新颖的平膜音圈耳机

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八十年代初,我国推出了EEL-1型宽频带平膜音圈耳机,属于国内首创。七十年代,日本、瑞士、联邦德国等国已有少量产品投放国际市场。平膜音圈耳机是一种新颖、别致的电动式耳机,其结构与普通耳机有很大差异。该耳机的音膜和音圈连成一体,驱动力遍布于音膜整个平面,故也称作等电动耳机。这种耳机外形见图1,它具有电动型耳机灵敏度高,操作简便,无需附加放大器等优点,又兼有电容式耳机频带宽,非线性失真小,瞬态特性好等特点。因而用于高音质放声系统或立体声系统中,可获得较完美的声音重放效果。其高音清脆明亮,中音柔和圆润,低音丰满逼真,整个音域和谐清晰,悦耳动听。

图1
图1 🔍原图 (435×523)

平膜音圈耳机和普通电动式耳机,在电声换能原理上就不一样。普通动圈耳机的音圈是在锥形振膜片中央,置于磁隙之中。当有电信号通过音圈时,其膜片是随音圈动作而发声,即作用力只集中在振膜中央的一小区域内,中高频段膜片的其它部分却不能随信号作同相整体运动,使之产生驻波,引起波形失真。这是形成这种耳机灵敏度低及频带窄、失真大的主要原因。

平膜音圈耳机结构见图2,其音圈和音膜连为一体,整个振动系统的质量很轻,是普通动圈结构的几十分之一。当电信号在音圈流过时,就产生一个与磁力线相垂直的策动力,迫使膜片振动而发声。由于驱动力作用于整个膜片表面,使膜片得到均匀控制,从而保证在整个音频范围内的振动位移处处相等。

图2
图2 🔍原图 (576×309)

由于磁路的结构不同,选用的磁性材料也不尽相同。普通电动耳机的动圈结构中,内磁式磁路采用铝镍钴V类磁钢;外磁式磁路采用钡铁氧体材料。而在平膜音圈耳机结构的磁路中,则采用稀土钴类磁体。这是由于平膜音圈的磁路结构间隙较大,需要足够的磁动势才能保持间隙中一定数量的磁通量耳机振动示意图见图3。从图3中可以看出,这种耳机的磁路结构十分奇特,有规律排列的小磁体同极性相对,间隔固定,交替排列,一磁体处于另一磁体的退磁场之中。构造独特的平膜音圈是这种耳机的关键部件之一。它采用了高强度、高弹性、耐温高的只有3~5微米厚的聚酰亚胺薄膜,亦可采用6~12微米厚的涤纶薄膜或聚脂薄膜等材料,经过表面涂复几个微米厚的铜或铝,用光刻腐蚀而成结构如图4所示。

图3
图3 🔍原图 (508×352)
图4
图4 🔍原图 (289×285)

众所周知,立体声头戴耳机是在录音机发明后而迅速发展起来的一种电声产品。对于这种与人体肌肤直接接触的耳机来说,一般多从“音质好”、“外观美”、“价钱低”、“重量轻”以及“佩戴舒适”等感触方面来体验的。所谓“佩戴心情愉快舒畅轻松”,主要是从它的质量等各方面的技术性能指标来衡量。EEL—1型宽频带立体声耳机的主要技术性能指标为:①频率范围为20~20,000Hz;②l,000Hz 1mW时灵敏度不小于94dB;③1,000Hz交流阻抗为2×20Ω;④非线性失真,S.P.L120dB20~20,000Hz≤2%;⑤最大输出功率为1W;⑥重量为340g。

一副主体声耳机质量如何,除了客观评价它的技术指标外,还必须要有良好的主观听觉效果。耳机在实际佩戴时,各人情况不一,不可能与耳机完全相吻合,不可避免地出现声泄漏,使耳机的低频特性下降。这时可采取如下措施来补救。尽可能加大振膜的有效面积;制作低频的音圈(一般在300~600Hz范围内较好);采用通气结构,加大后腔声容;采用柔软耳垫等。采取上述措施后,虽然高频特性受了一点损失,但耳机阻抗与人耳阻抗相匹配,使主观听觉效果令人满意。

EEL-1型宽频带立体声耳机受到人们的青睐,既可作立体声音乐欣赏或监听,也可接成单声道形式。据抽样测试证明,这种耳机可与国际上同类产品相媲美,已达到先进水平。

用这种耳机欣赏立体声音乐,具有动态范围失真小、分辨率高的优点,有身临其境的真实感。(刘明清)