实例拆解音响--教你看懂扬声器单元

前言：作为音箱最基本的组成部分，扬声器单元（简称单元）对于普通读者来说是既简单又复杂的。为什么这么说呢？因为单元的工作原理似乎很简单，往复运动的振膜不停的振动，带动空气形成声波，似乎就这么简单。但是它同时又是复杂的，譬如，假设有人忽然拿出一张图片问您，这单元是好是坏啊？恐怕这个还真不容易回答上来。林林总总的扬声器单元要说出个好坏还真非易事不过本文也没有让您一下子就能肉眼辨别单元好坏的妙方，只能先为大家揭秘这么个看似简单的单元，内部究竟是个什么样，各部件有何功能等等。想进阶为音频高手的朋友，赶紧充电吧（本文参考王以真教授编著的实用扬声器技术手册以及网络上的一些素材以成文，特作此注）。*特注：本文所引用的图片仅为帮助说明讲解内容，并非特指某款扬声器或某款扬声器的某部分是优秀的或劣质的。扬声器的爆炸图（分解图）：将单元按照中轴及大致的装配顺序进行分解排列的说明图被行业人士称为爆炸图，上图便是典型的扬声器爆炸图。下面我们将以锥形扬声器为例，为大家介绍电动式扬声器大致的内部结构。锥形扬声器的特点及其内部组成：锥形扬声器是我们最常的扬声器类型，它的结构相对简单、容易生产，而且本身不需要大的空间，这些原因令其价格便宜，可以大量普及。其次，这类扬声器可以做到性能优良，在中频段可以获得均匀的频率响应，因此能够满足大部分普通消费者的常规听感需求。最后，这类扬声器已有几十年的发展史，而其工艺、材料也在不断改进，性能与时俱进，这也令这两款扬声器能够获得成为主流的持续的原动力。锥形扬声器的结构可以分为三个部分：1、振动系统包括振膜、音圈、定型支片、防尘罩2、磁路系统包括导磁上板、导磁柱、导磁下板、磁体等3、辅助系统包括盆架、压边、接线架、相位塞等下面我们将为大家逐一介绍锥形扬声器内部的主要部件。最新扬声器内部解构：具体到上图，根据序号，他们分别是：1.磁钢、2&4.磁体、3.导磁下板、5.导磁上板、6.盆架、7.定心支片（弹拨）、8.音圈、9.振膜+折环、10.防尘帽。振膜：电动式扬声器，当外加音频信号时，音圈推动振膜振动，而振膜则推动空气，产生声波。M7II 的低音单元是一个指数盆常见的锥盆有三种形式：直线式锥盆振膜、指数式锥盆振膜和抛物线式锥盆振膜。漫步者 R1900T06 的低音单元采用了规律的褶皱改善分割震动的状态振膜在振动频率较高时，会出现分割振动，在振膜锥形斜面上增加褶皱可以改变分割振动的状态，如果设计得当，可以改善单元的高频特性，还可以增加振膜的强度及阻尼。惠威 M200MKII 低音单元 S5N 振膜采用了 PP 材料而材料最常见的是纸盆，但是随着技术的发展，单纯的纸盆单元已经比较少见。更多的则是采用了复合材料的振膜，这当中也有以纸盆为基础进行加工的振膜。从分类来看，有纸基振膜、金属振膜、高分子材料振膜、复合振膜等。折环：折环在扬声器中是不可缺少的，它最基本的作用是支持和保持振膜的振动，使振膜能沿轴向运动，而不能横向运动，它保证音圈也能在磁隙中轴向移动。高端 2.0 大多采用橡胶折环好的振膜应该能让振膜在振动轴向上具有较大的顺性，而在横向上具有较强的刚性。在尽可能大的振动范围内令振膜的振动更线性。并且它不应该具有明显的谐振和反相振动，质量也要尽量的轻。入门级的单元常见的是泡沫折环常见的折环材料有纤维+复合涂层材料、橡胶、发泡树脂和泡沫等材料。定心支片：定心支片的英文名称为 Damper，日文直译为“中心保持部”，国内也有其他称谓：“弹簧”、“弹簧板”、“弹拨”等。二十世纪六十年代初定名为“定心支片”后逐步为音响界接受。上图中，振膜后部，通过支架孔我们所能看到的土黄色部件就是定心支片，它的作用与折环相似，主要是要保持音圈在磁间隙中的正确位置，保证音圈在受力时，振动系统会沿着轴线往复运动，并防止灰尘进入到磁隙中。在扬声器发展的早期，磁体性能较差，此时扬声器的 Q 值相当大，为了抑制低频谐振，定心支片还有增加单元阻尼的作用。土黄色部分为定心支片好的定心支片需要有良好的顺性，相对适合的位移量，并且位移需要尽可能的保持线性。材料方面，目前常用的是棉布材料和聚酰胺纤维，后者在线性性能、强度以及耐热性能上都会优于前者。盆架：盆架是扬声器的辅助系统、支持系统，它的作用是连接振动系统和磁路系统，其外圈还负责将扬声器固定在箱体上，并密封箱体。材料方面，盆架有铁板冲压、铝合金压铸、增强型工程塑料等。优秀的盆架需要有良好的刚性和强度，因为如果刚性不够，在障板与磁路系统间的盆架就相当于一个弹簧，如果发生共振，将会影响音箱的发声特性。此外，在某些中频单元和高频单元中，会采用密闭式的盆架，此时的盆架相当于一个密闭箱体。音圈：音圈的名称来自“通过音频电流的线圈”，因此简称“音圈”。它是振动系统的重要组成部分，也可以说是扬声器的心脏。它的性能会影响扬声器的声压频率特性、效率、失真、承载功率、寿命以及瞬态特性等。音圈由绕线管（通常为纸或耐热塑料、铝箔制成）、绕线（漆包铜线、铝线制成）、压线纸。引出线和引线组成。在实际工作时，音圈不但起到驱动振膜的作用，在振膜与弹拨折环构成的回弹运动中，亦会产生电动势，起阻尼作用（音圈的设计、制作、选材等涉及较深的专业知识，在这里暂且打住）。防尘罩：防尘罩又称防尘帽，它是扬声器振膜系统中的一个小部件，它粘贴在振膜的中心处，防止灰尘进入磁隙，影响高频性能。上图的单元采用了锥形的相位塞改变单元的高频特性防尘罩在振动时，成为振膜的一部分，特别对大口径单元来说，它所采用的材料会改变单元的高频特性。为了令防尘罩即能适当透气，又能防尘，通常会采用布、毡、绢等材料制成。而为了改变扬声器的高频特性，也有采用不同的扩散球（相位塞）来改变单元频响特性的做法。而这样是否能够起到改善音质的作用就需要通过测量与实验才能考察了。磁路系统：磁路系统为音圈提供磁场，令其能够随着音频功率信号而往复运动。通常我们能够看到的只是磁钢外罩，这一点与弹拨、音圈很类似。早年的扬声器由于永磁体无法提供足够的磁通量，因此有采用励磁电路，但是随着磁性材料学的发展，现在的单元已经基本都是永磁体磁路设计了。常见的磁体分为铝镍钴磁体、铁氧体磁体、稀土类磁体三类。铝镍钴磁体具有磁能积高、剩磁高的特点，但是由于钴的缺乏，价格高而逐渐被铁氧体替代；铁氧体材料来源广泛、价格低廉、矫顽力大、对外磁场稳定，因此被广泛使用；稀土类磁体以钕铁硼磁体为代表，它的磁能积是铁氧体的十倍以上，缺点是易生锈和居里点低，目前这类磁体常见于耳塞耳机以及小口径全频单元中。考察磁体性能的参数是磁通量，而针对于单元来说，磁路设计更涉及磁通分布均匀性、漏磁等问题。为了改善磁体与音圈的相互动作特性，有些单元还在磁隙中注入磁流体，它的作用是热传导、音圈定心。但是引入磁流体会产生明显的阻尼，使扬声器的机械振动系统 Q 值下降，对前沿上升特性不利，但对后沿下降特性却有利。到此，我们已经将单元的重要组成部件讲解完毕，更进一步的资料欢迎大家查阅扬声器实用技术。结语：有人说音箱行业的入门门槛低，这是对的，也有人说音箱行业的入门门槛高，这也是对的。门槛低在于单以本文看，要做出一个扬声器似乎并不难，很容易就能让它发出声音，甚至如果功放得力，要多响便能有多响。再配上箱体包装及内置功放电路，就能做成一个简单的多媒体音箱。但是说它门槛高在，那是因为好音箱是一个系统工程，它涉及心理学、声电学、材料学，并且目前并无完善的测量技术能够完全解释优秀声音的全部特点。换句话就是说，即便我们能够掌握众多的音箱或者扬声器的声电参数，但是我们依然无法确定我们所生产的音箱产品是优秀或者不理想的，这