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論阻抗雙峰

 虹橋星座 2016-11-21


調(diào)試倒相箱低頻特性,最重要的就是倒相管與低音單元及箱容積三者配合問(wèn)題,其次才是分頻器吸音棉等的問(wèn)題。在箱體已經(jīng)定型的情況下,一般先改倒相管的規(guī)格,如果仍然不行,再改單元,直至調(diào)試到最佳狀態(tài)。
如何判斷三者配合是否良好,以什么為標(biāo)準(zhǔn)呢,目前并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),所以長(zhǎng)期以來(lái)大家各說(shuō)各有理。歸納起來(lái)有如下論點(diǎn):
一 以阻抗雙峰基本等高為標(biāo)準(zhǔn)
二 以頻響曲線調(diào)平為準(zhǔn)
三 以實(shí)際聽(tīng)音為準(zhǔn)
對(duì)這個(gè)問(wèn)題的再討論,本來(lái)不想再說(shuō)了,因?yàn)檫@正是筆者多年實(shí)踐總結(jié)出來(lái)的寶貴經(jīng)驗(yàn)之一,也是筆者吃飯的秘籍之一,但看到在這個(gè)專業(yè)的網(wǎng)站上,許多的專業(yè)人士,對(duì)這個(gè)問(wèn)題也模糊不清,我國(guó)還是一個(gè)世界音響的產(chǎn)業(yè)中心,心中很不是滋味,因此愿無(wú)保留的把自己的心得奉獻(xiàn)給大家。
下面我們來(lái)分別分析
一 以阻抗雙峰基本等高為準(zhǔn)
揚(yáng)聲器失真最大的頻段在那里? 答案應(yīng)該是肯定的,也是唯一的,就是FO處。此段不但失真大,承載功率也是最小的。在振動(dòng)體的諧振頻率處,較小的電功率就會(huì)激發(fā)振動(dòng)體產(chǎn)生極大的共振,共振不但使其很容易超出線性沖程,產(chǎn)生失真,還導(dǎo)致自感劇增,反映在阻抗曲線上就是高阻抗峰。閉箱雖然對(duì)此問(wèn)題有所抑制,但是作用有限,而且裝入閉箱后FO還會(huì)上移。倒相箱的出現(xiàn),改變了閉箱的不足,倒相箱的特點(diǎn)就是:諧振頻段失真減小,功率倍增,低頻向下擴(kuò)展,電聲轉(zhuǎn)換效率提高??梢哉f(shuō),倒相箱的出現(xiàn),是音箱史上的最偉大發(fā)明。
倒相箱的一系列優(yōu)點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)的呢?
倒相管的作用,是配合箱體組成一個(gè)具有固定低頻諧振頻率的諧振腔,并將諧振頻率調(diào)整在與裝箱后的低音單元同頻率處,反映在阻抗曲線上,就是雙峰等高(批量生產(chǎn)時(shí),由于零部件的離散性,不能保證每只箱都為全等高,但基本都是接近等高的,相差不會(huì)太大,可以認(rèn)為是等高的)。當(dāng)揚(yáng)聲器發(fā)出的聲波中含有諧振頻段的信號(hào)時(shí),引發(fā)諧振腔內(nèi)空氣諧振(即亥姆霍茲共振),管口輻射出共振聲波,因此提高了此頻段的聲壓輸出,從而改善了低頻特性。
當(dāng)產(chǎn)生亥姆霍茲共振時(shí),倒相管與振膜之間就象有一只看不見(jiàn)的空氣彈簧,同時(shí)壓縮或擴(kuò)張,倒相管與振膜同時(shí)向內(nèi)或向外輻射聲波,兩者是同步的,只有兩者同步,才能稱得上是共振,因此倒相箱瞬態(tài)特性不如閉箱一說(shuō)是沒(méi)有依據(jù)的。產(chǎn)生此說(shuō)的根源是低頻沒(méi)有調(diào)好導(dǎo)致低頻無(wú)力而產(chǎn)生的誤解。當(dāng)產(chǎn)生亥姆霍茲共振時(shí),箱內(nèi)諧振波對(duì)振膜產(chǎn)生極大的負(fù)荷,迫使低音振膜振幅劇減。正是劇減的振幅,改善了低頻失真,同時(shí)可以增加更大的承載功率,此時(shí)電聲轉(zhuǎn)換效率也是最高的,倒相管處的輻射聲壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低音單元正面輻射聲壓。
如果我們調(diào)偏箱腔的諧振頻率 ,也就是說(shuō)讓雙峰有意不等高而拉開(kāi)一段高度差。在較高峰的頻點(diǎn)處。揚(yáng)聲器的振幅仍然沒(méi)有得到有效抑制,峰越高,說(shuō)明振幅越大,正是因?yàn)檩^大的振幅才產(chǎn)生較大的自感,造成阻抗峰變高,在這種狀態(tài)下,低失真大功率高效率的優(yōu)點(diǎn)就沒(méi)有得到充分發(fā)揮。所以要將阻抗峰調(diào)整到雙峰基本等高,且雙峰阻抗值越低越好。只有調(diào)到基本等高狀,阻抗峰才能降到最小,小的阻抗峰是我們追求的目標(biāo),小的阻抗峰,標(biāo)志著自感電勢(shì)得到有效控制,標(biāo)志著振幅得到有效控制,標(biāo)志著可以承載更大功率,標(biāo)志著更高的電聲轉(zhuǎn)換效率。
為什么低頻能向下擴(kuò)展呢?還是因?yàn)橄淝恢C振既亥姆霍茲共振對(duì)低音單元振幅的壓抑,迫使其由原來(lái)的單阻抗峰變成了雙峰,拓寬了揚(yáng)聲器低頻下限(而閉箱空氣彈簧的作用,會(huì)使阻抗峰上移)。
二 以頻響曲線調(diào)平為準(zhǔn)
國(guó)標(biāo)部標(biāo)都是參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)而制定,均未提阻抗雙峰問(wèn)題。對(duì)阻抗曲線只提出在額定頻率范圍內(nèi),阻抗模值的最低值不應(yīng)小于額定阻抗的80%。這一標(biāo)準(zhǔn)的提出,目的是保證功放電路正常工作,因?yàn)檫^(guò)低的阻抗,對(duì)功放索取電流太大,造成功放各項(xiàng)指標(biāo)惡化,長(zhǎng)時(shí)間工作甚至?xí)蜻^(guò)熱而損毀(某些特別設(shè)計(jì)的高檔功放除外)。因此對(duì)最低阻抗提出了具體標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)對(duì)頻響曲線確也提出了具體要求,而對(duì)阻抗雙峰只字未提,由此造成部分誤解,認(rèn)為調(diào)音只要保證頻響曲線在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)就可。沒(méi)有必要考慮倒相箱雙峰是否等高。
頻響曲線符合標(biāo)準(zhǔn),是否低頻特性就一定好呢,兩者之間有沒(méi)有必然的關(guān)系,GB/T 7313-1987 對(duì)頻率響應(yīng)的要求:在50-12500Hz頻率范圍內(nèi),頻率響應(yīng)曲線的不均勻度為+4db 和 -8db ,超過(guò)50-12500Hz仍可用此標(biāo)準(zhǔn)。由此標(biāo)準(zhǔn)我們可以肯定,低頻特性未調(diào)好的音箱,也很容易達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),所以說(shuō)兩者之間沒(méi)有必然的關(guān)系。所以單憑頻響曲線是無(wú)法精確判定低頻特性是否調(diào)到最佳狀態(tài)的,只能憑經(jīng)驗(yàn)大概估計(jì)。而且最低頻段,精確測(cè)定頻響也是困難的,即使在一般消音室內(nèi)也難以精確測(cè)量,除非是特別巨大的消音室。雖然可用近場(chǎng)測(cè)試,但還需人工計(jì)算,也很麻煩。既然阻抗雙峰能夠精確反映低頻特性,而且測(cè)試阻抗曲線又快捷方便,為什么不把它作為調(diào)試低頻特性的有效手段呢。有人可能會(huì)問(wèn),既然如此,為什么國(guó)標(biāo)不作要求呢?因?yàn)槿藗儗?duì)事物的認(rèn)識(shí)有一個(gè)過(guò)程,對(duì)倒相箱的工作原理,包括最權(quán)威的電聲詞典,都沒(méi)有解釋清楚,它所解釋的實(shí)際上是現(xiàn)象而不是原理。沒(méi)有理解倒相箱的工作原理,很難理解為什么一定要將雙峰調(diào)平,其實(shí)很多人很早就知道雙峰等高時(shí)低頻較好,有不少書籍和文章都說(shuō)雙峰要調(diào)試到等高狀,但是對(duì)為什么要調(diào)試到等高狀,沒(méi)有給出具體的解釋,這就直接影響到這一觀念的權(quán)威性。
三 以實(shí)際聽(tīng)音為準(zhǔn) 早期的發(fā)燒友,都是用耳朵聽(tīng)音來(lái)調(diào)試音箱的,因?yàn)槿狈y(cè)試儀器,所以一款音箱的調(diào)音,往往需反反復(fù)復(fù),歷時(shí)十天半月是常事,幾個(gè)月也不是笑話。而一些專業(yè)人士,到目前未知,仍停留在靠耳朵調(diào)音的基礎(chǔ)上,說(shuō)明他們還沒(méi)有完全理解倒相箱的工作原理,未理解雙峰等高的實(shí)際意義,等高或不等高時(shí)兩者有何本質(zhì)的變化。不排除靠聽(tīng)音能調(diào)試好音箱,但這需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力,且不能保證音箱一定調(diào)試在最佳狀態(tài)。因?yàn)樗麄儧](méi)有具體的可量化的數(shù)據(jù)。全憑感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn),誤差會(huì)很大。
通過(guò)上面的分析,可以基本判定,倒相箱的低頻調(diào)試,觀察阻抗雙峰是否等高,是最簡(jiǎn)便的調(diào)試方式,單級(jí)倒相箱如此,二級(jí)倒相箱同樣如此,三峰等高,才能保證阻抗峰值降到最低,才能保證低音單元振動(dòng)沖程最小,才能保證更大的承載功率和較小的失真,才能保證更高的電聲轉(zhuǎn)換效率。
關(guān)于雙峰等高時(shí),有人反映不能保證低音一定好聽(tīng),這種情況是有的,但造成這一現(xiàn)象的根源不是阻抗雙峰等高而引起的,是其它因素所造成,例如單元自身特性不佳,箱容積過(guò)小等因素。



由此可見(jiàn) 雙峰必然需要等高

設(shè)計(jì)得當(dāng)、調(diào)試準(zhǔn)確的倒相箱雙阻抗峰的峰值基本相等,并且不過(guò)余尖稅,尤其是雙阻抗峰之間谷點(diǎn)的f0阻抗值與額定阻抗要基本接近。
  一般來(lái)說(shuō)如果雙峰過(guò)余尖銳,說(shuō)明箱體Q值太高,阻尼不夠,會(huì)影響低頻的瞬態(tài)反應(yīng),導(dǎo)至低頻"收不住",變得混濁;箱體f0的阻抗值若高過(guò)額定阻抗許多,說(shuō)明箱體容積偏大,可以造成低頻過(guò)肥或盡管聲壓夠而力度會(huì)欠缺,當(dāng)然,箱體漏氣也會(huì)造成這種現(xiàn)象

[1]也許你只有一個(gè)峰,那就是說(shuō)你的音箱是個(gè)失敗的設(shè)計(jì),要大動(dòng)干戈。這是兩個(gè)極端----箱體和倒相孔太大或太小。

[2]有兩個(gè)峰但不對(duì)稱,好,有救,我們就是要使它對(duì)稱。

a)前峰大,倒相孔大,倒相管短。

b)后峰大,倒相孔小,倒相管長(zhǎng)。

由于倒相孔以開(kāi)好,改變比較困難,所以只有改變倒相管長(zhǎng)度來(lái)使兩峰對(duì)稱了。當(dāng)然,我們一下子要調(diào)到長(zhǎng)短正好合適,也是難事,有一個(gè)公式,具體內(nèi)容我忘了,有機(jī)會(huì)算出來(lái)再貼出來(lái)吧。暫時(shí)以1公分的長(zhǎng)度遞減或遞增,最后等吸音棉定下來(lái)時(shí)還要微調(diào)的,吸音棉會(huì)增加容積.

兩峰對(duì)稱了,我們的箱子就調(diào)好了。等到我們?cè)僬{(diào)好分音器后,再根據(jù)喇叭特點(diǎn)用吸音材料來(lái)微調(diào)喇叭的某段的頻率的凸起和音箱的Q值。再用RMAA軟件測(cè)試音箱,(電腦已普及了,現(xiàn)今發(fā)燒可容易多了)來(lái)點(diǎn)高級(jí)點(diǎn)的猛料。

一個(gè)音箱所起的主要作用就在低頻上,并且所有的參數(shù)都是函數(shù),這就是音箱最使人頭疼的地方。在100H往上頻點(diǎn)上,完全是什么樣的單元就是什么樣的聲音,我們只不過(guò)是讓單元工作方式處于最佳壯態(tài),此時(shí)音箱指標(biāo)最好,失真最小,這才是調(diào)整的最終目的。記?。赫{(diào)整不能改變單元,人耳能聽(tīng)出1%的失真,國(guó)內(nèi)單元那個(gè)標(biāo)出失真度是多少?

最后的結(jié)局----統(tǒng)調(diào): 經(jīng)過(guò)分部調(diào)整的音箱,開(kāi)聲可以說(shuō)已經(jīng)今非昔比了(別忘了我們的題目----自制和業(yè)余), 它至少使低音揚(yáng)聲器非線性失真最大處得到了很好的抑制,分頻點(diǎn)正確且分音器的附加 失真也被盡可能的減低了,現(xiàn)在聽(tīng)一下,是不是細(xì)節(jié)增加了許多? [下面這段話大家不要介意,并沒(méi)有褒貶,因?yàn)樵鹊囊粝淇赡芫褪且粋€(gè)組合過(guò)程,調(diào)整了 怕是也沒(méi)有得法,整個(gè)一個(gè)唱響管,現(xiàn)在可以是一個(gè)合格品了]. 1)前面我們?cè)?jīng)說(shuō)過(guò),要使雙峰對(duì)稱(低點(diǎn)峰稱為F1,谷點(diǎn)稱為F,高點(diǎn)峰稱為F2)。

一般地說(shuō):如果F1低于F2,低端響應(yīng)跌落大,低音不夠舒展,力度變差。

           如果F2低于F1,重放下限頻率升高,且往往出現(xiàn)波峰,瞬態(tài)變差。

           *且只有在兩峰對(duì)稱時(shí)瞬態(tài)響應(yīng)最好*

找一段大提琴獨(dú)奏曲,(比如巴赫六首無(wú)伴奏大提琴組曲)大提琴C弦(最低音弦,第四弦)是低音C.它的振蕩頻率就在80H左右.

主要判斷C絃音的絃震動(dòng)尾音,如清晰可辯,說(shuō)明瞬態(tài)較好.

箱體比較大(小箱80H以下衰落較大,比較沒(méi)有什么必要)的朋友再放一段鋼琴獨(dú)奏,聽(tīng)一聽(tīng)鋼琴的絃和鋼琴體的共鳴余音.

2)放一段女聲請(qǐng)唱,聽(tīng)一聽(tīng)是不是過(guò)于明亮,有沒(méi)有齒音,有齒音就說(shuō)明分音器音頻合成后有凸起,這時(shí)可將分頻點(diǎn)拉開(kāi)一點(diǎn),變成-6DB交叉,使合成曲線凹陷一點(diǎn).

現(xiàn)在,我零零星星的就講完了.

大家仔細(xì)研究一下[惠威試音碟],每一段都是有所指.對(duì)試音還是有幫助的.

祝大家的音箱好聲,靚聲從音箱始!

附記.

下面的幾個(gè)頻段將會(huì)對(duì)統(tǒng)調(diào)有極大的幫助:

80Hz以下:

80Hz以下主要是重放音樂(lè)中以低頻為主的打擊樂(lè)器,例如大鼓、定音鼓,還有鋼琴、大提琴、大號(hào)等少數(shù)存在極低頻率的樂(lè)器,這一部分如果有則好,沒(méi)有對(duì)音樂(lè)欣賞的影響也不是很大。這一部分要重放好是不容易的,對(duì)器材的要求也較高。

重放不好,反而影響主要頻段的效果。

80-160Hz:

在80-160Hz頻段的聲音主要表現(xiàn)音樂(lè)的厚實(shí)感,音響在這部分重放效果好的話,會(huì)感到音樂(lè)厚實(shí)、有底氣。這部分表現(xiàn)得好的話,在80Hz以下缺乏時(shí),甚至不會(huì)感到缺乏低音。如果表現(xiàn)不好,音樂(lè)會(huì)有沉悶感,甚至是有氣無(wú)力。

300-500Hz:

在300-500Hz頻段的聲音主要是表現(xiàn)人聲的(唱歌、朗誦),這個(gè)頻段上可以表現(xiàn)人聲的厚度和力度,好則人聲明亮、清晰,否則單薄、混濁。

800Hz:

800Hz這段一般設(shè)備都容易播好,但是要注意不要過(guò)多。這段要是過(guò)多的話會(huì)感到音響的頻響變窄,高音缺乏層次,低頻豐滿度不夠。

1000Hz:

kHz是音響器材測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)參考頻率,通常在音響器材中給出的參數(shù)是在1 kHz下測(cè)試。

1200Hz:

1.2kHz可以適當(dāng)多一點(diǎn),但是不宜超過(guò)3dB,可以提高聲音的明亮度,但是,過(guò)多會(huì)則聲音發(fā)硬。

2000-4000Hz:

分頻點(diǎn)正好落在2K-4K,對(duì)聲音的亮度影響很大,這段聲音一般不宜衰減。這段對(duì)音樂(lè)的層次影響較大,有適當(dāng)?shù)奶嵘梢蕴岣呗曇舻拿髁炼群颓逦龋窃?kHz時(shí)不能有過(guò)多的突出,否則女聲的齒音會(huì)過(guò)重。

4k-8k:

這段頻率最影響語(yǔ)音的清晰度、明亮度、如果這頻率成分缺少,音色則變得平平淡淡;如果這段頻率成分過(guò)多,音色則變得尖銳,人聲聽(tīng)感不舒暢。

再望上就是單元的問(wèn)題了,不再細(xì)究。

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