【专题】知之非难，行之不易 小谈扬声器的失真（连载1）

前期计划这个专题文章的时候，给人的感觉似乎太专业了，太复杂了，因为涉及到扬声器的设计，驱动单元的零部件的生产和制造。对于我们的受众群体来说，绝大多数都是销售人员，或者影音定制安装技术人员，还有部分的影音爱好者，并非是从事扬声器开发、生产和制造的专业人员，所以在扬声器失真的内容方面往往在一定程度上会超出范围。

作为影音定制安装技术人员，你们经常给客户配置、安装和调试影音设备，难免会接触影音设备以及音频测试设备。在调试时需要对音响设备做测试，一方面确保用户手上的产品处于正常状态，另一方面是帮助你设定系统的参数，从而更好的优化音响系统的性能。在维护时也需要通过测试来排除系统故障。我认为了解扬声器的失真可以帮助你在工作上能解决一部分的问题。作为销售人员，你们也经常接触到客户，需要把产品推销给客户，多了解可以为自己增加谈资。作为影音爱好者，也不妨多了解，从中可以了解自己的扬声器，甚至在将来深入的搭配音响系统时，本次专题内容也能起到一定程度的帮助，或许当你读过本期内容时，会改变你过往对扬声器的一些认知。

扬声器是音响系统的最终播放部件，负责电声转换功能。从外观上看，就是一个箱体装上驱动单元，如果打开其内部还可以看到分频器。世界上有着相当多的音响公司在设计和生产扬声器，在音响发烧友圈子里面都大量都人DIY。事实上，只要做过扬声器的人都知道，扬声器真的非常难做好，因此扬声器看似简单，但实际上是易做难精。扬声器的失真是衡量扬声器性能的其中一项指标，也是一项非常重要的指标。不论厂家，还是发烧友自己DIY，为了在允许范围内控制好这项指标而付出各种努力。

本次专题主要内容包括：

第一、扬声器的失真来源 — 磁路部分

第二、扬声器的失真来源 — 振动部分

第三、扬声器的失真来源 — 分频器、箱体部分及倒相管

第四、扬声器的失真 — 总谐波失真

第五、扬声器的失真 — 脉冲响应失真

第六、扬声器的失真 — 相位失真

第七、扬声器的失真 — 互调失真

第八、扬声器的失真 — 分谐波失真

第九、扬声器的失真 — 大功率谐波失真

扬声器的失真来源于哪里？

扬声器的首要失真来源首先肯定是驱动单元，因为它才是扬声器里面真正实施电声转换的部件，影响着整个扬声器的音质。目前，动圈式扬声器是目前应用最为广泛的驱动单元类型之一，在过去的专题当中就曾经说到动圈式扬声器从电到声音之间必须经历两次转换，先把音频电信号转换为机械运动，机械运动带动振膜运动然后驱动空气，最终传送到我们的耳朵里，所以但凡涉及能量转换都会产生失真。

上：音圈长度等同磁隙长度；中：短音圈（音圈长度小于磁隙长度）；下：长音圈（音圈长度大于磁隙长度），以及三种不同设计的音圈在磁场中位移

磁路系统引起的失真

把一只驱动单元翻到背后，你可以看到它的磁铁（也有人称为“磁钢”），磁钢的材质常见是铁氧体磁铁、钕磁铁，少数钴磁，甚至采用励磁（电磁铁）。另外，还能看到音圈、定心支片（又称“弹波”）、T铁、导磁板等部件。

再细心观察音圈，用手轻轻按振膜就会看到音圈是在一条缝隙中活动的，这条缝隙是由T铁和导磁版形成的，称为“气隙”。在磁铁的作用下，气隙就会形成磁场，所以当音频电信号经过音圈时，在电磁感应的作用下就会在磁场中做位移。

从完美的理论角度来看，磁通分布必须均匀，这样音圈才能均匀受力，理论上不失真。但实际上磁通分布并不均匀，位于气隙中部比较均为，两端不均匀。换句话说，气隙中部是线性区域，两端是非线性区。因此，音圈在线性区域里面位移时，失真最小，当位移范围增加，超出线性区域时失真会增大。工程师在设计驱动单元的时候都希望尽可能让音圈在线性区里面有更大的位移范围。一种比较典型的做法就是“短音圈，长磁隙”，称为“Underhung Coil”，就是缩短音圈的长度，让它小于磁隙的长度。

力因数Bl(x)，图中注明音圈长度为10mm(红色线),分别在10mm（蓝色线）、5mm（绿色线）、15mm（粉红色线）和20mm（黑色线）长度的磁隙中的Bl(x)曲线

为了表示音圈在磁隙中的特性，可以通过力因素Bl(x)呈现。可以看到在短音圈，“短音圈，长磁隙”时（10mm音圈/15mm磁隙，或10mm音圈/20mm磁隙），可以看到Bl(x)曲线都有一段较长的平稳状态，可是一旦离开线性位移范围后Bl(x)曲线会急剧降低，呈现硬非线性状态。相比之下，长音圈的平稳状态相对较短，当音圈离开位移范围之后Bl(x)曲线下降相对缓慢，呈现软非线性状态。

因音圈而导致的“磁场调制”

音圈有音频电信号通过的时候，自身也会产生磁场，并扩散在磁钢、导磁体以及空气当中。音圈的磁通量大小于音圈的位置以及电流强度有关系，而音圈的磁场会对磁路产生相互影响，能让总磁场强度升高至饱和，或者降低，磁通密度会产生变化，这种现象称为“磁场调制”，也会产生失真。因此，需要让音圈的电感量降下来，控制好总磁场强度。很多驱动单元都会在接近音圈的地方加入短路环，短路环通常是铜制，或铝制的环（或帽）制作而成。加入短路环之后，音圈的交变磁场在短路环中产生一个电流，并形成反向磁场，从而将音圈的电感量降下来，起到减少失真的作用。

通电的音圈自身也会产生磁场，这个磁场会跟驱动单元的磁路产生调制，从而产生磁路失真

Miller&Kreisel MX300系列里面使用的中低音驱动器，Aluminium Shorting Ring标识的就是它的短路环

振动部件的形变

驱动单元的振动部件包括振膜、音圈骨架、防尘冒、悬挂系统（定心支片和折环）等，它们在驱动单元运行的时候都会因受力而产生形变，而且应力高的情况下，这些振动就会呈现非线性，从而产生失真。比如说，在高频的时候，振膜、防尘帽、音圈骨架等部件就会呈现分割振动状态，在低频时，悬挂系统会呈现非线性状态。要降低振动部件产生的失真，还是从材料，加工工艺方面下功夫，追求既轻量化，又要足够硬的部件，所以会出现铍、钻石、碳化硼、钛等材质的振膜及其他零部件，减少形变，降低失真。

振动部件，包括振膜、定心支片、折环在驱动单元发声时都会发生形变，分割振动就是如此

未完待续

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