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技術       概述

Kevlar:Bowers & Wilkins 自 1974 年以來一直在堅持使用的振膜材料。

 

真正的音樂必能找到中音頻段,而一個平滑的中頻帶乃是一種無價的、珍貴的揚聲器品質。進入編織防彈布 (Kevlar™),自1974年起已被Bowers & Wilkins選為單元的材料。其中大有其原因所在。在音盆的成形過程之中,首先以一種硬化的樹脂浸漬該基本織物。然後,以一種聚合物塗層對音盆進行進一步處理,這種聚合物塗層將織物加以密封,並且增加了阻尼。其結果是形成了一種半柔性的音盆,具有一種特殊崩裂特性,是在多數傳統材料之中所不可看見到的,音盆在其所在範圍之內的所有頻率段均保持了更加穩定的投散模式,並且在將聲音傳播給收聽借之時,其中產生的延時效應與拖尾效應聲音就要少得多。不但能夠放送出更為清楚明晰的聲音,同時能讓更大範圍的聽者同時受惠。

Kevlar® 是一種人工合成芳綸纖維,由杜邦製造,因用於防彈背心而廣為人知。事實上,這些機械強度特性和分散子彈能量的能力,同樣也適用於揚聲器振膜。Bowers & Wilkins 早在 1976 年就開始率先採用 Kevlar ® 作為振膜材料,並由此推出 DM6 揚聲器。當時的揚聲器技術發展水準遠低於現在,仍然尚處於嘗試新材料、測量驅動器回應並聆聽效果的模式。因此,儘管我們知道 Kevlar® 材料可以比其他材料提供更好的音質效果,特別是在至關重要的中音上,但我們並不清楚有關振膜如何真正高效工作的任何真實細節。為什麼 它們聽起來更悅耳呢?我們的研究主管 Peter Fryer 博士在有關將鐳射干涉原理應用于揚聲器開發方面一直處於領先。通過這一技術,我們可以研究驅動器振膜如何隨不同信號而運動。

兩種最有用的信號均為正弦波:其一是單一頻率的純音,另外一種是脈衝:即一次包含所有頻率的滴答聲。分析單一頻率正弦波的行為,可明顯地看出在振膜中形成相應頻率的駐波或共振。



同時,它還可指示聲音離開振膜後的擴散方式。例如,在較高頻率時,對於半柔性振膜,其週邊區域輻射振動較少,而中心區域則產生多數輻射振動。這種在振動面積上的有效縮減,可以拓寬驅動器聲音與純活塞相比的彌散度。這正是發生在 Kevlar® 振膜上的行為。其有效振動面積隨頻率增加而逐漸減少,這樣,與非常堅硬的材料相比,它在頻率彌散上更加均勻。驅動器的脈衝回應則表示其時間一致性。在輸入信號停止之後,振膜的繼續振動會導致時間拖尾效應(一種干擾),並影響信號清晰度。不過,並不是所有延遲的振膜運動都會導致向聆聽者傳播延遲的聲音。

我們來比較兩個驅動器的脈衝響應。它們除振膜材料之外均完全相同。其中一個驅動器採用塑膠振膜,這種塑膠為均質材料,換而言之,其所有方向上的機械特性均相同。第二個驅動器則採用 Kevlar® 纖維振膜,經過樹脂處理以控制硬度,加入 PVA 化合物增加阻尼,同時密封編織纖維。Kevlar® 振膜作為編織纖維材料,其機械特性差異取決於纖維的走向角度。兩種振膜都以慣常方式採用半捲繞橡皮外包層裹住外邊緣。在施加脈衝信號之後,從不同位置觀察對兩個不同振膜的鐳射掃描結果,會發現振膜的錐形形狀在這個過程中發生變化。

在脈衝信號施加後的一瞬間,兩種情況下都只有振膜中心位置開始振動。對於塑膠振膜,一條環狀曲波開始從振膜中心向外擴散。然而,對於 Kevlar® 振膜,由於編織纖維作用,波前開始呈現方塊形狀。當這些曲波到達振膜和圍邊結合處時,部分能量被反射回振膜,另外一些則進入圍邊。這是因為兩種材料具有不同的機械特性。這類似於您朝窗戶外看的情形。與從外向內看一樣,,您可以看到來自室內的反射。在這種情況下是由於玻璃和空氣有著不同的光學特性。

在圍邊與驅動器底盤相連位置還會發生進一步反射。當這些反射波到達振膜中心時,它們又會再次反射,如此往返,直到材料阻尼最終耗散了能量。由於在塑膠振膜中波前為環形,因此這些重複反射波會形成同心環圖案,並輻射出延遲的聲音,這就增加到初次收到的聲音上形成音染。儘管 Kevlar® 也會發生反射,但由於它們出現在邊緣的時間不同,因此振膜運動模式更加沒有規律。在任何給定時間,向前運動的振膜總面積與向後運動的總面積更加平衡,並且輻射給聆聽者的延遲聲音能量相當少,空氣只是滑過振膜表面。

 

        

 

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