几块钱和上万元的喇叭有何差别?扬声器(喇叭)音质好坏的因素和原理。 扬声器是音箱的核心部件,音箱音质七到八成取决于扬声器,价格最便宜的几块钱,最贵的上万,其结构原理都几乎一样,那么究竟有何区别呢?今天给大家彻底揭开这个秘密。 首先,简单了解一下其原理和结构。 从左到右分别为折环 、音盆和音圈、弹波、盆架、磁铁、T铁。 折环、音盆音圈、弹波构成振动系统。 磁铁通过T铁和盆架的聚磁,形成高强度磁场,这些部件为磁系统。 音圈位于磁系统形成的磁隙中,电流通过音圈,由于电磁效应,音圈会根据电流方向带动整个振动系统做前后活塞运动,从而推动空气振动, 电流强度的大小决定了活塞运动力度的大小,从而还原声音。 所谓磁隙,就是容纳音圈运动的磁场间隙,这个间隙越小,磁场效用就越大。 允许振动系统前后运动的最大距离就是扬声器的冲程(行程)。冲程越大,代表着可以发出更大的声音。 同等条件下,磁场越强,音圈的推力越大,电流越大,推力越大,线圈的匝数越多,推力越大。更大的推力意味着 对于微小电流的反应更灵敏准确,也就是声音细节更好,失真更小。 整个振动系统越轻越好。 越轻,惯性越低,越低的惯性,越有利于声音的准确还原和细节表现,瞬态表现。如同打乒乓和打网球。 折环和弹波,其作用是支撑音盆和限位,以及最大冲程时的辅助回弹。 这两个部件对音质影响也非常大。 首先,高耐久度是最基础的需要,想象一下连续使用一年,这两个部件的活塞运动多达上千亿次。 其次,这两个部件的弹力特性也很关键,好的弹力特性应该是在冲程中部阻力小,而在冲程末端阻力要大。 冲程中部的阻力是阻碍音盆运动的,而冲程末端是限位和辅助音盆回弹的。 限位是确保音圈运动始终在磁隙内,脱离磁隙的音圈,就失控了,当然不能发出正确的声音。 音盆 音盆是振动系统的最主要部件,重量要轻,刚性要大(抵抗变形的能力),这两个因素综合起来就叫比刚度(同等重量的刚度)。 刚性要大有两方面的缘故: 一是能够准确的将振动传递到空气,如果刚度低,自身变形大,声音能量就被变形吸收了一部分。 二是音盆一旦变形,音盆自身也会产生振动,当然是噪声,变形小的自然噪声小。 无论多高级的扬声器,都有音色,这个音色主要是音盆自身的噪声,音色越不明显,声音当然也越准确。 音盆除了刚性的要求,还有声阻尼的要求,其本质也是减小音盆自振产生的噪音。简单说就是同样的变形量(振动幅度),声阻尼好的,噪音越小,或者说噪音不难听。 所以会有钻石涂层音盆(超高比刚度),也会有羊毛盆的音盆,还有复合材料的音盆。常见的音盆一般有 铝盆、纸盆、和各种高分子(就是塑料)盆。不要认为塑料就是垃圾,好的塑料甚至比白银都贵,还买不到 来,我们来YY下钻石盆的喇叭。 还有,音盆的形状设计是一个非常有技术含量的东西,形状的不同比刚度会有很大区别,同时形状设计还要影响到空气动力学和声学传播。 音圈,就是一个导电线圈。 越轻越好,允许电流越大越好,匝数越多越好,音圈越薄(内径外径的差)越好,然而这些因素是相互矛盾的,比如匝数越多,重量就越重。 所以铝线圈好于铜线圈,因为同样的重量允许电流更大。所以有矩形截面线圈,可以更有效的利用空间扩大电流。矩形的面积更大,截面积越大,电阻越低,也意味着允许电流越大。 盆架 刚性越大越好,高刚性能确保音盆的准确振动。音盆振动的反作用力作用于盆架,如果软软的,如同开枪没有抵肩。(开枪不抵肩视频) 声阻尼越大越好,盆架振动产生的噪音能够吸收一部分(类似如汽车避震器)。 磁系统 磁铁,磁场强度越高越好。T铁:导磁能力越强越好。 磁隙:越小越好,磁隙越小,磁场强度成指数级增长,但是要确保不能和音圈接触。请注意,喇叭的活塞运动是无接触的。一旦接触,不仅会发出噪声,而且会瞬间烧掉。想想看,每秒成千上万次的摩擦是什么滋味。 综上所述,要发出最高质量的声音,就是要做到下面几点。 振动系统尽可能轻,刚性尽可能大,声阻尼尽可能高,电流尽可能大,磁场尽可能强(磁隙尽可能小),所有的这些因素大部分相互矛盾,要刚性好,可以加厚,但是重量就增加了,要电流大,可以增加线圈体积,但是重量增加了,磁隙变大了。诸如此类,不再赘述。 就如同要求你体重100斤,能举起200公斤杠铃。出拳速度快如闪电,收拳同样快如闪电,而且每拳的力度要超过泰森。 所以,要做极致,就需要大费周章。 一是采用好材料,比如轻如蝉翼,硬如钻石音盆材料。比如不同磁铁的配方磁场强度有着数量级的差别。 二是好设计 同样的材料下,不同的设计导致的物理特性差别巨大。比如音盆,不同形状的设计其比刚度会有数倍的差别。比如磁系统。好的导磁设计可以显著增强磁隙强度。 三是精密度 比如折环、音盆、弹波材料尺寸是否均匀一致?不一致会导致阻力分布不均匀,重量分布不均匀,音盆就会歪着运动。比如盆架和音盆配合尺寸不精密,会导致振动系统不同心,音盆也会歪着运动。尺寸不精密,为了避免摩擦,磁间隙就要做得大,磁隙做得大,会显著降低磁场有效强度。 四是测试。 经过反复试验测试得到最优解方案和随随便便的方案是天壤之别。 因此,同样的原理和结构扬声器,有几块钱的,也有上万元的。 |
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