如何为音箱选择合适的低频扬声器(喇叭)单元

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所属分类:音箱设计

(1)低频扬声器(喇叭)应具有较大的功率承受能力和较小的失真
低频扬声器(喇叭)单元在音箱里的作用是重放各种低频信号,随着数码录音技术的发展,CD、VCD和LD碟片中经常会出现一些“爆棚”以及惊天动地的音响效果,因此,音箱必须能承受这种瞬态大功率的冲击。在整个音箱辐射的声功率中约90%的声功率是由低频扬声器辐射的,在大功率情况下,扬声器音圈中流过的电流很大,音圈将产生大量的热量,倘若这些热量不能迅速散发出去,必将烧毁扬声器。低频扬声器(喇叭)在大功率时锥盆的振幅相当大,在选种情况下扬声器(喇叭)单元的失真会明显增大,要真实地再现这种大动态的音响效果确实是对低频扬声器的一种考验,因此,我们在挑选低频单元时尤其应注意扬声器的抗冲击能力和在大动态情况下的失真大小,低频扬声器某些零部件如音圈、锥盆等所用的材料和结构都会在很大程度上影响低频扬声器的上述两个性能指标。
扬声器(喇叭)盆架的作用是将扬声器的磁路系统和振动系统很好地连接起来,这就使得扬声器单元的盆架必须要有良好的机械强度。目前大多数低频扬声器的盆架都是用0.8mm的钢板冲压制成,为了使盆架具有更好的刚性,盆架上通常都冲有凸出的加强筋。当扬声器单元输出的声功率较大时,锥盆上下振动时锥盆后侧强烈的空气振动会使盆架发生相应的机械振动,这种盆架振动会使扬声器单元的失真增大。由于这个原因,一些Hi-Fi用低频扬声器单元的盆架大多用铝合金浇铸盆架,铝合金浇铸盆架的优点是它具有良好的刚性。究竟选用铁盆架低频扬声器还是选用铝合金浇铸盆架低频扬声器取决于扬声器单元所必须承受的功率。小口径的音箱由于承受的功率较小,选用铁皮盆架的低频扬声器单元已完全满足一般的使用需要,如果你打算制作一对Hi-Fi音箱,希望低频单元能承受较大的功率。并具有较低的失真指标,那么,应该考虑选用铝合金浇铸盆架的低频扬声器单元。
早期扬声器音圈大多用普通漆包线绕制在圆筒形的纸音圈骨架上。在大功率的情况下锥盆的振幅较大,音圈在磁气隙中作上下振动的同时还将承受较大的扭力;与此同时,大功率时流过扬声器音圈的电流较大,由于纸音圈骨架的刚性差,又无法承受较高的温度,常常会使音圈因过热而烧毁。由于这些原因,目前不少扬声器生产厂在生产Hi-Fi低频扬声器时都采用了一些新材料和新工艺。这些Hi-Fi低频扬声器的音圈用优质无氧铜漆包线绕制,使音圈能承受更大的电流,进一步减少信号损失。有的低频扬声器音圈已开始用扁平漆包线绕制,使有限的磁气隙中能够容纳更多层数的线圈,提高扬声器的工作频率。随着大功率扬声器的不断涌现,人们对低频扬声器音圈骨架的刚性和耐热性提出了更高的要求。人们普遍采用铝镁合金制作音圈骨架,铝镁合金音圈骨架有良好的散热性能,刚性也明显优于纸质音圈骨架;后来,人们又采用一种叫做KAPTON的高分子材料制作音圈骨架,这种新型材料最早用于航空工业,它具有质量轻、刚性好的特点,并能承受350ºC以上的高温,它的弹性恢复力也明显优于铝镁合金,使用KAPTON音圈骨架能保证扬声器音圈在高温和扭力下不容易变形。目前一些大功率的低频扬声器在它的T铁上常开有一个圆拄形通孔,当锥盆上下振动时防尘罩便将音圈周围的空气从通孔中泵,进一步改善了音圈的散热性能。
低频扬声器(喇叭)引出线的质量好坏很容易被疏忽。引出线是一种具有良好导电性能的金属软线,它的作用是将扬声器音圈与盆架上的接线端片连接起来,扬声器引出线大多采用多股铜编织线。由于低频扬声器工作时锥盆的振幅较大,引出线振动时相互磨擦,如果引出线的柔软性差,长时间使用后容易发生内部断线,使扬声器工作时出现杂声。因此,目前中高档低频扬声器的引出线大多使用优质渡银铜编织线,这种编织线具有比普通编织线更强的传输能力,使用寿命也长。
锥盆是扬声器单元的主要发声元件,低频扬声器锥盆的材料、几何形状以及加工制作工艺不但决定该低频扬声器单元的频响及音色,还在根大程度上决定该低频扬声器单元的失真大小。从拓宽放音频率范围的角度出发,锥盆材料应有较高的弹性比率;从减小低频扬声器失真的角度出发,锥盆材料应该有良好的刚性;从降低锥盆分割振动Q值的角度出发,锥盆材料应该有较大的内部损耗。由于这个原因,人们不断使用各种新颖的锥盆材料,以求改善扬声器的音质。目前使用的锥盆从原始的纸锥盆到目前尚处于研制阶段的生物材料锥盆可谓琳琅满目,这些锥盆材料都有其独特的优点,正是由于这些锥盆材料都有各自独特的优点才使扬声器单元具有不同的音色;目前市场上各种Hi-Fi低频扬声器在锥盆材料的选择上都有所侧重,一种锥盆材料在具备某种优点的同时必然存在它的不足。我们选择哪种锥盆材料的扬声器单元完全应取决于自己对音箱的不同要求,不能盲目听信广告宣传。正如我们每个人都有自己不同的性格和脾气,不同锥盆材料的扬声器必然也有不同的音色,你在选择扬声器单元时必须考虑到自己所喜欢的音色,普通的纸质锥盆用天然纸浆打捞制成,它的最大缺点是刚性差,振幅较大时锥盆就会因分割振动而出现变形,使扬声器的失真增大。无法承受较大的功率;另一方面,纸质锥盆的性能受环境条件的影响较大,空气中的湿度过高会使选种扬声器单元的灵敏度下降及不均匀度增加。从实际听感上讲,纸质锥盆扬声器的个性最小,它的音色比较温暖,能充分表现音乐的各种内涵,特别善于表现弦乐和人声。由于这个原因,目前绝大多数低频扬声器单元仍使用纸质锥盆。高分子复台材料具有弹性比率大和阻尼适当的优点,不少Hi-Fi低频扬声器已使用这种用高分子材料制作的锥盆,例如石墨强化聚丙烯锥盆、碳素纤维编织锥盆、防弹布锥盆等。使用这种锥盆材料的低频扬声器可以获得宽而平坦的频率响应以及较低的谐波失真,然而它们往往也具有各自较大的个性。石墨强化聚丙烯锥盆的弹性和韧性比较好,使用这种锥盆的扬声器听起来中频比较饱满,低频富确弹性,层次也比较丰富。采用玻璃纤维编织盆的扬声器动态和瞬态反应都较好,柔韧感也比石墨强化聚丙烯锥盘扬声器好。防弹布锥盆扬声器的表现趋于温暖,音色饱满且富有层次,高频显得比较明亮。近年来,人们又尝试在制作锥盆的纸浆里添加一些羊毛之类的长纤维材料,制成所谓的羊毛盆,普通纸质锥盆的内部损耗小。无法适应Hi-Fi扬声器的要求,在纸质锥盆中添加适量的羊毛纤维能使锥盆具响适当的内部损耗。这种低频扬声器除了具有很小的个性以外,还具有更好的瞬间功率特性,音色也变得更加浑厚、朴实。

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