喇叭材料认识与设计基础共享 - 图文(4)

2019-08-31 16:59

波纹的目的在于缓和振动板因分割振动而在高音共振带域所造成的峰谷面,而使频率响应特性变得较为平坦,同时也能增加振动板的强度。

分割运动是因振动板各部分的个别运动,而发自各个部分的声音,相互辐射干预,由于相对的相位不同而产生高或低的频率响应。这种状态因周波数而变化,所以产生高音域特性所在的峰谷状。但是增加波纹可以产生机械的顺从作用,适当的控制共振状态,减低峰谷面的差距,同时也对振动物发生补强的作用及减少分割振动。 Ⅳ)振动板的材料

振动板的材料大致可分为纸(纸浆、纤维)、树脂(聚脂系、酚树脂系)、金属板三种。现在扬声器用振动板以纸制造占多数,但角型扬声器,则多使用金属板或树脂系产品来做振动板,用以配合实际需要了。

振动板的材质

Body 材 质 状 态 Edge 材 质 纸质 Pulp Press No-press,表面可喷各种颜色 单面Coatting 布 玻璃纤维 Glass Fiber 编织蓝色、白色、黑色 双面Coatting CLOTH 碳纤维 Fiber 编织黑色 No Coatting 防弹布 Kevlar 黄色 NBR 橡皮边 铝质 Aluminium 可电镀各种颜色 Butyl RUBBER Mylar 0.03t,0.05t,0.075t,0.10t,0.125t,0.188t PEI 0.05t,0.075t,0.1 t耐高温,高音用 普通泡棉有各种厚度 海棉边 Injection PP 可任意控制厚度 单面高泡 2.2 t,2.7t FOAM POLY PPB 不耐高温,由材质厚度决定 双面高泡2.2 t PP Mica 耐高较温,由材质厚度决定 不织布 PU边 振动板以纸质最多,所谓纸也不是单纯的一种纸浆(Pulp)而已,而是把几种适合扬声器特性的纸浆和其它纤维混合打浆抄纸形成。纸的原材料是以材物纤维为主,应乎所需加上毛性的动物纤维,乃至炭等化学纤维合,成纤维以及无机纤维等在内。因振动板必须配合音响性能及各种不同的用途与特性,因此要求于振动板的条件亦不一而足。譬如HiFi所需的条件,要求质量要轻,坚韧并有适当弹性,且就其物理的条件比较,其性能如下 a、 质量要轻,可以提高效率,过渡特性良好。

b、 扬克系数(Young’s Modulus)要大,可以扩展频宽,过渡特性良好,高音域亦得扩展。 c、 内部空余要适当,(日文又叫内部损失—):可以抑制分割运动,籍以减低高音共振的峰谷面,

使周波数特性平坦,过渡特性良好。

要想完全满足上列的各种条件,实在是一件困难的事,因此必须研究各种材料的适当配合,而且振动板从颈部到edge的斜面部分,也要求不同的厚度,乃至抄纸后涂抹补强高音或降低fo的制动剂,另外在制造振动板的方法上,也要考虑要求条件来决定。 Ⅴ)振动板的热压成型及干燥方法:

虽然各厂商有其各种不同的方法,但原则上代表性的方法有以下三种:

a、 冲压振动板(Press Cone)又分为湿式冲压(Wet Prwss)和干式冲压(Dry Press),湿式冲压:

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它是抄纸后,把经过某种程度脱水后的鼓纸(仍然含有相当的水份)放在加热的模上,经冲压制成形的同时,已经完会干燥脱水。干式冲压这种方法与湿式冲压相对的抄纸后立即脱水,把抄纸型各别放进干燥机加以干燥,然后再进行冲压工程之前再稍予喷湿放进冲床冲压成型。 b、非冲压振动板(Non Press Cone)

所谓冲压振动板就是不经冲压的制作方法,所制成的振动板,它是抄脱水后连同抄纸模一并放入干燥机内干燥成型,可以做成有厚度的鼓纸,是HiFi用的高级鼓纸,它的特征除具有厚度感外,在鼓纸背面有放射状的凸起的细小波纹,也有把这种叫松压振动板。 c、 半冲压振动板(Semi Press Cone)

所谓半冲压制法是在冲压成型时,在金属模的上模上垫上毡片、布片或橡胶垫片等物,使振动板不直接和模具接触,这种作法不仅冲压面细致美观,并且可获得各部分必要的厚度。也有把这种叫半松压振动板。

非冲压及半冲压都是制造大口径高级鼓纸的作法,一般则多用湿式冲压作法。 Ⅵ)振动板的凸缘(edge)

振动板的凸弧(edge)就是振动板的边缘部分,和振动板是一体,但在边缘部分有波纹的曲折状态。见图1-18所示,它分做固定边(亦称纸边Fixed edge)和贴边(亦称布边Free edge)两种。

凸缘的作用有二: 1、 支持振动板在一定的位置,有其支持的作用。

2、 音圈导电产生振动时,凸缘可以形成振动板的直线运动,兼具保持弹性的缓冲作用。特别是

(Free edge)使振动系能耐较大的振辐,并可降低低音谐振fo,故HiFi两者存在着异同之处。 定边是振动板在抄纸工程的同时制成振动板的边缘部分,并与振动板连成一体,音圈导电以后带动振动板,由于凸缘的支持的作用,保持振动板的直线运动,兼可保持适当的弹性,故凸缘部分厚度也比振动板本身薄了许多,并且形成波形或圆弧的形状。通常在凸缘上涂抹制动剂(不干胶之类如AD-303AN等),籍以防止中音谷的出现,而使得中音域变得平坦。

中音谷即振动板从低音域到中音域的某一频率时,大致都呈一体的前后运动,但是到达中音域的某一频率时,振动板的凸缘会产生与本体逆向的运动(即反共振现象),因而音压降低,在频率响应特性曲线上出现山谷,而且反共振的程度越大,谷幅就越宽,谷底也越深。故在凸缘上涂以适当份量的制动剂,籍以抑制反共振,从而减少中音谷的幅度及深度。其次,凸缘部分所占的面积和斜面部分的面积比大时,它的好处是振幅充分,对输入功率的直线性良好,但是更易形成反共振,

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也使中音谷的深度和幅度增加,同时振动板的有效振动半径小,效率低减。因此怎样去找出凸缘部分所占面积的最适当的值,就必须从不断的实践中求得了。这种情形对贴边的振动也是一样。动板的凸缘部分与锥体部分不同为一整体,而是需经再加工贴合而成,几乎所有HiFi圆锥形扬声器,都用贴边振动板来制造,它和纸边振动板扬声器比较优点如下:

a. 输入电力,贴边振动板能保持更好的直线运动,比纸边振动板的振幅大,但失真率却低。 b.对振动板的支持力更具弹性,并可降低低音谐振fo,而使低音再生界限周波数降低,更可减少喇叭所需的体积。

c. 可以减少来自凸缘部分的反射音波,而使周波数特性所在之峰、谷面变得平坦,从而获得更平坦的周波数特性。

贴边所使用的材料一般有布、不织布、橡胶泡棉、pu等。不但易于成形,而且可因材料之不同,获取所需要的适当弹性及减轻其重量,更无需象纸边那样再涂制剂的麻烦了。

总之,开发设计扬声器时,鼓纸的选择与设计是难关,它对音质及特性有着决定性的影响,故平时多多实践摸索、积累经验。

因扬声器是通用性较强的产品,鼓纸的规格尺寸亦有规范,参考标准见下表

口径 参 考 外 径 参考 次外径 26 68~70 FIXED Mylar 73~76 88.5~92 FIXED 105~110 FIXED 113~119 118~122 135~138 138~143 FIXED 176~182 FIXED 225~230 FIXED 参考弧宽 (Roll) 5~8 5~7 7~11 7~12 8~13 8~14 9~14 9.5~12 10~16 12.5~20 14~25~32 13 参考 胴体外径 50.5~58 0.1t 59~61 71~75 79.5~90 89~94 89~98 109~115 114~119 141~151 170~180~196 186 纸质胴体 参考重量 0.25~0.6 0.28~0.5 6.0/10pcs 0.3~0.7 0.65~2.2 0.5~0.9 0.6~2.0 0.75~2.3 0.8~1.05 1.9~3.2 2.0~3.5 3~3.5 2.7~6.0 参考 有效高 11~14 9~12 10 12~17 16~23 12~15 14~21 13~16 16~25 19~26 26~35 26~33 内径公差±0.1 ≥Φ30.5±0.2 Φ13.28 13.5 Φ13.28 13.9 Φ14.28 Φ16.3 Φ18 Φ19 Φ20.4 Φ25.5 Φ28 Φ30.5 Φ32.5 Φ35.5 Φ38.5 Φ49.5 Φ60 Φ62.5 Φ75.5 15 17.1 21.2 26.5 31.5 33.5 36.5 39.5 50.5 76.5 18

1” 28(Mylar Tw) 1.5” 2” 2.25” 2.5” 3” 3.5” 4” 4.5” 5” 5.25” 5.5” 6” 6.5” 8” 10” 6*9 74~75 74~75 74~75 83~84 97~99 97~99 105~110 115~119 115~119 123~128 130~134 145~148 152~159 152~154 190~197~206 192 244~252~258 244~248 230 1.9~2.4 22~28.5 2.2~11.3~ 29~41 4.5~5.5 7~9.5 30~35 48~54 46 10~20~ 30.5~54 铝胴体鼓纸胴体厚度

口 径 (inch) 3” 4”~8” 8”以上 厚 度 (mm) 0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5 0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5 0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.8、1.0

(八)、垫片(Gasket)

垫片又叫垫圈、垫边、矢纸。垫片的作用是贴合在振动板之上,使振动板与支架密切粘接,在振动时不致脱落,消除因部分粘接不牢,在振动时发出B声,同时有保护凸缘edge之作用,有些垫片直接加工于振动板的贴边之上,可以使贴边凸缘弧度不易变形,方便扬声器之加工业。

垫片的作法有两种:一种是用灰纸板按照需要的厚度裱制而成,最上面一层贴黑色纸,再经滚压平整厚度平均后,送入冲床压制面成,叫做冲压垫片,另一种是用纸先做成纸管,然后按所需厚度切制成形,就叫管切(cut)制法,管切成本可以降低。此外还有用塑料或合成橡胶、EVA海绵,舒服多(珍珠棉),PEF材质制造的。有些EVA海绵垫片加附扬声器上时,因其柔软性不便于作业,可以将EVA粘附于纸板,然后一起冲压成垫片,这样利用纸板的强度。可以使垫片硬度加强,方便扬声器的生产作业,但成本会加高。

当扬声器为振动板edge弧度高于支架之edge高时,扬声器在包装或排板时会压坏edge,使弧度变形或弄脏,此时需设计保护垫片,以保证包装运输之安全,不致影响扬声器之品质,保护垫片材质一般用管切纸垫片或塑料垫片,其形状和规格需配合扬声器支架形状edge弧形状来设计。

垫 片 的 种 类

材 质 纸质 方式 颜 色 优 缺 点 容易变形、仅能制作圆形不能作螺丝缺口、制作时厚度不能太薄一般要大于1mm、一般外径不超过200mm,高度可任意切割. 管切 黄色、黑色、白色 成本低 冲压 表黑、全黑、染黑 成本高 可制作任意形状及大小,因可以作成几片式.厚度可以做到0.3mm EVA 冲压 黑色、红色、桔色 其它花斑色 黑色 软质,有几种硬度,一般35°,40°,55°,60°可做成单面或双面自粘。 可做成单面或双面自粘,对EVA有加强作用,比EVA更好作业. 一般做packing用性能与EVA差不多,但更容易压合,特别是塑胶面板的喇叭,用EVA容易使塑胶变形,而用PEF材较好。 成本低 成本高 有几种硬度50°, 55°,60°,70° 黑色 纸+ EVA PEF 珍珠棉 橡胶类 冲压 冲压 黑色、白色 冲压,挤压 注射 黑色

(九)、弹波(Damper)

1、 弹波又叫档板,阻尼器,它有制动作用和中心保持作用。弹波的外缘和支架粘在一起,弹波的

颈部和音圈bobbin及鼓纸的颈部粘在一起,它可以使音圈在磁隙内运动时,不致磁到铁片或磁铁,也使音圈和鼓纸正确连接保持中心,故亦有称之为中心保持器的。

弹波的性能和鼓纸的凸缘相似,对低音谐振fo产生影响,且对振动板的连接有适度的弹性辅

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助作用,并可控制振动板的模方向的运作。弹波的弹性(柔软度)与鼓纸的凸缘配合可适宜调整低音谐振fo,通常要在实验中求得。 总之,弹波的作用有: ① 制动作用。

② 音圈定位之功能(中心保持作用)。

③ 影响扬声器的性能曲线。如:失真、fo、Q值等技术参数。 2、 弹波的分类

按材料分:

a、 棉布系列,标示时用 CW:漂白布 CY:胚布。 b、 Conex系列,标示时用“N”。

c、 Conex与棉混合系列,标示时用“NC”。 d、 其它材料系列如麻、人造丝等。 3、 弹波的物理参数——弹性系数即变位

弹波的变位指在弹波中心放置夹具,并在夹具上加定质量之砝码,弹波中心部位发生的位移量称为该质量下的变位。测试方法常有投影法,转盘测试法等多种,但目前最先进的测试法为“激光测量法”,激光测量法采用无触点测量,因此最准确可靠。 4、 材质的性能

a、 弹波Conex系列,Conex又称Nomex,英文Polyfiber。

Conex材料性能特点:

① 耐高温,阻燃性好,可以在260℃的高温下使用。 ② 耐有机溶剂和酸类试剂,稳定性好,而老化。 ③ 尺寸稳定。

④ 耐磨耐曲折,即耐疲劳性好,弹性好。 ⑤ 耐温、耐湿、耐候,受天气影响小。

用Conex制成的弹波保持了Conex材料的性能特点具体表现如下: ① 变位稳定,耐疲劳。 ② 弹波线性区域宽。

③ 耐温、耐燃、耐候受天气影响小。

缺点是:

① 与胶水的结合力低,故中心胶最好采用环氧树脂。 ② 材料组织困难。 ③ 成本高。

b、 弹波的棉布系列,棉布系列弹小波,指以棉布为基材加工而成的弹波。棉布系列弹波的优点: ① 成本低,取材方便。 ② 耐温、不易老化。

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