振膜

热门资讯  点击:   2019-01-22

篇一:[振膜]关于振膜你了解多少?看扬声器振膜材料


关于振膜你了解多少?看扬声器振膜材料
>>黑电月刊第17期:智能时代封闭意味着灭亡 <<
万维家电网【其他】 作者:万维家电网 李彤 编辑:李彤 11年06月27日 08时19分09秒
  “家庭影院标准”分别由《家庭影院用环绕声放大器通用规范》和《家庭影院用组合扬声器系统通用规范》两项规范组成。两项规范实施后标志着以前我国家庭影院产品无行业标准的局面结束。
  该项标准对家庭影院用环绕声放大器和组合扬声器的技术要求、试验方法、质量评定程序以及标志、包装、运输和存储等各方面均作出十分明确的规定,该项标准是根据家庭影院产品的技术特点制定的,其中有关技术要求参照了其它有关国家标准和行业标准。
 
 根据家庭影院产品质量考核需要,在技术要求中提出了“频率覆盖范围”、“最大输出噪声电压”等性能指标,在《家庭影院用环绕声放大器通用规范》中规定了
家庭影院系统的定义,明确指出只有由环绕声放大器(或环绕声解码器与多通道声频功率放大器组合)、多个(4个以上)扬声器系统、大屏幕电视(或投影电视)及高质量A/V节目源构成的,具有环绕声影院视听效果的家用视听系统才能称为家庭影院。
 
 这应该算是最古老的材质了。简单的说,把纸浆悬浮液流入事先设计好的盆型网状模子上,纸浆便沉积其上,将沉积至适当厚度的纸浆抄出,再行干燥等后续加工
处理,便成了一个纸盆振膜。而其中纸浆的成份,如纤维的种类、长短,及填料成份,和抄纸的制程及后段处理方式(如风干或热压等),都会影响最后成品的特
性,也直接影响了发声特性,这些当然就是各家不外传的商业机密了。 
  一般来说,纸盆的声音特性为平顺自然,明快清晰而不神经质。因
为内含无数的纤维相互交织,因此在其中传递的能量可以很快被吸收掉,形成很好的阻尼,因此在发声频域的高端造成的盆分裂共振不明显,滚降的截止带也就很平
顺。这可说是一种很好的特性,因为这样就可以用很简单的分音器,不需额外的剪裁,系统的整合也就很健康。
  另外,纸盆的刚性颇佳,对
于瞬时反应和听感的细节表现有很好的成绩。别看手边常见的纸张都是软软的,在适当的形状和厚度下,纸的刚性是能够做得很不错。再者,若设计和制作得当,纸
盆可以做得很轻,比最轻的塑料振膜还轻15%以上。虽比起最新的高科技合成纤维材料,纸质还是稍重了点,但其实相差不大,因此发声效率高。audax的
6.5吋纸盆中音pr170系列,效率便高达100db/w。
  纸盆可能的弱点是其特性会随环境湿度而变化,因纸吸收了湿气后其密度会变高、刚性会变差,所以发声的特性也会受影响。至于这样的改变是好是坏也很难说,英国的lowther俱乐部成员便宣称在下雨天时,家里的lowther喇叭特别好听。
  较令人担心的应该是干湿循环次数多了之后,可能会造成材料本身的疲劳,进而改变其原本的特性。但君不见许多古董纸盆单元在工作了数十年后还是照样唱得很好,所以这种情况应该还算轻微而渐进,有点像是熟化后进入另一个稳态的阶段,对我们用家来说应该是不成问题才对。
 
 近年来生产的纸盆单元,有一大部分便在这方面有各种改善的方式,使纸盆的特性可以更加稳定。常见的有表面涂膜,或是在纸质配方上作文章,有些厂家就宣称
他们的纸盆能防水,从某些户外用的pa喇叭看来,应该有相当的可*度。当然,就像先前提到的,对于这类事情,我们一般人顶多看看热闹,要瞧出门道就不是那
么容易了。
  塑料振膜
  因石化工业的发达,在我们日常生活环境中便随处可见塑料制品,低廉的原料和加工程序简便自然就获得了各种产业的青睐,其中当然也包括音响工业。
  这里说的塑料振膜,是指用塑料射出成型或其它方式做出的一体成型锥盆,最常用的材质应属聚丙烯。这种pp材质,我们最常接触到的应该就是微波炉用容器和保鲜盒一类制品,都是属于射出成型的。
 
 另外,常用于各类纸箱外加强用,黄色或灰色的打包带也是由聚丙烯纤维制成。由此我们可以体认到一件事,这种材料实在是非常的强韧。多数高分子聚合物的物
理特性便是韧性特强,因为分子结构巨大且排列不规则,所以机械能在其中传递时会很快的被吸收消耗,阻尼特性很好。这项优点和纸盆类似,就是高端的滑落很平
顺,除了听感上柔顺自然外,能够使用低阶、简单的分音器也是一项利多。我们可以从许多欧系二音路小喇叭上感受到这些良好的特质,
  proac所采用的6.5吋透明pp振膜的scan中低音单元,就可称之为这类单元当中最佳的典范。
  然而,相较于其它振膜材质,pp的刚性不甚佳,质量也较重。虽然用保鲜盒往脑门上k下去是很痛,但并不表示它在微观的高速小范围运动下就有很好的刚性,而这样的工作条件才是我们在单元振膜选用上所在意的。
 
 pp材质较弱的刚性造成了高速微动作时,音圈发出的动能无法完全且一致的传达到整个振膜,也就是发生了“盆分裂现象”。虽然有良好的阻尼止住了盆分裂共
振,但毕竟已无法作完美的活塞运动,失真率相对提高,听感上便是柔顺有余,解析力及动态却不足,有些以8吋pp振膜中低音单元为基础的二音路喇叭,
 
 会在中音到中高音域容易出现迟缓呆滞的症状,病因便在此。若在低音部份不要太贪心,选用较小口径的单元,便可在某种程度上减轻这样的问题。因为雪上加霜
的是在大面积下要做到足够刚性所需的厚度相对较大,整体质量便水涨船高。所以,另一方面你也找不到高效率喇叭是采用pp振膜的单元。
  虽不像纸盆那样有吸水气的问题,但pp振膜会有随温度改变特性的倾向。幸好这点应该不至于困扰我们,因为就像纸盆和湿度的问题一样,这样的变化应属缓慢而渐进,就别太担心了!
  综观以上,pp好象因为刚性较差和质量较高的关系而不适于制作振膜,其实应该说是看我们如何在诸多妥协下作取舍了。就像前面提到的scan单元,虽然用上被我批评得很惨的pp振膜,但一样还是可以做出很成功的产品,整体表现一样很出色。
 
 或者,更积极的作法是对这种材质加以改良,也就是以pp为基础,再混入一些添加物,以加强其刚性。这个动作的确能带来一定程度的改善,使得制作出来的单
元在动态、失真率、细节表现,和发声效率上都有不同程度的进步。如dynaudio和infinity/genesis都有采用此类处理的单元,虽然混入
的添加物和制作方式不尽相同,但成效都颇明显。
  另外,既然石化原料和射出成型是这么的方便,所以当然有人会开发不同于pp的新材
质,如bextrene、tpx,或neoflex的材质,其化学成份不详,虽看起来和pp很像,但这些材质的较佳刚性和较低质量能带来更好的动态及解析
力,你应该能从各家喇叭的广告和型录上看到上述的材质,不妨有机会时验证一下。
  金属振膜
 
 既然刚性较弱会导致动态和解析力的缺失,那么利用高刚性的金属材质来制作振膜,应该会得到很好的效果才对。若不谈号角喇叭用的压缩驱动器,一般能看到用
于直接放射的中音或低音单元所用的金属材质,应属铝金属或其合金产物为最多,最大的优势便是刚性很强,在一定范围的工作条件下不会变形,其结果便是很低的
失真和很好的细节解析力。
  但是刚性强的另一面便是内损低,就像我上次提过的“一指蒋”高音一样,能量不会被振膜材质本身吸收,所以发生盆分裂时会有很明显的共振峰出现在频率响应的高端,若不妥善处理,就很容易出现“金属声”。
 
 所谓妥善处理,首先可以在分音器的设计上尽可能将此共振峰压制,也就是把共振峰安排在滤波的截止带或以外,让进入单元的讯号不要含有会激起高频共振的频
率,于是共振峰便会被分音器所“隐藏”起来,我们就不会听到金属声了。为达此目的,通常必须要采用至少二阶以上的分频斜率,才能有效滤除;若用一阶,斜率
太缓,不足以有效压制。若再把分频点往低端移动,又会牺牲掉可用的频宽,这样的作法不太健康。因此,高阶分频和慎选分频点是采用金属振膜单元所必须特别注
意的。
  或者,相对于消极的避让,也可积极的改进缺点,那就是加强振膜的阻尼:三明治夹层结构、涂布阻尼物都是不错的方式。市面上这类的产品已经愈来愈多,其中也不乏相当成功的例子,如上一期“彻底研究”介绍的elac,或是声音和价钱都很高贵的瑞士ensemble。
  除了高频共振不好对付之外,振膜重量是另一项不利因素。因为成本的关系,还没见过用钛金属制作的中音单元。所以,金属盆的中音或低音单元虽可在强劲驱动下表现出色的动态,但整体的发声效率事实上还是偏低,一般需要较大的功率来伺候。
  合成纤维材质
  历来似乎最先进的材料都会先用在杀人武器上,真是好斗成性的人类之最大悲哀,要是拿来用在音响上让大家聆赏音乐,岂不是一片祥和?在硼碳纤维及蜂巢式三明治结构应用于战斗机上获致极佳成效的多年以后,才有人将这类的材料用在音响上。
 
 既然是航空级的材料,当然就兼具了质轻和高强度的双重优点,可以做到比纸还轻,刚性比金属还强,而且强度不只超过铝很多,甚至还高过钢铁,用来制作喇叭
单元的振膜应该是再理想不过了!所以各家制造kevlar或碳纤维单元的厂家,无不用力的标榜其高刚性、低质量、还有高阻尼的特性。前二项优点是成立的,
但自体阻尼这一项则要视条件而定,并不一定就比较好。
  若没有妥善处理,这类高刚性的人造纤维会和金属盆面临类似的问题,也就是高频
盆分裂共振。虽不至于像金属振膜那么严重,但这个盆分裂共振的确存在,也轻易地达到扰人的程度。在没有妥善处理之下,听感上容易造成硬质的中频上段和高频
下段,更厉害些便开始刺耳了。我在几年前曾读到一篇器材评论,其中主笔对kevlar中音的表现便是颇有微词。
  在加强阻尼处理,加
上适当分频的条件下,这类单元就能够展现非常好的细节解析力、停动自如的瞬时响应、极佳的大动态及微动态,而且这些好表现只需一点点的功率。如focal
的audiom 7k,采用kevlar及聚合物发泡三明治夹层振膜加乳胶涂布,效率可达98db/w,即使稍逊于audax纸盆的100
db/w,也算表现相当突出了。
  在较常见的carbon和kevlar
fiber单元制品以外,另有一种特殊的人造纤维振膜在数年前问世 ─
had,由audax所推出,使用压克力聚合物凝胶和多种合成纤维所制成,特性表现极佳,由测量上可看出非常好的瞬时响应,失真极低,同时又能得到平滑的
高频滑落特性,完全没有出现高频共振峰。
  目前的制成品虽在发声效率上不如纸盆或kevlar,但应该是磁路系统的设计企图心造成的差
别,而其它项目的实力确也不容小觎。swans请来stereophile名主笔martin
colloms所设计的三音路allure便采用了此种单元,我自己的短暂聆听经验是轻松自然有如上好的纸盆单元,解析力及动态表现又更加的现代化,听不
出任何不良的僻性,称得上是非常成功的单元设计。
  其它材料
  其实,除了上述的
四大类材质外,其它还有很多质轻强度佳的材质皆可制成喇叭振膜,如玻璃纤维、赛璐络纤维、石墨纤维、电木、丝质纤维、发泡聚苯乙烯、各种发泡塑料,以及真
空烧结精密陶瓷……等,其中许多材料都大有可为,有些适于做高音,有些适于做中音,有些适于做低音,有些高中低音皆宜,各擅胜场。
  甚至还听过在日本有人研发出一种利用某种特殊的植物,顺着设计好的模子,“长”出一个锥盆来!据称其发声之自然超乎任何材质。不过,我想这样的逸品应该是很难导入量产,因为成本实在太高。

篇二:[振膜]对比四种常见的喇叭振膜


扬声器所用的材料和制造工艺的差别会对音质产生影响,相比之下,扬声器单元的质素更是关键,最终驱动发声的是扬声器单元,一切声音源于此,如果扬声器单元发出的声音不够理想,那么音箱再如何修饰和补求都不能发挥大作用。经历一百多年发展,喇叭单元在材质选择、工艺流程以及结构形式方面也有非常明显的变化,古老的纸盆,现代化的合成塑胶,以及高成本的钛金属振膜,在声音特性上有很大不同,同样是各有优势和不足。
纸盆振膜
这是扬声器最常见的振膜材质,年代久远,目前已拥有非常成熟的技术水准。将纸浆倒入设计好的模具中,干燥之后再进行一系列的后续加工,就形成了我们常见的喇叭单元振膜。这只是一个基本的过程描述,至于材料的成分比例、加工方式,每个品牌都有自己的秘笈,这当然也是维持生计的商业机密。
纸盆的声音特性比较平滑自然,符合大多数人的口味,声音中不会有个性鲜明的刺激部分。由于内部纤维的相互交织,传输过程中的能量可以被很快吸收,因此纸盆的阻尼特性也比较理想。另外由于纸盆重量较轻,能量转化效率方面也有不错表现,这些都是纸盆的优点。
不过纸盆的缺点也是明显的,首先由于材质的特点,纸盆对温度和湿度变化比较敏感,所处环境变化可能对声音造成影响,经过承受数次在这些极端环境变化后,有可能造成纸盆产生不可复原的形变。不过,目前的纸盆技术也在不断发展,通过加入其他材料可以使纸盆在防水特性方面有更佳的表现。
塑胶振膜
这也是常见的音盆材质之一,在化工产业发达的今天,合成材料已经出现在生活的各方面。单元振膜中所说的塑胶材质,一般由聚丙烯材料制成,简称PP音盆。相对于纸盆,PP音盆在防潮防水效果方面优胜许多,不过也会受到轻微影响。
由于是合成材料,PP音盆的改良方案有很多,在现有基础上,可以针对克服某种不足而进行改良,通过添加其他材料实现,这是PP音盆较为理想的方面,因此采用PP音盆的扬声器,同样不乏优秀作品。
PP音盆同样具备出色的阻尼特性,听感上柔顺自然,另外PP音盆一般情况下不需要太高阶的分频器,这也能够整体控制扬声器的生产成本。而缺点方面,PP音盆的刚性相对一般,表现高频较丰富的音乐并不适合,容易产生失真现象。
金属振膜
由于很多贵金属的存在,人们对金属也许会产生一种崇拜,从目前能够接触的产品来看,一般金属材质给予高贵气派、个性喧扬的感觉,而事实上,在扬声器单元制作中,金属振膜也是常见,而且在声音方面的特点鲜明。
金属振膜一般由铝或者其合金材质制成,相对其它金属稳定,重量较轻。金属振膜刚性出色,因此在动态和分析力方面表现出众,而且能够很好地控制失真。不过我们常说的「金属声」是由高频端产生的盆分裂现象产生,这个也是金属振膜的一种缺点。
相比其它非金属振膜,金属振膜相对偏重,而且阻尼特性并不算好,因此对单元的驱动与控制并不容易,这就要求扬声器在电路方面需要更多的设计,成本也会随之提升。而「金属声」的问题,目前也多是通过振膜表面使用特别涂料的方式来进行提升。
合成纤维振膜
合成纤维振膜也许是能够找到各类特性俱佳的振膜材质,这种材质从航空军用材料移植过来,拥有很高的强度和刚性,而且自身重量轻盈,这些优点极为适合作为单元振膜。由于制造成本偏高,这种振膜一般在高级扬声器中见到。
那么合成纤维也并非十全十美,成本是一方面,另外在阻尼特性方面,合成纤维振膜仍然需要加强,目前夹层或涂膜等处理方式仍是首选,不过这对工艺要求也特别高,成本也水涨船高。
总结:以上介绍到的四种振膜几乎涵盖了目前可见的扬声器产品,但振膜的种类绝对不仅这些,石墨纤维、玻璃纤维、碳纤维、电木等材质也被应用于单元的振膜身上。
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篇三:[振膜]音色与音质的基础 - 振膜


如果用汽车零件来比喻,磁铁是引擎,音圈相当于传动轴,那么振膜就是带动汽车前行的轮胎了。
 
喇叭之所以会发声,是扩大机输出的电流讯号与磁铁产生交互作用,进而带动磁场中的音圈做活塞式的往覆运动,由于振膜与音圈是黏在一起的,振膜便跟着前后震动而压缩空气产生声波。由此可知,我们所听到声音完全得自于振膜的运动模式,并决定了音色与音质会是个什么模样,就是所谓的声底,好比你细胞里的基因,会影响你的高矮胖瘦与美丑。
 
低音使用金属震膜的音质大多速度会较快且精准,但缺点就是会比较没有感情。
 
高硬度 VS. 低密度
 
  我们可以从几个简单的指标来检视,什么样的振膜符合好声的标准?一项是硬度,我们希望振膜够坚硬,还要有点儿韧性,能承受剧烈的往覆运动,且不会变形甚至破裂,通常以材质的杨氏系数做为指标。在体积相同的条件下,系数越高表示硬度越高,传递声音的速度也越快,无怪乎前阵子某家大厂推出钻石高音,其宣传诉求中便一再强调钻石的杨氏系数极高。但光有硬度还不够,我们还希望它的密度极低,就是要够轻,不然就不能轻快地运动啦!高硬度且低密度的振膜材质有助于能量发散,使音染降至最低,但高硬度与低密度根本是两相矛盾的东西,因此,振膜设计最大的的困难度就是要找寻适合的材质,并且在这天平的两端取得最佳的平衡点。除此之外,振膜尺寸、形状、涂料、相位锥与防尘罩,对于声音也都有影响。
 
Dynaudio的MSP振膜从表面看起来像一般的塑料成行产品,但里面却拥有独家配方的硅酸镁盐聚合物。
 
振膜的材质
 
振膜材质的种类何其多,尤其是近来材料科学进步,有愈来愈多的材料拿来振膜,但我们可以将其大致分为人造材质、天然材质,以及复和式材质三大类。
 
人造材质
 
如PP、功夫龙(KEVLAR)、碳纤维、玻璃纤维等化学纤维,以及各类金属如铝、铍、钛等,或是陶瓷、钻石等等。虽然种类非常多,其特性与优点就是材质专一,结构固定,音色单纯且容易凸显,制程与质量稳定、容易控制,例如功夫龙的中频特性佳,铝振膜则极坚韧且动态优秀。不过,优点有时也成了缺点,因为音色太专一会变得没变化。
  
功夫龙的中频特性佳,铝振膜则极坚韧且动态优秀。不过,优点有时也成了缺点,因为音色太专一会变得没变化。 
  
现在市面唱出现许多类似功夫龙或碳纤维外型的喇叭,其实都是由FRP(玻璃纤维)编织而成。
 
天然材质
 
就是所谓的纸盆或布盆。不过纸盆并不是由单一种材质制成,而是使用了多种经不同处理过程的木质纤维,加上棉、羊毛等,再经浆制的过程而完成。多种纤维组成后,其结构会像鸟巢,彼此交错排列出不规则的空隙,虽然看似松散,但刚性足、韧性强,质量又轻。其中的木质纤维以寒带地区的木头为佳,不仅纤维含量高,且长度较长,制作出的振膜强度更佳。
 
  纸振膜所用各种纤维的比例并无固定,可依照所需的功能,或想要的声音做调整。由于纸盆是采用多种材料相混,可以凸显出各种材质的优点,彼此间的缺陷也容易隐藏,加上声音的变化较为多样,听感上也较为丰富。缺点就是制作过程繁复且成本较高,质量也较不易控制。
有些音响厂家,还是坚持使用纸盆来作为顶级产品的振膜。
 
复合式材质
 
复合式就是融合二种以上的素材制作振膜,可能是混纺,例如功夫龙混编碳纤维、人造纤维混纺天然纤维,也可能直接做成三明治式单体,例如铝振膜黏合纸盆,其目的也是想要兼容多种材质的优点,让声音更为多样。
  
Focal顶级的165W系列低音单体采用的次所谓的三明治夹层设计,以「W」形结构核心泡棉体披夹着两层特殊玻璃纤维组织。
 
其它影响振膜声音的变量
 
尺寸:振膜的尺寸会影响单体的指向性,一般来说,在相同条件下,尺寸愈大的振膜,开始会有指向性的频率也愈低,因此,较大的单体分频点也要设得较低,如此越离轴时,指向性不会衰减太快。
 
形状:基本上,在其它条件相同之下,越往内凸的振膜频宽较大,而且向高低两端衰减的斜率也较缓。如果振膜形状越往外凹,则频宽较低,衰减斜率较陡。至于这二者熟优熟劣?并无一定,完全视单体设计者的需求而定。
 
相位锥、防尘罩:相位锥可以使高频的相位与低频部分一致,使频率响应更为频坦,甚至适度增加高频量感。防尘罩反而可以滤掉高频,可变化其材质藉以调整高频量感。
 
  
相位锥可以使高频的相位与低频部分一致,使频率响应更为频坦,甚至适度增加高频量感。
 
涂料(COATING):有阻尼效果,其作用也是要帮助能量发散,因此,好的涂料应该是不会干涸,否则便失去阻尼的效用。
 
 
对喇叭而言,频谱测试只是一个基础,音色则是决定在振膜。
 
  
如果你在单体的震膜上涂一些正确的阻尼剂来修饰音色与频率响,就会发现声音变得较内敛优美。
 
 
 

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