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                                                          揚聲器發展歷程及應用全解析

                                                          揚聲器又稱“喇叭”。是一種十分常用的電聲換能器件秒速赛车计划,在發聲的電子電氣設備中都能見到它。揚聲器在音響設備中是一個最薄弱的器件秒速赛车计划,而對于音響效果而言秒速赛车计划,它又是一個最重要的部件秒速赛车计划秒速赛车计划。盡管是如此簡單的一個器件,它的發展也不是一蹴而就的秒速赛车计划,而是經過了漫長的研究和無數人的心血,逐步走向成熟和進步。發明揚聲器是為了能夠讓“原音重現”,不過盡管經過了無數科學家的努力,這個目標至今仍未完全達成,反而是不同的發聲方式,不同的制造方法與材料運用,使得喇叭百花齊放秒速赛车计划,成為音響世界中最輝煌燦爛的一塊園地秒速赛车计划。揚聲器分為內置揚聲器和外置揚聲器秒速赛车计划。外置揚聲器即一般所指的音箱,內置揚聲器是指MP4播放器具有內置的喇叭。揚聲器的種類很多,按其換能原理可分為電動式(即動圈式)、靜電式(即電容式)、電磁式(即舌簧式)、壓電式(即晶體式)等幾種。

                                                          電動式揚聲器
                                                          ? ? 電動式揚聲器是Ernst W. Siemens (Siemens & Halske公司創始人)于1874年1月20日申請的揚聲器原型專利。此種揚聲器是讓帶支撐系統的音圈處于磁場中,以便使振動系統保持軸向運動。當時主要用于繼電器而不是揚聲器領域。1877年12月14日, Siemens申請了號筒專利,在一個移動的音圈上面附著一個羊皮紙作為聲音輻射器,羊皮紙可以制成指數型錐體形狀,這是第一個留聲機時代的號筒實型。




                                                            1898年,英國Oliver Lodge爵士進一步依照電話傳聲筒的原理發明了錐盆喇叭,與我們所熟悉的現代喇叭十分類似,這個發明決定了現在99%的現代動圈揚聲器的結構Lodge爵士稱為“咆哮的電話”。不過這個發明卻無法運用,因為直到1906年Lee De Forest才發明了三極真空管秒速赛车计划,而制成可用的擴大機又是好幾年以后的事,所以錐盆喇叭要到1930年代才逐漸普及起來秒速赛车计划。



                                                            又過了整整25年,20世紀20年代,無線電廣播出現。C. W. Rice 和E. W. Kellogg發表了劃時代的論文“新型非號筒式單元”,詳細介紹了直接輻射式揚聲器,利用這個理論設計的Radiola 104音箱風靡美國。



                                                            在過去的幾十年間,電動式揚聲器的基本原理沒有變化秒速赛车计划,只是改進了設計細節及零件。頻響范圍動態范圍等方面較老產品有了長足的發展。電動式揚聲器以結構簡單秒速赛车计划,音質優秀秒速赛车计划,成本低,動態大已經成為目前市場主流。

                                                          靜電式揚聲器
                                                            靜電揚聲器是利用加到電容器極板上的靜電力而工作的揚聲器,就其結構看,因正負極相向而成電容器狀,所以又稱為電容揚聲器。揚聲器作為一個電聲換能器件秒速赛车计划,我們就不得不從人類懂得電與聲的轉換關系開始說起。早在1837 Page就開始應用電磁體發聲。但人類真正知道電與聲轉換的神奇是在1876年2月14日秒速赛车计划,Alexander Graham Bell提出了歷史上最重要的一份專利“電話”之后,該項發明讓人類的聲音從此可以傳到比叫喊更遠的地方秒速赛车计划。電與聲的轉換關系從此后深入人心秒速赛车计划,研究的人也就越來越多。


                                                          貝爾




                                                            為了更好的回放記錄被記錄下的聲音,1910年,S. G. Brown將驅動力和振膜分離,發明了armature'電樞耳機。而在1910年,Baldwin 又發明了balanced armature平衡電樞耳機秒速赛车计划。電樞式耳機是在一個U型的磁鐵的中間架設可移動鐵片(電樞),當電流流經線圈時電樞會受磁化與磁鐵產生吸斥現象,并同時帶動振膜運動。1917年,Wente 和Thuras設計了電容式麥克風。到了20世紀30年代中期,根據電容式麥克風原理,靜電揚聲器面世。

                                                            1927年3月秒速赛车计划,Lee首先獲得靜電揚聲器的美國專利。1928年,Toulon公開過一款圓型鋁振膜和雙圓型固定電極的靜電揚聲器秒速赛车计划;1929年,Danman在《關于揚聲器及其發展》的論文中,開始靜電揚聲器的學術討論;同年秒速赛车计划,《無線電和無線電評論》對靜電揚聲器的結構作出分析;1930年,Hanna提出靜電揚聲器的理論模型秒速赛车计划秒速赛车计划,認為:由于穩定靜電場的作用秒速赛车计划秒速赛车计划,靜電揚聲器振膜在每單位電壓作用下所受的靜電力,是電容和負電容的相似函數;1931年,Vogt提出一種用鋁錳合金制作靜電揚聲器振膜的結構秒速赛车计划;同時,Meyer報告了當時在諧振狀況下的測量結果:電磁式揚聲器的效率為7~8%,電動式揚聲器的效率為l%,靜電式揚聲器的效率為2%; Gesell分析了靜電揚聲器等揚聲器的生產成本。1963年,英國聲學制造公司(現名Quad聲電公司)研制出全頻帶的ESL-63型靜電揚聲器秒速赛车计划。

                                                            近幾十年,靜電揚聲器也取得了長足的發展秒速赛车计划。荷蘭飛利浦公司的“光電耦合器阻抗匹配電路”,解決了靜電揚聲器與低阻輸出放大器的匹配問題秒速赛车计划。 德國EWD公司采用“壓電聚合物的帶狀振膜”,該膜在使用中,采取沿螺旋型繞制在圓筒表面,可以構成聲波導或聲傳輸線。 日本SONY公司的“復合疊層高聲壓靜電揚聲器”采取“固定電極——振膜——固定電極——振膜”技術方案,解決了靜電揚聲器面積較大的缺點?秒速赛车计划!氨桨?秒速赛车计划、噻吩等高分子材料單體合成表面高阻抗振膜”主要解決防潮問題秒速赛车计划。 我國SHT公司的“圈式振膜”是周圍為低阻秒速赛车计划,中間為高阻的新型振膜;耐壓超過10KV的“塑封式固定電極”秒速赛车计划;大幅度提高聲壓級的“網狀連接點式固定電極”秒速赛车计划;厚度2~12μm,以“聚脂——合金——苯胺”形式構成的“復合式振膜”;以及高效非金屬化的“全塑靜電揚聲器”等。

                                                            靜電單體由于質量輕且振動分散小,所以靜電揚聲器工作于中高頻段,音質輕盈細致,富有特色,很容易得到清澈透明的中高音秒速赛车计划。但是它的效率不高,聲壓輸出低,動態小,成本較為昂貴也是其弱項。

                                                          帶式揚聲器
                                                            在電動式揚聲器、電磁式揚聲器技術逐漸成型期間,人們開始明白了理想的換能器應當使用可以通過電流的薄片振動膜,大家開始構思帶式揚聲器。





                                                            1923年1月,Siemens Halske的Schottky和Gerlach申請了第一個帶式揚聲器專利秒速赛车计划秒速赛车计划。

                                                            1940年末,一位年輕的加拿大發明家Gilbert Hobrough使用擴大機時,一時大意在音樂播出中拆下喇叭線,并讓發熱的導線靠近電線的接地端秒速赛车计划。這是很危險的動作,但Hobrough驚訝的發現電線開始拌動,并發出音樂聲,這個“具有增益的金屬線”不久后才明白是靜電效果秒速赛车计划。Hobrough進一步研究,才知道1910年左右已經有人提出這個問題,1925年在磁場內使用導電金屬片的喇叭已經于德國取得專利,當時人說這是帶狀喇叭。1920年與1930年代分別有兩種帶狀喇叭上市,不過曇花一現很快就沉寂了。

                                                            帶狀喇叭的原理是在兩塊磁鐵中裝設一條可以震動的金屬帶膜秒速赛车计划,當金屬帶通過電流,就會產生磁場變化而震動發聲。在Hobrough重新發現帶狀喇叭時,Quad創辦人Peter Walker也在英國推銷一種號角負載的帶狀高音,這個高音并不成功,反而是1960年左右英國Decca推出很成功的帶狀高音秒速赛车计划。另一種類似的帶狀喇叭Kelly Ribbon由Irving Fried引進美國,他將Kelly高音配上傳輸線式低音而產生不錯的效果。1970年代,Dick Sequerra為金字塔(Pyramid)發展的帶狀喇叭,首次揚棄號角的設計秒速赛车计划。Hobrough發現帶狀喇叭后的三十年中秒速赛车计划,他以經營空中繪圖和靠著自動機械的專利貼補,持續進行研究,終于在1978年發展成功頻率響應低至400Hz仍然平直的帶狀單體(當時產品只能到600Hz),并且不會融化、破碎或變形,失真則只有1%秒速赛车计划。Hobrough與他的兒子Theodore Hobrough還獲得一項專利:與帶狀高音搭配的多丙烯低音所使用的無諧振特殊音箱。

                                                            另外,加拿大HiVi惠威在促進帶式揚聲器的發展上更是功不可沒。1997年,HiVi惠威用釹鐵硼磁體組成平面矩陣磁場推挽驅動秒速赛车计划秒速赛车计划,徹底改進了傳統純鋁帶式揚聲器的振膜強度低秒速赛车计划,需配備阻抗變壓器,輸入功率低秒速赛车计划,壽命短等先天性缺點。2001年,惠威開發了靈敏度高達103dB的專業擴聲用帶式揚聲器R2pro!并且推出了世界上第一款寬輻射角多單元專業系統Pro1808!正式將帶式揚聲器引入到專業擴聲領域。



                                                            帶式揚聲器主要應用于中高頻段,由于其頻響曲線平直,高頻上限極高,有著非常好的瞬態效果,因此可以方便的形成線性聲源。

                                                           海爾式揚聲器
                                                            海爾式揚聲器是1973年美國海爾博士研究和提出的第四種輻射方式。它是很高雅的帶狀喇叭變形物。它是在兩張塑料薄膜之間,上下往復地印刷鋁薄膜導體。有如手風琴式的曲折皺褶,放置在與振膜垂直的強磁場中秒速赛车计划,不使振膜全體同相的作前后振動,而是作與聲波輻射方向垂直的橫方向振動,并與相鄰導體作反方向的振動 對一個皺褶的振動進行研究,就可以知道在最初的半周進入皺褶之間的空氣按菲格(Fresnel,又譯菲涅耳)原理被放出秒速赛车计划,下半周皺褶變寬,使空氣進入其中秒速赛车计划,這就像將乒乓球放在手中按動時球就不會飛到遠處,但將球夾在手指中間,上下擠動使之彈出,就可以飛得很遠一樣。與這一原理相同,力阻抗低的(輕的)空氣,在振膜處被前后推動,按菲格原理,能被很好的吹跑。振膜小時可以有很高的效率,但對低音頻重放困難,低頻下限約為100Hz秒速赛车计划。



                                                            海爾揚聲器制作工藝復雜秒速赛车计划,價格高昂,難以普及秒速赛车计划,只在國外少數著名的大品牌公司的高端產品中看到,如德國ELAC(意力)的Jet氣動式高音,ADAM(亞當)的ART氣動式高音,Burmester(柏林之聲)秒速赛车计划,丹麥GRYPHONG(貴豐),美國Mark Daniel(馬克丹尼)。



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