决定耳机质量的要素分析

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耳机分解

以下驱动器是最常见的类型,它的基本工作原理就是,使用金属细线绕制导线线圈,通电后可形成电磁体,与永磁体产生作用力,驱动振膜发声,这是耳机驱动器最基本的原理,利用这个基本原理设计出来的驱动器,均属于耳机驱动器,或者叫动圈驱动器。依据振膜形式,又大致分为2类——球顶驱动器以及锥形驱动器。球顶驱动器一般作为高音单元使用,而锥形驱动器则主要为中音、低音或者全频[宽频]驱动器的主要形态。在了解耳机驱动器之前,我们先看看制造驱动器的元器件

耳机的驱动器之盘架

盆架、音圈和前腔罩[含振膜]

耳机驱动器盆架是必须的,一般采用薄铁片冲压而成。它在此不只是作为盆架使用,通常的设计是将磁体与导磁板放置于盆架中央位置,此时盆架与导磁板和磁体就形成了磁隙,构成了磁路,盆架在此还作为导磁元件使用。

耳机的驱动器之磁体

铁氧体磁体是驱动器设计当中运用最为广泛的磁体,它的主要成分是三氧化二铁,并与其他金属氧化物[氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等]烧制而成,它的优点是来源广泛、成本低廉,不易退磁.随着材料科学的进步,稀土类磁体发展迅速,钕铁硼磁体正是稀土类磁体的一种,它具有极高的磁密度,可达铁氧体7-14倍。

耳机的驱动器之音圈

音圈是驱动器振动系统的核心部分,通电后,即成为了一枚电磁体,与永磁体作用后沿轴方向前后运动驱动振膜发声。音圈的冲程长度、力量、速度等都均会影响到音质。音圈基本由绕线管[线圈骨架]、导线绕制的线圈构成,以及引线和压住引线的压线纸构成。在音圈工作时,会有部分电能转换成热能,音圈的温度可以达到“很烫”的程度。因此绕线管的材质是有要求的,必须耐热。通常使用的是铝箔,铝箔本身也可以用于散热。也有使用耐热塑料、防火纸的。

导线不能是裸线,它表层需覆盖绝缘材料。线圈也是驱动器功率大小的决定因素,“烧喇叭”实际上烧的就是音圈,因为音圈导线烧穿绝缘层而无法工作。绝缘材料能承受的温度越高,音圈能承载的功能就越大.

音圈悬浮于磁隙当中,与之接触的是空气,空气是热的不良导体,提升音圈的承载功能,在磁隙中注入磁性液体能增加散热效率。当然,磁液的作用不仅仅是散热,它也能加大阻尼,对音圈的响应速度以及驱动器的灵敏度均产生影响。

通常的绕制线圈的材料截面都是圆线,因为圆形截面的线材加工是最为简单的,但圆线的效率并不是最高的,圆线音圈会浪费不少的截面空间,而扁线音圈对空间的利用更大,这样就可以在相同体积占用的情况下,实现更高的电磁转换效率,也就意味着更加强大的作用力与反作用力,即控制力可以提高更多。但扁线音圈的成本则非常高,因为扁线难以加工成型.

导线绕制也存在差异。音圈可以绕制成单层、双层、4层甚至多层,绕制方法也存在平绕和连绕两种,不同的绕制会导致不同的电磁转换效率,电感量也会存在差异,导线的总长度对音圈重量也会产生影响,音圈的自重同样也会影响转换效率,转换效率越高的,其高频响应能力也会随之提升。这里只是简单提及,有兴趣请查阅专业资料。

导线导体的材料也各有不同,通常使用的是铜和铝线,铝的密度小,效率高,但铝线的难以焊接,因此出现了铜包铝线,即在铝线表层覆盖铜膜,铜包铝线较好的平衡了材质的加工与自重之间的关系。包铝线被较多的运用于耳机驱动器的设计当中,因为这些驱动器对音圈的自重非常敏感。

耳机的驱动器之振膜

振膜即振动的膜片,可以是金属的,也可以是塑料的,也可以是动植物纤维编织的,这些材料有着不一样的振动特点,也使得采用不同振膜的驱动器能发出不同风格的声音。

从振膜的材料上分类,大致可以分为有机和无机两大类,无机的主要有金属类以及玻璃纤维,有极少数的碳纤维。而有机主要有天然和人工合成两类,人工合成的主要使用各类塑料以及化纤的材料,天然的则包括蚕丝、羊毛等动物纤维,还有棉丝、麻等植物纤维。

随着材料科学以及加工技术的进步,塑料也可以加工成极为轻薄的材料,厚度仅为几微米。大部分的动圈耳机驱动器采用的就是塑料振膜,即便高达数千元的动圈耳机,也主要使用的是塑料振膜,各家的塑料配方虽然不同,但都证明了塑料振膜亦可实现很好的声学性能。塑料刚性较差的特点依然存在,因此大部分耳机用的振膜都进行了加强处理,例如使用大折环、压制螺旋形的强化纹等。

耳机的驱动器之悬挂系统

要让振膜能够沿着设定的路径位移,需要悬挂系统的支持。

悬挂系统的基本作用就是,让振膜沿着轴线方向运动,而不发生偏心,偏心会引发音圈在磁隙中摩擦。悬挂系统还能形成扬声器的顺性,这个顺性决定扬声器本身的谐振频率。还对振膜产生反作用力,使振膜能归复到初始位置。

悬挂系统是扬声器很不起眼的子系统,大家更乐意关注扬声器采用了什么振膜、什么磁体、什么盆架,很少有人关心它用了什么样的悬挂,实际上,它对音质的影响权重不亚于磁

体和盆架,优良的设计,能化腐朽为神奇,有些知名扬声器,看上去相貌平平,没有高科技材料制造的振膜,也没有高磁容量的磁体,其奥秘就在悬挂系统当中。

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