揚聲器的振膜材料
更新：2008-6-24 10:14:31 稿件：中國視聽網(wǎng) 調(diào)整大小:【
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紙盆振膜
這應(yīng)該算是最古老的材質(zhì)了。簡單的說，把紙漿懸浮液流入事先設(shè)計好的盆型網(wǎng)狀模子上，紙漿便沉積其上，將沉積至適當(dāng)厚度的紙漿抄出，再行干燥等后續(xù)加工處理，便成了一個紙盆振膜。而其中紙漿的成份，如纖維的種類、長短，及填料成份，和抄紙的制程及后段處理方式（如風(fēng)干或熱壓等），都會影響最后成品的特性，也直接影響了發(fā)聲特性，這些當(dāng)然就是各家不外傳的商業(yè)機(jī)密了（注1）……。
（注1：多年前曾讀過一篇洪懷恭先生現(xiàn)身說法所寫的一篇有關(guān)紙盆制作的文章，除了浩嘆紙盆所含的學(xué)問博大精深之外，更令我深深佩服洪前輩的研究精神。我在本文中輕描淡寫的幾句話，可是無法道盡多少年來先賢先烈們流血流汗所累積的精髓。）
一般來說，紙盆的聲音特性為平順自然，明快清晰而不神經(jīng)質(zhì)。因為內(nèi)含無數(shù)的纖維相互交織，因此在其中傳遞的能量可以很快被吸收掉，形成很好的阻尼，因此在發(fā)聲頻域的高端造成的盆分裂共振不明顯，滾降的截止帶也就很平順。這可說是一種很好的特性，因為這樣就可以用很簡單的分音器，不需額外的剪裁，系統(tǒng)的整合也就很健康。
另外，紙盆的剛性頗佳，對于瞬時反應(yīng)和聽感的細(xì)節(jié)表現(xiàn)有很好的成績。別看手邊常見的紙張都是軟軟的，在適當(dāng)?shù)男螤詈秃穸认�，紙的剛性是能夠做得很不錯。再者，若設(shè)計和制作得當(dāng)，紙盆可以做得很輕，比最輕的塑料振膜還輕15％以上。雖比起最新的高科技合成纖維材料，紙質(zhì)還是稍重了點，但其實相差不大，因此發(fā)聲效率高。audax的6.5吋紙盆中音pr170系列，效率便高達(dá)100db/w。
紙盆可能的弱點是其特性會隨環(huán)境濕度而變化，因紙吸收了濕氣后其密度會變高（變重）、剛性會變差（變軟），所以發(fā)聲的特性也會受影響。至于這樣的改變是好是壞也很難說，英國的lowther俱樂部成員便宣稱在下雨天時，家里的lowther喇叭特別好聽。
較令人擔(dān)心的應(yīng)該是干濕循環(huán)次數(shù)多了之后，可能會造成材料本身的疲勞，進(jìn)而改變其原本的特性。但君不見許多古董紙盆單元在工作了數(shù)十年后還是照樣唱得很好，所以這種情況應(yīng)該還算輕微而漸進(jìn)，有點像是熟化后進(jìn)入另一個穩(wěn)態(tài)的階段，對我們用家來說應(yīng)該是不成問題才對。
近年來生產(chǎn)的紙盆單元，有一大部分便在這方面有各種改善的方式，使紙盆的特性可以更加穩(wěn)定。常見的有表面涂膜，或是在紙質(zhì)配方上作文章，有些廠家就宣稱他們的紙盆能防水，從某些戶外用的pa喇叭看來，應(yīng)該有相當(dāng)?shù)目?度。當(dāng)然，就像先前提到的，對于這類事情，我們一般人頂多看看熱鬧，要瞧出門道就不是那么容易了。
另外，千萬別把紙盆的悠久歷史和“落伍”劃上等號。若以整體音響產(chǎn)業(yè)的視野來看，紙質(zhì)錐盆喇叭單元所占的比重穩(wěn)居各類單元的首位。不信瞧瞧你家的電視、手提收錄音機(jī)、床頭音響、計算機(jī)……等等，是不是大部分都采用紙盆單元的小喇叭？你說，嗐！這些東西怎么能跟我的高科技high-end喇叭相比！但換個角度看，若這些“次級品”都換用非紙盆單元，保證更難聽，而且更貴。這是因為紙盆這種材料可說已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，所以能夠獲得很好的成本效益比。再者，更有許多經(jīng)得起時間考驗的傳奇老喇叭和超級制作的新世代霸主都有紙盆的身影：we/altec
755a全音域、goodman axiom 80全音域、altec a5/a7、ar3a、lowther全音域、tad……等等族繁不及備載。一些熱愛此道的資深玩家更是直接了當(dāng)?shù)恼f：“給我紙盆，其余免談！”很多人也認(rèn)為，將紙盆的制作稱為科學(xué)還不如說是一項藝術(shù)，足見其引人入勝之魅力。
塑料振膜
因石化工業(yè)的發(fā)達(dá)，在我們?nèi)粘Ｉ瞽h(huán)境中便隨處可見塑料制品，低廉的原料和加工程序簡便自然就獲得了各種產(chǎn)業(yè)的青睞，其中當(dāng)然也包括音響工業(yè)。
這里說的塑料振膜，是指用塑料射出成型或其它方式做出的一體成型錐盆，最常用的材質(zhì)應(yīng)屬聚丙烯（polypropylene，簡稱pp）。這種pp材質(zhì)，我們最常接觸到的應(yīng)該就是微波爐用容器和保鮮盒一類制品，都是屬于射出成型的。另外，常用于各類紙箱外加強(qiáng)用，黃色或灰色的打包帶也是由聚丙烯纖維制成。由此我們可以體認(rèn)到一件事，這種材料實在是非常的強(qiáng)韌。多數(shù)高分子聚合物的物理特性便是韌性特強(qiáng)，因為分子結(jié)構(gòu)巨大且排列不規(guī)則，所以機(jī)械能在其中傳遞時會很快的被吸收消耗，阻尼特性很好。這項優(yōu)點和紙盆類似，就是高端的滑落很平順，除了聽感上柔順自然外，能夠使用低階、簡單的分音器也是一項利多。我們可以從許多歐系二音路小喇叭上感受到這些良好的特質(zhì)，
proac所采用的6.5吋透明pp振膜的scan中低音單元，就可稱之為這類單元當(dāng)中最佳的典范。
然而，相較于其它振膜材質(zhì)，pp的剛性不甚佳，質(zhì)量也較重。雖然用保鮮盒往腦門上k下去是很痛，但并不表示它在微觀的高速小范圍運動下就有很好的剛性，而這樣的工作條件才是我們在單元振膜選用上所在意的。
pp材質(zhì)較弱的剛性造成了高速微動作時（高頻段工作時），音圈發(fā)出的動能無法完全且一致的傳達(dá)到整個振膜，也就是發(fā)生了“盆分裂現(xiàn)象”。雖然有良好的阻尼止住了盆分裂共振，但畢竟已無法作完美的活塞運動，失真率相對提高，聽感上便是柔順有余，解析力及動態(tài)卻不足，有些以8吋pp振膜中低音單元為基礎(chǔ)的二音路喇叭，
會在中音到中高音域容易出現(xiàn)遲緩呆滯的癥狀，病因便在此。若在低音部份不要太貪心，選用較小口徑的單元，便可在某種程度上減輕這樣的問題。因為雪上加霜的是在大面積下要做到足夠剛性所需的厚度相對較大，整體質(zhì)量便水漲船高。所以，另一方面你也找不到高效率喇叭是采用pp振膜的單元。
雖不像紙盆那樣有吸水氣的問題，但pp振膜會有隨溫度改變特性的傾向。幸好這點應(yīng)該不至于困擾我們，因為就像紙盆和濕度的問題一樣，這樣的變化應(yīng)屬緩慢而漸進(jìn)，就別太擔(dān)心了！
綜觀以上，pp好象因為剛性較差和質(zhì)量較高的關(guān)系而不適于制作振膜，其實應(yīng)該說是看我們?nèi)绾卧谥T多妥協(xié)下作取舍了。就像前面提到的scan單元，雖然用上被我批評得很慘的pp振膜，但一樣還是可以做出很成功的產(chǎn)品，整體表現(xiàn)一樣很出色。
或者，更積極的作法是對這種材質(zhì)加以改良，也就是以pp為基礎(chǔ)，再混入一些添加物，以加強(qiáng)其剛性。這個動作的確能帶來一定程度的改善，使得制作出來的單元在動態(tài)、失真率、細(xì)節(jié)表現(xiàn)，和發(fā)聲效率上都有不同程度的進(jìn)步。如dynaudio和infinity/genesis都有采用此類處理的單元，雖然混入的添加物和制作方式不盡相同，但成效都頗明顯。
另外，既然石化原料和射出成型是這么的方便，所以當(dāng)然有人會開發(fā)不同于pp的新材質(zhì)，如bextrene、tpx，或neoflex的材質(zhì)，其化學(xué)成份不詳，雖看起來和pp很像，但這些材質(zhì)的較佳剛性和較低質(zhì)量能帶來更好的動態(tài)及解析力，你應(yīng)該能從各家喇叭的廣告和型錄上看到上述的材質(zhì)，不妨有機(jī)會時驗證一下。
金屬振膜
既然剛性較弱會導(dǎo)致動態(tài)和解析力的缺失，那么利用高剛性的金屬材質(zhì)來制作振膜，應(yīng)該會得到很好的效果才對。若不談號角喇叭用的壓縮驅(qū)動器，一般能看到用于直接放射的中音或低音單元所用的金屬材質(zhì)，應(yīng)屬鋁金屬或其合金產(chǎn)物為最多，最大的優(yōu)勢便是剛性很強(qiáng)，在一定范圍的工作條件下不會變形，其結(jié)果便是很低的失真和很好的細(xì)節(jié)解析力。但是剛性強(qiáng)的另一面便是內(nèi)損低，就像我上次提過的“一指蔣”高音一樣，能量不會被振膜材質(zhì)本身吸收，所以發(fā)生盆分裂時會有很明顯的共振峰出現(xiàn)在頻率響應(yīng)的高端，若不妥善處理，就很容易出現(xiàn)“金屬聲”。
所謂妥善處理，首先可以在分音器的設(shè)計上盡可能將此共振峰壓制，也就是把共振峰安排在濾波的截止帶或以外，讓進(jìn)入單元的訊號不要含有會激起高頻共振的頻率，于是共振峰便會被分音器所“隱藏”起來，我們就不會聽到金屬聲了。為達(dá)此目的，通常必須要采用至少二階以上的分頻斜率，才能有效濾除；若用一階，斜率太緩，不足以有效壓制。若再把分頻點往低端移動，又會犧牲掉可用的頻寬，這樣的作法不太健康。因此，高階分頻和慎選分頻點是采用金屬振膜單元所必須特別注意的。
或者，相對于消極的避讓，也可積極的改進(jìn)缺點，那就是加強(qiáng)振膜的阻尼：三明治夾層結(jié)構(gòu)、涂布阻尼物都是不錯的方式。市面上這類的產(chǎn)品已經(jīng)愈來愈多，其中也不乏相當(dāng)成功的例子，如上一期“徹底研究”介紹的elac，或是聲音和價錢都很高貴的瑞士ensemble。
除了高頻共振不好對付之外，振膜重量是另一項不利因素。因為成本的關(guān)系，還沒見過用鈦金屬制作的中音單元。所以，金屬盆的中音或低音單元雖可在強(qiáng)勁驅(qū)動下表現(xiàn)出色的動態(tài)，但整體的發(fā)聲效率事實上還是偏低，一般需要較大的功率來伺候。
合成纖維材質(zhì)
歷來似乎最先進(jìn)的材料都會先用在殺人武器上，真是好斗成性的人類之最大悲哀，要是拿來用在音響上讓大家聆賞音樂，豈不是一片祥和？在硼碳纖維及蜂巢式三明治結(jié)構(gòu)應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)上獲致極佳成效的多年以后，才有人將這類的材料用在音響上。
既然是航空級的材料，當(dāng)然就兼具了質(zhì)輕和高強(qiáng)度的雙重優(yōu)點，可以做到比紙還輕，剛性比金屬還強(qiáng)，而且強(qiáng)度不只超過鋁很多，甚至還高過鋼鐵（注2），用來制作喇叭單元的振膜應(yīng)該是再理想不過了！所以各家制造kevlar或碳纖維單元的廠家，無不用力的標(biāo)榜其高剛性、低質(zhì)量、還有高阻尼的特性。前二項優(yōu)點是成立的，但自體阻尼這一項則要視條件而定，并不一定就比較好。
�。ㄗ�2：這是指其它的成形方式所能得到的最佳成果，并不是指薄薄的單元振膜可以會你家的菜刀還硬，至少目前還做不到。）
若沒有妥善處理，這類高剛性的人造纖維會和金屬盆面臨類似的問題，也就是高頻盆分裂共振。雖不至于像金屬振膜那么嚴(yán)重，但這個盆分裂共振的確存在，也輕易地達(dá)到擾人的程度。在沒有妥善處理之下，聽感上容易造成硬質(zhì)的中頻上段和高頻下段，更厲害些便開始刺耳了。我在幾年前曾讀到一篇器材評論，其中主筆對kevlar中音的表現(xiàn)便是頗有微詞。
在加強(qiáng)阻尼處理（如三明治夾層或涂膜等），加上適當(dāng)分頻的條件下，這類單元就能夠展現(xiàn)非常好的細(xì)節(jié)解析力、停動自如的瞬時響應(yīng)、極佳的大動態(tài)及微動態(tài)，而且這些好表現(xiàn)只需一點點的功率。如focal的audiom 7k，采用kevlar及聚合物發(fā)泡三明治夾層振膜加乳膠涂布，效率可達(dá)98db/w，即使稍遜于audax紙盆的100 db/w，也算表現(xiàn)相當(dāng)突出了（注3）。
（注3：比較一下這二個單元的資料，發(fā)現(xiàn)focal audiom 7k的磁鐵明顯較大（1132g vs. 880g），振動部分質(zhì)量也較低（7.3g vs. 9.1g），結(jié)果發(fā)聲效率還是比“火力”較小的audax低，可見其它環(huán)節(jié)如懸掛順服性、磁路系統(tǒng)的設(shè)計、音圈、振膜形狀……等還是有許多的學(xué)問和妥協(xié)。）
在較常見的carbon和kevlar fiber單元制品以外，另有一種特殊的人造纖維振膜在數(shù)年前問世 ─ had（high definition aerogel），由audax所推出，使用壓克力聚合物凝膠和多種合成纖維（包括carbon及kevlar）所制成（注4），特性表現(xiàn)極佳，由測量上可看出非常好的瞬時響應(yīng)，失真極低，同時又能得到平滑的高頻滑落特性，完全沒有出現(xiàn)高頻共振峰，目前的制成品雖在發(fā)聲效率上不如紙盆或kevlar，但應(yīng)該是磁路系統(tǒng)的設(shè)計企圖心造成的差別，而其它項目的實力確也不容小覦。swans請來stereophile名主筆martin colloms所設(shè)計的三音路allure便采用了此種單元，我自己的短暫聆聽經(jīng)驗是輕松自然有如上好的紙盆單元，解析力及動態(tài)表現(xiàn)又更加的現(xiàn)代化，聽不出任何不良的僻性，稱得上是非常成功的單元設(shè)計（當(dāng)然，系統(tǒng)整合得當(dāng)也應(yīng)記一功）。
�。ㄗ�4：這種凝膠與纖維的混合制程非常特殊，從制程的初期到完成，凝膠的體積會縮小至原來的十分之一。更妙的是，在此過程中聚合鍵結(jié)的長煉狀分子會順著事先加入的纖維而成長，所以其分子排列方向是可控制的，極佳的剛性和自體阻尼便由此而來。）
其它材料
其實，除了上述的四大類材質(zhì)外，其它還有很多質(zhì)輕強(qiáng)度佳的材質(zhì)皆可制成喇叭振膜，如玻璃纖維、賽璐絡(luò)纖維、石墨纖維、電木、絲質(zhì)纖維、發(fā)泡聚苯乙烯、各種發(fā)泡塑料，以及真空燒結(jié)精密陶瓷……等，其中許多材料都大有可為，有些適于做高音，有些適于做中音，有些適于做低音，有些高中低音皆宜，各擅勝場。
甚至還聽過在日本有人研發(fā)出一種利用某種特殊的植物（就是霉菌啦），順著設(shè)計好的模子，“長”出一個錐盆來！據(jù)稱其發(fā)聲之自然超乎任何材質(zhì)。不過，我想這樣的逸品應(yīng)該是很難導(dǎo)入量產(chǎn)，因為成本實在太高（時間成本）。
�。ㄔ诖艘嵝岩稽c的是，很多單元的振膜會做得讓你看不出到底是什么材質(zhì)；或反過來說，做得『很像』某種材質(zhì)�；旧�，這已幾近仿冒行為，身為無助的消費者，我們只能小心為上）
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