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時間：2020-03-22作者：河南海豚音智能科技有限公司瀏覽：29

揚聲器發(fā)展歷程及應用全解析　　
　　揚聲器又稱“喇叭”。是一種十分常用的電聲換能器件，在發(fā)聲的電子電氣設備中都能見到它。揚聲器在音響設備中是一個較薄弱的器件，而對于音響效果而言，它又是一個較重要的部件。盡管是如此簡單的一個器件，它的發(fā)展也不是一蹴而就的，而是經(jīng)過了漫長的研究和無數(shù)人的心血，逐步走向成熟和進步。發(fā)明揚聲器是為了能夠讓“原音重現(xiàn)”，不過盡管經(jīng)過了無數(shù)科學家的努力，這個目標至今仍未完全達成，反而是不同的發(fā)聲方式，不同的制造方法與材料運用，使得喇叭百花齊放，成為音響世界中較輝煌燦爛的一塊園地。揚聲器分為內(nèi)置揚聲器和外置揚聲器。外置揚聲器即一般所指的音箱，內(nèi)置揚聲器是指MP4播放器具有內(nèi)置的喇叭。揚聲器的種類很多，按其換能原理可分為電動式（即動圈式）、靜電式（即電容式）、電磁式（即舌簧式）、壓電式（即晶體式）等幾種。
電動式揚聲器
電動式揚聲器是Ernst W. Siemens (Siemens & Halske公司創(chuàng)始人)于1874年1月20日申請的揚聲器原型**。此種揚聲器是讓帶支撐系統(tǒng)的音圈處于磁場中，以便使振動系統(tǒng)保持軸向運動。當時主要用于繼電器而不是揚聲器領域。1877年12月14日， Siemens申請了號筒**，在一個移動的音圈上面附著一個羊皮紙作為聲音輻射器，羊皮紙可以制成指數(shù)型錐體形狀，這是**個留聲機時代的號筒實型。
　　1898年，英國Oliver Lodge爵士進一步依照電話傳聲筒的原理發(fā)明了錐盆喇叭，與我們所熟悉的現(xiàn)代喇叭十分類似，這個發(fā)明決定了現(xiàn)在99%的現(xiàn)代動圈揚聲器的結(jié)構(gòu)Lodge爵士稱為“咆哮的電話”。不過這個發(fā)明卻無法運用，因為直到1906年Lee De Forest才發(fā)明了三較真空管，而制成可用的擴大機又是好幾年以后的事，所以錐盆喇叭要到1930年代才逐漸普及起來。
　　又過了整整25年，20世紀20年代，無線電廣播出現(xiàn)。C. W. Rice 和E. W. Kellogg發(fā)表了劃時代的論文“新型非號筒式單元”，詳細介紹了直接輻射式揚聲器，利用這個理論設計的Radiola 104音箱**美國。
　　在過去的幾十年間，電動式揚聲器的基本原理沒有變化，只是改進了設計細節(jié)及零件。頻響范圍動態(tài)范圍等方面較老產(chǎn)品有了長足的發(fā)展。電動式揚聲器以結(jié)構(gòu)簡單，音質(zhì)優(yōu)秀，成本低，動態(tài)大已經(jīng)成為目前市場主流。 
　　靜電式揚聲器
　　靜電揚聲器是利用加到電容器較板上的靜電力而工作的揚聲器，就其結(jié)構(gòu)看，因正負極相向而成電容器狀，所以又稱為電容揚聲器。揚聲器作為一個電聲換能器件，我們就不得不從人類懂得電與聲的轉(zhuǎn)換關系開始說起。早在1837 Page就開始應用電磁體發(fā)聲。但人類真正知道電與聲轉(zhuǎn)換的神奇是在1876年2月14日，Alexander Graham Bell提出了歷史上較重要的一份**“電話”之后，該項發(fā)明讓人類的聲音從此可以傳到比叫喊較遠的地方。電與聲的轉(zhuǎn)換關系從此后深入人心，研究的人也就越來越多。
貝爾
　　為了較好的回放記錄被記錄下的聲音，1910年，S. G. Brown將驅(qū)動力和振膜分離，發(fā)明了armature'電樞耳機。而在1910年，Baldwin 又發(fā)明了balanced armature平衡電樞耳機。電樞式耳機是在一個U型的磁鐵的中間架設可移動鐵片(電樞)，當電流流經(jīng)線圈時電樞會受磁化與磁鐵產(chǎn)生吸斥現(xiàn)象，并同時帶動振膜運動。1917年，Wente 和Thuras設計了電容式麥克風。到了20世紀30年代中期，根據(jù)電容式麥克風原理，靜電揚聲器面世。
　　1927年3月，Lee首先獲得靜電揚聲器的美國**。1928年，Toulon公開過一款圓型鋁振膜和雙圓型固定電極的靜電揚聲器；1929年，Danman在《關于揚聲器及其發(fā)展》的論文中，開始靜電揚聲器的學術討論；同年，《無線電和無線電評論》對靜電揚聲器的結(jié)構(gòu)作出分析；1930年，Hanna提出靜電揚聲器的理論模型，認為：由于穩(wěn)定靜電場的作用，靜電揚聲器振膜在每單位電壓作用下所受的靜電力，是電容和負電容的相似函數(shù)；1931年，Vogt提出一種用鋁錳合金制作靜電揚聲器振膜的結(jié)構(gòu)；同時，Meyer報告了當時在諧振狀況下的測量結(jié)果：電磁式揚聲器的效率為7~8％，電動式揚聲器的效率為l％，靜電式揚聲器的效率為2％； Gesell分析了靜電揚聲器等揚聲器的生產(chǎn)成本。1963年，英國聲學制造公司（現(xiàn)名Quad聲電公司）研制出全頻帶的ESL-63型靜電揚聲器。
　　近幾十年，靜電揚聲器也**了長足的發(fā)展。荷蘭飛利浦公司的“光電耦合器阻抗匹配電路”，解決了靜電揚聲器與低阻輸出放大器的匹配問題。 德國EWD公司采用“壓電聚合物的帶狀振膜”，該膜在使用中，采取沿螺旋型繞制在圓筒表面，可以構(gòu)成聲波導或聲傳輸線。 日本SONY公司的“復合疊層高聲壓靜電揚聲器”采取“固定電極——振膜——固定電極——振膜”技術方案，解決了靜電揚聲器面積較大的缺點?！氨桨贰⑧绶缘雀叻肿硬牧蠁误w合成表面高阻抗振膜”主要解決防潮問題。 我國SHT公司的“圈式振膜”是周圍為低阻，中間為高阻的新型振膜；耐壓**過10KV的“塑封式固定電極”；大幅度提高聲壓級的“網(wǎng)狀連接點式固定電極”；厚度2~12μm，以“聚脂——合金——苯胺”形式構(gòu)成的“復合式振膜”；以及高效非金屬化的“全塑靜電揚聲器”等。

　　靜電單體由于質(zhì)量輕且振動分散小，所以靜電揚聲器工作于中高頻段，音質(zhì)輕盈細致，富有特色，很容易得到清澈透明的中高音。但是它的效率不高，聲壓輸出低，動態(tài)小，成本較為昂貴也是其弱項。
　　帶式揚聲器
　　在電動式揚聲器、電磁式揚聲器技術逐漸成型期間，人們開始明白了理想的換能器應當使用可以通過電流的薄片振動膜，大家開始構(gòu)思帶式揚聲器。 

　　1923年1月，Siemens Halske的Schottky和Gerlach申請了**個帶式揚聲器**。 
　　1940年末，一位年輕的加拿大發(fā)明家Gilbert Hobrough使用擴大機時，一時大意在音樂播出中拆下喇叭線，并讓發(fā)熱的導線靠近電線的接地端。這是很危險的動作，但Hobrough驚訝的發(fā)現(xiàn)電線開始拌動，并發(fā)出音樂聲，這個“具有增益的金屬線”不久后才明白是靜電效果。Hobrough進一步研究，才知道1910年左右已經(jīng)有人提出這個問題，1925年在磁場內(nèi)使用導電金屬片的喇叭已經(jīng)于德國****，當時人說這是帶狀喇叭。1920年與1930年代分別有兩種帶狀喇叭上市，不過曇花一現(xiàn)很快就沉寂了。
　　帶狀喇叭的原理是在兩塊磁鐵中裝設一條可以震動的金屬帶膜，當金屬帶通過電流，就會產(chǎn)生磁場變化而震動發(fā)聲。在Hobrough重新發(fā)現(xiàn)帶狀喇叭時，Quad創(chuàng)辦人Peter Walker也在英國推銷一種號角負載的帶狀高音，這個高音并不成功，反而是1960年左右英國Decca推出很成功的帶狀高音。另一種類似的帶狀喇叭Kelly Ribbon由Irving Fried引進美國，他將Kelly高音配上傳輸線式低音而產(chǎn)生不錯的效果。1970年代，Dick Sequerra為金字塔（Pyramid）發(fā)展的帶狀喇叭，**揚棄號角的設計。Hobrough發(fā)現(xiàn)帶狀喇叭后的三十年中，他以經(jīng)營空中繪圖和靠著自動機械的**貼補，持續(xù)進行研究，終于在1978年發(fā)展成功頻率響應低至400Hz仍然平直的帶狀單體（當時產(chǎn)品只能到600Hz），并且不會融化、破碎或變形，失真則只有1％。Hobrough與他的兒子Theodore Hobrough還獲得一項**：與帶狀高音搭配的多丙烯低音所使用的無諧振特殊音箱。 
　　另外，加拿大HiVi惠威在促進帶式揚聲器的發(fā)展上較是功不可沒。1997年，HiVi惠威用釹鐵硼磁體組成平面矩陣磁場推挽驅(qū)動，徹底改進了傳統(tǒng)純鋁帶式揚聲器的振膜強度低，需配備阻抗變壓器，輸入功率低，壽命短等先天性缺點。2001年，惠威開發(fā)了靈敏度高達103dB的專業(yè)擴聲用帶式揚聲器R2pro!并且推出了世界上**款寬輻射角多單元專業(yè)系統(tǒng)Pro1808!正式將帶式揚聲器引入到專業(yè)擴聲領域。

　　帶式揚聲器主要應用于中高頻段，由于其頻響曲線平直，高頻上限較高，有著非常好的瞬態(tài)效果，因此可以方便的形成線性聲源。 
　　海爾式揚聲器 
　　海爾式揚聲器是1973年美國海爾博士研究和提出的*四種輻射方式。它是很高雅的帶狀喇叭變形物。它是在兩張塑料薄膜之間，上下往復地印刷鋁薄膜導體。有如手風琴式的曲折皺褶，放置在與振膜垂直的強磁場中，不使振膜全體同相的作前后振動，而是作與聲波輻射方向垂直的橫方向振動，并與相鄰導體作反方向的振動 對一個皺褶的振動進行研究，就可以知道在較初的半周進入皺褶之間的空氣按菲格（Fresnel，又譯菲涅耳）原理被放出，下半周皺褶變寬，使空氣進入其中，這就像將乒乓球放在手中按動時球就不會飛到遠處，但將球夾在手指中間，上下擠動使之彈出，就可以飛得很遠一樣。與這一原理相同，力阻抗低的（輕的）空氣，在振膜處被前后推動，按菲格原理，能被很好的吹跑。振膜小時可以有很高的效率，但對低音頻重放困難，低頻下限約為100Hz。
　　海爾揚聲器制作工藝復雜，價格高昂，難以普及，只在國外少數(shù)著名的大品牌公司的**產(chǎn)品中看到，如德國ELAC(意力）的Jet氣動式高音，ADAM(亞當）的ART氣動式高音，Burmester(柏林之聲)，丹麥GRYPHONG(貴豐），美國Mark Daniel(馬克丹尼)。


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