2017年低音炮技術(shù)特點(diǎn)分析

　　低音炮作為AV系統(tǒng)中核心的配置，現(xiàn)在已經(jīng)被越來越多的燒友所共識。有些燒友在低音炮上的預(yù)算甚至超過了總預(yù)算的50%，可以見其對低音炮的推崇備至。本文將配合實(shí)踐來深一步的講述低音炮的基本原理。希望和大家一起溫故而知新?，F(xiàn)對2017年低音炮技術(shù)特點(diǎn)分析。

　　低音炮的形式主要分為兩種，一種是密閉炮，一種是倒相炮。其它的形式都是這兩種形式的等效變形或者組合。如另外兩款常見形式——無源輻射器和帶通箱。

　　密閉炮是常見的一種炮，因?yàn)樗O(shè)計(jì)成本低，對喇叭參數(shù)的要求不高。密閉炮的原理很簡單，就是用箱子把喇叭的前后兩個輻射面隔開，在箱體內(nèi)填充適當(dāng)?shù)奈舨牧希牙群竺娴穆曒椛淙课?，來阻止低頻擾射，從而提高低頻段的聲壓。

　　密閉炮有兩種基本結(jié)構(gòu)，就是AS(氣墊式)以及IB(無限大障板式)。區(qū)別在于箱體相對的大小。具體量化是根據(jù)α的大小來劃分的，α是喇叭等效容積與箱體實(shí)際容積的比值。α大于3是氣墊式，小于3則是無限大障板式，也就是氣墊式的箱體小于無限大障板式的箱體。由于氣墊式低音炮的截止頻率F3較高，箱體相對又小，所以在低音炮領(lǐng)域，應(yīng)用的不如無限大障板廣泛。

　　在音箱領(lǐng)域有人做過實(shí)驗(yàn)，在20平方聽音室中，為了產(chǎn)生105dB的聲壓級，當(dāng)截止頻率F3為40HZ、規(guī)定的二次諧波失真為3%時，密閉箱的體積至少要65L。但是很多人也包括很多媒體，在描述密閉炮時，不管什么結(jié)構(gòu)經(jīng)常喜歡用氣墊二字，這是一個人云亦云式的錯誤。舉個例子，一個12寸的密閉炮的低頻截止頻率F3為25hz，如果是氣墊式的話，那喇叭的共振頻率就要為13hz左右，這樣的喇叭很難被使用。而無限大障板式的低音炮由于F3可以做的相對較低，所以應(yīng)用很廣泛。

　　2016-2021年中國低音炮音箱行業(yè)市場供需前景預(yù)測深度研究報(bào)告表明，一些密閉炮利用喇叭自身的性能，就可以獲得不錯的低頻下潛，例如MK;一些密閉炮則由于箱體較小的原因，需要EQ對低頻段加以補(bǔ)償來獲得足夠的聲壓，例如Revel。但是加了EQ會導(dǎo)致喇叭的振幅加大，而帶來額外的非線性失真，另外EQ也會改變低頻的滾降曲線，使瞬態(tài)變差等等。只是由于人耳對超低頻失真的容忍度很大，所以造成了這種影響并不是很明顯，這也是很多低音炮廠家經(jīng)常用到的一個原理。

　　密閉炮的優(yōu)點(diǎn)是瞬態(tài)特性好，在同等F3下低頻更加豐滿，量感更足。與主箱容易融合，優(yōu)秀的密閉炮在聽交響樂時會有很不錯的表現(xiàn)。

　　缺點(diǎn)是效率差，對箱體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求高，要求功放板要有較大的功率余量，由于在F3附近喇叭的振幅最大，所以在F3及半個倍頻程處失真較大。

　　來看一個實(shí)例，低音炮是MK的一款密閉炮，從曲線上可以看出在低頻段聲壓上升曲線比較緩慢，這是密閉炮的典型特點(diǎn)。

　　接著來看一下失真曲線，可以明顯看到在F3處失真是很大的，隨著頻率的上升，失真隨之減少。在50HZ以下失真小于20%人耳都不易查覺，所以這款炮算是一款合格的低音炮。

　　再來看威力登的一款密閉炮，這款炮的失真就明顯的比MK要好得多。但是和同價位的倒箱炮來比，20HZ以上的頻率失真還是太大了。

　　對于密閉炮來講，我們要清醒的認(rèn)識。在F3附近頻率的聲壓廠家吹得越大，失真也越大，特別是平價炮，失真曲線慘不忍睹。 倒箱炮是最常見的一種，特別是在多媒體領(lǐng)域，幾乎是清一色的倒箱炮。這是由于倒箱炮與密閉炮相比，在箱體容積接近的情況下，可以獲得更低的F3。由于利用了揚(yáng)聲器后面的聲輻射，所以發(fā)聲的效率也要比密閉炮高出不少。一般來說，同款喇叭做出的炮理論上倒箱結(jié)構(gòu)要比密閉結(jié)構(gòu)高出3dB的聲壓。另外在低頻F3處的聲壓主要以倒相管為主，所以F3處的非線性失真要遠(yuǎn)小于同規(guī)格的密閉炮。

　　我們來看一下倒箱炮的工作情況，主要分為三個階段。

　　第一種情況：當(dāng)信號頻率F

　　第二種情況：當(dāng)信號頻率F=Fb時，引發(fā)亥姆霍茲共振。錐盆的輻射振幅大大減弱，聲壓主要由倒相管口輻射，所以，此時喇叭的諧波失真大大減小了。但由于以管道輻射為主，使倒相炮的瞬態(tài)響應(yīng)比密閉炮稍差(因?yàn)樵谛盘柦Y(jié)束后，要過30-40ms，管道才停止發(fā)聲)。正因?yàn)樵跁r，倒相炮會以管道輻射為主，所以倒相管的開口面積以及形狀對低頻的影響就顯得尤為重要。

　　第三種情況：當(dāng)信號頻率F>Fb時，錐盆與倒相管是同相輻射，效率提高。一般在F>2Fb時，增強(qiáng)作用會明顯減弱。此時，信號頻率提高了，波長變短，管道輻射將越來越不明顯;此外，錐盆往后輻射的聲波也大部分被箱內(nèi)的吸音材料吸收了。

　　所以，倒相炮實(shí)質(zhì)上是使頻段的聲壓增加及處揚(yáng)聲器諧波失真減少。 通過以上分析，可以明顯的看到，倒箱管在整個炮的工作系統(tǒng)中占有相當(dāng)高的地位。倒相管的開口形狀、面積與fb這個頻段的表現(xiàn)息息相關(guān)。我個人認(rèn)為，對于低音炮來講，倒箱管的開口面積最小要為喇叭有效輻射面積SD的25%，優(yōu)秀的低音炮開口面積應(yīng)該在SD的35%以上。還有很重要的就是開口形狀，根據(jù)流體力學(xué)，在容器開口管道內(nèi)流動的液體(空氣在自由空間內(nèi)低速流動時與液體有著相似的特性，低速是指流動速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聲速)受壓縮所損失的能量，與管道的開口形狀以及位置有著密切的關(guān)系。

　　管道開口處受壓縮而損失的能量He=Ke*V2/2G，Ke是損失系數(shù)，可以看到圖3的損失系數(shù)最大，原理由于篇幅所限就不多說了。結(jié)論大家都耳熟能詳，就是倒箱管的開口處要圓滑，最好呈喇叭狀。

　　具體來看下面的實(shí)例，這是一款SVS的倒箱炮?？梢钥吹剿那€上升得比較快的，這是典型的倒箱炮的曲線。

　　接著來看一下它的失真曲線，可以很明顯的看到低頻F3處失真非常小，在F3-2F3之間的失真有些稍大，這是由于倒箱管所引起的失真，由于失真度很小，所以這是一款相當(dāng)不錯的低音炮。

　　再來看它的另外一款更高檔的倒箱炮的失真曲線，可以看到由于倒箱管設(shè)計(jì)得相當(dāng)合理，所以在F3-2F3處的失真非常小，可以說是一款頂級的倒箱炮。

　　倒箱炮的優(yōu)點(diǎn)是低頻F3下潛較深，低頻更有力度，效率高、低頻失真小。缺點(diǎn)是瞬態(tài)特性稍差，設(shè)計(jì)的難度相對較高，對喇叭的參數(shù)要求嚴(yán)格。 無源輻射器其實(shí)是倒箱管的一種變形，它的特性原理與倒箱炮是很相似的。優(yōu)點(diǎn)是杜絕了倒箱管帶來的聲壓縮而產(chǎn)生的失真，缺點(diǎn)是瞬態(tài)特性要比倒箱炮要差。倒箱炮是通過調(diào)節(jié)倒箱管的口徑和長度來改善低頻。而無源輻射器是通過調(diào)整輻射器的重量來改善低頻，世界上做得最好的無源輻射器廠家是美國的POLK AUDIO，在國內(nèi)知名度最高的是驕陽。下面我們就以驕陽為例來探討一下。

　　驕陽炮素以小體積大聲壓低下潛著稱，它是怎么實(shí)現(xiàn)的呢?這一部分要?dú)w功于無源輻射器的先天優(yōu)勢，在倒箱炮的設(shè)計(jì)中，我們知道F3以及開口管道面積不變的情況下，箱體越小倒箱管就越長，長度與箱體縮小比例的倒數(shù)成正比。但倒箱管的長度是有限制的，不能大于FB處波長的1/12之一，但像驕陽這么小的箱體，要保證足夠的開口面積與低頻下潛，倒箱管將會長達(dá)將近2米，甚至?xí)L，這顯然是不能使用。不過無源輻射器解決了這個問題，前面說過它只用增加輻射器的重量就可以改善低頻的下潛，當(dāng)然前提是主動喇叭要有足夠的驅(qū)動力。

　　看一下它的曲線，很明顯低頻的上升速率要比倒相箱陡，這就是無源輻射器的典型曲線。

　　再看下它的失真曲線，由于箱體過小所以在低頻處的失真比同等級的倒相炮要大許多。

　　無源輻射器的優(yōu)點(diǎn)是沒有風(fēng)噪的干擾，低頻較倒相炮豐滿，低頻可以潛的更深。缺點(diǎn)是瞬態(tài)特性稍差。

　　另外驕陽低音炮有個很有意思的特點(diǎn)，就是在大動態(tài)的時候會跳著移動，這是因?yàn)樗闹魍苿永扰c無源輻射器是以對稱形式分布在箱體的兩個面上。

　　由于主推動喇叭和輻射器是同向運(yùn)動，同時兩個錐盆的重量也不一致，這樣在大動態(tài)時作用在一條直線上的兩個作用力點(diǎn)的動量不一樣，就使動量大的那個點(diǎn)要先翹起來，所以就形成了跳躍。當(dāng)然，驕陽炮跳躍的前提是大質(zhì)量錐盆和小質(zhì)量箱體。

　　帶通箱是密閉炮與倒相炮的結(jié)合，最簡單的是兩腔四階帶通低音炮，其它的還有三腔、四腔、五腔的。

　　帶通低音炮做的比較好的就是BOSE，通過復(fù)雜的設(shè)計(jì)可以使兩只6.5寸低音發(fā)出不錯的低頻效果，但由于腔室太多，所以瞬態(tài)特性差。

　　由于帶通低音炮并非主流，10寸以上的炮很少見，大多應(yīng)用于多媒體領(lǐng)域，所以就不做太多的探討。

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