第一章设计篇一、设计目标“发烧”是一项个性化很强的活动,但科学“发烧”和理性“发烧”应该是烧友们追求的境界。
在开始DIY之前,设定合理的目标是有必要的,可以避免出现盲目的行为。
1、预算:2000-3000元在DIY音箱的各个环节中,具有一定素质且符合设计要求的扬声器单元是其中的核心,投资应当占到预算的一半以上;箱体也不能马虎,声学效果和视觉效果都很重要;分频器的关键在于设计和调试;箱内连接线、接线柱等配件可以量力而行。
2、音质要求:真实、自然、耐听,适合重放人声和轻音乐满足这些条件并不容易,需要音箱系统失真低,频率响应平坦、宽阔,单元之间有良好的衔接,各频段均衡连贯,不能有明显的音染。
3、适用环境:主要在家庭环境使用这个条件在一定程度上降低了对系统的要求,也就是说,可以不用过多地关注功率承受能力、灵敏度、最高声压级等指标,对指向性的要求也有所放宽。
当然,在家庭听音环境和中小音量下要做到各频段的平衡也是很有难度的。
二、结构设计1、分体3路3单元为了达到平衡的听感,充足而准确的低音是必须的,因此有必要使用10寸以上的低音单元。
虽然设计良好的小型音箱系统也可以有丰富的低音感量,但是和大型系统相比,表达出来的信息会存在很大差别。
最终确定采用分体3路3单元结构。
低音单元用12寸,独立制作成大箱体,专门重放超低频段(150Hz以下);中低音单元采用6.5寸锥盆,和1寸球顶高音制作成可以单独使用的小箱体。
2、箱体结构和分频点密闭箱和倒相箱各有特色,但根据设计目标,密闭箱在本系统里更加适合一些。
虽然在低音下潜、效率等指标上不如倒相箱,但密闭箱的瞬态响应好,声音清晰,质感真实,而且设计、调试都相对简单,在业余制作条件下容易取得成功。
中低音单元用了6.5寸,其高频段频响和指向性不如小一些的单元,因此分频点最好能取低一些。
但这样也有很多问题,比如高音单元的失真会加大,功率承受能力的要求也要提高。
综合考虑下来,分频点初步定在2k-2.5kHz。
低音箱的低通滤波分频点在150Hz左右。
整个系统可以尝试2.5分频结构,也就是小箱在低频段不作衰减,直接和大箱衔接。
如果试听结果有问题,则小箱在150Hz左右进行高通滤波。
三、单元选择:密闭箱要求低音单元有很好的顺性和低的f0,Q值可以高一些。
密闭箱内的空气相当于在单元上附加了一个弹簧,所以装箱后f0和Q值都会有所上升。
1、中低音首先要确定的是音盆振膜材质,这基本上决定了整个系统的声音走向。
纸盆的自阻尼好,个性小,音色中性自然,中频段响应良好,善于表现人声以及弦乐。
缺点是防潮性差,一致性不易保证,刚性不足。
如果表面进行涂覆处理则性能会有显著改善。
聚丙烯盆的一致性好,响应平坦,失真低,是目前使用最广泛的振膜材质。
缺点是材质较软,振膜面积大时声音会变模糊,不容易很好地反映音乐细节。
在聚丙烯材料中加入二氧化硅、云母或金属粉末,可以提高刚度。
KEVLAR、碳纤维、金属等均属刚性材质,用这些材料制作的单元动态和顺态反应都比较好,有着理想的声音透明度和声场再现力。
但普遍在工作频带的上端(3k-5kHz)会存在一个很明显的高Q值峰,除非用分频器仔细校正,否则会造成中频段的大量失真,业务条件下较难使用。
综合上述情况并考虑到密闭箱的要求,最终选定了Vifa的C17WG-69-08。
这是一个古老的型号,采用涂塑纸盆,泡沫边,10年前的音响杂志上可以看见它的广告。
按目前的标准这个单元是过时的,磁钢小,Q值高,等效容积大,基本只能用于制作密闭箱。
但它的中频甜美,在中小音量下有比较好的表现,适合本系统使用。
C17的厂家标称指标是:阻抗8欧,f0 44Hz,Qts0.55,频率范围43-5000Hz,等效容积35.8l,灵敏度89db/1w1m,推荐用10-15l密闭箱。
实测Q值要还高一些,其他指标接近。
2、高音高音单元的素质非常重要,否则在分频点比较低的情况下,很容易产生互调失真,导致在中等以上音量下的声音劣化。
在本系统中,高音的振膜首选丝膜,可以和纸盆中低音有比较好的音色衔接。
其他的要求是必须要有较大的功率承受能力、较低的谐振频率和宽阔的频响。
选择的结果是Seas的 H881,即27TFFC。
厂家标称指标是:阻抗6欧,f0 900Hz,频率范围2000-30000Hz,长期承受功率80W(3kHz 12db/oct高通滤波),灵敏度91db/1w1m。
实际测试结果是f0更低,只有600Hz左右,这当然更加有利于分频器设计。
3、低音由于本系统中低音单元的工作频段很窄,重要性相对不高,因此不准备过多投入。
最后选用了朋友收藏的一对广州国光生产的“珠江YD300”,12寸纸盆,泡沫边,阻抗8欧。
实际测试结果:f0 23Hz,Qts0.42,等效容积380l,参数适合制作密闭箱。
可惜国光厂好像不再生产“珠江”品牌产品,看来给别人代工比自己维护品牌要容易得多。
四、箱体设计:对于密闭箱而言,品质因素Q值是一个反映低端谐振情况的关键指标。
理论上,Q=0.5左右时,瞬态好,但低频响应不理想;Q=0.71是大多数密闭箱的设计目标,可以兼顾瞬态和低频响应;高于0.71则处于欠阻尼状态,虽然低音有所加强,但瞬态逐渐变差,声音变浑浊,偶尔会用于一些特殊的设计,比如著名的LS3/5A好像就把Q值调到了1.2,以弥补5寸单元的低音不足。
为了使箱体不至于过大,本系统大小箱的目标Q值都取为0.8,理论净容积分别为145升和35升(计算过程略),目标谐振频率分别为44Hz和64Hz。
箱体的实际容积取值比上述理论值略小,分别取115升和26升,这样做的原因是密闭箱可以在箱内填充大量的吸音材料以消除驻波,相当于降低了音箱内的声波传播速度,会导致Q值下降10%至20%,正好抵消因箱体小于理论值而造成的Q值上升。
值得注意的是,倒相箱是不宜大量填充吸音材料的,因为这样会破坏亥姆赫兹共振条件,影响倒相口的低频响应。
为了便于制作,箱体采用了长方体结构,大小箱内部三围净尺寸分别是(高×宽×深):600×400×480mm、336×210×378mm,都是可以有效避免产生驻波的比例。
单元开孔左右镜像对称,所有单元都略微偏向外侧。
2评分人数o wzy728:经验 + 10 点威望 + 1 点 HD币 + 100 贡献值 + 1 点o 狂之又狂:幸苦了,评了个高分,居然在三楼经验 + 1 点本主题由 wzy728 于 2010-12-13 22:07 加入精华收藏分享martin职业侠客当前离线UID2330帖子459精华2积分833威望16 点魅力619HD币200贡献值14 点交易积分注册时间2004-12-22#发表于 2007-10-20 09:23 | 只看该作者 | 发短消息第二章制作篇一、箱体材料制作音箱的材料必须要有高密度和高阻尼。
目前最常用的纤维板是一种把木质粉碎至纤维状态后加胶热压而制成的人造板材,其力学性能接近木材,材质细密、性能稳定、价格低廉、加工方便、阻尼特性出色。
密度在500-880公斤/立方米的叫中密度纤维板,适宜用来制作音箱箱体,本系统也是选用了这种材料;密度高于880公斤/立方米的叫高密度纤维板,生产工艺复杂,市场上不常见。
刨花板和纤维板有所不同,是用木刨花颗粒加胶料压制而成,因其中含有木质长纤维,更多地保留了木材的结构,密度与纤维板接近,抗弯曲性能及握钉力优于纤维板,是目前橱柜箱体的首选材料,也是一种上好的音箱制作材料。
厚度15mm以上的多层胶合板是另一种非常适合制作箱体的材料,具有坚固、易加工、防潮等特点,但价格偏高,在市场上受到纤维板、木工板的冲击,现在很少有企业生产。
桃木、花梨木、枣木等硬质原木也具有很高的声学价值,主要缺点是价格昂贵,加工繁琐,有开裂的风险,常用于制作高档小体积箱体。
现在市场上由小块木材通过指接方式拼合而成的实木板应该也具备了原木的主要特点,但其粘合面的强度是否适合音箱的工作环境还有待考证。
混凝土、石材、金属材料等均可用于制作箱体,但是否合适争议很大。
姚洪波、王以真合编的“惠威扬声器制作指南”中写到:“(如果使用这些物料),声箱面需要比木制品厚两到三倍,借以抵消这些物料较弱的弯曲性”。
这句话有点晦涩,按我的理解,用硬质材料必须要解决两个问题。
一是材料要厚,硬质材料并非不会谐振,只是谐振频率和木质箱不同而已,只有通过增加材料厚度来彻底杜绝箱振;二是阻尼要足够,硬质材料本身是缺乏阻尼的,因此箱体内部必须要进行声学处理,否则声波的能量只能通过更多次的反射来消耗掉,容易引起驻波,甚至于反作用到扬声器的振膜上,导致声音劣化。
相对来说,这样做的成本、加工难度和箱体重量都会大幅上升,但有条件的爱好者还是值得尝试的。
二、箱体制作此处省略xx字,因为箱体是委托坛上的“重达”加工的,大箱用25mm厚中纤板,面板是36mm厚,内部纵向加了两条加强筋,横向加了一条加强筋;小箱用18mm厚,面板是25mm厚。
箱体内部灌了一层沥青,表面贴木皮。
三、吸音材料在音箱中放置适量的吸音材料能够有效破坏箱内驻波的产生条件,减少谐振。
可以用作吸音材料的东西有很多,比如玻璃纤维、聚酯海绵、晴纶棉(聚丙烯腈)、涤纶棉(pp棉)、羊毛毡、棉毛织物等等。
吸音材料应均匀地固定在箱内,材质松散的要用棉布袋包裹好,箱壁和低音单元后方应重点布置。
本系统用的是做褥垫用的发泡海绵,倒不是因为它的吸音效果好,而是手头恰好有,而且这种材料的弹性和成型性好,切割成合适大小的长方块,比较密集地放入箱体后不易移动,不用特别进行固定。
大箱的填充比例约75%,小箱的填充比例约50%。
由于单元的Q值和等效容积存在差异(低音和中低音单元均是如此),为了使左右箱体的Q值保持一致,实际填充比例左右箱并不相同。
四、其他面板左、右、上三边采用了倒角处理,以降低箱体表面反射声波的影响。
大箱体安装加强筋是有必要的,把前后板、左右板连接成整体,强度可以显著提高。
接线最好用接线柱,塑料接线盒容易成为声波向外辐射的通道。
接线柱紧固时一定要加弹簧垫片,不然容易松掉。
喇叭的安装衬垫最好采用略有弹性且屈服性好的软质材料,我用的是吹塑纸。
比较硬的如橡皮之类并不理想,特别是高音单元,用螺丝紧固后有可能造成面板变形。
喇叭的固定螺丝一定要垫橡皮,避免螺丝和喇叭直接硬接触。
1评分人数o狂之又狂:幸苦了经验 + 2 点TOPmartin职业侠客当前离线UID2330 帖子459精华2积分833威望16 点魅力619 HD币3#发表于 2007-10-20 09:32 | 只看该作者 | 发短消息第三章测试篇一、测试环境业余制作的测试不大可能用到专业设备,只能利用计算机。
测试软件用到了SpeakerWorkshop1.06和JustLMS1.0,辅助工具是购自本坛的测量套件,测试话筒是Panasonic 的WM61a,声卡是Creative的Sound Blaster 5.1。