几种扬声器的发声方式

HiFi秀 | 2017-1-5

目前绝大多数的喇叭都还是用传统的锥盆式单体前后运动发声,比较学术性的说法,这些喇叭叫电动式(Electrokinetic Dynamic)或动圈式(Moving Coil)。早在一八七七年德国西门子的Erenst Vemer就获得了动圈式喇叭的专利,不过真空管迟至一九0七年才正式运用,而爱迪生最早的唱机是唱针直接带动振膜而后经号角放大发声,所以西门子的专利一直没有用上。一九二0年美国奇异公司的Chester Rice与Edward Kerrog还有爱迪生贝尔公司的P. G.Hokuto才首度发展出实用的动圈式喇叭,七十多年来,除了材料不断改良外,你记为喇叭科技真的有进步吗?下面是几种常见的喇叭发声方式:

一、动圈式:基本原理来自佛莱明左手定律,把一条有电流的道线与磁力线垂直的放进磁铁南北极间,道线就会受磁力线与电流两者的互相作用而移动,在把一片振膜依附在这根道线上,随著电流变化振膜就产生前后的运动。目前百分之九十以上的锥盆单体都是动圈式的设计。

二、电磁式:在一个U型的磁铁的中间架设可移动斩铁片(电枢),当电流流经线圈时电枢会受磁化与磁铁产生吸斥现象,并同时带动振膜运动。这种设计成本低廉但效果不佳,所以多用在电话筒与小型耳机上。

三、电感式:与电磁式原理相近,不过电枢加倍,而磁铁上的两个音圈并不对称,当讯号电流通过时两个电枢为了不同的磁通量会互相推挤而运动。与电磁是不同处是电感是可以再生较低的频率,不过效率却非常的低。

四、静电式:基本原理是库伦(Coulomb)定律,通常是以塑胶质的膜片加上铝等电感性材料真空汽化处理,两个膜片面对面摆放,当其中一片加上正电流高压时另一片就会感应出小电流,藉由彼此互相的吸引排斥作用推动空气就能发出声音。静电单体由於质量轻且振动分散小,所以很容易得到清澈透明的中高音,对低音动力有未逮,而且它的效率不高,使用直流电原又容易聚集灰尘。目前如Martin-Logan等厂商已成功的发展出静电与动圈混合式喇叭,解决了静电体低音不足的问题,在耳机上静电式的运用也很广泛。

五、平面式:最早由日本SONY开发出来的设计,音圈设计仍是动圈式为主题,不过将锥盆振膜改成蜂巢结构的平面振膜,因为少人空洞效应,特性较佳,但效率也偏低。

六、丝带式:没有传统的音圈设计,振膜是以非常薄的金属制成,电流直接流进道体使其振动发音。由於它的振膜就是音圈,所以质量非常轻,暂能返应极佳,高频响应也很好。不过丝带式喇叭的效率和低阻抗对扩大机一直是很大的挑战,Apogee可为代表。另一种方式是有音圈的,但把音圈直接印刷在塑胶薄片上,这样可以解决部分低阻抗的问题,Magnepang此类设计的佼佼者。

七、号角式:振膜推动位於号筒底部的空气而工作,因为声音传送时未被扩散所以效率非常高,但由於号角的形状与长度都会影响音色,要重播低频也不太容易,现在大多用在巨型PA系统或高音单体上,美国Klipsch就是老字号的号角喇叭生产商。

八、其他还有海耳博士在一九七三年发展出来的丝带式改良设计,称为海耳喇叭,理论上非常优秀,台湾使用者却很稀少。压电式是利用钛酸等压电材料,加上电压使其伸展或收缩而发音的设计,Pioneer曾以高聚合体改良压电式设计,用在他们的高音单体上。离子喇叭(Ion)是利用高压放电使空气成为带电的质止,施以交流电压后这些游离的带电分子就会因振动而发声,目前只能用在高频以上的单体。飞利浦也曾发展主动回授式喇叭(MFB),在喇叭内装有主动式回授线路,可以大幅降低失真。这些设计目前都不是主流,我们有机会再来探讨。

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