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扬声器专用磁液现状?
更新时间：2008-7-24 9:57:01 　（ 编辑：Audio-diy ）    【大 中 小】
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　　【摘　要】 专家密切注意了扬声器元件，提供了一种内行人对扬声器元件如何工作以及如何工作得更好的观点。美国磁液公司对本文作了完善补充，讨论了什么是磁液，为什么它们会使用在低音、中音及高音单元中；以及这项技术的新发展。

　　毫无疑问，读者早已应在扬声器广告中看到过“磁液”、“液冷”或者“磁液悬浮”等术语，并且也从扬声器生产商著作中读过受益于磁液的描述。但磁液在音响业中应用了25年，在超过5亿只扬声器中使用后，现在是全面综合地看一下高保真扬声器中音响质量与磁液的关系的时候了。

1　背景
　　磁液由悬浮在液载体中的四氧化三铁的超微粒子所组成的，首先是为NASA(美国国家航空航天局)研究而生产。磁液公司组建于1968年，由NASA授权研究及开发磁液技术。磁液应用包括轴承及密封，例如计算机硬盘驱动器中，光学扫描仪和循环半导体操作设备。高性能机器人系统在步幅电机中使用磁液以改善稳定时间。最近，新一代的DVD播放器和高速CD－ROM和DVD－ROM驱动器应用磁液以制止激光伺服激励器的振动?煷佣?令寻道及聚焦更稳定，另外也能简化生产操作。
　　扬声器生产商采用磁液是因其具有导热性。磁液能降低音圈烧毁程度，而且磁液在磁气隙中形成的静态磁力(一种均匀集中的辐射力)，可以抑制音圈晃动。因磁液受磁场影响而被吸引至音圈气隙磁场内，当音圈移到气隙中央时磁液像一只弹簧一样发挥作用，好像有一股复原力在维持同心度，由此阻止音圈碰撞和蜂音，这仅是利用了静态磁力部分的悬浮作用。
　　减低音圈摩擦扬声器前夹板的另一因素是较低的音圈工作温度，这会限制音圈膨胀及影响气隙清洁度。即使磁液很简单的润滑作用也可以降低音圈与前夹板碰撞而引起的摩擦。磁液也可以抑制尘埃或微粒进入气隙而且也能够防止音圈和气隙发生腐蚀现象。所以用于救生和声音警报的扬声器几乎总是采用磁液以通过严格的UL认证测试。
　　许多扬声器生产厂家在高音和中音单元采用了磁液已经取得了明显的效果，但仍需要一种更适当的磁液用于低音单元——需要一种低粘度而高磁化强度的磁液以使磁液本身可以留在气隙中即使是在大冲程时也不用对现有的低音单元设计作很大的改动。大约七年前，低音级磁液被商业化。第一家在超低音中使用磁液的扬声器公司是专业音响生产商，跟着是汽车音响生产商。过了不久高保真扬声器公司首先开始关于五年前的低音磁液单元的评价，到了今天已有许多商业用磁液产品可以使用。

2　低音音质
　　磁液通常改善传输响应稳定时间(当信号停止而扬声器随即停止的能力)。阻尼材料由于其直接作用在磁路内而马上生效，而不是作用在锥盆或者支片上，就像用了“事后”的阻尼处理。如果低音单元在高端频响有一个峰值，磁液会将这种情况控制住，而副作用比用无源分频网络解决要少。在锥盆移动时，磁液能减少在音圈里面和周围产生的一定的机械噪音。
　　也许最大的差异不仅是你听到的，还有你听不到的。当音圈热起来时，扬声器音质就会改变——通常在以现场的声压级(或更高声压级)播放音乐时的一个扩展的时间周期内出现。由于磁液抑制了很多反作用导致的功率压缩效应，用了磁液的扬声器声音特性整个放音时间内变得更稳定了。

3　温度升高及功率压缩
　　功放机上的散热片是一个家喻户晓的标志，这是由于大多数的功放机都只可以有少于75％的效率，而大于25％的功率则浪费在发热上。一台消耗功率100W的功放机会输出大约75W的音乐功率和25W的热量。但当75W音乐功率信号传送到扬声器上，则几乎所有功率都成了热量在驱动器内消散了，仅有极少部分信号实在地转换成音乐输出。就算灵敏度最高的扬声器仅仅能达到5％的效率，用上阻尼最好的球顶高音和中密度纸质或聚酯锥盆低音单元效率才接近了1～2％。
　　现在说一下扬声器接到功放机上在1W／m级别上测试阻抗和频响。接着开启功放。在CD机上播放一小时后，扬声器再测一次就发现阻抗明显升高了。对于T／S参数，音圈温度升高导致扬声器音圈的直流电阻有一个向上的偏移因此Qes值出现了偏移。这样导致驱动器低端和高端响应均有一个损耗。分频器网络的转折点也因扬声器阻抗的偏移而明显地偏移。
　　图1和图2两组曲线显示了一个4英寸中音扬声器在35W时工作的频响图。第一组的扬声器没有用磁液，有一条曲线是立即测得的，另一条是45分钟后测得的。整个频响范围都有3～8dB的损耗，在高端输出上有一个强烈的损耗；第二条的4英寸扬声器采用磁液处理，在同一条件下测试，请留意其输出仅有1～3dB差异，在高端响应上只有轻微的偏移。磁液可以帮助保持扬声器线性响应。消除一些通常叫做功率压缩的不良现象。



图1　没有磁流体，35W时的功率压缩



图2　带有磁流体，35W时的功率压缩


4　频谱污染
　　暂且不论频率响应及其典型应用到判断扬声器重放的基本测量方法，复杂的多音色技术也被创造出来。使用频谱污染测试，扬声器的“自身噪音”可以被揭示出来，频谱污染是音调互调失真的测量方法，但典型的互调失真仅有两个测试音调组成，然而音乐则包括许多音调，所有扬声器都有少量(或者较多)的蜂音、嘎嘎声、噪音调节，以及其它异常声响。
　　频谱污染使用各种同时产生的测试音调(有50种或更多)馈给扬声器。每一种音调大约1Hz带宽而且有数Hz的分隔?熣庵植馐孕藕沤咏?音乐的复杂性。
　　Deane Jensen根据这一技术搞了一项多样化设计且写了一篇供AES的论文(预印号2725；1988年洛杉矶第88届会议)论述了这一细节。贝尔实验室的SYSid声学分析测试系统提供了频谱污染测试，而Audio Precision One使用了一项相同的步骤叫做FASTEST。有趣的是，AUDIO PRECISION认为FASTEST是一个对离开生产线后扬声器的蜂音及自动摩擦进行自动测试而设的QC程序。如果有足够高的动态范围(其实就是与SYSid使用的一种叫同步中和的技术差不多)。那么不同的恰当地操作的扬声器设计可以从虚拟的共振中计算其相对应的自由度。
　　在这项测试中，扬声器内在的自身噪音趋向于填补音调之间的空间，即使音调稍微有了下降。例如一个振膜高度不够，相对无阻尼的金属球顶高音单元将会经常有噪音。当高音单元被多音调测试信号激励时，所有共振就会被激励且对输出产生影响。可能在一个相当大的中等口径的金属球顶高音单元上“声学尘埃”会降低30或35dB，一个品质十分优良的处理过的纤维软球顶高音单元也许会产生微不足道的噪音且绝大多数都正好能通过离散的测试音调，此时扬声器的自身噪音会降低40～50dB或更多。
　　为什么这会如此重要，而且这与磁液有什么重大关系？实际上频谱混合刚好是表示扬声器质量的最重要的唯一测试。如果一个扬声器的频谱污染很低的话，那么音乐的氛围和内在声音就不会被扬声器垃圾声音所掩蔽。粗制滥造的扬声器会向音调之间塞进废料。(图3、图4就表示了是否带有磁液时频谱污染的情况。)



图3　没有磁流体时频谱污染(1"球顶高音扬声器1W时)




图4　带有磁流体时频谱污染(1"球顶高音扬声器1W时)



5　共振
　　磁液不能帮助制止锥形振膜直接断裂，但当音圈骨架扭曲时，有磁液，共振就戏剧性地降低了。事实上，最初磁液主要就是使用在轴承和计算机磁盘驱动器的精密主轴电机上阻尼扭曲共振的。
　　骨架是帮助扬声器音圈线缠绕时成形用的，在声音重放中这是一个要求较严格的元件，因为来自音圈的振动必须穿越骨架才达到锥盆或球顶振膜。任何包括骨架在内的共振在到达振膜前将会污染声质量，因此这种不需要的能量将会辐射到房间中去。在气隙中有了磁液，骨架被阻尼，所以其“噪音”也被减弱了。
　 一个评估磁液的方法就是造一只无锥盆的单元，仅带有音圈、支片和防尘帽，骨架的噪音在没有磁液时是明显听得见的，然而有磁液的那一只单元就显著地静得多了。在大约20年前当先锋公司首次在球顶高音中使用磁液时，他们曾对同样现象进行过测试。
　　在球顶高音单元里振膜与骨架非常紧密地连接着，骨架的失真(且失真将由于磁液作用而降低)是最戏剧性的。但在单元有较大的锥盆面积时，发生在骨架的振动作用比锥盆的直接拍动作用远远小得多，所以单元的表现取决于工程师选择一个优质的锥盆更甚于选择磁液阻尼。

6　开孔技术
　　磁液应用在低音单元中还有另外一个方面，就是恰当的腔室开孔，使用开孔以防止磁液溅射的技术，因为产生在音圈后面的压力(来自磁路结构所包围的空气)有了开路，也会戏剧性的衰减单元的调制噪音。衰减单元的调制噪音对保持清晰度和保真度是十分重要的(图5画出了各种低音单元开孔的草图)。



图5　低音扬声器的开孔方案示意图


　　在单元防尘帽之后的磁芯。在向后冲击期间，汇集在防尘帽后的空气将会向外吹，而且在向前的冲击上，防尘帽将会向内弯折，两种情况都会产生不愉快的噪音。防尘帽最后甚至会被吹掉(演奏“1812序曲”时给人留下很深的印象)！
　　在许多低音单元中磁芯开孔既为了减弱防尘帽下面腔室的压力又为了帮助冷却音圈。给磁芯开孔不是没有问题的，既有费用也会减低磁感应强度(例如小直径磁芯)。这种情况下防止压力产生可以由透气防尘帽或者开孔的音圈骨架还有在防尘帽下面的锥盆上开孔来完成。
　　由磁铁的内部范围、磁芯的外围，以及上下夹板之间空间会组成的一个腔室。在向下冲击时音圈进入这个容积，腔室内的压力增加。如果没有开孔，包围的空气被迫以高速从音圈气隙中通过，如果音圈的行程大的话磁液就会溅射。这时可以将下夹板开孔。或者，如果磁芯已经开孔，交叉开孔可以让下夹板腔室与开孔磁芯相连。上夹板开孔也可成功被应用来减轻这股压力。支片和盆架之间的腔室也应开孔以减轻其中的压力。支片就是可以从低音单元盆架开口处看到的那块黄褐色编织纤维。尽管支片看上去是一种透气纤维，但处理过的纤维的空气阻力还是很大的。
　　有了恰当的腔室开孔技术，在音圈气隙中的空气速率和涡流噪音能大大降低，但是，没有应用磁液将会令扬声器单元音圈产生摩擦声和蜂音的机会增加。没有开孔技术，通过气隙(来自无开孔的空气腔室)的高速空气流产生气隙中的空气轴承效应，并伴随有太多的尖哨噪音。但当腔室恰当开孔及应用磁液后，气隙调制噪音可完全消除，这是因为气隙被密封也因为磁液阻止了骨架的扭曲振动。

7　空气调制噪音
　　锥盆扬声器有许多内部腔室：支片后面，及音圈后面(由磁铁内部和下夹板组成的空间)。由于驱动单元(音圈)前后移动，锥盆／支片／防尘帽一起压缩又一起在这些腔室内产生真空。这样可以导致产生空气抽吸噪音(空气调制噪音)，或更有甚者，使驱动单元振膜部件弯曲或产生寄生音。留心粘度对温度变化曲线和驱动器效率及工作带宽的作用来选择磁液的优化粘度是重要的。
　　当典型的正常工作温度时，那么高粘度磁液的阻尼效应可以作为一个完整的设计因素来应用。当音圈通常在高温工作时，你所选择磁液的粘度要令驱动单元的通带响应不会被处于正常工作温度的磁液影响。磁液粘度的减少会抵消高温工作期间的功率压缩效应以及频率响应不会有明显的改变。
　　早期设计偶然应用磁液的作用只是较多地利用了磁液非常高的阻尼特性。磁液不但要应用于控制高端共振问题，而且也应用于限制高音单元的低频位移。在七十年代，一种日本的演播室用监听扬声器完全地消除了分频器网络(从而令其产品进入美国市场并在音响爱好者市场上出售)其中就应用一种有数千厘泊的高粘度磁液。如今，大多数APG(音响产品级别)的磁液的粘度已是仅有几百厘泊，或者更少了。
　　国产Hi－Fi扬声器专用磁液性能已达美国APG的同类产品水平，且性价比优势是很有吸引力的，并且有能提供使用指导，实在是中国扬声器行业的一大福音.

对于球顶高音来说,磁液高音听感丰满油润,很不错的.但是,近年,液磁高音好像过时了,款式很少