密閉氣墊喇叭箱之設計與製作－老音響資料庫/蘇桑部落格

　　密閉式氣墊喇叭箱設計與製作,比低音反射式簡易,尤其氣墊式喇叭之逐漸普遍,箱子也就不必像以前那樣做得很大。有不少國產氣墊式喇叭是外銷,筆者曾經試著想購來自行裝箱,但見國產喇叭還沒有嚴格的品管及詳細的技術規範資料提供,因此就未去貿然嘗試。有不少國貨是外貨表面的仿製,實質並未仿到。其實國產品如能從材料的選取與製造方面,做到嚴格的品質管制及測試;提供產品詳細的技術規範,加上不斷的研究發展創新,則相信未來在高傳真度音響器材的國外市場競爭,是頗具潛力的。屆時國產品將被音樂愛好者廣泛採用,取代消耗外匯的外貨。

　　在歐美由於零件供應不虞缺乏,高傳真度音響系統之套件(Kits),非常普遍。所謂套件,及製成一套系統所需的全部零件材料。例如調諧器套件、收音機套件、擴大機套件、唱機套件、喇叭系統套件。各廠家出廠的套件都附有連接安裝的說明書,只要略備一些工具,即使一個外行人,也能按照說明書很容易的裝成一套所需的音響系統,因所有零件材料都已供應齊全於套件內,不用自己去操心。國內方面比較常見的國產套件為擴大機及調諧器,實際上零件並不全是國產的,而且也不大像國外那種套件,因大半零件都已由國內廠家焊接好在印刷電路板上,有些甚至並不附詳細的電路圖及印刷電路板零件配置圖,減少很多自己焊接裝組的樂趣。關於喇叭系統方面的套件,還未見到國產品,而進口的歐美套件,好像有逐漸增加的趨勢。在國內較常見的是現成的喇叭箱,大半由機器大量裁製生產的,不過其內容積都已固定好,無法變更以適合個別喇叭的性能需要。因此本文將提供適於裝置氣墊低音喇叭的密閉式喇叭箱之設計原則,並舉一例說明製作要領。自己動手做,一方面可節省製成品所需之工資,另方面可依自己的需要,享受自製的樂趣,增加自製的經驗。

　　在設計密閉式氣墊喇叭箱時,需要先知道一些喇叭產品的技術規範資料,例如喇叭本身之自由空氣共振頻率(Free air resonant frequency)有多少,其口徑、縱深、容積各部質量、材料、阻抗、承受功率、未裝箱之頻率響應(最好有測試之曲線及註明測試條件),推薦喇叭箱內容積的範圍,分頻點及分頻方式。其中在設計時最重要的是喇叭箱內容積的決定。因喇叭裝箱後,共振頻率會提高,若喇叭箱做得太小,可能把共振頻率提高太多,以致低頻響應欠佳。由於裝箱以後之共振頻率,絕不會低於喇叭本身在自由空氣中之共振頻率。因此未了避免使裝箱以後的共振頻率提高太多,箱子需做大些以便有較佳的低頻響應。但大容積的喇叭箱也應有個限制,否則容積太大,相當於一無限障板,對低頻響應沒太大的改善,反而因箱內空氣彈力不夠,音量過大時,音圈很易位移過大而脫離磁隙,甚至脫落損壞,而且音圈位移太大也引起嚴重的非線型失真。故設計喇叭箱時,最先要能決定一個適當的內容積,大半喇叭廠家都會提供其產品所需最大及最小喇叭箱內容積,在這最小與最大容積範圍內可依自己的需要而決定。有些廠家沒有提供適當的喇叭箱內容積資料,則將另有專文討論此項設計問題。在此僅提供一些氣墊式喇叭資料為參考,大致上言,一個八吋低音喇叭箱的內容積13~25公升,(1公升=10立方公分),一個十吋低音喇叭箱的內容積在25~50公升,而十二吋低音喇叭箱的內容積在40~80公升。箱板厚度在1.9~2.4公分。若容積小於25公升,則箱板厚可自1.2~1.9公分。由於每只低音的特性並不一定相同,故其適當的內容積也就不一定相同。內容積決定好以後即開始擇定適當的箱板高寬及深度。原則上箱板寬度必須大於低音喇叭的口徑,故除了容許低音喇叭的口徑,最好多留六公分以上的寬度,以方便裝上低音喇叭。箱子縱深至少應當為低音喇叭所佔縱深的1.5倍,以免低音喇叭因振動過大而觸及後壁,主要是使後箱板與低音喇叭背間有個安全距離。寬度與深度定好後,高度即可由內容積算得。

　　喇叭箱尺寸決定的原則,令A表示障板高,B表示障板寬度,C表示箱內縱深。木板或夾板厚度一律為T。單位除非特別註明,否則皆以公分為單位。木料一律取2×2為斷面之木材,則(圖1.1至圖2.5)

　　設計製作實例：試設計製作一個十吋氣墊式低音喇叭以淨內容積為40公升的密閉式喇叭箱。

　　寬度出了容許低音喇叭口徑,另加六公分寬,即b=6公分,箱內縱深取為低音喇叭縱深之2倍,即α=2。設低音喇叭縱深L=12公分,口徑D=26公分,箱內各喇叭所佔容積及分音器所佔容積,以及箱內撐條木料所佔容積總共有2公升,則由

材料　木板或夾板厚度一律取T=2公分,木料可用松木或其他木料,其斷面一律取2公分×2公分,則

　　　前後板 A×B=55公分×32公分二塊

　　　左右側板 A×(C+2T+2)=55公分×30公分二塊

　　　上下板 (B+2T)×(C+2T+2)=36公分×30公分二塊

　　　撐條木料長度 A=55公分四支

B-4=28公分四支

C-4=20公分四支

　　　面網架木料長度 A=55公分二支

B-4=28公分三支

其他材料有木用螺絲釘,樹脂或強力膠或強力黏著劑。吸音材料可用玻璃棉(Fiberglass)厚度至少2.5公分以上,質量至少半公斤,多多益善。面網可用鬆織布、尼龍網、塑膠或泡棉。附加材料,例如木料及木板做隔離高中音喇叭用,則有隔離罩或筒封住喇叭錐膜之背面,只露出錐膜之正面,則這些附加材料作為密封中高音喇叭的木板及撐條木料即可省略。

　　製作喇叭箱時,需要木板鑚孔機,大小鋸子各一把,若用十字螺絲釘,則需要十字起子,一字螺絲釘則用一字起子,銼子(圓銼及方銼)可做銼平用,焊線則須焊錫及烙鐵等工具,裁板用大鋸子按上列尺寸先以鉛筆畫好才裁,若能用機器裁則更快。鑽喇叭口前先以鉛筆在障板畫好各喇叭的位置及口徑內緣。低音喇叭口之中心位置可採對障板之三邊等距離,或二側等距離,中心可在障板(高度)中央下方,而障板中心之上方作為高中音喇叭口用。畫好各喇叭口內圓圈後,即在圓圈內圓以鑚孔機鑚出一個足以容許小鋸子伸過去的小口,利用此小口以小鋸子開始鋸出喇叭口如圖3.1所示。裝喇叭之螺絲口也對好,以比螺絲口徑還小的鑚子鑚出個小口以便旋緊螺絲用,此小口最好不要鑽過障板的另一面。鋸子鋸過之處可以銼子銼平。由於木料及木板厚皆取2公分,故螺絲釘長度最好超過2公分,在2.5公分間,而固定喇叭用的螺絲不要超過2公分,否則穿過障板還要鎖螺絲帽旋緊,增加一曾裝拆的麻煩手續。螺絲釘別用榔頭直接敲打進去,否則很易破壞木料或木板,最好皆已鑽孔機先鑽個比螺絲釘直徑還小的導孔在將螺絲釘旋進去。由於密閉式氣墊喇叭箱的特點是不容許有漏氣現象,大量漏氣會削減箱內空氣的彈力,影響低音性能,引起失真,甚至降低喇叭承載功率的容量,故任意二板的密接很重要,將撐調先膠貼在箱板上,使用螺絲釘前最好在二板的接合處,已膠脂貼緊,螺絲釘則旋在二板接合處的木料撐條上,例如圖3.2至圖3.4所示。然後再撐條上每10~12公分旋一個螺絲釘,緊釘著箱板,裝障板及後箱板時除了螺釘,最好有橡皮墊圈(可利用腳踏車廢棄之內胎裁剪)以增加緊密效果(圖3.5)。後箱板開的二個小孔是供接線板柱用(圖2.3),釘好接線板柱也需密封,最好是接線板在箱內貼緊後板。除了障板,箱內板一律釘上2.5公分以上厚的吸音料,或者膠貼。若用圖釘時,必須將吸音材料掩住圖釘,以免其對聲波產生散射反射等干擾。若箱內全填滿吸音材料,則可增加音響效果。分音器裝在後板、側板或上下板內,全視接線之方便而定。接線焊完最後安裝喇叭,安裝喇叭最好有橡皮墊圈,也是為了防止漏氣。喇叭一律從障板外面裝入(圖3.6),注意不要觸及錐膜,旋螺絲時要手拿壓緊框架,著力平均分散在四周,不要一下子就把一個螺絲釘旋緊以免歪斜,要等全部螺絲釘都上了,才逐漸慢慢旋入,每次個別旋進一小段,輪番把每個螺絲釘都逐一的旋一小段,如此則對喇叭架之著力比較會平均分散,不致集中在一邊或一點。傳統式的喇叭裝法是從箱內障板釘緊(圖3.7),障板前面還要一塊與障板同大小,但較薄的板,鑽有與障板相同的喇叭口,做為面板(圖4.1及圖4.2)。這種傳統式裝法,萬一喇叭出毛病,需要拆後板及前板,才能更換喇叭。而前述裝法,只要取出面網架即可解下裝喇叭的木用螺絲釘而拆下喇叭。而且以這種面網架(圖2.5)代替面板可省去多鑽喇叭口的麻煩工作。遮蓋面板網架所用面網可採取尼龍網、塑膠網、鬆織人造纖維或泡棉貼緊或釘緊,顏色隨自己喜好而定。注意使用的面網不能影響自喇叭傳出的聲音,也即面網的選擇以不阻擋或削減喇叭出聲為適當。最後可用砂紙把粗糙處磨光,即可依自己的喜愛將喇叭箱外型噴漆,油漆或烤漆。若採用高級木板時可用亮光漆。面網架是最後套入前障板。若嫌面網架不夠緊合,怕掉下來,則可用少許螺絲釘釘上旋緊。箱板接合製作次序可先從下板與一個側板的接合開始,然後接合另一側板,再接合上板,然後背板,接著為障板。