58车 > 百科 > 配置多媒体 > 配置及多媒体 >

喇叭

喇叭

目 录

1、 概述

2、 历史

3、 分类

4、 发声原理

5、 发声方式

6、 故障原因

返回目录↑1、概述

1.一种管乐器,上细下粗,多用铜制成,俗称号筒。管乐器,上细下粗,最下端的口部向四周张开,可以放大声音。

喇叭喇叭

 明戚继光《纪效新书·号令》:“凡喇叭吹摆队伍,是要各兵即於行次,每哨一聚。”《二十年目睹之怪现状》第六八回:“忽然耳边听见哈打打,哈打打的一阵喇叭响。”茅盾《色盲》:“喇叭吹出嘹亮的音符,一个个飞来撞着林白霜的耳膜。”

2.一种电声元件。其作用是将电信号转换为声音。也叫扬声器。巴金《灭亡》一:“﹝车夫﹞先按一下喇叭,接着就开起车走了。”魏巍《东方》第四部第十六章:“在这危急的时刻,忽然听见前面左山腿上广播喇叭一阵嗞嗞喇喇地怪响。”

3.喻替人鼓吹、宣传的人。茅盾《子夜》八:“亏你还说韩孟翔够朋友,够什么朋友呀!他是赵伯韬的喇叭。”

返回目录↑2、历史

喇叭喇叭

早在1877年,德国 西门子公司的ErenstVerner就根据佛莱明左手定律,获得动圈式喇叭的专利。1898年,英国OliverLodge爵士进一步依照电话传声筒的原理发明了锥盆喇叭,与我们所熟悉的现代喇叭十分类似,Lodge爵士称为「咆哮的电话」。不过这个发明却无法运用,因为直到1906年LeeDeForest才发明了三极真空管,而制成可用的扩大机又是好几年以后的事,所以锥盆喇叭要到1930年代才逐渐普及起来。

另一个原因是1921年以电气方式录制的新唱片问世了,它比传统机械式刻制的唱片有更好的动态范围(最大到30dB),逼得人们不得不设法改良喇叭特性以为配合。1923年,贝尔实验室决定要发展完善的音乐再生系统,包括新式的唱机与喇叭,立体声录音与MC唱头、立体声刻片方式等,就在这波行动中被发明出来。研发喇叭的重责大任,落在C.W.Rice与E.W.Kellogg两位工程师身上。他们所使用的设备都是当时人前所未见的,包括一台200瓦的真空管扩大机、许多贝尔实验室自己完成的录音,以历年来贝尔实验室发展出来的各种喇叭-像是Lodge的锥盆喇叭雏形、用振膜瓣控制压缩气流的压缩空气喇叭、电晕放电式喇叭(今天叫电离子驱动器),以及静电喇叭。
没多久Rice与Kellogg从众多样式中挑选出两种设计-锥盆式与静电式,这一个决定使喇叭发展方向从此一分而二:传统式与创新式。动圈式喇叭动圈式喇叭是从舌簧喇叭的基础演变而来,在环状磁铁中间有一个圆筒型线圈,线圈前端直接固定纸盆或振膜上,但线圈中通过音频电流,磁场受到变化,线圈就会前后移动而牵动纸盆发声。动圈式喇叭问世之初由于永久磁铁强度难以配合,所以多采用电磁式设计,在磁铁中另外缠绕一个线圈来产生磁场,这种设计曾流行廿年之久。但电磁喇叭有它的问题,比如通过电磁线圈的直流脉冲容易产生60Hz与120Hz的交流声干扰;而电磁线圈的电流强度随音频讯号而变动,造成新的不稳定因素。

喇叭喇叭

1930年代经济大萧条期间,爱迪生 留声机公司倒闭了,其它人也好不到哪去,需要扩大机驱动的喇叭因此推广不顺,老Victorla留声机直到二次世界大战前都还很流行。二次战后经济起飞,各种新型音响配件成为抢手货,锥盆式喇叭再度受到严重考验。这段时间由于强力合金磁铁开发成功,动圈式喇叭由电磁式全部变成永久磁铁式,过去的缺点一扫而空(常用的除了天然磁铁钴以外,还有Alnico与Ferrite磁铁,除了磁通密度外,天然磁铁的各种特性都较优越,近年来高级喇叭则采用钕磁铁)。为配合LP的问世,以及Hi-Fi系统的进展,锥盆喇叭于是在纸盆材料上寻求改革。常见的像是以较厚重材料制造低音单体,轻而硬的振膜当高音;或者把不同大小的喇叭组装成同轴单体;也有在高音前面加号筒变成压缩式号角高音喇叭;甚至有将高音号筒隐藏在低音纸盆后面的设计。1965年英国的Harbeth发明了真空成型(Bextrene)塑料振膜,是材料上的一大进步,这种柔软但阻尼系数高的产品,在KEF与一些英国喇叭上仍可见到。后来Harbeth还发明了聚丙烯塑料振膜,这种新材料有更高的内部阻尼系数,质量更轻,目前仍被许多喇叭采用。工程师设计喇叭时变成有两个思考方向:低音喇叭寻求音箱结构的突破;高音喇叭则进行单体的改良。所以这个时候出现的一些新设计,几乎都是高音单体。比较成功的设计,就属静电喇叭了。静电喇叭前面提到贝尔实验室的Rice与Kellogg实验喇叭,他们制造的静电喇叭大得像扇门板,振膜由猪大肠外包金箔构成(塑料还未为上市)。当真空管的光辉照耀,发亮的金色庞然大物具有催眠作用,加上实验室空气中充满猪肠腐臭味与臭氧味,两位科学家也许会想到「科学怪人」与利用死人耳朵制成的贝尔「记音器」。但开始发声后,它光彩夺目的声音与逼真的音色,简直让大家吓呆了,他们明白一个崭新的时代已经来临了。不过Rice与Kellogg在设计静电喇叭时遇到了无法克服的问题:需要有庞大的振膜才能再生完整的低音,在技术难以突破的情况下,贝尔实验室只得转向锥盆喇叭发展,这一停滞使得静电喇叭沉寂了三十年。1947年一位年轻的海军军官ArthurJanszen受指派发展新的声纳探测设备,而这套设备需要很准确的喇叭。Janszen发现锥盆喇叭并不线性,于是他动手试做了静电喇叭,在塑料薄片上涂上导电漆当振膜,事后证明无论是相位或振幅表现都不同凡响。Janszen继续研究,发现将定极板(Stator)绝缘可防止破坏作用的电弧效应。1952年,Janszen完成商业化生产的静电高音单体,与AR的低音单体搭配,是当时音响迷梦寐以求的最佳组合。1955年,PeterWalker在英国的「无线电世界」一连发表多篇有关静电喇叭设计的文章,他认为静电喇叭与生俱来就有宽广平直的响应,以及极低的失真,失真度比当时的扩大机还低得多。1956年,PeterWalker的理想在QuadESL喇叭上实现了(Quad是以他早年一种扩大机QualityUnitAmplifier-Domestic的缩写来命名),它的准确性被誉为鉴听新标准,不过仍有一些问题待克服:音量不足、阻抗负载令某些扩大机望而生畏、扩散性不足、承载功率也有限。60年代初期Janszen加入KLH公司为KLH-9的上市而努力,由于KLH-9的大尺寸化,解决了QuadESL的问题,一直到当1968年Infinity公司成立前,KLH-9静电喇叭都是最Hi-End的产品。Janszen的成就不仅于此,在他协助下,koss、Acoustech、Dennesen等静电喇叭陆续问世,Janszen企业的首席设计师RogerWest也自立创设了SoundLab公司。

喇叭喇叭当Janszen企业出售时,RTR公司买下生产设备,推出Servostatic静电板,Infinity的第一对喇叭就使用RTR的产品。Janszen公司几经转手,却始终没有消失,今天喇叭王之一-DaveWilson的WAMM巨型系统,里面就用了部份Janszen所设计的静电板。静电喇叭的设计吸引许多厂商投入,比较有名的包括Acoustat、AudioStatic、Beverage、DaytonWright、SoundLab、Stax与MartinLogan等。AcoustatX本身附有真空管扩大机,可以输出高压讯号而不必使用升压器;Beverage2SW除了附有高电压扩大机、控制器,还有一对超低音。由于Beverage2SW两公尺高的振膜装在一个椭圆音箱中,利用声波导板让声音由前方开口均匀传出,可以形成非常立体的音像,它的建议摆位是放在两侧墙边,然后面对面播放。DaytonWright的设计也很特殊,振膜装在以六氟化硫惰性气体密封的塑料袋内,用以增加喇叭的效率与输出音压。最贵的静电喇叭,要属MarkLevinson的HQD。每一声道使用两具Quad静电喇叭,加上一个改良的带状高音与一个24吋的低音增加频率两端延伸,配上三台MarkLevinsonML-2后级与电子分音器,要价15,000美金,当时真的是天价。MartinLogan为解决大片振膜产生低音的问题,近年来混和锥盆低音的一系列设计获得很大成功,再加上延迟线、声学透镜、波浪状振膜等新技术的引进,让静电喇叭越来越可亲,相信它还会继续的存在。 [1]

返回目录↑3、分类

带状喇叭 喇叭喇叭

1940年末,一位年轻的加拿大发明家GilbertHobrough使用扩大机时,一时大意在音乐播出中拆下喇叭线,并让发热的导线靠近电线的接地端。这是很危险的动作,但Hobrough惊讶的发现电线开始拌动,并发出音乐声,这个「具有增益的金属线」不久后才明白是静电效果。Hobrough进一步研究,才知道1910年左右已经有人提出这个问题,1925年在磁场内使用导电金属片的喇叭已经于德国取得专利,当时人说这是带状喇叭。1920年与1930年代分别有两种带状喇叭上市,不过昙花一现很快就沉寂了。带状喇叭的原理是在两块磁铁中装设一条可以震动的金属带膜,当金属带通过电流,就会产生磁场变化而震动发声。在Hobrough重新发现带状喇叭时,Quad创办人PeterWalker也在英国推销一种号角负载的带状高音,这个高音并不成功,反而是1960年左右英国Decca推出很成功的带状高音。另一种类似的带状喇叭KellyRibbon由IrvingFried引进美国,他将Kelly高音配上传输线式低音而产生不错的效果。1970年代,DickSequerra为金字塔(Pyramid)发展的带状喇叭,首次扬弃号角的设计。Hobrough发现带状喇叭后的三十年中,他以经营空中绘图和靠着自动机械的专利贴补,持续进行研究,终于在1978年发展成功频率响应低至400Hz仍然平直的带状单体(当时产品只能到600Hz),并且不会融化、破碎或变形,失真则只有1%。Hobrough与他的儿子TheodoreHobrough还获得一项专利:与带状高音搭配的多丙烯低音所使用的无谐振特殊音箱。不过他们以JumetiteLab为品牌所制造的喇叭,一心想以较低价格提供给大家使用,在市场上却没有红起来。后来包括加州柏克莱的VMPSAudio、爱荷华市GoldRibbonConcepts、麻州的ApogeeCorporation,都发展出比JumetiteLab频宽更大的带状喇叭系统。

GoldRibbon制造了频宽最大的带状驱动器(200Hz-30KHz),它们不是用铝,而是以厚度仅1微米(百万分之一公尺)的金制成振膜。不过最成功的,却是Apogee公司。身兼艺术经纪人与音响玩家的JasonBloom,加上他的岳父LeoSpiegel-一个退休的航空工程师,共同组成Apogee。它们用古典带状驱动器负责中高音,100Hz以下使用另一种准带状驱动器,近年来也加入锥盆低音作混和设计,评价都相当的高。另外有一个带状喇叭家族的远亲-BES(BertagniElectroacousticSystem)脉动振膜喇叭。BES跟典型的静电喇叭或Magneplanar平面喇叭一样,都有一个开放的架子与一块平面振膜,声音向前后辐射。不过BES不是很薄的金属板,而是厚度不一的泡沫塑料,外表有点像立体地图。BES的设计使振膜表面有多种谐振模式,振膜的不同部份在不同的频率部份振动,振动的方式不是机械活塞式,倒像随着宽广音频而均匀振动的音叉。BES的设计引起很大争议,最后当然就不了了之了。平面喇叭在带状喇叭演化的过程中,衍变出一种平面动态喇叭,也称为假带状喇叭,它的问世要归功于美国3M的工程师JimWiney。JimWiney原本是业余音响爱好者,他很喜欢静电喇叭,但又觉得KLH-9太过昂贵,应该有办法降低成本才对。有天他获得灵感,他发现用于冰箱门边的软性陶片磁铁,质量轻、成本低、切割制造容易,很适于做磁性结构。这种磁铁可均匀的驱动扁平、宽大的整个振膜表面,可用在双极辐射型态的塑料振膜喇叭。JimWiney设计的喇叭振膜上有许多细小的金属导线,金属线接收来自扩大机的讯号,并配合永久磁铁的磁场产生吸、推作用。1971年,Winey正式推出新型态的喇叭,起初命名「静磁」(Magnestatic),后来改名为「平面磁」(Magneplanar)。Magneplanar上市后得到很大的回响,包括Strathearn、wharfedale、JVC、Cerwin-Vega、Thorens等公司纷纷发展不同型态的平面动态喇叭,其中最有名的是Infinity。Infinity推出的QuantumReferenceStandard附有双扩大机与电子分音器,它不是用一整块振膜,而是由许多小振膜组成。QRS高两米,宽一米,一共有20个高音单体,其中13个向前,其余向后,垂直成一直线排列。中音则有三个单体,也是垂直排列。加上一只15吋低音,使得QRS可以发出极为震撼的音量,频率也超出可闻范围。后来的EMIT高音(ElectroMagneticInduction)与EMIM中音,也是一种平面振膜,与后来Genesis所用的高音已经不太一样,Genesis的高音可以视为带状单体与平面单体的混合设计,而中音部份Genesis的大喇叭都采用带状单体,与Infinity分道扬镳。不过我们可以看到Infinity从IRS所建立的巨型喇叭架构,这么多年来仍是Hi-End扬声器的最高典范。平面喇叭也有其限制,它的磁结构使得只有磁场的边缘通量能与振膜上分布的「音圈」相互作用,因此效率都不高,到目前这个现象能然存在。再一方面,平面喇叭所用的振膜比静电喇叭或带状喇叭都来得重,因此会限制它的频宽,过去只有Audire一家公司使用全音域的平面驱动器,连Magneplanar自己的喇叭后来都改采带状单体的中高音,加上平面振膜低音组合而成。Burwen与日本山叶曾利用平面振膜制成耳机,Pioneer则放弃磁性平板,改用高分子聚合物来制造耳机,但这些产品似乎都没有获得肯定。海耳喇叭非传统式喇叭中最成功的要属海尔式设计,就在Winey完成第一个平面动态喇叭后不久,德国物理学家海尔(OskarHeil)研究出一种很高雅的带状喇叭变形物,他称为气动式变压器(AirMotionTransformer)。

海尔的发明与平面动态喇叭很像,使用一层很薄的塑料振膜,上面覆以导电的铝制「音圈」。不过海尔式喇叭的振膜不是拉紧的,而是打褶的、松松的挂在架子上,因此导线音圈位于一堆垂直磁铁的间隙内,当磁力交替挤压弯曲皱褶的振膜,再将它们推开,空气就随着音频而挤压发声。这样的设计有很高的效率,振膜上的强大磁力可降低有效质量电抗或音频阻抗,这也是「气动式变压器」名称的由来。事实上这种喇叭就是声音变压器,跟号角一样,较低的有效质量使它的高频可以往上延伸,普通的海尔驱动器有300Hz-25kHz的频宽,完全不需要等化。虽然海尔博士对自己的设计信心满满,认为自己的喇叭才是合理,别人的喇叭都是奇特,但因为制造品质掌控不佳,低音单体的配合又过于简陋,所以海尔喇叭逐渐淡出市场。会冒火的离子喇叭当贝尔实验室的Rice与Kellogg面对许多未知时,称为响弧(SingingArc)或环形放电喇叭的怪物,大概是最令人敬畏的。早于1920年代,无线电技术员就发现,用来调变发射机的高压电讯号有时会形成蓝色的球状发亮气体,广播的声音会从发亮的球体传出来,声音不大但很清楚,有人形容:简直很火舌一样。Rice与Kellogg并没有认真去研究这个现象,因为这种发音装置频宽不足,还会发出大量臭氧。1940年代,法国核物理学家SiegfriedKlein再度发现此现象,并尝试开发新的喇叭,1950年他替新产品命名为「离子喇叭」。这种设计没有机械谐振,没有质量,有无限的顺服性,似乎是喇叭的一大突破。英国的Decca、法国Audax、德国Telefunken、英国Fane与日本Realon都纷纷投入离子喇叭的研究,但首先商业化上市的却是美国Dukane(ElectroVoice),它们在1962年推出名为Ionovac的新产品,后来改由AmericanAudioCom.生产,持续了很长一段时间。至于SiegfriedKlein本身并未参与生产,他继续研究,神奇的离子喇叭犹如烛光一样,可以朝它用力吹气而丝毫不损音乐播放。离子喇叭的另一优点是效率很高,105dB的音压只需10瓦的扩大机即可达成,频率响应也可降至1000Hz左右。SiegfriedKlein的设计由德国Magant生产,但美国禁止出售,因为臭氧量超过标准,而且另一个HillPlasmatronic的品牌也威胁Magant独占地位。雷射物理学家AlanHill所设计的Plasmatronic喇叭原理与SiegfriedKlein的离子喇叭相同,使用一只装有特殊气体的石英管产生放电现象,使空气电离而发出声音,最简单的说,它们的发声过程好象是闪电过后的雷鸣现象。这种喇叭高频特性极佳,但石英管寿命有限(每隔几个月就要补充氦气),成本又高,使用上并不方便。Hill的离子喇叭频率从700Hz-20kHz,在10呎外仍有90dB的音压,低音则交给传统锥盆喇叭处理。这对喇叭有完美的相位与振幅线性,失真小于1%,可惜售价高达一万美元(附赠A类扩大机一部推动高音,并且有电子分频器),想当然的没有几个人购买。不过Hill与Magant的离子喇叭,仍在市场上存在许久。真正的锥型喇叭1985年由Ohm所推出的Walsh,其创意足以和BES相提并论,也是第一对真正的锥型喇叭,不但用锥型单体,喇叭本身就是个锥型。Walsh只用一个单体处理20Hz-20kHz的广阔频率,锥型驱动器放在音箱顶端,音圈和磁铁在上面,振膜朝向音箱内部。Walsh以管制的分解方式工作,频率上升时,对音圈起反应的纸盆范围缩小;频率较低时纸盆活动范围增加。

未达到此一目标,纸盆由数种不同材料的同心环组成,同心环的作用等于低音滤波器。环越大,处理的频率越低,最低的频率使整个纸盆运动;高频则只用很轻的振膜维持,以阻尼的方式维持频率响应平直。这种设计不论相位或振幅都有很好的线性,最主要是它能180度发声。另一个锥型喇叭的典范,是德国mbl的101喇叭。1975年左右,一家计算机仪控公司老板Meletzky发现,球面单体最能符合他的理想,球型单体的振膜大于传统喇叭单体,更能仿真出自然乐器在空间中的表现。于是他结合柏林大学的两位教授以铝片作成百褶裙状的圆形单体,这个称为100的产品并没有正式上市。1987年mbl以碳纤维当材料,制造了可以360度发声的中高音单体,再加上许多铝片黏合成的葫芦状低音,推出令人惊讶的101喇叭。还有一种Orthophase喇叭,在整片塑料膜上黏附很轻的铝带,然后放在强磁场中,铝带通电而产生震动发声。

号角喇叭 喇叭号角喇叭

1919年,美国 物理学家ArthurG.Webster发明了指数型号角喇叭,由于高达50%的效率(一般的动圈式喇叭的效率只有1-10%,Klipsch的号角喇叭效率约为30%),很快就被普遍运用在剧院、体育场等需要大音量的场所。号角喇叭最大的特色就是效率高,一点点功率就能发出极大的声响。它的缺点则是不利于低频回放,如果要回放低频,需要有很长的号角,以回放50Hz频率为例,号角的开口直径要两公尺,长度则要大于五公尺才行。1940年美国工程师PaulW.Klipsch设计了一种体积较小适合家庭用的折叠式低音号角扬声器,利用房间角落装置驱动器,把房间的墙壁当成一个超大的号角,在Klipschorn庆祝五十岁生日时,这型喇叭仍然老当益壮的继续生产中。1927年就创立的AltecLansing公司是另一个号角喇叭的传奇,1956年所推出的A7「剧院之声」,到现在仍有人捧场。1932年成立的英国Vitavox,在1947年推出可媲美Klipschorn的CN191号角喇叭,频率响应已经可达20Hz-20kHz,目前也仍在预约生产中。号角喇叭的特性会因号角长度、形状与使用的材料不同而有所差异。从早期的铁制、铝、锌号角,逐渐演变而有塑料、水泥、木头号角、合成材料号角等多种材料。设计得当,可以把号角喇叭音质较不细致的问题做部份解决;设计不当,甚至会有吼声效应出现。号角按照形状可分为双曲线型、抛物线型、指数型和圆锥型等,其中指数型号角最常被使用。有些号角的指向性过强,还必须在前端加挂音响透镜(AcousticLens),以增加声音扩散的角度。一些简化的折叠号角陆续被提出,有些设计以短的号角和房间墙壁加强喇叭背面所发出的低频,同时直接从锥盆前方发出中、高音,这种背后负载的折叠式号角喇叭通常都有不错的效果。目前的号角喇叭多半搭配锥盆式低音使用,由于号角通常效率都在100dB以上,所以运用上并不是那么容易,比较成功的厂商有JBL、Electro-Voice、北欧的Einstein、法国Jadis(独特的Eurythmie11足可留名青史)、美国Westlake,以及意大利Zingali等。气垫式喇叭除了单体本身的改良,从五○年代开始,工程师也在音箱上动脑筋,希望用同样的单体就能表现出更好的效果。
其中最著名的设计有两种,一种是气垫式喇叭,一种是传输线式喇叭。

气垫式喇叭 喇叭气垫式喇叭

1958年立体声唱片问世,音响进入立体世界,喇叭不像唱头等需重新设计,消费者多买一只同型喇叭就可以了。但也正因如此,体积庞大的喇叭不再受到青睐,大家需要小巧又有足够低频的新产品,气垫喇叭应运而成。造成气垫喇叭流行的背后功臣,应该是晶体扩大机,他提供了不发热的大功率,来应付气垫式设计带来的低效率问题。气垫喇叭同时也是大功率扩大机的幕后原凶,七○年代许多人都有这样的观念;不是大出力扩大机就不好,不是气垫式喇叭就不够高级。

气垫式也就是密闭式的一种设计。当单体运动时,如果背波传到前方,会造成低频讯号抵消,所以有无限障板的概念产生。一个密闭的箱子也可以当作无限大障板,使前、后波彼此作用的机会降到最低。低音反射式则是无限大障板的衍生设计,由于锥盆的尺寸大小与共振频率会限制喇叭的低频表现,所以在装一个具有开口的音箱可延伸低频响应。开口的大小由音箱体积和单体的共振频率所决定,当音箱反射发声相移,使开口和锥盆发出的低频相同而产生加强效果。

1954年AR的创办人EdgarVillchur推出气垫式喇叭,改善一般密闭式音箱的刚性空气导致低频快速衰减的问题。动圈式单体通常是由锥盆与音圈构成,锥盆边缘由弹性物质支撑,这使得它无法有自由空气振动频率。如果在气密式音箱中塞满吸音材料,扬声系统会产生有比单独驱动器还高的振动频率,EdgarVillchur把自由空气振动频率约10Hz的单体装到1.7立方呎的气密音箱中,扬声器共振频率提高为43Hz。这种设计一方面使系统的失真大为减少,一方面还能发出深沉的低频,缺点则是效率大为降低。

传输线式喇叭   喇叭喇叭

传输线式喇叭最早称为迷宫式设计,喇叭单体被装在音箱的一端,透过一个复杂而且很长的调协信道,单体的背波从另一端的开口被扩散出来。第一个迷宫式设计是BanjaminOlney在1936年为Stromberg-Carson所设计的,他将一个共振频率为50Hz的单体装入迷宫式音箱中,结果其共振频率降到40Hz,并且在40Hz的半波75-80Hz获得增加,从而产生良好的低音。但他同时发现响应曲线产生不少峰值,这些峰值来自音箱信道本身的共鸣,于是他在信道里铺设吸音材料与导板,把150Hz以上的频率在开口处截止。迷宫式设计可以获得良好的低频延伸,但它的制作麻烦,又比不上经济的低音反射式获致做简单的密闭式有竞争力,所以五○年代Carson再度推销迷宫式设计,仍然没有成功。等到六○年代中期迷宫式喇叭重出江湖时,它有了新的名字-传输线式喇叭。

传输线式可以说就是在信道中塞满阻尼物的迷宫式,其理论是由英国布拉福特技术协会(BradfordInstituteofTechnology)的A.R.Bailey教授所提出来。他认为低音反射式音箱由于急遽的低频衰减,容易导致铃振,就像用电子方式突然的把低频切掉。如果在扬声器背后设计一个无限信道可以吸收背波的反射,就能消除扰人的驻波,所以他用长纤羊毛等吸音阻尼物来替代无限的信道,极低频的音波波长较长而可以从信道口逸出,增强了喇叭的低频效果。Bailey教授的设计一度被许多厂商采用,包括IMF、Infinity、ESS、Radford等,它们有的是把信道当成增强低音之用,有些则专做阻尼之用。迷宫式的出口截面积通常等于或大于单体振膜的面积;传输线式的信道是逐渐缩小,出口截面积小于振膜面积。

英国RobertFris曾推介一种传输线的变体设计,名为「分离耦合抗共鸣线」DaLine(DecoupledAnti-resonantLine),这种设计号称没有共鸣现象,而且可以使用小尺寸的单体而获得良好的低音,也比大尺寸单体有更好的瞬时效果。目前并没有标榜以DaLine设计的喇叭,不过一些低音反射式音箱却从这里得到灵感而进行改良。习惯于密闭式或低音反射式设计的人,对传输线式设计一直有意见,传输线式较大的体积、复杂的结构,以及难以预期的效果,也阻碍了他的发展。目前生产传输线式较有名气的厂商,只剩英国TDL(前身就是IMF)与PMC,PMC以传输线式成功的设计了录音室鉴听喇叭,再度引起大家对传输线式的兴趣。

全音域喇叭
喇叭喇叭

喇叭单体从单一的全音域设计,逐渐发展成多音路设计,工程师发现到不同频率单体间有许多衔接的问题,包括分频点、分频斜率、灵敏度、相位等都可能产生误差,于是有两种新的思考方向被提出来,一种是全音域喇叭,一种是同轴喇叭。英国Goodmans曾请E.G.Jordan设计AXIOM80单体,是针对录音鉴听所设计的,也是全音域单体的长青树。Jordan与另一位英国人Watts在1964年组成了JordanWatts公司,当时所推出的ModelUnit单体一直持续生产了20多年。这个单体采用十公分的金属振膜,铍青铜制的音圈,以及方形的框架,非常有特色。1975年JordanWatts推出的flagon花瓶状全音域扬声器,一直到今天还在生产,是少数像艺术品的喇叭。1932年创立的英国Wharfedale,在二次大战前后也推出不错的全音域单体,1958年老板换人后,开始往计算机等尖端科技发展,放弃了全音域单体的发展。英国另一家Lowther倒是始终坚持,60多年来一直浸淫于全音域单体领域中,它们单体的特色是白色独立边缘、中心均衡器等,现在台湾仍可买到它们的产品。

日本方面有多家全音域单体制造商,一度与Pioneer、Onkyo并称为扬声器三大老铺的Coral,曾推出20公分大的全音域单体。Diatone在1946年成为战后最早生产全音域喇叭的公司,它们采用OP磁铁得到很大成功。1947年与NHK合作开发了P-62F单体,作为广播鉴听之用,之后改款为P-610,整个系列畅销将近40年,成为日本音响史上的一个传奇。在庆祝50周年前夕,Diatone曾推出限量纪念产品,造成一阵小小的轰动。1973年因石油危机而脱离Foster电机独立的Fostex,曾推出许多有创意的产品,如双锥盆全音域单体、生物振膜单体等,它们也推出全世界最大的低音单体EW800(80公分)。

同轴喇叭 喇叭喇叭

Guy.R.Foundtain于1926年成立Tannoy公司,1947年所设计的LSU/HF/15L单体,是38公分大的两音路同轴设计,这颗单体开启了同轴喇叭的新纪元。1953年Tannoy开始以同轴单体制造Monitor15Silver等录音室用鉴听喇叭,获得许多大唱片公司采用,Decca的许多发烧天碟就是这个时代以Tannoy喇叭鉴听录制的。Tannoy的同轴概念来自三○年代全音域点音源设计,构造简单,具有线性的对称与方向性、失真低,音像准确等优点。为了得到足够的低音,Tannoy不断在尺寸上加码,最后把38公分的同轴单体运用在WestminsterRoyal等顶级喇叭上,可产生相当深沉的低频。近年来Tannoy除了设计双音圈同轴单体外,也在高音单体装置了郁金香型导波器,提高频率响应的平顺。在Tannoy70周年庆时,它们推出新的旗舰Kingdom喇叭,中音部份仍采用同轴设计,另外加上超高音与超低音单体,这款喇叭也说明了同轴设计的限制。

Tannoy的最大竞争对手是英国同胞KEF(KentEngineeringandFoundary),它们的动作比Tannoy积极,1984年推出空腔耦合技术(CoupledCaviy),104/2喇叭的独特构思与丰富低频引起许多讨论,这一年它们加入同轴喇叭市场。1989年KEF进一步改良,推出称为Uni-Q的同轴技术,105/3喇叭同时使用空腔耦合技术与Uni-Q单体,表现更上层楼。KEF的Uni-Q单体是在同一个底盘上装设大、小两个磁铁,发音时高音利用低音的振膜当作号角,达到同轴同时的目的;Tannoy的同轴单体并不在同一个平面上,所以并非真正同轴同时。
各种仿同轴的设计纷纷出笼,美国洛杉矶专门制造PA与录音室鉴听用喇叭的Gauss,把高音套上一个碗状的盖子放在低音中间,有不错的评价。德国Siemens也设计了一个同轴单体,把9公分高音单体放在25公分低音前面,再以声学透镜改善扩散角度,七○年代进军剧院市场引起很大话题。

喇叭喇叭 其它类型的喇叭


压电式单体,目前仅见于少数高音使用。所谓压电材料(Piezo-electric),是指施加电压后会伸展、收缩或弯曲的材料,像是酒石酸钾钠(Rochellesalt)、钛酸钡、钛酸盐、锆酸盐等合成物,它们曾被运用在唱头、耳机等组件上。至于用在喇叭上,要等到能轴向伸展的多元氟化乙烯树脂作成,并在两边加以真空气化铝处理过的高聚合体出现以后,才得以实现。这种单体有良好的线性、失真少、瞬时佳,也因为质量轻而能设计成各种形状。它的缺点则是他具有电容性阻抗,有时需要特别设计的转接放大器。

此外还有气阀式扬声器(让空气由受压缩的空气槽流经号角而发声)、感应型、热摩擦型,以及正式商品化的薄膜型等设计。荷兰Philips曾推出一种MFB喇叭,在喇叭箱内装有扩大机与主动性回授组件,把扩大机的回授环路延伸到喇叭音圈。Philips的产品没有成功,倒是让Infinity、Genisis等厂商获得灵感,在低音部份制造了伺服扩大机,降低低音的失真。

返回目录↑4、发声原理

喇叭其实是一种电能转换成声音的一种转换设备,当不同的电子能量传至线圈时,线圈产生一种能量与磁铁的磁场互动,这种互动造成纸盘振动,因为电子能量随时变化,喇叭的线圈会往前或往后运动,因此喇叭的纸盘就会跟着运动,这此动作使空气的疏密程度产生变化而产生声音。

返回目录↑5、发声方式

喇叭喇叭

1、动圈式。基本原理来自佛莱明左手定律,把一条有电流的导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。

2、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。

3、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。

4、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。静电单体由于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。

喇叭喇叭

5、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。
6、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,瞬态响应极佳,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。

7、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。

8、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。 [2]

返回目录↑6、故障原因

喇叭喇叭

1、长时间超负荷驱动喇叭,喇叭会因为过热而把喇叭烧坏,因为线圈的温度升高,使某些结构部份产生熔化,破裂或烧毁,正常使用下线圈的温度就有180摄氏度,不正常使用之下就可想而知了!

2、机械式故障,超负荷的驱动喇叭使得纸盘移动超出范围并和线圈分离,或线圈和线圈座分离,纸盘折边或喇叭支撑圈被扯破,以上任一种情形一旦发生,都可以使喇叭发生故障。当折边或支撑圈被扯破,线圈将会和它们磨擦,因为纸盘组件已不能适当地在中心位置悬吊,小的破裂也许刚开始感觉不出来,但是经过一段时间,当裂缝变大时,喇叭就会跟着坏了。

3、喇叭的故障也可能是以上两种方式的结合,比如功放突然输出一个很大的瞬间能量,这个能量可以是声音突然开大,喇叭就会有一个强烈的振动,使得线圈脱离了磁力间隙,当它回去的时候可能偏心失误就无法回到原位,这样将使整个机械的动作被纸盘带向前方,偏离原始停留的位置,结果纸盘已经不能发出声音,但是能量还继续传送的喇叭的线圈上,线圈双离开了磁力间隙,因为磁力间隙是线圈最好的散热环境,但线圈已离开磁力间隙,那么线圈在继续接收来自功放的信号时,线圈很快就会发热导致烧毁线圈。

喇叭·相关阅读

配置多媒体类其他百科