揚聲器是音響系統里面最常見的部件,屬于最終回放聲音的部件,也是決定最終聲音效果最關鍵的部件。它是一種將電能轉換為聲音的換能器,你能從手機、平板、電視機或各種音響系統中聽到節目源的聲音都是它們的功勞。如果你在網上搜索揚聲器的關鍵字就會出現各種各樣外形,不同類型的揚聲器圖片,雖然它們的樣子長得都不一樣,但都是通過驅動空氣,使空氣分子的疏密程度發生變化,再傳遞到我們的耳朵里面讓我們感知到聲音。由于揚聲器的類型實在太多,且應用廣泛、涉及面甚廣。因此,我們把話題定位到高保真音箱當中最常用的球頂揚聲器和錐形揚聲器里面。為什么要選擇這兩種類型揚聲器?因為它們倆都是目前在技術上非常成熟,且大量生產的揚聲器。如果大家在聽音樂的時候,觀察一下音箱上面的揚聲器就會發現,高音揚聲器的口徑都比較小,而低音揚聲器的口徑都比較大,高音揚聲器的口徑又這么小,這是為什么呢?還有為什么要用硬度高的振膜呢?為什么要在振膜上有一圈圈的環狀物?到底揚聲器在發聲的背后隱藏著什么秘密呢?如果你是一名專業人士,那么這些內容就未免太簡單的,可以忽略。但如果你是一名影音小白,那么請閱讀本次專題,你就能了解到一些關于揚聲器的基本知識。
本次專題主要內容包括:
第一、基本原理,結構及能量轉換過程
第二、球頂揚聲器與錐盆揚聲器一直占據著主導地位
第三、錐形揚聲器
第四、為什么口徑大的揚聲器有利于低頻回放
第五、為什么口徑越小的揚聲器越有利于高頻回放
第六、振膜的幾何形狀對錐盆揚聲器在高頻重放的影響
第七、球頂揚聲器
第八、揚聲器的振膜在振動時會發生什么情況
第九、揚聲器的行程范圍
第十、揚聲器的失真
第十一、發燒友為什么要追求大口徑的低音揚聲器
基本原理,結構及能量轉換過程
球頂揚聲器和錐形揚聲器都屬于電動式揚聲器。電動式揚聲器的原理就是把線圈放在磁場里,再接入交流電,線圈就會在磁場里產生前后往返運動。至于為什么會產生前后往返運動,請自行翻閱中學物理課本里面的“左手定則”和“右手定則”。當然,真正的揚聲器還會復雜一點,還有磁鐵、導磁板、支架(也叫盆架)、振膜(也叫音盆)、折環(用于連接振膜與音盆)、定心支片(也稱彈波)等零部件。
剛剛說到揚聲器是將電能轉化為聲音的換能器,而且也說到在一個通入交流電的線圈在磁場中做前后往返運動。其實揚聲器從電能轉換為聲音的過程當中必須經歷電能 → 機械能 → 聲音的轉換。也就是說,將電先轉化為機械運動,然后由音圈帶動振膜驅動空氣,當然還有一部分能量是因為線圈通電發熱產生熱量給消耗掉。
球頂揚聲器與錐盆揚聲器一直占據著主導地位
球頂揚聲器與錐盆揚聲器出現以來一直占據了主導地位,即使這么多年以來,人類不斷地開發出各種新型的揚聲器,但依舊沒有對它們的主導地位造成動搖。其原因是它們的結構簡單,生產容易,本身不需要很大的空間,可以大量生產。而且它們在揚聲器多年的發展史上也在不斷被改進,包括從材料、工藝、磁路等方面,性能可謂與時俱進。因而,不難發現在音箱里面,絕大多數都是采用球頂揚聲器與錐盆揚聲器。
球頂揚聲器通常用于高頻,而少數用于中頻播放,因為制作難度相對較大,例如,英國ATC、Volt,臺灣TB Speaker就有球頂式的中音揚聲器,也就是發燒友俗稱的“饅頭中音”,而錐形揚聲器多用于中頻,低頻和超低頻重放,也有用于全頻聲音重放錐形揚聲器。
錐形揚聲器
錐形揚聲器是歷史最悠久的電動式揚聲器之一,于 1925年由Edward W. Kellogg和Chester W. Rice獲得專利,美國專利號為 1,707,570。錐形揚聲器來自英文“Cone Speaker”,因為振膜的幾何形狀為圓錐形而得名。
錐形揚聲器的結構可以分為三個部分:
1.振動系統部分:包括振膜、音圈、定心支片、防塵罩等;
2.磁路系統部分:包括導磁板、導磁柱、磁體等;
3.輔助系統部分:包括盆架、壓邊、接線端子、相位塞等;
錐形揚聲器在國內以前也有人稱它為紙盆揚聲器,因為我們那時候經常接觸到的錐形揚聲器,其振膜主要采用紙張制作而成,這實際上是一種誤解。盡管當今的錐形揚聲器的振膜依然有采用紙制造,像專業音響里面的中音揚聲器、低音揚聲器的振膜通常都是紙盆。但同時也出現了其他材料(如金屬材質、高分子材料)制作的振膜,這類錐形揚聲器大多數應用在家用音響領域。
因為錐形揚聲器多用于中頻、低頻和超低頻重放,所以它們的振膜口徑都比較大,常見的有4英寸、6.5英寸、8英寸、10英寸、12英寸等等,甚至還有口徑更大的錐形揚聲器,例如,Ascendo的SMSG50超低音音箱,振膜的口徑達到50英寸!因此,振膜的口徑越大,意味著錐形揚聲器的有效驅動空氣面積越大,能驅動更大量的空氣,而且振膜的口徑越大,可以發出頻率更低的聲音,但同時也需要更大的功率驅動。
未完待續
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