音箱耳机入门 扬声器的悬挂系统[2020增补版]
夏昆冈 于 2020.01.14 21:29:41 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:10.00/120
  • 原文撰写于2011年,由于出现了一些新的设计思路,特对此文进行增补。2017年增补一版,2020年再次增补耳机扬声器的部分。
  • 要让振膜能够沿着设定的路径位移,需要悬挂系统的支持。大部分的锥形扬声器扬声器的悬挂系统由折环与定心支片构成。

  • 而大部分球顶扬声器的悬挂系统并没有定心支片,只保留了折环。

    悬挂系统的基本作用就是,让振膜沿着轴线方向运动,而不发生偏心,偏心会引发音圈在磁隙中摩擦。悬挂系统还能形成扬声器的顺性,这个顺性决定扬声器本身的谐振频率。还对振膜产生反作用力,使振膜能归复到初始位置。悬挂系统还对振膜位移量[冲程长短]有重要影响。

    折环

  • 锥体扬声器的振膜外沿,能看到一个材质不同的“一个圈”,这个圈就是折环,俗称“边”。它的主要制造材料是橡胶、发泡橡胶、布基材料等。最为常见折环是上凸折环,其截面就是一个上半圆型,也有少量波纹折环,其截面就呈水波状。因为不同材质的;弹性不同,施加到振膜的反作用力大小也不同,因此折环会对扬声器灵敏度产生影响。

    在很多消费者眼里,折环似乎是一个不起眼的角色,实际上,它对音质的影响不亚于振膜。单扬声器振膜前后驱动时,折环也会产生波浪形的形变,并会在某个频率上产生共振,当频率继续提高,会使得折环产生更大的形变,甚至与锥体振动形成反相。这个共振点,往往位于中频频段,共振发生时,会将波方向传导到振膜,互为反相的波叠加后,会相互抵消,因此形成中频频谷。这种现象被称为折环共振,当反相振动时,又称为折环反共振。这种现象对音质有着较大的破坏性。

    什么是优质折环,就是难以共振的、内阻尼大,能把振动快速的损耗掉的折环,让振膜传来的波不再被反射。当然这只是理想化的结果。折环采用不同的截面、不同的材料,主要设计目的也是为了消除共振的负面作用。反射的波形也会加剧分割振动。脑补一下无限向外辐射的涟漪和在水箱中经过多次衍射反射的涟漪的差别。

  • KEF 不少扬声器就在尝试特别的折环设计,折环上有着“棱角”,这种设计,KEF称之为Z-flex。“棱角”垂直于扬声器切线。而“棱角”本身截面为半圆或三角。这是一种典型的加强设计,它的目的是让折环不会沿着传导方向产生形变。虽然形变不可避免,但对降低形变程度是有好处的。从而降低了折环共振的强度,衰减了波反射时的能量,降低了回波的干扰。这种设计,对于音质是有好处的,尤其在扬声器小冲程状态下工作是,声音会变得相对干净和饱满。

  • 高音扬声器的设计当中,折环一般都不再使用单独的材料制造,而是通过在振膜边缘压制出折环。

  • 而耳机扬声器的设计当中,通常会采用大折环设计,并使用加强筋增强刚性。此时的折环与振膜实际上不再有明晰的界线,折环成为振膜的一部分,或者说,振膜也起到了折环的悬挂支撑作用。耳机扬声器振膜折环上的加强筋看上去和KEF Z-flex有些相似,但它们还是有着差异性的,耳机振膜折环的加强筋的主要目的是增强刚性,而Z-flex是降低回波。

    定心支片

  • 定心支片主要出现在锥体扬声器的设计当中,俗称弹波、弹簧板、弹簧等,日文名称是“中心保持部”。它的主要作用除了限定振膜和音圈在轴线上运动之外,还能起到“拉扯”振膜的作用,它对扬声器灵敏度的影响很大。

  • 在某些设计中,会出现双定心支片的设计,这主要是为了增加振膜的回复速度。

  • 定心片常采用布基材料,其截面为波浪形,使用酚醛树脂热压而成。热压工艺制造的定心片顺性不稳定,通常需要使用一段时间后才会进入较好状态。常说的煲音箱,煲的主要就是这个部件,其次才是振膜和折环。这也是煲音箱的基础理论支持之一。随着材料科学和加工技术的进步,已经出现了冷压工艺制造的定心支片,冷压定心支片顺性稳定,使用冷压定心支片的扬声器,能更快进入状态,在日后使用时,表现也会更加稳定。

    新型的耳机动圈扬声器的悬挂系统

    几乎所有的耳机用动圈扬声器的悬挂系统,与球顶高音扬声器的设计类似,利用折环来实现对振膜的悬挂,技术上古老成熟并无新意,所以我们没有单独开出一个章节来讲解。

  • 直到我们拿到OPPO Enco Free 真无线蓝牙耳机后,此文需要更新了。这张官方的耳机结构爆炸图很好的显示了该耳机的构成,它的耳机扬声器结构,绝无仅有,我们是第一次看到这种结构的耳机动圈扬声器。

    它的精髓在“FPC力臂”,FPC即Flexible Printed Circuit缩写,力臂的说法有点让人发懵,但可以肯定的是,它其实就是扬声器的定心支片。它的作用与锥形扬声器的定心片一样,用于“拉扯”振膜和音圈限位。它是首次出现在正式的量产型耳机产品当中。

    为什么会冒出这种设计,因为仅依赖折环悬挂,控制力不足,通常的设计是在折环上压制加强凹槽来提升折环的强度,辅以强大的磁路设计,来保证振膜和音圈在设计区间运动。为什么以前没有这种设计,我们认为是制造成本的问题,这种设计,对加工精度和组装精度要求高了很多。

    那么,思路扩充一下,球顶高音扬声器装一个定心片会有变化吗?答案是无此必要。高音扬声器工作频率窄,也无较大冲程设计的需求。而耳机动圈扬声器,本质上是全频带扬声器,一枚扬声器包办高中低频,定心片是有利于提升整体设计水准的。

    折环设计依然保留,“TPU音膜”其实就是折环,它依然是悬挂系统的一部分,当然,它也是振膜的一部分。因为有了定心片,折环可以不用像以前那样拼强度,而可以朝着音质更好的方向去调试。

    写此章节比较遗憾的是,无法提供实拍高清大图,Soomal和OPPO也不是合作伙伴,虽然我们提出了要一套零件拍照的申请,但对方并未满足。只能有机会拆一条了。

    悬挂系统是扬声器很不起眼的子系统,大家更乐意关注扬声器采用了什么振膜、什么磁体、什么盆架,很少有人关心它用了什么样的悬挂,实际上,它对音质的影响权重不亚于磁体和盆架,优良的设计,能化腐朽为神奇,有些知名扬声器,看上去相貌平平,没有高科技材料制造的振膜,也没有高磁容量的磁体,其奥秘就在悬挂系统当中。对此我们也没法深入探讨,如果你能通过此篇了解到,悬挂的重要性,本文的预期目的也就达到了。

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    发表于2020.01.20 23:43:15
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    202.100.034.***
    202.100.034.***
    发表于2020.01.18 10:48:47
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    114.223.119.***
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    发表于2020.01.17 00:56:02
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    171.109.***.***
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    发表于2020.01.16 23:29:40
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    036.250.094.***
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    发表于2020.01.16 22:31:26
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    在某些设计中,会出现双定心支片的设计,这主要是为了增加振膜的回复速度。


    能把这句话里错别字改掉就完美了
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    发表于2020.01.16 09:46:16
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    120.239.115.***
    120.239.115.***
    发表于2020.01.16 02:59:04
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    绝世好文!深入浅出,博古通今,可惜只能评10分,跟其它10分的文章拉不开距离 。
    什么时候测国产DeVialet啊?对冲悬挂 ,价格可不止一翻倍。
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    发表于2020.01.16 01:53:46
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    047.038.216.***
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    发表于2020.01.16 01:40:52
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    111.029.245.***
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    发表于2020.01.16 00:44:10
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    106.034.***.***
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    Airpods去某宝换个电池继续再战!
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    发表于2020.01.15 16:01:39
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    发表于2020.01.15 13:09:27
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    已经买了,昨天看了墙裂晚上京东下单,现在已经在耳朵上了!
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    发表于2020.01.15 12:39:32
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    发表于2020.01.15 11:25:46
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    发表于2020.01.15 11:23:34
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    222.212.182.***
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    发表于2020.01.15 08:47:12
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    119.246.191.***
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    发表于2020.01.15 03:06:28
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