扬声器鼓纸(CONE PAPER)

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摘要

介绍扬声器鼓纸的断面形状,平面形状,波纹,材料及特性,成型及干燥方法,折环,规格尺寸参考值等。

1.鼓纸鼓纸又叫振动板、纸盆,它是扬声器的主要零件之一。对扬声器的性能和音质有决定性的影响,极端说来没有好的鼓纸就做不成好的喇叭,足见其重要性。

① 鼓纸的形状

Ⅰ)断面形状

鼓纸的断面形状大致可分下图所示的A、B、C三种

扬声器鼓纸(CONE  PAPER)

A是一般形状,各形状性能都不同点,影响其频率特性、高频上限和指向特性。此系依据鼓纸锥体的半顶角(即颈部的开角)来决定。至于高音共振频率,顶角越小越能发挥高频特性,因此A、B、C、三种形状比较,则A比C有利,B则介于两者之间。

其次是鼓纸的指向性,鼓纸是整体作相同的运动(即鼓纸在振动时的前后运动,也叫做活塞运动—Poston Motion),而且在其运动范围内几乎没有多大差别,但是鼓纸的中心部分和周边部分却有不同之处,而产生一种叫做分割运动的现象,而且在高音域的分割振动更严重,它的特点是顶角越大,其指向性也越大。

由以上特点来看,A形的鼓纸高音共振频率高,故适用于单一型振动的全频喇叭,C形鼓纸适用于低音重放之用,又因其深度较深,故多使用在复合型扬声器上,这种复合型扬声器,通常是把高音扬声器或中音扬声器放在低音扬声器内侧空间之内(同轴设计),所以深度越大越好利用。

至于介于A、C中间的B通常适用于中、小型扬声器(中音域、全频域)之用。一般说来在设计或选用鼓纸时,必须依据其性能上的需求,来决定它的深底(亦称内高)、颈部直径、外颈及顶角;但顶角大时深度必然较浅,多适用于低音喇叭形状。

Ⅱ)平面的形状

从鼓纸的平面来看,最多是圆形鼓纸,以立体来看则是圆锥形(Cone)故叫Cone Paper。最初期扬声器,几乎只有圆形一种,其后由于电视、袖珍晶体管收音机、汽车音响等需要,为了配合设计才有椭圆形等其它变形的设计出现,甚至有长方形及超薄形喇叭,就性能来说,椭圆形的确不如圆形,其失真率也比圆形的大了不少,因此HiFi用的扬声器几乎没有不是圆形的。

Ⅲ)波纹(Corruhation)

从振动板的颈部到边缘的凸缘之间的斜面上,有若干凸起和凹下的环形纹横向其间,这些环形纹就叫波纹,通常与鼓纸呈同心圆与同心椭圆的形态,以放射状的方向,一圈一圈的平行于鼓纸的斜面上。波纹有如下图的各种形状。

扬声器鼓纸(CONE  PAPER)

波纹的目的在于缓和鼓纸因分割振动而在高音共振带域所造成的峰谷面,而使频率响应特性变得较为平坦,同时也能增加鼓纸的强度。

分割运动是因鼓纸各部分的个别运动,而发自各个部分的声音,相互辐射干预,由于相对的相位不同而产生高或低的频率响应。这种状态因频率而变化,所以产生高音域特性所在的峰谷状。但是增加波纹可以产生机械的顺性,适当的控制共振状态,减低峰谷面的差距,同时也对鼓纸起补强的作用及减少分割振动。

Ⅳ)鼓纸的材料

鼓纸的材料大致可分为纸(纸浆、纤维)、树脂(聚脂系、酚树脂系)、金属板三种。现在扬声器用鼓纸以纸制造占多数,但号角型扬声器(压缩驱动器),则多使用金属板或树脂系产品来做鼓纸,用以配合实际需要。

扬声器鼓纸(CONE  PAPER)
鼓纸的材质

鼓纸的材质以纸质最多,所谓纸也不是单纯的一种纸浆(Pulp)而已,而是把几种适合扬声器特性的纸浆和其它纤维混合打浆抄纸形成。纸的原材料是以植物纤维为主,根据需要加上毛性的动物纤维,乃至炭等化学纤维、合成纤维以及无机纤维等。因鼓纸必须配合音响性能及各种不同的用途与特性,因此要求于鼓纸的条件亦不一而足。譬如HiFi所需的条件,要求质量要轻,坚韧并有适当弹性,且就其物理的条件比较,其性能如下

a.质量要轻,可以提高效率,过渡特性良好。

b.杨氏模量(Young’s Modulus)要大,可以扩展频宽,过渡特性良好,高音域也可扩展。

c.阻尼要适当:可以抑制分割运动,来以减低高音共振的峰谷面,使频率特性平坦,过渡特性良好。

要想完全满足上列的各种条件,实在是一件困难的事,因此必须研究各种材料的适当配合,而且鼓纸从颈部到edge的斜面部分,也要求不同的厚度,乃至抄纸后涂抹补强高音或降低fo的制动剂,另外在制造鼓纸的方法上,也要考虑要求条件来决定。

Ⅴ)鼓纸的热压成型及干燥方法:

虽然各厂商有其各种不同的方法,但原则上代表性的方法有以下三种:

a.冲压鼓纸(Press Cone)又分为湿式冲压(Wet Prwss)和干式冲压(Dry Press),湿式冲压:它是抄纸后,把经过某种程度脱水后的鼓纸(仍然含有相当的水份)放在加热的模上,经冲压制成形的同时,已经完会干燥脱水。干式冲压这种方法与湿式冲压相对的抄纸后立即脱水,把抄纸型各别放进干燥机加以干燥,然后再进行冲压工程之前再稍予喷湿放进冲床冲压成型。

b.非冲压鼓纸(Non Press Cone)

所谓非冲压鼓纸就是不经冲压的制作方法,所制成的鼓纸,它是抄脱水后连同抄纸模一并放入干燥机内干燥成型,可以做成有厚度的鼓纸,是HiFi用的高级鼓纸,它的特征除具有厚度感外,在鼓纸背面有放射状的凸起的细小波纹,也有把这种叫松压鼓纸。

c.半冲压鼓纸(Semi Press Cone)

所谓半冲压制法是在冲压成型时,在金属模的上模上垫上毡片、布片或橡胶垫片等物,使鼓纸不直接和模具接触,这种作法不仅冲压面细致美观,并且可获得各部分必要的厚度。也有把这种叫半松压鼓纸。

非冲压及半冲压都是制造大口径高级鼓纸的作法,小口径扬声器一般则多用湿式冲压作法。

Ⅵ)鼓纸的凸缘(edge)

鼓纸的凸弧(edge)就是鼓纸的边缘部分,也叫折环,和鼓纸是一体,但在边缘部分有波纹的曲折状态。见下图所示,它分做固定边(亦称纸边Fixed edge)和贴边(亦称布边Free edge)两种。

扬声器鼓纸(CONE  PAPER)

凸缘(折环)的作用有二:

1.支撑鼓纸在一定的位置,有支撑的作用。

2.音圈导电产生振动时,凸缘可以形成鼓纸的直线运动,兼具保持弹性的缓冲作用。特别是(Free edge)使振动系能耐较大的振辐,并可降低低音谐振fo。

定边是鼓纸在抄纸工程的同时制成鼓纸的边缘部分,并与鼓纸连成一体,音圈导电以后带动鼓纸,由于凸缘的支持的作用,保持鼓纸的直线运动,兼可保持适当的弹性,故凸缘部分厚度也比鼓纸本身薄了许多,并且形成波形或圆弧的形状。通常在凸缘上涂抹制动剂(不干胶之类如AD-303AN等),来以防止中音谷的出现,而使得中音域变得平坦。

中音谷即鼓纸从低音域到中音域的某一频率时,大致都呈一体的前后运动,但是到达中音域的某一频率时,鼓纸的凸缘会产生与本体逆向的运动(即反共振现象),因而音压降低,在频率响应特性曲线上出现谷,而且反共振的程度越大,谷幅就越宽,谷底也越深。故在凸缘上涂以适当份量的制动剂(阻尼胶)来抑制反共振,从而减少中音谷的幅度及深度。其次,凸缘部分所占的面积和斜面部分的面积比大时,它的好处是振幅充分,对输入功率的线性良好,但是更易形成反共振,也使中音谷的深度和幅度增加,同时鼓纸的有效振动半径小,效率降低。因此怎样去找出凸缘部分所占面积的最适当的值,就必须从不断的实践中求得了。这种情形对贴边的振动也是一样。鼓纸的凸缘部分与锥体部分不同为一整体,而是需经再加工贴合而成,几乎所有HiFi圆锥形扬声器,都用贴边鼓纸来制造,它和纸边鼓纸扬声器比较优点如下:

a.在额定功率范围内,贴边鼓纸能保持更好的直线运动,比纸边鼓纸的振幅大,但失真率却低。

b.对鼓纸的支撑力更具弹性,并可降低低音谐振fo,而使低音重放下限频率降低,更可减少喇叭所需的体积。

c.可以减少来自凸缘部分的反射声波,而使频率数特性所在的峰、谷面变得平坦,从而获得更平坦的频率特性。

贴边所使用的材料一般有布、织布、橡胶、泡棉、pu等。不但易于成形,而且可因材料之不同,获取所需要的适当弹性及减轻其重量,更无需象纸边那样再涂制剂的麻烦了。

总之,开发设计扬声器时,鼓纸的选择与设计是难关,它对音质及特性有着决定性的影响,故平时多多实践摸索、积累经验。

因扬声器是通用性较强的产品,鼓纸的规格尺寸亦有规范,参考标准见下表

扬声器鼓纸(CONE  PAPER)

附:铝胴体鼓纸胴体的厚度参考表

扬声器鼓纸(CONE  PAPER)

  • 本文由 发表于 2019年11月10日
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