浅谈振膜的分割振动.doc

浅谈振膜的分割振动本篇开始，先做个实验。我们接上一盆水，等其平静后，在中央滴入一滴水。点这里，看大图 收藏此图 水滴激起涟漪 图片来自互联网会发现激起的涟漪向四周扩散，当涟漪触及水盆时，会被反射回来，反射波会干涉依然持续扩散的涟漪。如果用滴管持续的有节奏的往中央位置滴入水滴，会激起一波又一波的涟漪，然后产生一波又一波的反射波，这些波相互干涉，整个水面已活跃起来，涟漪已经没有之前那么清晰。实际上，在电动扬声器工作时，也会遇到这样的问题，音圈通电后，变成电磁体，与永磁体产生作用力，连续驱动振膜发声。但这个过程不能视为简单的活塞运动，振膜不是完全的刚体，其运动时，本身会象水面一样会产生形变。波形沿着由音圈与振膜粘合处向四周和前端传播，到遇到折环时，波也会涟漪一样被反射回来，从而与其他波形相互干涉。点这里，看大图 收藏此图 波的干涉 图片来自互联网实际情况比水滴溅出涟漪要更加复杂，因为驱动频率高得多，变化也快得多。但频率达到某个值时，振膜因为波的相互干涉而形成区域化的振动。中学实验中，有个“波的干涉”的实验，其实验情形与我们提到的现象有些相似，可以借鉴，这样更加形象一点，因为我们没法用相机拍下振膜的振动时的样子。点这里，看大图 收藏此图 160毫米振膜在不同频率下的分割振动 上图为Corrington绘制的一张160毫米振膜在不同频率下产生振动的情况，可以发现振膜在不同的频率下被无形的分割成多个区域，某些相邻的区域振动相位还互为反相。这种成区域的局部振动，就叫分割振动。分割振动的成因相当复杂，我们所说的只是其中一种成因，关于这种物理现象，我们也没法说得太清楚，也没能力说得太清楚，只能浅谈。在扬声器工作时，尤其大功率工作时，扬声器自身的部件，包括不该振动的部件，例如音圈、盆架等实际也在振动，甚至扬声器、音箱本身都在振动，箱体内外的气体对振膜的顶托这些都会对分割振动最终出现产生作用对于普通爱好者，我们只需要知道有这么一种现象的存在，它对声音的保真度的负面影响非常大。通过简单了解分割失真，我们知道了振膜作为振动的传播媒介，本身的物理特性也会影响到分割振动的剧烈程度，理想的材料就是刚性好并且内阻尼较高的膜片。刚性好不易形变，内阻尼较高则振动后会快速衰减，但似乎这两个特性是相对立的，实际情况是刚性好的材料，内阻尼低，例如金属振膜，刚性较差的材料，内阻尼高，例如塑料振膜和纸基振膜。如何在这两者之间取得平衡？各家纷纷在试验各种复合材料，各种涂料以改善其物理性能，达到降低分割振动对硬质的负面影响的设计目的，实际上，扬声器发展到今天，已经不再是简单的声学范畴的东西，电动扬声器基础结构已经定型数十年并没有太大的改变，要实现突破，从材料上入手能获得很好的收益，实际上，扬声器已经和材料工业的发展密不可分，每一次新材料的诞生都能推动扬声器整体设计水平的进步，最为典型的就是耳机用扬声器的整体性进步。到现在，没有哪种振膜能称得上完美，各类材料各有优缺点，在某些产品的宣传文档当中，称使用了德国的蚕丝、美国的涂料、日本的工艺制造的振膜可以彻底消除失真，这是忽悠。即便未来材料再度大的进步，对于电动扬声器而言，分割振动也是难以完全克服的。这也使得电动扬声器在某些方面难以突破。在上篇文章当中，我们特别提到“勿以振膜论声”，这篇中再次强