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扬声器的轻薄进化

扬声器的轻薄进化

点击数:7485 次   录入时间:03-04 11:39:06   整理:http://www.55dianzi.com   IT数码

  扬声器笨重为哪般?
  传统扬声器在体积上算是庞然大物,这与其原理息息相关。我们最常使用的扬声器被称为动圈式扬声器,工作原理就是将一个绕着漆包线的音圈,放在由磁体和T铁组成的磁场间隙内,当通上音频电流后,音圈就会在磁场中运动,再推动锥形振膜,振膜振动再推动空气,就发出了声音。想想也知道,要让音圈能够顺畅运动,那么扬声器磁体的磁场必须强,这就要求磁体体积增大,同时磁体和T铁要有一定的厚度,音圈和振膜才有足够的运动幅度,由此来增大音量和避免失真。可如此一来,扬声器的厚度难免增加。而锥形的振膜,虽然有利于推动空气,但对于厚度的影响也是显而易见的。尤其是大尺寸扬声器,锥形盆的存在,导致扬声器厚度明显增加。再加上加速振膜复位的弹波需要有一定的厚度,支撑纸盆的盆架要有足够的强度,否则会影响到音质。因此,从某种意义上而言,扬声器的体积和重量,是保证音质的基础。

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  应对轻薄的改进和妥协
     轻薄的要求并不是今天才出现,当电视机从CRT切换到液晶时,扬声器就已经显示出不匹配的厚度。在这种情况下,扬声器就面临着改进的迫切需求。首先改变的是占据扬声器过半重量的磁体。之前出于成本和技术角度的要求,扬声器使用的多是铁氧体磁体。较低的磁场强度,让扬声器需要一个巨大的“屁股”才能满足磁场强度需求。如今的轻薄扬声器普遍使用了钕铁硼磁体,这种人造磁体在加入稀土材料后,其磁场强度是传统铁氧体磁体的10倍,这就意味着,磁体体积可以缩小到原来的1/10。
  而为了压缩厚度,锥形振膜的锥度也在降低,以往的扬声器锥盆角度很小,这样就会明显增加扬声器厚度。当然锥盆角度增大也会带来极大的副作用,即振膜整体强度降低,扬声器在播放声音时,内部振膜在振动,而振膜强度降低,会导致外部振膜不发生振动,这就会产生严重的分割失真。为降低这一因素的影响,我们可以看到,iPad的扬声器使用了强度较高的聚丙烯材料,同时在振膜上压铸了加强筋,以增加振膜的整体强度。而在iPad Air上,则彻底摒弃了锥形盆,而使用了平面振膜,进一步压缩扬声器的厚度。同时为了增强振膜强度,振膜使用了金属材料,以尽可能降低其对音质的影响。
  但这样的轻薄化,也要付出不小的代价,毕竟随着扬声器的轻薄化,音圈和振膜的运动范围会随之缩小,这会影响到扬声器的最大音量。而振膜平面化。对于低音表现力是不利的,同时扬声器尺寸的减小,来自扬声器腔体缩减,对于扬声器的音质和音量都有较大的影响,这也是不少人觉得平板电视和电脑在轻薄化后,音质音量都有所下降的原因。

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  磁流体,轻薄音质两相全
     如何在进一步压缩厚度的基础上,保证轻薄扬声器的音质和音量呢?索尼在KD-65X9000A平板电视上使用了磁流体技术。所谓磁流体,是一种导磁性能良好的胶状液体,将它填充到磁体与T铁所形成的磁隙中时,就可以取代传统的弹波,为扬声器提供悬挂和阻尼特性,简化动圈扬声器结构,让扬声器做得更薄。
  而磁流体的作用还不止这些,前面我们就说过,音圈要在磁体和T铁形成的磁隙中运动才能发出声音。但磁隙中的磁场强度并不均匀,而是呈现两端弱、中间强的非均匀状态,为保证音质,高品质扬声器在设计时,让音圈只在磁体的等磁场强度的中间段进行运动。但随着扬声器瘦身,磁体厚度降低,超薄扬声器要么降低音圈和振膜的运动幅度,但这会降低扬声器最大音量和低音表现力,要么就让音圈在非等强度磁场中运动,但却会影响扬声器音质。而在磁隙中加入磁流体后,流体出色的导磁性,让整个磁隙中都形成了一个均匀磁场,音圈就可以在整个磁隙中运动,既有长行程,又有好音质。
  而磁流体的存在,对于提升扬声器功率也大有好处。传统的动圈扬声器音圈发出的热量,只能通过磁隙中的空气传导到磁体和外壳中进行散热。因此扬声器的功率不能做得太大,尤其是轻薄的小扬声器。否则,高温将烧毁音圈。但在加入磁流体后,磁流体导热性能的提升,扬声器的功率就可以大大提升,也就是说,小扬声器也能有更大的功率和音量。
  压电效应显威力
     但当设备进一步轻薄,传统的动圈扬声器已经难于满足要求,如LG55EA9800 CA,其边缘尺寸只有4.3mm,即便装入传统的动圈扬声器,也难于有足够的空间设置腔体,更甭提动圈扬声器那造型与9800的亚克力边框在外形上格格不入了。那么,9800是如何解决这一问题的呢?这就是京瓷公司开发的压电效应扬声器。
  什么是压电效应呢,简单地说,就是一些特殊的晶体,如锆钛酸铅陶瓷,在电场的驱动下,其晶体会产生取向,从而导致材料外形产生变化,或是在晶体取向时,材料产生振动,电能就变成了机械能。京瓷的压电效应扬声器,正是依靠这一原理,在压电陶瓷上通上音频电流,使压电陶瓷产生振动,同时在压电陶瓷上,还贴有一层复合薄膜,陶瓷将振动传递给复合薄膜后,推动空气振动,从而发出声音。简单的结构,可以让扬声器的厚度与重量都大大降低,应用在9800上的扬声器外形为70mm×110mm,其厚度只有1.5 mm,重量更只有23g,丝毫不会成为轻薄化的负担,如果使用35mm×65mm的压电扬声器,厚度更只有1.0 mm,重量为7g,而19.6mm× 27.5mm的小型扬声器,厚度为0.7 mm,重仅1g。如此轻薄,让压电扬声器在轻薄大潮中,有了大显身手的机会。
  不过,压电扬声器也有自己的缺点,当电场频率较低时,晶体的变形引发的振动幅度也会随之降低,作为扬声器而言,也就是其低音表现能力较差。如9800上的压电扬声器,其低频下限为200Hz,在观看一般电视节‘目时,问题还不大,但对于影视大片中的战争爆炸场面,就有些力不从心了。




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