器也在变革着，最醒目地标志是用蚕丝、筛绢制成的丝绢软球顶。振膜透明薄如蝉翼，精确地跟踪讯号，音质异常纤细，己被公认为高频单元中的铰铰者; 除了传统的球膜<凸膜>外，还出现了电声效率更高的反球膜〈既凹膜〉。反球膜刚性高，中高频音质清晰明亮，在增压的音头室里能输出更大的声功率; 高档球顶单元的前板还增设了类似于号筒作用的喉塞式声扩散器或等化器。不但取得了极为动人的瞬态响应，还提高了振膜的稳定性与功率; 80年代以来，集成电路正在向大规模、高密度、高速度、大容量推进，各种视听家电与多媒体音响也以惊人的速度在更新换代。其中计算机、等离子、大屏幕背投电视机以及现代袖珍、便携式音响设备的造型也在向超簿型方向逼进。它们对扬声器轻、簿、小的期侍十分极迫。对此，己经用异性锆钛酸铝陶瓷烧结成极簿的振膜，并配以优良的阻尼材料，迅速研制出—种与传统结构与特性完全不同的新型压电扬声器。新款压电扬声器一改往日令人生厌的面孔与音质，电声水准达到了空前的指标，体积也缩小到仅为—张信用卡的厚度; 与此同时，平膜或带式扬声器也以暂新的姿态呈现在世人面前。平膜在声射特性等方面占尽先天优势，振动系统整体表现精采活泼，除具有桌越的声像定位感外，还能细微地雕刻声音的轮廓。 折环、支片方面: 以往的一些折环及支片线性特性不是太好，当振幅超出其弹性的线性区域范围，不但非线性失真增大，还会使加速这些运动构件的疲劳等。对此，近年折环与定心支片的材质、形状也在进步着。 在追求高顺性、线性顺性的同时，已经开发出机械力阻优良，顺性高、耐破耐疲劳的布、泡沫塑料、天然橡胶、丁腈橡胶等材料的高顺性悬边〈折环〉来箝定音盆。明显的成绩是承受声压高，fo及失真低。为进一步减小折环共振引起的谐波失真，有些折环上还涂敷阻尼胶成为涂胶折环，或多种材料构成的复合边折环，获得了良好地线性振幅持性; 浅环、深环、半圆形折环也相继出现，尤其是活动顺性大、恰到好处的半圆形橡皮、泡沫边折环使扬声器的fo作到了前所未有的下潜。—些金属振膜还用了顺性与支撑劲度二者兼优的右螺旋状皱折〈图25a〉。低频单元普遍采用低损耗的大直径、多波纹、深皱折的高韧性定心支片; 有的还用树脂浸渍支片，获得了很不错的动、瞬态响应。大直径球膜己用双重支撑悬边系统，大功率Hi–Fi扬声器中还采用双支片构成的全对称平衡定心支片，振幅位移更宽、更对称〈见图25b〉; 防尘罩(帽)也是振膜的一部分，其质地也直关音质与散热。对此，近年它也有不小的变化。除了纸、布绢罩外，根据扬声器的特性，己经用塑料、CBB、轻金属铝、钛等耒制作防尘罩。其中一些制成有益于高频扩张的子弹头形状，有些低频单元干脆甩掉防尘罩而由不开孔的音盆整体振动，声波推动力更强劲。 音圈方面: 音圈是扬声器的心脏。它的质量、刚性直接影响到扬声器的的频响及动、瞬态响应。其结构、耐热及散热程度又左右着扬声器的功率与可靠性。音圈导线、骨架材质、形状也不敢轻视，性能优劣几乎涉及上述各因素。对此， 近年音圈也在悄悄变化着: 许多中、高频单元已经用质量小、导电率高的铝线，铝包铜线绕制音圈，—些考究的Hi–Fi扬声器还采用高纯度的无氧铜、铝包银以及扁形、方形、矩形、六角形等导线绕制音圈。这类异型导线绕组占空系数与磁能利用率高，同时也明显地将音圈的质量、刚性以及机械强度拔高到一个全新的境界; 不少Hi–Fi低频单元的音圈直径达到160mm以上，绕组更窄，厚度更薄。音圈始终工作在线性磁场内，阻尼特性好、低频暴发力充沛，散热与承载率更高。—些低频单元在50Hz时的声压可达100dB以上; 为了展宽其频响与效率，一些微功率迷你型扬声器则干脆不用骨架，而是用高强度胶结构的无骨架脱胎式音圈〈见图26a〉，绕组变得非常轻簿，厚度仅为普遍音圈的几分之—。有的直接成型在板状振膜上，中高频音色更加迷人; 又出现了一种超长音圈与短音圈。这是一种绕组比传统音圈高度增大或减小1/2至1倍的音圈，并配以高磁路。它们的振幅时间特性非常同步，大 动态时冲程更长、暴发力更强横。虽然长音圈会引起磁埸利用率不高，扬声器的灵敏度也有所降低，但在插放交响乐时却给人力拨山河的气势; 还研制出—种反向串联的差动式双绕组音圈〈见图26b〉。此类音圈配合高磁路，所给出的频响特性平坦，动态凌厉，音色极为清晰优美; 近年，金属化音圈骨架十分时髦，与纸骨架相比金属架的刚性提高几十倍，由此引起扬声器的频响、效率和承受功率的提高也是有目共睹的(见图26c)。更令人欣慰的是一些轴向力度大、刚性高、质量小、声速快、散热好的多边加强筋异型骨架，如方形、六角形骨架也在Hi–Fi扬声器中锋芒毕露。它的振幅变化敏锐，承载力高，音质通透明快; 神通广大的环氧树脂和丙烯酸脂磁路胶也在扬声器中施展身手，这是一种耐热、粘合力与机械强度非常高超的胶合剂。用它胶固音圈绕组，振膜、磁路及其它构件是最佳的材料。为防止音圈过载，至使骨架与导线热膨胀系数 不一，引起散圈或滑脱骨架的危险，还出现了具有防滑台阶的金属骨架。 磁路方面: 音圈磁路高低、强弱、磁力线的几何分布形状与扬声器的动态，非线性失真息息相关。通常那种薄极板、窄磁隙虽能提高扬声器的效率和阻尼。但这类磁路存在的问题很多，例如当振膜在振幅稍大时，音圈的大部分绕组往往运动到磁场的稀疏或不均匀区域，不但非线性失真猛增，而且动态滞缓、应有的讯号振幅无力达到高潮;并迅速被振膜等系统的支撑劲度所扼制、所削弱，甚至转而朝反方向振动。 对此，近年在磁路方面也是硕果累累。主要是: —种体积小、耐高温、磁通密度更高的钕铁绷磁体也开发出来。跟着，长冲程Hi–Fi扬声器粉墨登场了。其磁路极板加厚到10–14mm，有效磁路高度比传统提高1–2倍(见图27a)，己被称为线性磁埸。由于线性磁路增高，还具有适中的阻尼与良好的散热特性等，既是振幅很大时音圈始终都切割在均匀的强磁场中做大范围的线性运动。不但功率及可靠性增大，且动态演示持继、凶猛，也有效地改善了大功率时的保真度; 后来，又横空杀出短音圈、高磁路或长音圈、低磁路〈见图27a〉，这种扬声器的振幅冲程更长，响应更是气势磅礴。为弥补效率损失，双磁钢或三磁体叠加的加强磁路扬声器也悄然而生了〈见图27b〉; 更令音响发烧友倾心的是全对称线性磁路。从图28的二种磁路对比情况看出，这种磁路改进了场心形状，使磁隙上下的磁力线密度及分布形状异常对称，音圈在磁场中振动力十分对称、圆润，振幅完全忠于讯号波形，非线性失真很小。如美国的JBL和国内一些名牌扬声器就是全对称磁路，频响不均匀度作到士0.5dB以下，己经达到了发烧水准的Hi–Fi扬声器; 低失真磁路也是近年的新成果。图29所示的几种低失真磁路还没有引起发烧友的注意，其中一些在磁路场心加套了硅钢帽来增强导磁率，或加套了铜、铝等非磁性的短路环。有些将场心挖去一部分，其目的都是极力稳定磁场，改善磁路轮廓及磁场分布的非线性，减小音圈电惑与反电动势之间相互调制的有效措施。对于扼制了音盆的自由振荡，降低音圈阻抗随频率上升所引起的谐波及非线性失真也是独树一帜的; 磁流体也是目前的热门话题，它是冲着小口径大功率和特大功率扬声器开发的一种新型扬声器。液态磁性材料注入磁隙内使音圈的散热性能优越无比，承受温度比传统磁路提高几十倍。而且响应也变得十分平滑，即是小口径扬声器也能打造出石破天惊地音效; 磁路方面的成果不胜枚举，相继出现的钙、钐等超强恒磁体都促使着扬声器向着大功率、小磁体迈进。磁阻更小的超级纯铁也逐步深入磁路，用其制作的磁路效率更高，屏蔽效果更优良; 在一些超级Hi–Fi扬声器中，不但采用了非磁性防振型盆架。有的还在磁路场心或后极板上开有许多直径很大的空气减压通孔，以防定心支片、防尘罩透气性差引起音圈后腔形成的空气压缩室而阻尼振幅。显然，这些都使振膜位移运动自如、平衡，合成的波形更对称，同时也起着音圈散热、增大功率的作用。 当今，新材料、新工艺日新月异，许多高科技也茌向电声领城渗透。围绕着扬声器振膜、磁路上的革命，己经出现的新型扬声器数不胜数。其中发 烧友最熟悉的从振膜上分就有纸、羊毛、丝绢、防弹布、涂胶、金属电镀膜扬声器:还有生化纤维、碳纤维、聚丙烯PP盆以及复合盆、编织盆、阻燃盆等类型的扬声器:又有铝、钛、铍及合金等金属膜扬声器。从音盆折环有纸边、布边、橡皮边、泡沫边、复合边等类型的扬声器，其它方面还有长冲程、双磁路、多磁钢、线牲磁路、磁流体、球顶、平板、带式和全防磁等形式的扬声器。 为了适应多媒体、家庭视听音响中心的放音。又派生出AV音响或家庭影院系列的近埸、前场、后场、中置、环绕声以及超低音等类型的扬声器系统〈图30〉 近10来年，计算机技术一日千里。各种数字视听音像、信息通讯以及多媒体与计算机总线接口的视听音响交互操作网络等，正以雷霆万钧之势席卷神州大地。对此，又研制出许多风格前卫的新型扬声器，它们是: 球顶扬声器 传统的盆形振膜虽然能给出较大的声功率，但盆形振膜的刚性与质量还不好兼顾，这就制约着高频响应难以提升。另外，盆形振膜、折边及定心支片的支撑劲度不够，振幅很大时往往导至音圈蹭铁、音盆形变及分割共振等，也必然引发各种失真。后来吸取号筒扬声器球形振膜的诸多特长，制成—种新型的球顶型扬声器。 由于振膜呈半球形，其刚性大增，质量减小而机械强度又不降低。振膜变得轻巧，瞬态反应非常灵敏，高频响应一直能上扬到超音频，声波的指向性也十分开阔(结构及外形见图31a.b)。目前分为软、硬及中性球顶几种类型的扬声器。 以铝、钛、铍等材料的硬球顶，振膜刚性异常坚硬，分割振动特别小，音色冷艳、亢腔透明。 丝绢和生化纤维布为主的软球顶，刚柔并重，音色淳朴纤细。是晶体管功放的良好搭档，但瞬态响应及效率方面还不如硬球顶。纸或聚合物的中性球顶其音质也不俗，多用于低档组合扬声器中。 球顶型扬声器在国内发展很快，上世纪80年代后期，自广州国光电声厂领先研制出钛球顶扬声器后，银笛厂也不甘示弱地推出许多新款产品。其中， Hi-Fi球顶型扬声器都采用大磁体、强磁隙、窄音圈结构。振膜后面也有容积很大的后腔室，里面充填了大量的声学材料，以消除背腔有损音质的驻波与反射，使谐波畸变减至最低程度。由于振膜凸出于前板直接向四周扩散声音，并且一些高级单元的面板上又加装了展宽中、高频音埸的声幅射分配器。装有这种单元的音箱，声音变得明快亲切，人声表现的淋漓尽致，具有非常显明的临 埸惑。使人感觉到声音活了，犹如演唱者从声箱里走出来站在面前歌唱。 橡皮边扬声器 纸折环机械阻尼特性好，声音柔和生动，但折边易破不耐折。因力阻问题其fo始终降不下来，并且低fo的都是大口径扬声器。对此，又一种新型的橡皮边扬声器出笼了。 这是一种用丁晴或氯丁橡胶制成的半圆形折环，后来又有泡沫折边 〈见图31〉。将其胶合在其它材料振膜上成为橡皮边或称复合边扬声器。橡皮边折环的机械力顺非常高，并且还具有很稳定的支持劲度，回弹速度与平衡恢复力特别敏捷，动态响应惊心动魄。 橡皮边扬声器最大的优点是小口径、共振频率低。一般4寸口径的就可以将fo轻松的做到20–30Hz以下，这是以往15寸纸折边扬声器都达不到的成绩。因其fo低，音箱体积可以成倍缩小，这对于一些追求低音又受到造型、体积限止的AV的设备，无论从经济上还是使用方面都有着无可故量的意义。尤其是在近年的多媒体、床头、书架、环绕声、重低音等袖珍音响或特大功率的专业音响中，也都是橡皮边扬声器在叱吒风云。 橡皮边扬声器的低共振频率是以牺牲效率为代价的，通常要比同口径纸折边扬声器的效率低4–6dB。另外，这种扬声器的音质层次还不容乐观，在大批量的小功率音响中使用也不太经济。 平扳扬声器 这是一种平衡驱动的等相位平膜扬声器。矩形的板状振膜全方位策动空气，故称为平板、平膜扬声器。针对平膜带来刚性差的问题，结合高科技将 整块优质碳纤维膜片、铝合金泊铸成密集的正六角、轴对称或菊花等空穴蜂巢状结构(见图33a)。 板状膜策功空气的能量要比传统锥形膜大得多，在同声压下振幅及音圈位移小，且经常运动在线性磁场中，其保真度也肯定比盆形扬声器高得多。更主要的是振膜质量小，硬度高，又完全采用‘面’策动振膜，彻底抛弃了‘点’驱动方式，克服了锥形盆型扬声器存在的前室空穴共振和声波不在一个平面上所产生的相位失真问题。故它的声音清澈细腻，瞬态响应一流。高级的音圈还与振膜溶为一体，用激光蚀刻技术在振膜上直接刻出音圈绕组。有的还将多只音圈均匀对称的多点分布在振膜上同步整体策动，各点的驱动力极为均衡，振动相位也非常—致，听觉上一点都不产生压缩感。 平板扬声器的厚度己作到3—25mm，普通型的口径约为0。01一0，5m2，多音圈驱动的振膜面积高达1—10m2。先前多为小功率全频带型，适当控制振膜质量及面积可做成高、中、低频等不同特性的单元扬声器。由于平膜扬声器结构板平、造型新颖，除用于各类Hi–Fi音响及等离子电视机、多媒体及笔记本电脑外。并被制成画框式镶嵌在墙壁或天花板上〈见图32b〉，成为装点居室的艺术型扬声器。 近年，国外不少广家以仿生结构将其安装在笔记本电脑二侧，用时显示屏左右像长了二只耳朵。有些将多只平板扬声器制成连体折叠式结构，展开的三只音箱就是—幅风景画的3D放声系统，折叠后则酷似—本像册。袖珍型的3D系统仅有手机般大小，己经成为多媒体及MP3等便携式音响离不开的伙伴〈以上分别见图32c.d.所示〉。 目前，平板扬声器的功率还做不大，但从音响发展趋势预测，平板扬声器的应用前景特别看好，很快会成为21世纪新一代扬声器。 平板扬声器在国内的起步也不晚，70年代银笛厂就紧跟世界潮流，率先研制出第—代平板式扬声器。近年，平板扬声器的技术日趋成熟，依赖着高科技材料与技术，板状振膜也逐渐演化成强度更高的曲面超簿带状形，己被称之为带式扬声器。如“银笛YAG20–1”和惠威的R1、R2带式高频单元等(见图32e)，它们的振膜更灵巧、质地更坚硬。一些高频单元的频响己作到40KHz，灵敏度高达90Db以上。而且外观面板也变得更符合声学要求，高频扩散性更好。 尤其是用此类单元组合的家庭立体声影院放声系统，在播放—些超级音效DVD碟片的埸景声息时，所刻画的音符细节逼真、起落干净，现场感与气氛己经达到了神出鬼没的境地。 磁流体扬声器 毋庸讳言，一般的直接幅射式(锥盆式及球顶式)扬声器的电声转换效率非常低，仅为2–5?左右。也就是有95?以上的讯号功率在音圈上转变为热量白白消耗掉了。更令人担忧地是随着音圈温度上升，扬声器的的可靠性也随之变坏。常会发生音圈绕组粘合剂软化变形、散圈、滑脱以及烧煌等事故。 当在音圈磁路隙中注入磁流体，扬声器的前景则变得非常乐观。磁流体是一种新颖的液态磁性材料，通常是将—些铁磁性或亚铁磁性材料球磨成直径小于150埃的超微粉末，并将其混合在壬二酸二辛的油脂中成为液态磁性材料。磁流体具有优异的导热性，注入磁隙内音圈直接包围、浸润在磁流体中并 见图34a.b)，使热量迅速离开音圈而通过磁路等构件扩与磁路保持紧密接触( 散出去。音圈承受温度比非流体磁路提高10–20倍。即使扬声器输入功率在300–400W时，也不发生散圈或烧毁音圈的现象。尤其是中、高频扬声器因振膜、音圈尺寸较小，制约着功率不易做大，当磁隙中注入磁流体，这一问题则会迎刃而解。也同样使低频扬声器的做到小口径、大功率，既使3–5寸小口径扬声器也从容地做到百级功率。 磁流体扬声器非但能大幅度提高输出声功率及可靠性，还能改善阻尼，明显诚小频响的峰谷点以及二次谐波失真等。虽说磁流体扬声器还存在磁液蒸发老化、特大振幅时流体飞溅的问题，但在大功率袖珍型的音响或是某些大场面文艺演出扩声中，仍不失为一种可靠性高的大功率扬声器。 卡片式扬声器 这种扬声器的发声机理虽与传统晶体扬声器一祥，但其材质与工艺发生了新的变革。它是将异性锆钛酸铝陶瓷元件切割成厚度仅为0.1mm的簿片，并采用低失真的“X状分瓣式簿片陶瓷振膜”，多点支持的 “蝶形双重阻尼器”和“高分子棱边”，以及拟补高、低频的“多路声源激劢”等先进技术制成的扬声器(外形及结构见35a.b)。 由于高分子棱边极为有效地消除了晶体强烈共振，响应变得十分平坦。多路声源激劢的成果己使频响由过去的400Hz–4Kz扩展到150H.z–100kHz。小巧的膜片振膜正反二面幅射同相声波，己不再驱功音盆而变为直接发声，灵敏度仍高达70dB以上。此外，此单元无需音箱，也就不存在箱染色失真。如目 –R30、WM–R57型压电扬声器，不但提供高品位的音质，而且整个扬声前的WM 器就是—块二面电镀金属膜的陶瓷片，其外形只寸仅为30X30mm，厚度不到1.5mm，被称为卡片式扬声器。 卡片式扬声器的低频特性及大功率还不如人意，但就一般通讯音响与多媒体等放音，其性能指标己绰绰有佘。目前，卡片式压电扬声器的应用领地正在扩大，己由日常生活的报时、报警以及电子玩具、游戏娱乐、音乐贺卡等方面，迅速普及到移动电信及笔记本电脑之中。 多媒体用扬声器 实际上，多媒体就是—个将各种数字音视频信息〈节目源〉，以计算机系统为操作平台构成的近埸袖珍影院。由于人机空间不太大，为满足近埸音响重放与听音心理，突出多媒体的3D音效。除了借助电路技术实现不同空间声场后移音效的虚拟外，这就要求与之配套的扬声器体积小、功率大、频响宽以及音质好。而且还要声指向性不能太尖锐，不同特性单元之间频段、功率衔接流畅平衡，能组合成体积小巧的宽带Hi–Fi放声系统。对此，跟着便出现了多媒体用扬声器。 此类扬声器的特点是其中一些适情折衷、改进了振膜尺寸、形状及Q值等。—些充分吸取了不同特性单元扬声器的优势。但大多振膜都依赖着高科技材料与工艺，其中低频单元采用磁流体、双磁钢、大音圈、双支片等技术，实现了小口径、大功率、低fo〈见图36〉。例如Ф4–6寸低频扬声器的fo做到35Hz以下，功率达60–100w。中高频单元的电声特性也与以往的大不一样，无论其频响、功率以及给出的音量、音质都与传统扬声器不可同日而语，音质、音色都展现着出神入化的魅力。 用此类单元组合的袖珍音箱，体积小到被俗称为迷你箱、卫星箱、骰(色)子箱，却闪砾着大家风范，熙样能给出大音量。不但频响宽且中高频声幅射面宽，细节表现丰富，而且动感活泼、谐波再生能力强，所营造的近场音效 犹如身临其境。特别是以小口径扬声器制成的火箭筒低音炮，播放一些动态很大的战争，暴炸、雷电等场面时，也能给出振憾人心的埸景与暴棚气氛，使人们对大音箱才是高保真的传统观念发生了动摇。 80年代以来，国内扬声器正在奋起直追国外新技术，已经生产出许许多多令人鼓舞的名牌优质Hi–Fi扬声器。其中“南鲸”、“飞乐”老牌身先力行，广揽博采世界领先科技，产品雄居扬声器龙虎榜，始终是厅堂、广埸扩等专业扬声的中流抵柱。后起之秀“银笛”钛膜高频、软球顶中频及多媒体用扬声器;“雷顿”的丝绢高频，双磁钢长冲程、碳纤维音盆的金霸低频;“惠威”的系列典范单元以及带式高频扬声器都有口皆碑，优美的音色倾倒了众多发烧友。就是对音质最爱挑剔的资深音响专家也为它们竖起了大拇指„。 扬声器的故事快要收场了，这里还想与发烧友们拉几句题外话。扬声器的学问博大精深，是—部神秘的音响天书。世间没有多少东西像扬声器的振膜那样令人迁肠挂肚，熬费苦心为之奋斗一个世纪。 大千世界，芸芸众生，各有声息、本色;各有自己的发声体，各有内涵奇特而丰富的基频与谐波所构成。硬让一张振膜真实地刻画、还原它们，就强“膜”所难，也很不近情理。 一种材质的振膜与其它原始发音体的声学特性根本不是一种属性，扬声器对讯号的谐波甚至某些基频还做不到原汁原味的还原。且不说对于自然界瞬息万变的声息，单就音乐信息，它还达不到返扑归真的再生。 其实，扬声器本身就是—件乐器，但它不可能是万能的乐器。这就象不同类型的二胡，一样的构造都是二根琴弦，如若让它们演奏同一首乐曲，但人们一听边能准确的分辨出是板胡、京胡还是高胡的声音或音色。一种振膜一种音色，一种手法的失真，这已是不争的事实。要不，现在怎么还会出现所谓的英国声、美国声、日本声„;不要简单的以为那是音箱声学特性的缘故。要知道助音箱仅仅对很窄的一段低频有影响，对于大量的中、高频声音它一点都不起作用。 对于扬声器的失真，目前还缺乏系统而有效的测试技术与手段。本文中所描述、评价、称道的扬声器的品质已经达到了Hi–Fi水平，只不过是相对 而言。事实上，扬声器始终是电声领域里最薄弱的环节和瓶颈，截至目前它还达不到真正的Hi–Fi，仅仅做到了准高保真程度。原因是对于许多不适应的讯号，振膜振动的相当勉强，声音的失真尤其是音色的畸变还相当严重。有些人对此很敏感，有些人则很迟钝。敏感的人对原始音所听已久，有深刻的认识、很清楚的记忆，有鲜明的对比鉴别能力。如果对原音不熟悉或者记忆不深，就是音乐艺术修养造诣很高地“金耳朵”，也不一定分得清是逼真还是失真，这与大家通常所说的好声、劣声还不是一回事。 声乐艺术在于音乐的内涵、感染力或者有意夸张、渲染、失真等，而Hi–Fi的真谛却在于自然真实，并不在乎好声劣声。说来噪音也是音乐的—部分，一只扬声器如能将日常生活中各种槽杂刺耳的杂音维肖维妙地还原出来，谁能说它不是高传真。遗憾地是目前的任何扬声器，对此表现的都还很苍白。 如果有一天能寻找到物理特性理想的振膜，那时，扬声器将会谱写出新的乐章。 扬声器正在前进，取得的成就已经荣光辉煌。 愿真正的Hi–Fi扬声器早日到来～ 再会，Hi–Fi扬声器! 特别声明: 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