【科普小常識】原來音箱板材對音質(zhì)的影響這么大

jhddxb · 發(fā)表于 2017-3-1 08:59

音箱板材分類

原生木材
這里的原生木材是指針對原木組織結(jié)構(gòu)未做改性處理的原生木材。這類音箱用板材由于每一塊都是軸向開板，其經(jīng)緯組織結(jié)構(gòu)不一致，導致每一塊板材的密度與強度都沒有一致性，音箱內(nèi)部周圍氣流對揚聲器振膜背部的壓流都不一致，不僅使揚聲器單元背部獲得的空氣壓力不均衡，也可能導致每只音箱的音質(zhì)有所區(qū)別，品質(zhì)與性能無法得到一致性控制。這種原生木材密度最高的是花梨木，氣干密度0.9~1.1，抗彎強度＜60MPa，由于密度低，剛性差，在隔音與剛度方面都不能作為高端音箱的箱體材料選擇。尤其是作為落地式矩形音箱時，這類材料在音箱的腰部應力較大，容易產(chǎn)生箱振。
密度板
密度板是以木質(zhì)纖維或其他植物纖維為原料，施加脲醛樹脂或其他適用的膠粘劑制成的人造板材。這類材質(zhì)的音箱在市面上占了絕大多數(shù)。
塑料
一般用價格較低的烯類樹脂如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等通過低發(fā)泡的特殊加工而成。同樣可以切削、開孔、打釘、上螺絲、膠結(jié)等，并具有物性均一、質(zhì)輕、不吸水、尺寸穩(wěn)定、耐腐蝕、耐蟲柱、著色容易等優(yōu)點。但耐候性、強度、觸感較差。另一類塑料類的音箱采用注塑工藝，外形可以較隨意變化，受加工技術(shù)的影響，注塑音箱的壁厚受到了較大的限制，由于壁厚受到限制，箱體的剛性受到影響，所以塑料材質(zhì)往往被用于制造低檔音箱，其音質(zhì)無法得到較高標準的控制，但在國外有極少部分高檔音箱也采用塑料材質(zhì)。

箱材與聲學

箱體材料的力學性能直接影響音箱的性能，其中，材料的密度與隔音相關(guān)，材料的力學強度（剛性）與箱殼自振相關(guān)，同時也與低音音色相關(guān)。
材料阻尼特性與箱內(nèi)空氣Q值、濾波相關(guān)聯(lián)。材料密度越低，隔音效果越差，音箱諧振效率就越低；材料力學強度越差，箱殼自振率或越高，音箱雜音就越多；材料的剛性越差，低頻的彈性就越差；材料阻尼越低，箱內(nèi)空氣Q值就越高，同時濾波效率也越低。
音箱本質(zhì)上是一個與揚聲器產(chǎn)生空氣諧振的共鳴器。箱材的作用是構(gòu)造一個能裝載揚聲器并與揚聲器產(chǎn)生諧振（尤其是倒相式、帶通式、迷宮式等開口箱）的特定封閉空間，其產(chǎn)生正確的諧振是與箱體內(nèi)的空氣產(chǎn)生諧振而與非箱殼產(chǎn)生諧振，在諧振過程中，揚聲器振膜的振動會引發(fā)箱體內(nèi)空氣的膨脹收縮運動，空氣的膨脹收縮能量也會引發(fā)箱殼的膨脹收縮運動。在此情形下，就需要箱殼材料具有一定的抗壓作用，即能抵抗空氣膨脹收縮的影響，在力學性能上具備不受箱體內(nèi)空氣運動影響的性質(zhì)，即靜曲強度。如果靜曲強度低，箱殼材料內(nèi)部會發(fā)生移位，箱殼就會因空氣膨脹收縮運動影響而產(chǎn)生振動，這種振動可稱為箱殼自振，而其振動頻率就是額外或者多余的頻率——對音箱而言就是有害聲波，亦即箱殼雜音。
而箱殼振動的能量同時也會對諧振能量實施抵消或疊加的影響，從而破壞音箱的諧振性能與品質(zhì)。所以，對音箱材料的性能與品質(zhì)的要求，就是在隔音、適當阻尼特性的前提下盡可能消除、避免或減少箱殼自振；同時，也就需要高強度的材料力學性能來保證箱殼不產(chǎn)生任何細微的蠕動與變形。材料力學強度是指材料剛性，也就是抗壓強度。剛性越高，低頻反應越快，效率越高，低頻音色更純凈，音染越少。

密度板的危害

但是，當前采用最普遍的音箱板材是密度板，尤其是中密度板（MDF），這種材料也常常用在所謂Hi-End音箱上。中密度板（MDF）構(gòu)造由于是粉狀鋸末膠合壓制，因此其內(nèi)部組織均勻，力學上沒有徑向弦向之分，也沒有縱向橫向之分，即便是質(zhì)量最好的高密度板力學性能之靜曲強度為30MPa，這種板材抗壓強度是相當弱的，而密度僅有0.55~0.88，隔音效果與抗壓效果還不如花梨原木?？梢哉f這種材料做Hi-End音箱是不夠格的。所以，該類板材在音箱制造中也存在一些不可彌補的缺陷。
第一，在材料力學上，中密度板由于板材內(nèi)部組織的均勻分布，雖然從厚度上可起到一定的強度支撐作用，但受制于力學強度指標，其消除、避免或減少箱殼自振的性能還是相當有限的。尤其是生產(chǎn)高性能、高品質(zhì)或較大箱體的音箱時，該弱點是不可克服的。即便某些Hi-End音箱在制造時，從用材厚度上避免部分箱殼自振，但厚度提高不等于剛性提高，其剛性不夠的缺陷，導致該類音箱的低頻表現(xiàn)缺乏彈性、反應遲緩、音色不通透、音質(zhì)瞬態(tài)不好等。
第二，在材料工藝學上，密度板材音箱常用乳膠或螺絲作連接鎖固。尤其是揚聲器單元的安裝，常常用自攻螺絲將單元盆架鎖固在箱體上。由于密度板的握釘力較差，所制造的音箱如果是將揚聲器單元用金屬螺釘鎖固，隨著揚聲器使用次數(shù)增加，其螺釘鎖固強度會逐漸降低，直至松動，從而降低音箱整體剛性，音質(zhì)會逐漸下降。
第三，該類材料其最大的缺陷就是不防潮，見水就發(fā)脹。即便是用油漆（常常號稱鋼琴漆）對音箱進行全封閉狀態(tài)下，由于制造工藝限制，在所有握釘處、開孔處的縫隙都有可能形成板材吸潮的條件，板材吸潮越多，積淀到一定程度，箱殼剛性進一步減弱，低頻音色會更加退化。
第四，用涂料（包括鋼琴漆）來封閉密度板的毛孔，只能保新5年。更何況任何廠家都沒有對它進行里外完全封閉。這就使得音箱的正常壽命相當有限了。至于塑料箱體材料，當前我國僅能加工1cm厚度以下的注塑箱殼，其隔音與阻尼性能都是較差的一種，很難達到高保真音箱制造的材料標準。

當然，也有Hi-End音箱采用原木切片，4mm~5mm厚度一片一片地徑向堆積成箱殼，徑向木材箱體的剛性較軸向木材箱體提高數(shù)十倍（如美國魔域）。就像一根筷子，折斷它就是在軸向90°使力，很容易。但如果把它豎起來軸向0°用力，就太不容易損毀了。這種材料在使用方法上雖然提高了箱體沿徑向周圍的巨大剛性，但沿軸向分布的強度就大大減弱，更何況其密度有限，隔音還是不夠理想，其他木材缺陷也還未根本解決。
高端或高級音箱箱體材料，密度最好＞2，強度最好＞100MPa（箱體空間越大，力學強度越高）。就上述問題看，木材、密度板、塑料等及其相當?shù)牟馁|(zhì)是不能制造Hi-End音箱的。

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