倒相箱的工作原理,,十本書會有十種文字描述,,但實質(zhì)性的原理鮮有介紹,普遍局限于表面現(xiàn)象,。其主要大意是:將揚聲器背輻射聲波通過倒相管反相輸出,,與正面輻射聲波同相疊加,以增強低頻輸出,。 電腦及專業(yè)測試儀器的使用,,只能簡化操作并保證低頻特性,但解決不了中頻和中高頻的音質(zhì)表現(xiàn),。為什么頻響曲線好的,,聲音不一定好,就是因為我們還未深層了解音箱的全部內(nèi)涵和特性,。因此有必要對倒相箱作深入探討,,找出影響音質(zhì)的有關細節(jié),以促進音箱的技術進步,。為此發(fā)表一些個人意見供參考,。
一.倒相管的作用
有不少文章及廠家將倒相箱稱為低音反射箱,很容易誤導讀者,,如從文字上理解,,會使人認為揚聲器背輻射聲波經(jīng)箱板反射后從倒相管中傳出。并且相位發(fā)生了180度的逆轉,,因而改善了低頻特性,。可實際情況并非如此,,從倒相管中傳出的背輻射聲波非但無用反而有害,。倒相管的作用,是配合箱體組成一個具有固定低頻諧振頻率的諧振腔,。當揚聲器發(fā)出的聲波中含有諧振頻段的信號時,,引發(fā)諧振腔內(nèi)空氣諧振(即亥姆霍茲共振),共振聲波從管中發(fā)出,,因此提高了此頻段的聲壓輸出,,從而改善了低頻特性。
從倒相管中出來的聲波,,可分為兩類不同性質(zhì)的聲波,,一類是揚聲器的背輻射聲波,,由于箱內(nèi)吸音材料的吸收,管口截面又較小,,傳出的聲壓遠低于正面的輻射聲波,。雖然聲壓不高,但由于與正面聲波不同相,,仍會對聽感造成一定的輕微負面影響,,應盡量減少傳出量。另一類是因箱內(nèi)空氣受揚聲器發(fā)出的低頻波激發(fā)因而產(chǎn)生亥姆霍茲共振,,共振產(chǎn)生的高聲壓聲與正面輻射的同頻聲波同相,,聲壓遠高于同頻的正面輻射聲波,兩股聲波同相疊加,因此改善了低頻特性,。 二倒相管的聲輻射特性 ?、?倒相管的聲輻射特性是一個以共振頻率為中心的單峰,峰的大小與該頻率信號有關,,當信號中無該頻段信號時,,諧振完全停止,此時倒相管成了傳聲管,,揚聲器背輻射聲波從中傳出,,傳出的聲壓遠小于諧振峰聲壓和揚聲器正面幅射聲壓。當信號中有諧振頻段信號時,,引發(fā)諧振腔共振,,諧振聲波從管口輻射出去,諧振頻率電信號弱,,諧振就弱,,相應管口幅射就弱,諧振頻率電信號強,,諧振就強,,相應管口幅射就強。 ?、?諧振峰輸出大小與揚聲器,、箱容積、倒相管的長度,、倒相管截面積等因素有關,。它們之間如能良好匹配,可使諧振達到最佳狀態(tài),,使倒相管口輸出聲壓又大,,輸出頻段又寬。 ?、?諧振峰輸出強與弱,,還與箱內(nèi)吸音材料有少許關系,。增加吸音材料,阻尼加重,,諧振減弱,輸出聲壓下降,,反映揚聲器諧振頻率處阻尼特性的品質(zhì)因數(shù)Q值就下降,,反之相反。等量的吸音材料環(huán)繞箱壁放置比成團放置在中間,,諧振峰輸出略大一些,。 ⒋較大的倒相管截面積有利于增大諧振峰輸出,,大而長的倒相管比細而短的倒相管等效質(zhì)量大,,因此能從諧振波中獲取更大的能量。 5.諧振峰的頻段是由揚聲器,、箱容積,、倒相管、吸音材料等參數(shù)共同決定的,,諧振頻率并非越低越好,,而是要在頻響曲線保持基本平坦的前提下盡量下潛,越低越好,。 6.諧振峰的輸出是越大越好,,難點在于既要輸出大,又要頻率低,,還要低頻清晰,,無拖尾的隆隆聲,這就要采取綜合措施才能取得較好效果,。 三.倒相箱工作原理 每只揚聲器都有自己的諧振頻率點,,當電信號中出現(xiàn)這一段頻率時,就會引發(fā)揚聲器諧振,,此時揚聲器振膜劇烈振動,,造成揚聲器自感電勢劇增,交流阻抗迅速上升,,導致失真加大,承載功率減小,。如果將諧振腔(亥姆霍茲共振器)的諧振頻段調(diào)整到與裝箱后的揚聲器諧振頻段相近而匹配時,如果電信號中出現(xiàn)諧振頻段信號,,就會引發(fā)揚聲器和諧振腔(亥姆霍茲共振器)同時共振(諧振),,諧振波的兩端,一端為振膜,,另一端為箱壁(含倒相管中的空氣層),,箱內(nèi)的共振波就像一個空氣彈簧,,以相同的頻率壓縮或擴張。強度不高的箱板也隨之振動,,倒相管內(nèi)的空氣層與振膜同時向內(nèi)或向外振動,,輻射出同頻同相的聲波,此時振膜的輻射阻抗比無諧振時巨增,,大負荷使其振幅降低,,承載功率劇增,自感電勢隨之下降,,因而失真相應減少,。如果電信號中沒有諧振頻段只有其它頻段信號時,(亥姆霍茲共振器)沒有產(chǎn)生共振的條件,,此時箱內(nèi)只有其它頻段的背輻射振動波和雜亂的反射波(某些頻點還有少量駐波),,這時的倒相管成了傳聲筒,一部分背輻射聲波和雜亂的反射波及駐波從中傳出,。傳出的聲波是一種有害聲波,,會對正面聲波的清晰度有輕微的負面影響。 四.倒相箱的聲音組成 以三分頻為例,,傳統(tǒng)上將其分為高音中音低音三部分來分析討論,,這樣過于籠統(tǒng),難識廬山真面目,。低音還可分為揚聲器正面輻射聲波和倒相管輻射聲波,。倒相管輻射聲波還可分為兩類不同性質(zhì)的聲波,一類是與揚聲器正面輻射聲波同相的共振聲波,,一類是與揚聲器正面輻射聲波不同相的有害聲波,。有害聲波還可再分為有害直達聲波和有害反射聲波。這樣三分頻音箱就可分為高音,、中音,、正面輻射聲波、同相共振聲波,、有害直達聲波,、有害反射聲波共六種聲波。音箱設計的本質(zhì),,就是將這六種聲波(兩分頻為五種),,在頻率上,相位上,,聲壓上給予重新分配與調(diào)整,,使合成以后的聲壓頻響曲線即寬又平坦,同時限制和減少有害聲波的影響。對于音源和功放產(chǎn)生的失真,,音箱是無能為力的,,音箱還會增加新的失真。我們可通過不同揚聲器的搭配,,不同頻段的組合,,不同的音箱構造,不同的調(diào)試手段,,達到頻響的加寬,,低頻的改善,聲壓的平衡,,失真的減少??梢哉f,,選擇失真小的揚聲器單元是出好聲的基礎,減少有害聲波的影響,,減少音箱產(chǎn)生新的失真,,調(diào)試好低頻特性是出好聲的關 五.背輻射聲波定性分析 倒相管傳出的聲波按性質(zhì)可分為三段。 ?、?超低音頻段:諧振峰頻寬低端以下部分,,這部分為揚聲器背輻射的直達聲波。由于頻率很低,,波長很長,。波長=聲速/頻率。例如40Hz的波長為8.5M,,遠遠超過箱體最大尺寸,,所以只能是直達聲波,相位與正面同頻聲波反相180o,,兩聲合成以后使聲壓下降,,反映在頻響曲線上就是低頻衰減斜率變陡。由于揚聲器在此頻段本身發(fā)聲就十分微弱,,所以對實際聽感影響不大,。 ⒉ 諧振峰的頻寬段:此頻率段的背輻射聲波引發(fā)亥姆霍茲共振,,轉化為同頻同相的倒相管輻射聲波,,輸出峰是越寬越大越好。 ?、?諧振峰頻寬上端至低音揚聲器發(fā)聲上端:此段從低頻到中頻及中高頻,,對實際聽感會造成重大影響,有必要深入分析,。 對內(nèi),,此段聲波在箱內(nèi)各反射面產(chǎn)生多次反射聲波,,會對振膜產(chǎn)生調(diào)制振動,干擾了電信號還原聲波的振動,,背輻射聲波的干擾振動,,是箱內(nèi)各反射面上一二三四五……等無數(shù)次反射聲波的混合體,是一種復雜混雜聲波的干擾振動,,它對振膜所產(chǎn)生的干擾振動與電信號產(chǎn)生的還原聲波的正常振動互相疊加的結果,,使正面輻射聲波的清晰度打了折扣,造成解析度降低,,使原本因該聽到的音樂細節(jié)被淹沒掉,,不同材質(zhì)的振膜,不同阻尼系數(shù)的振膜,,不同復合工藝的振膜,,對消除背輻射干擾振動的能力是不同的,在設計振膜時必須考慮到這一重要因素,。理想中的振膜必須具備防止或減弱背輻射振動干擾的功能,。背輻射聲波還會造成聲波拖尾現(xiàn)象,電信號停止后,,箱內(nèi)反射聲波并不會立即消失,,需經(jīng)過無數(shù)次反射被吸音材料反復吸收逐漸消失,所以振膜還會繼續(xù)振動,。余振時間的長短,,除受單元素質(zhì)和功放內(nèi)阻影響外,就由箱腔形狀及吸音材料的多少所決定的,,箱腔形狀如能減少聲波反射回到振膜的比例,,以及吸音材料多,反射強度減弱,,都能使余振時間縮短,,反之則相反。 對外,,通過倒相管傳出的聲波,,分為兩種類型。 一是直達聲波,。我們知道,,揚聲器正面輻射聲波可直達人耳,而背輻射聲波需經(jīng)過倒相管再達人耳,,兩者有一行程差,,加上正反面聲波呈反相狀態(tài),兩聲波到達人耳時會有不同的相位,雖然背輻射直達聲波傳出量不大,,仍會對實際聽感造成極輕微的影響,。 二是反射聲波。頻率較高的聲波會在箱內(nèi)來回反射,,除有直達聲波輸出外,,還有反射聲波輸出。例如80Hz聲波的波長為4.3M,反射聲波輸出近似為零,,均為直達聲波輸出,,而2000Hz聲波的波長為0.17M,即有直達聲波輸出,,又有反射聲波輸出,。通過倒相管傳出的雜亂反射聲波,比傳出的直達聲波危害更大,,與正面輻射聲波疊加后,,會對聽感造成一定的輕微負面影響,降低聲波的清晰度,。 六.有害聲波的定量分析 當電信號推動振膜振動時,振膜正反兩面產(chǎn)生的聲能密度是不等的,,由于正面無腔體約束,,輻射阻抗很小,聲能密度很低,,所以由電能轉化為正面輻射聲波的能量比例很低,。而背輻射聲能密度卻大得多,情況也較復雜一些,,與箱體類型,、箱體容積、頻段,、吸音材料,、倒相管、箱體是否調(diào)試匹配等因素有關,。對倒相箱來說,,在諧振頻段,箱內(nèi)諧振波使振膜輻射阻抗直線上升,,振膜的振動沖程大大降低,,正面輻射能量降到最低點,而背輻射的能量升到最高點,,兩者懸殊十分巨大,,此頻段的正面聲壓幾乎全由倒相孔提供。而在非諧振頻段,由于箱內(nèi)空氣彈簧的作用,,背輻射阻抗也遠大于正面輻射阻抗,,箱內(nèi)聲能密度也要比正面聲能密度大得多,電動揚聲器電聲轉換效率為何低,,一個重要原因就是大部分能量消耗在箱內(nèi)有害振動上了(箱板的振動就是例證之一),,少部分轉換為熱能,只有不到百分之幾的電能轉換為有用聲波,。前面我們已說過,,背輻射聲波的諧振頻段為有用聲波,諧振頻段的電力聲轉換效率雖高,,但從倒相管輻射出的有用聲波的能量比例還是很低的,,大部分消耗在箱板的振動上。而低音單元的其余頻段背輻射全為有害聲波,,有害聲波能量之大是不容忽視的,,減少有害聲波的影響,減少諧振頻段的箱板振動,,是音箱制作中必須考慮的一個重點問題,。吸音材料的品種和數(shù)量及分布情況,箱腔的形狀及尺寸,,倒相管的尺寸及位置,,揚聲器單元的素質(zhì),都是需要考慮的因素,。當上述因素確定以后,,背輻射聲波對實際聽感的影響,將隨音樂旋律的變化而變化,,當音樂頻譜中有較強的諧振頻段信號時,,引發(fā)箱內(nèi)亥姆霍茲共振,掩蔽效應使得強烈的諧振波淹沒了能量比它小很多很多的有害聲波,,此時有害聲波的影響降到了最低點,,當音樂頻譜中諧振信號較弱時,箱內(nèi)諧振波強度減弱,,有害聲波的影響變大,,當音樂頻譜中沒有諧振信號時,諧振完全停止,,箱內(nèi)只有有害聲波,,此時有害聲波對內(nèi)對外的影響都將達到最大。 過去我們習慣用頻響曲線的平坦性來衡量音箱質(zhì)量的好壞,,就不夠完善,,它只認聲壓高低,,不識音質(zhì)好壞。頻響曲線好聲音不一定好的定論,,就是最好例證,。有害聲波的影響,就是重要原因之一,。 七.有害聲波的防范 ?。ㄒ唬?防止箱體漏氣 漏氣是音箱的大敵,有人錯誤的認為,,倒相箱天生就開孔,,有少量漏氣有什么關系,因此不重視這個問題,。漏氣造成的影響是多方面的,,一是消弱了有用的諧振波,造成低頻聲壓下降,,漏氣量越大,,低頻力度越差。二是改變諧振頻率,,如果調(diào)試合格的音箱后來發(fā)生漏氣,,就會造成諧振失調(diào),改變原先的最佳耦合狀態(tài),,導致倒相管輸出減少,,諧振頻率偏移。三是造成有害聲波的傳出,。 防止漏氣的措施: 1箱體自身不得漏氣,板材接縫處要有密封措施,。 2三分頻音箱需選用專用中音,,使用普通低音代用時,要注意中音隔離,,防止中音與低音背輻射聲波的互相干擾,,中音腔體除了要密封外,還要填充足夠的吸音材料來減少背輻射聲波的干擾,,以提高中音的清晰度,。 3.揚聲器密封安裝,有些文章推薦使用膠墊,,其實不妥,,膠墊會造成大音量時大動態(tài)下的失真。當振膜運動時,,振膜推動空氣運動,,振膜的作用力與空氣的反作用力大小相等方向相反,。如果揚聲器通過彈性體的膠墊與箱體連接,表面上防振實際上正相反,。這就好比將揚聲器通過彈簧懸掛在箱體上,,當振膜推動空氣振動時,聲波的反作用力會使揚聲器產(chǎn)生相反方向的振動,。尤其是在諧振頻段,,背輻射的反作用力十分巨大,從而會造成諧振頻段大動態(tài)時的瞬態(tài)響應不良,。 4.接線盒等附件安裝不得漏氣,。 (二)巧置吸音材料 吸音材料在音箱中有兩大作用。 一是通過吸收聲波達到減弱聲波反射現(xiàn)象,。由于音箱內(nèi)壁近距離的反射作用,,背輻射聲波會在箱內(nèi)產(chǎn)生強烈的反射波及駐波(含各次諧波),這些有害聲波作用于振膜上,,造成振膜的額外振動,,此干擾振動與電信號產(chǎn)生的聲波還原振動迭加的結果,造成正面輻射聲波也隨之失真,。 減少危害的方法有: 1. 內(nèi)壁貼吸音材料,。 2. 矩形的箱體內(nèi)尺寸不要成簡單倍數(shù)關系,以免產(chǎn)生較多駐波,。 3. 采用非對稱內(nèi)壁設計,,如改變平行狀態(tài),采用斜面或弧面,,將大面分為幾個不等的小面等,。 4. 內(nèi)壁形狀要考慮如何減少聲波反射回到振膜的強度和比例。 5. 箱體不要過小,,因為過小的箱體,,箱板越靠近揚聲器,聲波反射回到振膜的比例及強度就越高 二是調(diào)整音箱的阻尼,。音箱的阻尼狀態(tài)直接關系到低頻響應的力度和清晰度,,是調(diào)試的一個重點項目。吸音材料增多,,阻尼增強,,諧振減弱,反映諧振峰阻尼特性的品質(zhì)因數(shù)Q值下降,,倒相孔輸出減弱,。反映在頻響曲線上就是諧振頻率處聲壓下降,反映在實際聽感上就是低頻的力度下降,,但強阻尼能使振膜減少余振和過沖,,使瞬態(tài)響應變好,,反映在實際聽感上就是低頻清晰無嗡聲且有彈性,反之相反,。
低頻的清晰度與力度是互相矛盾的,,一般只能折衷處理,取一個兩者兼顧的阻尼狀態(tài),。品質(zhì)因數(shù)Q值就是反映諧振峰阻尼特性的,。揚聲器裝箱前的品質(zhì)因數(shù)Q值是由生產(chǎn)廠家確定的,裝箱后的箱體諧振峰是由揚聲器,、箱體,、倒相管、吸音棉等共同決定的,,其Q值則是可調(diào)的,。對倒相箱來說,理論上低音單元選Q值在0.4上下的揚聲器較好,,過高的Q值容易造成低頻拖泥帶水,,聲音發(fā)嗡。但是大量實踐證明,,Q值在0.4上下的揚聲器,,極容易造成倒相管口產(chǎn)生氣流噪音,即使采用弧形口的倒相管,,也難完全消除干凈,,故需選Q值在0.6左右的低音揚聲器最好。 阻尼狀態(tài)雖然是反映諧振強弱的,,但也間接影響到低音揚聲器的全部發(fā)聲頻段的清晰度,,吸音材料越多,背輻射聲波被吸收就越多,,有害聲波對內(nèi)對外的干擾能量就越小,,正面聲波的清晰度就越高。 吸音材料選擇余地很大,,但不同的吸音材料,由于吸音系數(shù)不同,,添加量會不同,。同一種吸音材料,對不同頻率的聲波吸音系數(shù)也不同,,厚度發(fā)生變化時,,不同頻率下的吸音系數(shù)也會發(fā)生變化,應參照吸音系數(shù)表,,盡量選擇吸音系數(shù)大的,,并要保證一定的厚度,,盡可能地將諧振頻段以外的背輻射聲波多吸收掉一些。增加吸音材料是減少有害聲波的有效手段之一,,但過量的吸音材料會造成阻尼過量,,使諧振峰輸出減弱即低音聲壓下降,由于吸音材料的加入量是以低頻聽感力度為標準,,并不是以有害聲波對內(nèi)對外的影響為標準,,所以要將有限的吸音材料分散布置,而不要成團放置在箱腔中間,,以留給共振頻段暢通的諧振空間,,讓倒相管充分獲得共振頻段的諧振能量。對背輻射聲波,,并不是一味地消音,,而是要根據(jù)不同的頻段分別對待,諧振頻段要保護利用,,非諧振頻段要最大限度的消音,,既要保證低頻的力度又要將有害聲波盡可能多的吸收掉,這是音箱出好聲的最重要的一環(huán),,那種將倒相孔用吸音材料遮擋一些來調(diào)節(jié)阻尼的方法是不科學的,,雖然調(diào)節(jié)了阻尼,但降低了倒相孔的低頻發(fā)聲效率,,同時也是箱內(nèi)吸音材料不足的反映,,會使箱內(nèi)有害聲波的影響增大。從現(xiàn)有的吸音材料來看,,超細玻璃纖維的效果是最好的,,其次是發(fā)泡孔徑較小較密的海綿及礦棉,噴膠定型棉也是使用較多的一種,,注意選擇纖維較細的,,噴膠量較少的。那種內(nèi)部孔徑很多很密,,但孔徑各不相通的白色包裝用泡沫板,,是不能用的,它的隔聲性能不錯,,但吸音性能卻很差,。 (三)將倒相管置于箱背 前面我們已說過,,倒相管與振膜同步向內(nèi)或向外輻射共振聲波,,是同頻同相輸出。有人錯誤的認為,,倒相管裝在前板時與裝在后板時,,會有180o的相位差,,其實不然,裝前與裝后輻射聲波的方向雖然是相反的,,但仍為同相,,這是因為諧振波的頻率很低,一般在幾十赫茲之間,,其波長很長,。例如40Hz的波長為8.5M,這么長的波長,,不論管口在箱前還是箱后,,箱下還是箱上,共振波與同頻的正面聲波都會同相到達人耳,,時間差導致的移相是客觀存在的,,對實際聽感不會有影響的原因在于這一時間差對低頻波來說移相極微。正是因為存在時間差和移相現(xiàn)象,,所以容易造成誤解,,倒相箱的瞬態(tài)特性不如閉箱這一說法,就是一條廣為流傳的誤解,。不能只看位移距離和時間差,,還要結合看波長。 從上述論點中,,我們又可悟出一條訣竅,,倒相管不裝在面板上而裝在背板上,并盡量遠離低音揚聲器,,這樣既不影響低頻諧振波輸出,,又可減少箱內(nèi)有害聲波從倒相孔傳出后對正面聽眾的影響。 (四)將倒相管換成空盆 用空盆代替倒相管,,這就是傳統(tǒng)的空盆箱(又稱無源輻射箱),。它的工作原理與倒相箱完全相同,只是設計參數(shù)與調(diào)試方法不同罷了,。設計難度較大,,要將其箱體諧振與揚聲器諧振調(diào)試匹配到一個頻點上,主要靠設計準確,,其次靠調(diào)試,。調(diào)試的手段有多種,一是增減空盆重量,,二是選用不同順性的空盆,,將音箱的阻抗曲線調(diào)整成為兩個等高的雙峰即可,。無源輻射箱的優(yōu)點是阻止了箱內(nèi)有害聲波的傳出,,從而部分改善了音質(zhì),,但有害聲波對內(nèi)的影響依然存在,缺點是調(diào)試困難,。需要注意的是,,空盆的面積一定要遠大于低音單元,不論它是單低音還是雙低音,,總面積比主動盆翻一番較好,,否則低頻發(fā)聲效率將大大低于倒相箱。個人之見,,空盆箱的低頻效率應該低于倒相箱,,從能量轉化這一因素考慮,因為空盆自身需消耗一定的諧振能量,,而倒相管因摩擦消耗的能量幾乎為零,。
(五)防止箱板振動發(fā)聲 箱板的振動是較難避免的,,加厚板材和設置加強筋可以有所改進,,厚實的吸音材料也可減少振動,主要還需從箱形和材料上考慮,。箱形和材料不合理的箱體,,在諧振波的振蕩下會產(chǎn)生較強的箱板振動。板材的面積越大,,該板所受到的壓力也越大,,因此要選擇合適的箱體尺寸,尤其是面板的形狀和尺寸,,面板應盡量窄一些,,小一些,以減少總面積,。面板的振動危害最大,,振動的板面成了又一個發(fā)聲源,直接破壞了音質(zhì),,振動的板面還會帶動高中音揚聲器一起振動,,從而調(diào)制揚聲器的發(fā)聲,要盡量減少這種現(xiàn)象產(chǎn)生,。根據(jù)試驗,,箱板的振動發(fā)生在音箱的共振頻率處及二次三次……等諧波處。例如某音箱的共振頻率為40Hz,,在40Hz為中心的頻率段,,箱板會發(fā)生最強的振動,當信號頻率調(diào)整到80Hz、120Hz,、160Hz,、200Hz……等諧振頻率的整倍數(shù)時,箱板也會發(fā)生共振,,此時各諧波共振頻率點與箱體長寬比例沒有關聯(lián),,只與共振頻率保持倍數(shù)關系。從振動強度上排列,,諧振頻率處最強,,二次三次諧波處次之,四次五次以后諧波處越來越弱,。由此可以分析,,倒相箱不止一個諧振點,只不過二次三次等諧波處諧振強度遠小于諧振點處罷了,。箱內(nèi)如此強烈的諧波共振,,振動能量能使厚實沉重的箱板發(fā)生共振,使箱殼成了又一個發(fā)聲源,。對彈性體的振膜來說,,更是不可避免地會產(chǎn)生強烈的調(diào)制振動,二者綜合的結果,,致使各諧波處失真激增,,在較大功率下,失真可達到百分之幾十的地步,,接近滿功率時,,各諧波頻點的失真可超過百分之百的地步。為什么成品音箱在其各次諧波處失真巨大,,過去一直未找到原因,,反而錯誤的認為諧波失真的原因是單元的非線性引起的,其實單元的非線性引起的諧波失真沒有這樣巨大,。從上述分析來看,,各諧波處失真的產(chǎn)生原因,在于箱內(nèi)各諧波處的箱腔諧振,。對箱腔諧振要分別對待,,頻率最低的箱腔諧振要保護利用,二次三次……以后的多次諧波要設法減弱,。這就要在吸音材料和箱形上做足文章,。如何降低各諧波處的失真,是音箱制作中必須考慮的問題,,消滅諧波振動是難以做到的,,但減弱卻是切實可行的,尤其要關注對振膜的影響,這是音箱出好聲的重要一環(huán),。使用何種材料制作箱體,,需綜合考慮,只要不透氣,,不易振動,結實耐用,,密度大即可,。木材、石材,、水泥,、人造板、玻璃,、有機和無機復合材料等都可制做音箱,,由于他們自身的抗振能力不同,加上它們在不同的頻率下具有不同的吸音系數(shù),,對有害聲波的吸收量不同,,從而間接的影響到音質(zhì),需用吸音材料加以調(diào)節(jié),。 避免箱板的振動,,不要單純依靠板材的加厚,而是需要綜合考慮,,一是避免板材自身的諧振頻率落在音頻范圍內(nèi),。二是選擇適當?shù)南潴w尺寸和造型,減少駐波的產(chǎn)生,。三是適當?shù)陌宀?,中間軟兩邊硬或箱外硬箱內(nèi)軟的板材更能有效減少箱板的振動。四是適當?shù)陌宀暮穸?,從抗振的角度來說,,板材是越厚越好,但過厚的板材會增加成本,,固定揚聲器的面板厚度一定要適當,,過厚會從另一方面給音質(zhì)造成危害(另文介紹)。面板材料選用高密度的較好,,可防止揚聲器緊固螺絲松動,。更重要的是:當揚聲器工作時,面板上會產(chǎn)生前后振動力,,力的大小與振膜正反兩面推動空氣的能量相當,,在非諧振頻段下,不會有負面影響,但在諧振狀態(tài)下及多次諧振頻率處,,大動態(tài)時,,這股能量就不容小看了,面板任何輕微的振動都會影響到音質(zhì),,使低頻大動態(tài)時顯得有氣無力,,沉重的面板有助于抗振。五是選用不易振動的高密度材料作箱面板,,如人造石,,天然石,水泥鋼材等,。六是設置厚實的吸音材料層,,除吸音層外,還可在箱內(nèi)貼一層低密度薄纖維板或吸音板或瀝青層,。這里需要注意的是,,箱體的加固,只是減少了板材的振動,,并不能減少多次諧振波對振膜的影響,,需另外采取消音措施。 有了抗振的箱體,,并非萬事大吉,,箱體與臺面,箱體與地面,,箱體與腳架,,腳架與地面,都需要牢固的穩(wěn)定的接觸,,不要在大功率音箱下墊軟性墊子,。如膠墊、海綿,、厚毛巾等,,鋪地毯的則應墊上沉重的底座,如大理石等,,讓音箱和腳架放在大理石上,,或在音箱制作時就考慮這個問題,提前在音箱內(nèi)灌砂或澆注水泥,,增加箱體重量,,利用慣性原理防止整個箱體同時振動。只有這樣才能保證在大音量大動態(tài)下音箱絲紋不動,。 音箱的抗振,,應從兩方面考慮,,一是靠箱體的自重和穩(wěn)定放置來防止,音箱安裝腳釘就是一個好辦法,,音箱自重較輕而功率較大的不應安裝橡膠軟腳,,而應安裝金屬腳釘。二是靠箱腔形狀,、尺寸,、板材的品種、板材的加厚,、隔振緩沖層(例如瀝青層),、吸音材料層等措施來防止。 (六)其它有害聲的防范 音箱內(nèi)除了吸音材料外,,所有物體都要牢固,如果分頻器固定不穩(wěn),,接線盒螺絲螺帽松動,,箱內(nèi)有硬質(zhì)雜物等都會引發(fā)雜音的產(chǎn)生。尤其要防止揚聲器盆架與振膜之間漏有雜物,,如電線頭,,滴落的焊錫等,它們都會引起明顯的雜音,。 八 多級諧振箱 通常所說的倒相箱,,均為單級諧振箱,他們只有一個諧振腔,,雖然倒相管可以有多只,,但從各倒相管輸出的諧振波只有一個共同的諧振頻段,即以諧振頻率為中心的單峰,。那種在一只音箱上設置多種規(guī)格倒相管的做法,,加大了調(diào)試難度,因為難以調(diào)試到最佳狀態(tài),,這樣就會降低倒相箱的效率,。如果以串聯(lián)形式增加一級諧振腔和倒相管,就成了二級倒相箱,。十多年前風靡全國的《低頻霸主》音箱,,就是典型的二級倒相箱。 二級倒相箱具有比單級倒相箱更低的低頻響應,,這是因為將低音單元的單阻抗峰壓抑成了三個小阻抗峰群,,與單級倒相箱的雙駝峰相比,擴展了諧振頻段,。在諧振頻段,,低音單元的輻射阻抗直線上升,,振膜振幅大幅降低,使其失真度銳減,,功率承受額劇增,。除了這些優(yōu)點外,還有一個優(yōu)點是,,人們?yōu)榱送卣沟皖l響應,,喜歡采用雙低音和多低音單元,而雙低音和多低音在大功率時會帶來更大的背輻射干擾(由于小功率時揚聲器自身失真較小,,同樣的功率有幾只單元分擔,,使得小功率時的總體失真變小,但隨功率的增加干擾會逐漸加大,,因為多個低音振模之間也存在背輻射的互相干擾,,同時從倒相管中傳出的非諧振頻段的有害聲波相位更亂,除非每只低音配單獨的諧振腔,,即便如此,,多單元也存在音像定位的難題,使音箱設計復雜化,,例如多單元音箱采用上下完全對稱形,,就是一種改善音像定位的措施。而單低音音箱就可減少這些不利因素,,因此單只低音比多只低音通常具有較好的解析力和定位能力,。書架箱在清晰度和定位能力上為什么普遍好于多低音單元落地箱,這就是原因之一,。二級倒相箱是值得大力推廣的,,但現(xiàn)實上并沒有被廠家普遍采用,這與介紹不力有關,,傳統(tǒng)文章對其工作機理缺乏分析,,使得人們對它的優(yōu)點認識不足,同時缺乏正確的調(diào)試指導,,對它的具體調(diào)試方法感到困惑,,最終影響了它的普及。 二級倒相箱的工作原理:兩個諧振腔具有非常接近的低頻諧振點,,并且都調(diào)整在裝箱后的低音單元的諧振頻率段,,將原來低音單元的呈高阻抗態(tài)的阻抗單峰壓抑成為三個低阻抗的群峰態(tài),從而拓寬了諧振頻段,,使低頻下潛更深,,與單級倒相箱一樣,諧振頻段的高輻射阻抗使振幅減小,,有效降低了自感電勢,,從而減少了該頻段的失真,,并可大幅提高低音單元的功率承受額。 九 倒相箱的調(diào)試方法:倒相箱的業(yè)余最簡調(diào)試方法就是在調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的同時,,監(jiān)測音箱的電壓變化曲線(即為對應的阻抗曲線),,使用專業(yè)測試儀器就更加方便了,直接測試阻抗曲線即可,。通過調(diào)整倒相管的長短粗細,,使電壓雙峰成為等高狀(只有調(diào)到等高狀,方為倒相箱的最佳狀態(tài),,說明箱體諧振與揚聲器諧振以達到同頻狀態(tài),,在此狀態(tài)下,低音揚聲器的背輻射阻抗最大,,倒相孔才能獲得最大的輻射能量),。如果難以調(diào)試到等高狀態(tài),說明揚聲器與此箱容積不配,,需更改單元參數(shù)或改箱容積,。同時調(diào)整吸音材料的數(shù)量,使電壓峰不要太尖銳,。電壓峰尖銳,,說明諧振峰品質(zhì)因素Q值太高,,阻尼不夠,。二級倒相箱的調(diào)試方法同樣如此,通過調(diào)整一級和二級倒相管的長短粗細,,使電壓三峰成三個等高狀,,同時調(diào)整吸音材料,使電壓峰不要太尖銳,。 |
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