继续说振膜之形状
之前我们谈了振膜的形状和他的一些特点,今天聊聊振膜形状和声相位的关系。 假如振膜材质相同而形状不同,那么我们很容易得知他们的力学特性不同。力学特性不同,那么声传播相位自然就不同。 在材料力学中我们得知一个结论,在与空气产生摩擦中,所有非平面造型,顺力则软,抗力则刚。 图A这个图说明了,音圈是发力的起点和支点,球盖形振膜向前运动时侯呢,和空气摩擦面小,反之向后大,所以球盖形振膜朝前运动是顺力方向,锥台型振膜则相反为抗力方向。球盖形朝后运动为抗力方向,锥台型则相反为顺力方向。出现这种现象的原因,是球盖形或锥台型的凹面内空气受到造型的压缩,气压偏高,加上音圈动力支点作用。
几何造型不同,就形成了顺力与抗力的差别,也就造成了振膜正负振动幅频的差,锥台型正面幅频>背面幅频,球盖形与锥台型相反。 图B向我们表明蓝色曲线是音源的原始波形,红色曲线是锥盆扬声器系统重放波形。在图形中我们可以看出:锥台型扬声器正面与负面的幅频不一致:正>负。 正负幅频不一致,会造成振膜变形,也可能是扭曲,或颠簸等,再加之时差就构成了分裂振动。分裂振动就造成了各个部位发声的时间差与相位差。
振膜的发声都是按照振膜平面90度切角呈纵向传播。所以,锥台形振膜纵向发声正面为聚焦辐射,球盖形纵向发声正面为散焦辐射。 图C,球盖形正面为散焦辐射,背面为聚焦辐射。锥台形正面为聚焦辐射,背面为散焦辐射。面形正面与背面都是无焦点辐射。 我们的耳朵能听到的直达声,大部分是正面声波,背面声波假如能听到,那么也是反射或折射波。所以振膜正面的声波及其重要。 由于几何形状不同,正面散焦辐射的面积更宽,正面聚焦辐射的面积更窄,无焦点辐射面积无所谓宽窄。辐射面越宽声场越宽,辐射面越窄声场越窄。无焦点辐射的空气质点运动是平均推动的,其能量损耗最小,所以距离每增加1倍衰减3dB;散焦辐射的空气质点运动是分散的,其能量也被分散,消耗要大些,距离每增加1倍衰减4dB;聚焦辐射的空气质点运动理论上是聚能,应该穿透力更强,衰减更小。但实际上声波在聚焦的过程中所驱动的空气质点交叉相撞,声波自身摩擦产生热能被自我消耗,距离每增加1倍衰减6dB。
球盖形,锥台形,平面形,这三类几何形状振膜,物理应用缺陷最多、最大的是锥台形。 当前绝大多数厂家都使用锥台形振膜。这种形状的振膜历史悠久,应用面广,甚至提到高音扬声器,均会出现锥台形状的形象。这使人们觉得,扬声器就应该是锥形的。 严格说锥形或者锥盆提法是不准确的。锥形或锥盆的几何形状是尖顶或尖底,但所有被称为锥盆的振膜既不是尖顶也非尖底,而是平顶或平底,只是一头大一头小。形象说法,约定俗成不纠结。科学严谨的提法应该是锥台形。 锥台形振膜源于西方,迄今已成为扬声器发展的一大天花板,极大地限制了扬声器技术往高水平的发展。
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