自制一款适合小功率胆机的音箱

时间：2012-10-26 来源：123485.com 作者：9stone

5．音箱制作
音箱作为一种真实再现声音的装置，在设计上它的声学性能是首要的，其次才是审美方面的要求。音箱设计比较复杂，还要知道低频单元的一些关键数据才行。本音箱的尺寸定为790 mm X300mm X 270mm，从一般家庭放音情况看，这是个非常适宜的体积。对中、高频单元来说，不能简单地把箱子看成是组装支架的作用。对于Hi-Fi放音，箱子越窄越有利于中高频辐射，声场分布宽音质也越好，本箱宽度做到270mm，已接近低频单元外径的极限。由图4可见，各单元及倒相管都紧靠在一起，且都尽量集中在箱子最上端，其特点是声象集中，声音没有分裂现象。由于声波与听音者耳朵呈同一水平，声音也真实自然。

图4 面板单元分布图         图5 加装软球顶高频单元分布图
    本箱超常规地将倒相管装在中高频单元之上，并将中高频夹在中央，也克服了响应不平滑、最佳听音范围小的毛病。它与低频单元拉大距离，不但符合倒相箱的要求，倒相孔辐射出的声波与低频单元声波叠加，还具有哑铃式音箱低频份量足的一些优点。
    图5是专为喜欢制作具有音色取向可变的音箱者提供的一个结构方案，是在音箱面板上加装了一只软球顶高频单元（电路见图1的虚线部分），当K扳向B档时软球顶单元工作，便成了具有晶体管音色特性的音箱。加装的高频单元应是丝绢软球顶振膜，高频上限响应及灵敏度应分别达到22KHz和91dB以上的优质单元为佳）。
    箱子采用20mm厚的中密度板（MDF）制作，纤维密度板虽然厚实，但音箱在放音时内部的空气压力很大，箱壁在忍受这种压力时经常会发生振动，即使小功率音箱在音乐的高潮片段也是如此，还因面板开孔集中，为防止箱子机械强度变差，又采用了复杂的龙骨架结构箱子。骨架结构如图6所示，它是由25 mm X30mm的硬木做成的整体框架，骨架尺寸必须精确，它直接决定箱子的尺寸与造型。
    音箱前后板是最易发生振动的薄弱部位，故在前板各单元中央与后壁之间又增设了一个硬木支撑，极为有效地减小了箱振所产生的声染色失真，这样的结构工艺就是在15英寸300W 的专业音箱中也不多见。密度板不像实木板那样容易粘牢。本音箱虽有骨架组合，但牢靠程度仍不放心。对此，在各箱板与骨架的粘合面上又用许多木螺丝钉进一步加固(钉子间距约100mm)。各板上的所有钉孔应在箱子未成型前钻好(Φ3mm孔，骨架上不能钻孔)，粘合箱子时乘胶水未干燥时将板与骨架拧紧。
    各单元及倒相管安装洞孔应事先开好，各开孔直径、位置尺寸一定要准确，不可碰及周边骨架。面板上的各单元开孔尺寸如图7所示，要注意2只箱子的单元开孔方向呈对称状。特别强调的是YDQZ10-2和YDQG5-14的振膜面板仅比它的安装洞孔直径大4mm，一旦开孔直径稍大将造成单元面板遮不住开孔，出现封闭不严而无法补救的危险，这也是本单元在设计制造上的一个缺陷。

图6 骨架结构图图7 单元开孔图
倒相管是用一段外径为75mm的塑料管，经车床加工出安装台阶(如图8所示)，管长120mm是事先预留的长度，待箱子调试时再适度截去多余部分。值得指出的是不同的倒相箱对其倒相管都有严格的尺寸，自制音箱时切不可随意用不合要求的管子草草了事。

图8 倒相管图
    给箱子内部浇一层沥青，无论对箱子的声阻尼特性、机械强度、封闭性等方面都大有益处。具体作法是将熔化的沥青盛在勺子里，由面板开孔伸入浇向箱内四壁。还要对音箱添加一些吸音材料以减小驻波干扰，这都是Hi-Fi音箱必不可少的工作。玻璃纤维吸音性能好，但粘贴工艺复杂麻烦，一般泡沫塑料(俗称海绵)便可满足倒相箱的要求。这里采用10mm厚的大孔眼轻质泡沫塑料，按内壁相应尺寸裁成3块，分别用图钉粘在上顶、后板和一个侧板上。一般小型倒相箱无需过重的声阻尼，故箱内六壁不要全贴，否则吸音过量，箱子效率严重降低，声音也变得呆板干涩。音箱外观装潢也不困难，目前都是用一种PVC贴面直接贴在音箱表面上。简单的工艺是先用油工腻子在箱表面细刮一遍，外表的木螺钉坑眼在腻子干燥的过程中多刮几遍，直至用砂纸打磨平整不再出现凹坑。然后对箱表面均刷一层油漆，此项工作很重要，否则箱板吃胶不均，不易粘牢粘平。方法是将粘合剂均匀地涂刷在箱子的一个表面上，10min左右待胶剂表面的甲苯成分挥发后，接下来将事先剪裁好的PVC仔细地粘贴在箱子上，这样才粘得平整，不会发生贴面起泡的现象。如贴面局部有起泡不平，可用针扎孔释放空气，再用毛巾压平即可。各贴面对接部位暂不刷胶，贴面接口事先预留宽些，然后将长尺压在搭接处用刀片裁开，箱子四周边角多余的贴面用刀片沿箱体切掉，贴面接口便天衣无缝了。吸音材料可以在箱子装潢完成后进行，以防加工时的粉尘杂物玷污泡沫塑料。
    扬声器单元、倒相管及分频器在Hi-Fi音箱上的安装也有讲究，必须做到安装牢靠，不松动不漏气。通常是用2mm厚的软橡胶板，依各单元装配面尺寸形状剪一个垫圈(200-54是圆形垫圈，中、高频单元是方形)。再将垫圈用胶粘在开孔相应位置上，扬声器压在垫圈上一并用螺钉拧牢。本箱所有单元都直接由外向里安装，音箱也显得庄重而有气魄。倒相管要紧紧地敲入洞孔，分频器和输入端子板就近装在低频单元对应的后板内壁。3对扬声器单元引线应尽量粗短，使用直径在1.5mm的软铜导线即可。还要注意各单元的相位问题，本音箱的高、低频单元是正相，中频单元反相连接分频器。
   从放音质量上说，Hi-Fi音箱不宜对扬声器蒙面网，如为了防尘或保护扬声器也可加装面网。选择蒙布一定要谨慎，必须是质料特别薄、网眼大的丝织物。蒙布必须张紧在框架上，并用活动搭扣固定，这样拆卸才方便。切不可选用材质厚实、网眼细密的蒙布。目前流行的一些色调诱人的喇叭布的透气性特别差，对声音尤其是中高频声波衰减十分严重，声音将变得灰暗沉闷、失去色彩。最后，给箱子装上4只底脚，音箱就做好了。
    装配好的音箱必须经过认真的调试才能出好声，音箱效率也高。即使依据所选单元给定的箱子容积，也因低频单元的某些参数，如共振频率f0、振动系统顺性系数CM系统质量MB和品质因素Q0都存在着一定的误差，并且箱内的骨架、吸音材料、各单元及倒相管等所占体积也会造成音箱容积与设计值发生较大的偏差。这样，箱子的共振频率f0A就不能准确地调制在单元的f0上，音箱的效率不高，音质也肯定不好。
    音箱的调试主要是f0A与吸音材料的调整，通常采用声压输出频响特性法或是间接地利用扬声器的阻抗模量曲线法来调试。这项工作看似简单，实则相当繁琐费时，要想调得理想，没有一定的专业技能与仪器还相当不易。
    其实，对于倒相箱来说，主要是f0A的调试，好在改变倒相孔面积或长度能在一定范围内改变f0A。在业余情况下，简单的调试方法是先卸掉倒相管，用信号仪对音箱输入100Hz以下的功率信号，变化信号频率找出音盆振幅突变到最大时(也即单元的谐振点)，然后慢慢调整倒相管伸入箱内的长度，直至某一深度音盆的振幅降到最小，箱子就调试好了。此法调试虽不甚理想，但在业余情况下音箱的质量则足够好了。
    本音箱采用阻抗模量法逐点描绘音箱的阻抗频率特性曲线，反复描绘阻抗的特性变化曲线，并反复调整倒相管伸入箱内的长度和吸音材料，使YD200-54的谐振峰最大限度地压成一个非常对称的双驼峰。低端频响由原来的38Hz有效地延伸到27Hz以下，获得了满意的成绩。
    与朋友的心情一样，亲手打造的音箱都急着试听，都想早一刻分享那份喜悦。笔者的听音室约15m2，常用的是2台电子管纯功放。先用5W 单端A类功放接驳本箱试听，输出功率3W，室内的响度则令人激动，5W时的音量便与一般古典、民乐录制时的响度差不多。过去推动一对灵敏度为88dB的箱子，声音始终小得可怜，功放全开足声音也是有气无力。本箱配接20W 的UL功放情况又不一样了，8W功率在音乐的高潮室内便有爆棚的气氛，12W时的低频动态声波足以使桌上的茶具发出声响。以往用晶体管功放要达到这个响度或音效，最起码也要80～90W 的功率。
    接下来播放《高传真音效》CD片，这是一张笔者久听不厌的发烧试机片。碟中每首乐曲都由风格不同的乐器和电子乐器演奏，间或也出现女声伴唱与和声。乐曲频谱宽、高低音丰满平衡，最适宜检测Hi-Fi功放及音箱。一曲热烈欢快的《素兰姑娘要出嫁》奏起，悠扬圆润的长号和着低沉柔和的大鼓声声振耳，纹理清晰的余音回荡在各角落直至下一声再起。明亮悦耳的小号、铿锵刚劲的打击乐与奇妙的电子乐
交织在一起，把一个热闹的婚礼场面表现得淋漓尽致。
    扑面而来的是一首《行船的人》，乐曲旋律优美感人。三角铁、碰铃清脆的金属音令人心动，激荡的鼓声、纤细的沙锤音与绚丽多彩、变化万千的电子乐勾画出浩瀚的大海，雷鸣电闪的暴风雨中海鸥啼鸣栩栩如生。突然，又响起了轻柔的女中音，那亲切甜美的歌声伴着乐曲走出音箱，让人真切地感受到表演者就在面前歌唱。
    试听音箱、评价音质，必须要熟悉音源，对音源的音色特征要有一定的了解和深刻的记忆。如果对音源印象不深，就无从评价音箱品质。笔者的朋友是位乐迷和音响迷，多次聆听了本音箱后，一直抱怨自己五六千元买来的音箱声音小，缺少色彩，总不服气这套廉价的音箱能有如此好的音质(本箱里的6只单元价仅400多元)。后来他抱来一台“中联9100B”100W 晶体管功放接驳试听，给出的音质、响度又一次令他吃惊。又在功放前面接入听感激励器进一步考验箱子，声音即刻大放异彩，高音一点都不硬、不尖刺，看来优秀的晶体管功放也非常喜欢这对箱子。

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