扬声器粘合面的声学特性概述 - 基础理论室 - 声学楼论坛

电声技术AUDIO ENGINEERING 1999年俞炽明编译，俞锦元校

文中中打算讨论三个接合面以及相应的胶粘剂对声质量的影响。首先，集中讨论折环到锥盆以及盆架的接合面。其次谈一谈锥盆或振膜到音圈骨架的接合面，对于一个锥盆扬声器，这通常称之为三点接合面，也就是，锥颈接合面，音圈骨架粘合支片和锥盆的地方。对于球顶高音单元则是骨架粘合振膜的地方。最后，提一下在盆架与前夹板之间胶粘剂的功能。

1 折环到锥盆和折环到盆架的粘结问题

　　性能良好的扬声器是完全无须考虑边缘共振特性和边缘对异常响应的影响这两个问题。再谈谈声能通过锥盆扬声器的途径。当音频信号通过音圈时产生振动能量。音圈在磁场里面而且音频信号的交变电流令音圈作出向前或向后的机械动作模拟出声信号。
　　音圈缠绕在骨架上，振动能量通过骨架上传至扬声器的锥盆，振动移到锥盆时会衰减（尤其在较高频率时）。最后振动到达锥盆的边缘，通过锥盆与折环的胶合面，再回到折环。一些振动能量通过折环与盆架的胶合面到达盆架，同时一些振动能量反射回折环而且又通过胶合面回到锥盆。
　　反射回锥盆的能量常被调成一个狭窄的频带。对于一个5英寸的扬声器这大约为1．2 kHz，而大口径低音扬声器应有600 Hz的边缘共振。不管怎样，这种能量并不随着信号通过锥盆而同相。而这个信号会导致反相抵消，结果是在响应中出现一个边缘共振谷点。
　　锥盆到折环以及折环到盆架是扬声器工程师让扬声器吸收边缘共振的最后机会。在折环与锥盆之间的粘合面处有许多窍门可以应用以使边缘共振减少到最小。
　　一家欧洲扬声器厂在调整锥盆的外部直径时，将锥盆边缘剪成奇数多边形而不是冲切成圆形。这就改变了锥盆和边缘的距离。
　　在折环和锥盆之间的叠加区域特意做一个大范围的用高粘度和胶粘剂粘合的胶合区，从而增加损耗。LORD公司的聚氨脂胶粘剂既可以涂一面又可以涂两面，为许多不同的锥盆和折环材料提供优良的粘合性能。同时也提供最高的损耗和最佳的边缘抵消。一些特别粘的材料也许需要一些增强胶粘剂或胶合前涂一下底层。

2 减少驱动器和折环中的问题

　　在锥盆中声传输损耗在边缘共振中是一个显著的因素，锥盆损耗越大，上限频率范围将变化得越大。可以用聚合纸浆、羊毛或纸盆中的粘结剂令锥盆损耗增大。第二种处理方法，例如，可用LORD公司的BL－100丁基胶喷涂到纸盆上。这是假设想把低音单元辐射延展至中频就能截止的情况。
　　在两路分频扬声器系统设计中，需要把低音单元频响附加到高音单元频响上，那儿就是应使折环克服其边缘共振问题的地方。折环外形可以使反射最小化。一个较大的波纹令共振频率向较低端移动，那儿锥盆材料的吸收将会减少，因此，在到达折环的共振频带的能量将会加强。小尺寸的波纹会使边缘共振前移，但扬声器位移能力却降低。关于这点有一个办法就是“M”和“W”形（手风琴式）的折环，即是接连使用几个小波纹。
　　选择折环形状有帮助这是共识。取代波纹和折环附加物之间强烈的传输就是采用大的半径。由于材料早就有了丁基橡胶，它有良好的损耗特性，但通常橡胶折环太贵而且重。SANTOPRENE（见《电声技术》杂志1997年第10期有关文章）则较轻而且不那么贵，但损耗特性却比不上丁基橡胶。许多折环和锥盆生产商现正在尝试生产特别发烧级的SANTOPRENE的不同型号折环。
　　最后，可以尝试减少发生在颈部结合面的问题。如果太多的高频能量到达折环，你可以在其到达锥盆前把他们滤掉。依靠选择正确的补强纸材料，甚至补强纸的厚度（或多层补强纸），可以在中高频能量到达锥盆之前就建立一个声学低通滤波器。很明显，一个又软又厚的在补强纸和锥盆之间的接合面将会对达到这个目标起一定作用，这正是以下要谈的。

3 锥颈粘合面

　　颈部粘合面也称为三点接合面，是声质量中一个主要的因素。所有你听到的声音都必须从那儿穿过，如果扬声器用于卡拉OK或者电子吉它，锥盆弯曲（锥盆噪音）是必然的，那么就需要一个硬接合面。如果需要一种偏离主轴响应平直的扬声器，那么在锥颈部应采用软性胶粘剂使中频以上辐射与锥盆退耦，防尘帽直接装在音圈骨架的顶端以辐射高频。
　　支片的声辐射并不会引起太大的注意。如果想知道支片是如何运作的，可造一只无锥盆或防尘帽的扬声器，然后与一只完整的扬声器比较频响和灵敏度，就可知道支片对声质量的影响是多么重要。支片的输出可以在扬声器中频段建立无规则的梳状滤波器响应，这就是在扬声器生产中频响有时会产生“神秘”的差异的原因。（用较硬纤维达到一定刚性和适当编织物制成的支片比仅含酚醛树脂的支片噪音低）。
　　另外，在两个颈部粘合面和支片外围上聚氨酯胶粘剂的珠状附着虽会降低支片的辐射，但也降低因纤维采用硬环氧树脂而产生虹吸作用致使支片纤维破裂的可能性，对于这种应用情况作者推荐采用双组份的LORD710A／B双组份聚氨酯胶。
　　锥颈粘合面是扬声器机械牢固性中最重要的结合之一。应考虑该处力的集中，特别是在如果音圈口径是在临界的时候。
　　扬声器的总机械牢固性高度取决于锥颈结合面。在支片、锥盆顶部和音圈骨架之间的接合面会施加剪切力，撕裂力和混合加载到这个粘合面上的，如果骨架是铝质的，那么胶粘剂就必须耐高温。因为这个粘合面直接贴住音圈骨架，脉冲传输将会测试其冲击强度。加上操作控制的考虑，例如固化时间，在炎热的夏天，胶液在注到的位置上不会流入音圈内，或者是支片纤维不发生虹吸作用，否则在该处纤维会产生断裂等现象。实际上，不可能找到一种集齐所有特性的胶粘剂，那么可以考虑用两种胶液。
　　对于低音单元，可靠性和声音质量是最主要的问题，可以考虑使用环氧树脂作为主要粘合胶而且用一种胶作为附加的外部涂复或用聚氨脂胶来作阻尼。LORD公司的1230A／B胶粘剂是一种高性能耐热的环氧型三点接合胶，而LORD公司的710A／B则是一种较高阻尼的聚氨脂胶。

4 高音扬声器概况

　　高音扬声器中音圈骨架到振膜的粘合面有着自身的问题。高音扬声器振膜的振动质量甚小以致胶粘剂重量变成了一个显著的变量。精密的注胶量必须严格地调控（绝对不能等同于用瓶子挤压酱油和茄汁）。甚至平常在大多数扬声器生产工厂里可以找到的自动打胶机要做到绝对均一也有点力不从心了。这时需要加装强排气制作积泵和精密的关闭阀门。在工厂，气温是冬天或夏天（这会影响胶粘剂的粘度），当胶粘剂刚到工厂启封使用或已经停放若干时间，或者装胶粘剂的胶筒内胶液是满罐或几乎空罐时，种种不同情况都要注意打胶机一定要注射相同的胶量。
　　即使用了先进的打胶机，恰当的胶粘特性是严格的，生产商还一直在使用橡胶改进的环氧树脂和其它溶剂型胶粘剂，使高音扬声器频响达到20 kHz，但好像事与愿违。一种粘稠的、柔软的和在骨架和振膜之间的不均匀的胶合并不是成为扩展高频均匀到达高端的方法。大多数扬声器生产商中的佼佼者所学到的就是振膜和骨架之间的胶合部必须是一层薄而且硬的膜，例如CA（氰基丙烯酸酯，是一种快干胶）或丙烯酸树脂，由于低粘度胶粘剂进一步稀薄而且有最小的质量，所以每只产品的差别和高频损耗就不重要了。LORD公司的CA5181是快干黑胶型胶粘剂而且耐温超过100℃。LORD公司的CA500是一种低粘度、快干无色的氰基丙烯酸脂。
　　氰基丙烯酸酯可以微妙地在高湿度环境中工作，当有各种方法解决粘结范围的湿度问题时必须保持零部件表面低水气。一种不同的措施是：采用橡胶变性环氧粘结球顶膜的支撑折环，安全取消了音圈骨架与球顶的粘结面，使得胶液重量和能量损耗的变化变得不重要。虽然在球顶膜与折环之间仍有粘合部，但这已不是一个重大的质量因素了。
　　拆开一个PLATINUM　AUDIO公司的高音单元，你会看见铝质振膜延伸下去一直到骨架就像一个整体部件。音圈就绕在球顶的外环上。这项技术已在PEAVEY公司和ELECTRO－VOICE公司的压缩驱动器上应用了十几年。例如，PEAVEY公司用钛做骨架，钛是一种非常微妙成形深度好的材料。最近，杜邦公司在1999年2月的《音圈》杂志上介绍了KALADEX，就是一种柔软的可以做成振膜和骨架的薄膜。希望可以在不久看到更多厂家供应一致性好的高音扬声器。

5 聚氨脂胶粘剂和树脂的应用

　　多年以前，英国KEF公司的创始人，RAYMOND　COOKE在一家当地音响商店里发表意见。他喜爱的话题之一就是隔离扬声器障板上的驱动单元（盆架等等）的共振的重要性。一旦盆架或磁路结构的共振到达障板，就会对声重放造成损害。大面积辐射的障板会将轰轰的共振带入听音室。
　　那时，KEF的解决方法是在盆架上增加优良的垫圈。数年后，VELODYNE公司处理其全频带扬声器时在磁路结构和盆架之间才用隔振技术。当与LORD公司的研究人员讨论时，就想到了利用聚氨脂胶粘剂和树脂的阻尼振动特性来作为抑制寄生共振的高性能解决方法。实际上，许多厂家也使用聚氨脂胶粘剂来粘合磁路系统的磁钢和夹板，以进一步阻尼寄生振动。

6 其他接合面的问题

　　虽然如此专注于接合面问题，但不可忽略和不重视其他一些考虑因素。
　　当跟随一个恒定的机械阻抗的连接途径时，声传输是最平滑的。声音的密度，方向和速度等等如果是均匀的话，对声能量的通过所造成的影响是最小的。快速、不连续的方向和材料特性倾向于反射一些能量，就会在扬声器结构中激励出一些驻波。而有损耗的接合面（粘稠的胶粘剂和喷涂）有助于降低及衰减跟这些条件有关的寄生噪音。

主题：扬声器粘合面的声学特性概述