纸浆材料特性对音质影响的探索

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1、纸浆材料特性对音质影响的探索 马鲁建 1, ，作者姓名 2，摘要 通过振膜中浆料的不同配比，试验分析了扬声器由不同的纸浆材料特性所产生的主观听感的区别与客观性能上的变化。从而对纸浆材料有更好的认识与应用。 引言 纸浆材料特性的研究，是一个非常重要的课题，1965 年,王以真先生就在无线电技术杂志上发表了扬声器纸盆材料和制作工艺的研究 ，这篇论文被音响界公认为是我国有关扬声器制作技术史上的第一篇论着。但几十年来，公开发表的关于纸浆材料特性研究的专着，并不多见。 扬声器材料的变化能引起哪些必然的变化，目前还没研究透，这是扬声器行业里最捉摸不透的部分，有的只是厂家和个人的经验，大部分是不对外公开的独

2、特秘方。 “纸浆材料特性对音质声音影响的探索”所总结的经验，希望能得到大家的讨论和修正，并用实践来检验其正确性，当然再有人在理论加以证明的话，那就可以成为一种理论或学说，希望有更多人来研究这个课题，一起探索扬声器的无穷奥妙。 众所周知,对声音的影响主要有三个要素,即: 1）音调. 2）响度. 3）音色 声音的三要素，音响器材通过其频率响应、谐波失真、瞬态响应等对重放声音产生重要影响，而扬声器又是系统中对声音影响最为敏感的部分，任何零件尺寸及材质的变化对扬声器的重 放声音都会产生不同效果，而所有零件中又以振动锥体材质和形状的变化对声音最为敏感，这几乎是扬声器开发人员的共识。 振膜对声音的影响包括

3、两大因素: 1）形状因素: 其中包括:口径, 振膜的深浅 ,中孔的直径, 振膜的曲线形状, 振膜的厚度,加强筋,折环形状.以上是主要影响声压, FO, 和反映频率响应的宽窄和音调的高低与走势, 2）材质因素: 其中包括:材料的特性,制造方法 ,加工处理技朮,混合比例,添加剂.以上是主要影响固有音色,，体现在刚性和阻尼，从而影响频响曲线趋势和平滑度，及瞬态。应该和形状因素影响同等重要. 当然叩解度也是一个重要的指标. 对声音的要素而言,音色是抽象的,是用言语所不能描述与表达的,是人感觉上的感受,.所以本文对振膜所用浆料的特性对音色影响的做一些探索与总结.放声音都会产生不同效果，而所有零件中又以振

4、动锥体材质和形状的变化对声音最为敏感，这几乎是扬声器开发人员的共识。 振膜对声音的影响包括两大因素: 1）形状因素: （1. 广州番禺百悦电声科技有限公司，广东省广州市 邮编：51其中包括:口径, 振膜的深浅, 中孔的直径, 振膜的曲线形状, 振膜的厚度,加强筋,折环形状.以上是主要影响声压, FO, 和反映频率响应的宽窄和音调的高低与走势, 2）材质因素: 其中包括:材料的特性,制造方法 ,加工处理技朮,混合比例,添加剂.以上是主要影响固有音色,，体现在刚性和阻尼，从而影响频响曲线趋势和平滑度，及瞬态。应该和形状因素影响同等重要. 当然叩解度也是一个重要的指标. 对声音的要素而言,音色是抽象

5、的,是用言语所不能描述与表达的,是人感觉上的感受,.所以本文对振膜所用浆料的特性对音色影响的做一些探索与总结.1 首先先介绍一下材料的特性: 1.1 木材纤维 UKP: 未漂白硫酸盐浆.主要原料是针叶树浆,俗称牛皮纸. BKP: 漂白硫酸盐浆. USP: 未漂白亚硫酸盐浆. 主要原料是针叶树浆或阔叶树浆 .以阔叶树浆为原料的 USP 的纤维长度较短,强度只有以针叶树浆为原料的 USP 的一半,木质素也较多. BSP: 漂白亚硫酸盐浆 . 以上材料主要提供的纸浆做短纤维用.其的特点如下: UKP 的特点:硬脆,强度大.阻尼差. BKP 的特点:浆料质地纯净,组织疏松,柔软,对环境的适应性好,并且

6、阻尼较 UKP 好. USP 的特点:较柔软, 组织疏松一点,弹性差. BSP 的特点 :化学成分较纯净 ,纸盆有一种柔和的音色.并且受环境的影响小.但是,也有不好的一面:纸张强度降低,纤维发脆,易碎断,张力较低. 1.2 韧皮纤维 其中包括:三桠,竹,楮,麻,马尼拉麻,树皮浆,等都是长纤维浆料. 1.3 毛纤维 其中包括:棉浆,木棉浆等,主要起到增加纸盆损耗的作用. 1.4 动物纤维 其中包括:羊毛,骨胶纤维和绢丝等. 1.5 化学纤维 其中包括:防弹纤维,碳纤维,玻璃纤维等. 1.6 并且不同材料的纤维长度也是不一样的. 浆料纤维名称 纤维长度/mm 浆料纤维名称 纤维长度/mm 浆料纤维

7、名称 纤维长度/mm 针叶树硫酸盐浆 3.54.0mm 马尼拉麻 2.512mm 羊毛 23mm 针叶树亚硫酸盐浆 3.03.5mm 木棉浆 1040mm 碳纤维 35mm 亚麻浆 3.05.0mm 棉浆 12mm 西班牙草浆 0.61.6mm 综上所述: 一般木材纤维制成的纸盆的刚性好; 韧皮纤维和化学纤维有利于增强纸盆的强度; 毛纤维可以加纸盆的韧性和内部阻尼. 对于低音扬声器多以木材纤维和毛纤维为主. 1400； 对于中频扬声器多以木材纤维主. 对于高频扬声器多用木材纤维的纸盆. 1.7 实践发现: 1.7.1 以 UKP 为浆料的纸盆扬声器的声音不够柔和 . 1.7.2 防弹纤维编织盆

8、对低音的表现,低音强劲有力,对摇滚,打击乐的表现突出. 1.7.3 羊毛盆对轻音乐等柔和音乐的效果非常理想,适合作中低音范围内使用.缺点是低音的表现力不够强劲,力度感也逊色. 1.8 其实纸浆所用的各种材料对各频段的影响也是不同的: 羊毛:利于低频. UKP:利于 100400 Hz BKP:利于 200600 Hz USP:利于 4001000 Hz BSP:利于 8002000 Hz 短棉绒:短纤维,较柔软,有韧性. 长棉绒:长纤维,利于融合各种较料,可以增加内部损耗,改善低音效果并减少中高频噪音. 亚麻:强度好,适合于大功率的音盆. 碳纤维:强度好,利于低频. 防弹纤维:韧性好,利于中频

9、. 玻璃纤维:便宜,可用于 PP 增强. 以上“利于”的意思是指听感上比较好,至于某一频率响应音压有没有获得提升或衰减,也作了一些对比,前提条件:对比的扬声器所使用的鼓纸的形状相同（其它材料均相同）,及鼓纸 fo,质量,成型方法,及加工处理上基本上相同;由于消音室并不标准,故以下对比仅供参考图 1：听感上 1 号比 2 号的解析力清晰,且 1 号的层次感,明亮度都优于 2 号. （从频率响应曲线上看，1 号，平衡，没有峰的隐蔽效应，又没大的缺陷，当然应该清晰明亮）。图 2： 图 2：听感上 2 号比 1 号的解析力清晰,且 2 号的层次感,明亮度都优于 1 号.（从频率响应曲线上看，1 号低端

10、峰太高，会隐蔽中高频） 图 3：听感上,高频解析力清晰,中高频吵噪的声音少. 图 4：图 4：在配相同的高音及箱体的情况下 3 号比 1,2 号相比较声音的解析力,层次感都好，且低音效果比较浑厚，不干涩。 1 号,层次感不清晰,且声音有些浑浊。2 号介于两者之间. （注：光从频响上看不出有很大区别，听感可能差别大，可能要借助其它指标的测量，如 CSD（累积频谱衰减）、指向性等，来分析听感区别的物理原因，以目前的技术，决大多数的听感差异都可以找到物理原因。）图 5：图 5：1 号比 2 号相比较声音浑厚,有水份.（从频率响应曲线上看 1 号比 2 号 50100Hz，高 11.5dB，影响声音厚

11、实）图 6： 图 6：2 号比 1 号声音清脆,有温暖感,比较平衡。 2对常用浆料的用途与用量见下表 （Usually pulp material purpose and method in theform as fellows）:浆料名称 浆料特点 用途 用量 产地 针叶树硫酸盐浆 耐折度差,强度好 主料 针叶树亚硫酸盐浆 耐折度好,强度差 主料 加拿大,瑞典,荷兰,俄罗斯,中国 棉浆 短纤维,细,轻,软 辅料 1050% 美国 麻浆,马尼拉麻浆 长纤维,纤维较粗,强度 比针叶木浆强 主料,辅料均可 辅料用量:1030% 菲律宾 木棉浆 短纤维,轻,粗 辅料 530% 印度尼西亚 羊毛 粗,

12、轻,柔软 辅料 1020% 台湾,中国大陆 化合纤维: 碳纤维 ,Kevlar 纤维, Nomex 纤维,矽纤维 纤维长,粗,韧性好, 刚性好 辅料 1020% 台湾,中国大陆 实践证明: 主料中所加辅助材料的混合比例,要超过 10%才起作用,但是辅助材料混合比例超过 30%或太多,会起反效果会使音色产生不好的变化(像解析力不够,层次感不清晰,等等).对于振膜浆料中混合的材料的成分,比例不同,扬声器的音色亦不同. 2.1振膜（鼓纸）与各种纤维混抄后的特性总结见下表 （Characteristic after diaphragm (Cone )mixed with all kinds of fi

13、ber in the form as fellows）:纸浆混抄材料名称 所改变的特性 纸浆与木棉等中空纤维混抄 振膜质量减轻,且增加内部阻尼 纸浆与碳纤维混抄 振膜刚性提高, 质量减轻 纸浆与韧皮纤维(麻浆,亚麻,树皮浆等)混抄 振膜刚性提高 2.2 至于其它几种因素对音色的影响,下面做一些简单的总结性的概述 2.2.1 成型方法上. 2.2 至于其它几种因素对音色的影响,下面做一些简单的总结性的概述 2.2.1 成型方法上. 用紧压工艺成型的振膜,所制成扬声器的音质,不如松压和半松压成型的振膜的扬声器的音质柔和. 2.2.2 加工处理(施胶)上. 对振膜进行施胶处理后,有以下效果: 加强纤

14、维间的结合能力,提高刚性；增加内部阻尼,抑制局部谐振；提高防潮能力,保持密度不变. 综合处理的结果不同会使扬声器音色的变化与改善亦不同,而且处理剂不同,效果也各不相同. 总而言之, 振膜材料不同的扬声器音色表现是不同的,除了因扬声器参数差异,磁路结构,驱动系统的采用不同之外,因振膜的不同而带来的音色的变化是相当明显的,造成振膜音色变化的原因便是上面所讲述的内容. 但是设计一款有着良好音质的扬声器,远远不只是振膜材料的选用.除了振膜的形状因素,还有定心支片,磁液,音圈的尺寸及其材料特性,磁路结构,折环材料的特性,振动系统的质量,等等都与扬声器的最终的性能和音质有着很重要的影响. 亲爱的朋友们,一个有着良好音质的扬声器,是要进行多方面考虑的,音色只是其中的一个因素.