几种新型高频扬声器

电动式扬声器已经发明半个世纪了。目前虽然大多数扬声器仍然采用电动式原理，但其结构却在不断革新。不仅制造纸盆、定位支片及永磁体的材料范围不断扩大，就是整个扬声器的外型及其零部件的结构也在不断变化。在出现宽频带扬声器的同时，还出现了专用的高频、中频、低频扬声器。本文介绍几种国外近几年出现的新型电动式高频扬声器。

普通纸盆式的电动高频扬声器，其上限频率很难达到20千赫，而且其频率特性不够平滑，在使用上已不能令人满意。限制上限频率继续提高的主要障碍是扬声器振动系统的质量较大。而使其频率特性不平滑的主要原因，可用图1所示的扬声器振动系统的简图来说明。图1中，音圈推动纸盆的力用F表示， F可以分解为纵向力F\(_{e}\)和横向力Ft，由于F\(_{t}\)力能使纸盆锥面产生交变弯曲运动，使纸盆产生横向振动，所以当频率较高对，振动从锥项开始传到纸盆边缘处，然后再反射回来，从而形成驻波, 就会使扬声器的频率特性在高频段产生起伏变化，特性曲线就不均匀了。克服这些缺点的办法说起来很简单，就是设法减轻纸盆的重量和提高纸盆的硬度。然而实际上人们对这个问题的探索并不是轻而易举的，真可以说是绞尽了脑汁！有的产品采用加入了结晶碳粒的高分子膜制作“纸盆”，由于声波在这种材料中的传播速度比在纸中的传播速度提高了一倍，因此在一定程度上改善了高频特性。有的用金属铍制作“纸盆”，这种纸盆个仅硬而且轻。例如一个铍纸盆仅重0.03克，厚度仅0.03毫米，而如果用最薄的纸（厚约0.3毫米)作成同样大小的纸盆。其重量要有0.1克。硼的硬度和弹性系数都很高，人们也想到用硼来作“纸盆”，然而硼不容易加工，要想用硼直接加工成纸盆，几乎是不可能的。所以人们先用钛制作成10～20微米厚的纸盆基体，然后将其置于真空中，在2500℃的高温下，用强电子束轰击硼，使其蒸发后沉积在钛基体表面，这样加工成的纸盆能使扬声器的上限频率提高到36千赫左右。

要想进一步提高扬声器的上限频率，传统的结构就不能适应了。最近出现的一种带式高音扬声器能成功地将上限频率提高到50千赫以上。图2为带式高音扬声器拆开后的结构图。6条永久磁体分成两组构成磁路系统；振动膜由7～8微米厚的高分子膜制成，质轻而柔软，振膜上面附着10微米厚的铝质带状音圈；振膜前后的两个小框由软材料(例如织物）制成，小框架的作用是将振动膜压住并张紧。振动膜上音圈的电极位于膜片的固定端（图中没有画出来），与膜片压紧后引出；六条永久磁体分别箝装在②、⑦两个塑料框架里；组装时，上述几个部分用夹板①和夹板⑩夹紧而成为一个整体。两块夹板均由导磁材料制成，夹板①上开有放音孔，作为扬声器的正面；夹板⑩粘有吸音材料作成的小条。为了美观和安装上的方便，通常在夹板①前面还加上一个面板（图中未画出）。图3为扬声器磁路系统的结构。

带式高频扬声器的工作原理仍然是以法拉弟电磁感应定律为基础的，可用图4来说明：当电流如图中的方向流过音圈时，根据通电导线在磁场中受力时的左手定则，可判定出音圈将带动振膜向F方向运动；电流方向相反时，音圈将带动振膜向相反方向运动。由于音圈在整个膜片的有效范围内是均匀分布的，所以整个膜片所受到的驱动力不但是均匀的，而且是同时的。因此振动膜片各部位的受力在时间上不存在相位差，从而构成了一种新型的全驱动型扬声器，它消除了传统结构的扬声器的横向振动现象。由于振动膜片质量很轻，膜片的运动几乎没有惯性，所以这种扬声器频率响应特别好，各种失真——包括非线性失真、瞬态失真和相位失真也都很小。

众所周知，电动式纸盆扬声器的电声转换效率很低，一般不超过2％，也就是说，它所承受的电功率绝大部分变成了热能。使用时如果给扬声器送入过大的电功率，音圈就有发热甚至烧毁的危险。即使不发生损坏也会因温度升高而导至音圈阻抗增大，使其与整机失配。因此要大幅度提高扬声器所能承受的功率，改善音圈的散热便是关键问题。最近出现的一种所谓磁流体扬声器较好地解决了这个问题。

磁流体扬声器的结构如图5所示，它与传统的电动式扬声器的结构几乎一样。两者的主要区别是磁流体扬声器在磁缝中加入了一定量的磁性液体。由于磁缝中的磁感应强度很强，所以即使在音圈振动的时候，磁性液体也能被稳稳地吸附在磁缝里面。磁性液体是一种含有平均直径为10\(^{－3}\)微米的细微铁粉的胶液，这些铁粉在胶液里呈悬浮状态。为了防止铁粉相互粕连在一起，人们还在铁微粒的表面覆盖了一层很薄的高分子膜。

由于音圈工作时始终是浸在液体里，所以音圈产生的热量直接传给胶液，由液体再传给磁路系统散发出去。磁路系统不仅热容量大，而且与空气的接触面也很大，所以滋流体扬声器的散热状况得到明显改善，其额定功率也就有了大幅度提高。或者说在额定功率不变的条件下，可缩小扬声器的尺寸。磁性液体的存在还增强了扬声器振动系统的阻尼，从而可有效地降低频率特性曲线上的谐振峰高度，使其特性曲线如图6中实线曲线所示更加平滑。磁性液体还使磁缝中的磁感应强度有所提高，因此扬声器的声压也相应增强。

由于纸能吸收液体，所以磁流体扬声器的音圈骨架不能用纸，而是采用铝材料制作。另外还要求粘接音圈的胶水既不能破坏导线的绝缘层，又不能被磁性胶液所溶解。为了防止磁性液体在振动系统振动过程中发生溅射现象，还应在防尘罩和磁路上各开一个小孔。(颜浩)