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靜電揚聲器
編輯靜電揚聲器(ESL)是一個揚聲器,其中通過所產生的音響設計的力施加在膜懸浮在靜電場。
靜電揚聲器的設計和功能
編輯揚聲器使用薄而平坦的振膜,通常由一塊塑料制成,該薄膜上涂有一層導電材料,例如石墨,夾在兩個導電柵之間,并且在振膜和柵之間有很小的氣隙。對于低失真操作,隔膜必須在其表面上以恒定電荷而不是恒定電壓進行工作。這可以通過以下兩種技術中的一種或兩種來完成:選擇膜片的導電涂層并以使其具有非常高的表面電阻率的方式施加,并且/或者在EHT(超高壓或超高壓)電源和隔膜之間串聯放置一個大阻值電阻。但是,后一種技術仍將允許變形,因為電荷將跨過膜片遷移到最接近“柵格”或電極的點,從而增加了移動膜片的力。這將在音頻頻率處發生,因此振動膜需要高電阻(兆歐)以減慢實際揚聲器的電荷移動。
隔膜通常由具有優異機械性能的聚酯薄膜(厚度為2–20 μm)制成,例如PET薄膜。通過所述導電涂層的裝置和一個外部高壓電源隔膜在DC保持電位幾千伏的相對于所述網格。網格由音頻信號驅動;前后柵極反相驅動。結果,在兩個柵格之間產生與音頻信號成比例的均勻靜電場。這會在已充電的膜片上施加力,其產生的運動會驅動其兩側的空氣。
實際上,在所有靜電揚聲器中,振膜都是由兩個柵格驅動的,而兩側是一個柵格,因為單個柵格施加在振膜上的力是非線性的,這是不可接受的,從而導致諧波失真。在兩側都使用柵格可以消除非線性的電壓相關部分,但保留電荷(吸引力)相關的部分。結果幾乎沒有諧波失真。在最近的一種設計中,振動膜由音頻信號驅動,而靜電荷位于網格上(透明聲音解決方案)。
柵格必須能夠產生盡可能均勻的電場,同時仍允許聲音通過。因此,合適的網格結構為穿孔金屬板,帶有張緊線的框架、線材等。
為了產生足夠的場強,電網上的音頻信號必須具有高電壓。靜電構造實際上是電容器,并且僅需要電流即可對由隔膜和定子板(之前的段落稱為柵格或電極)產生的電容進行充電。因此,這種揚聲器是高阻抗設備。相反,現代的電動錐形揚聲器是一種低阻抗設備,具有更高的電流要求。結果,為了使用普通放大器,必須進行阻抗匹配。最常見的是變壓器為此目的。該變壓器的結構至關重要,因為它必須在整個可聽頻率范圍(即大帶寬)內提供恒定(通常很高)的變壓比,從而避免失真。變壓器幾乎總是特定于特定的靜電揚聲器。迄今為止,Acoustat制造了xxx的商用“無變壓器”靜電揚聲器。在該設計中,音頻信號被直接從施加到定子內置高壓閥放大器(如閥門也高阻抗器件),在不使用升壓變壓器的。
靜電揚聲器的優勢
編輯靜電揚聲器的優點包括:
- 盒中的失真程度比常規圓錐驅動器低一到兩個數量級
- 在整個表面上驅動的膜片的重量極輕
- 示例性的頻率響應(振幅和相位均如此),因為與更常見的電動驅動器不同,產生力和壓力的原理幾乎沒有共振。
音樂的透明度可以比電動揚聲器好,因為輻射表面的質量比大多數其他驅動器小得多,因此存儲能量的能力遠不如后來釋放。例如,典型的動態揚聲器驅動器可能具有數十或數百克的移動質量,而靜電膜僅重幾毫克,是最輕巧的電動高音揚聲器的幾倍。由于較大的耦合表面,伴隨的空氣負載(通常在動圈揚聲器中通常微不足道)通常為數十克,從而有助于將空氣本身的共振累積衰減到很大的(盡管不是完全的)程度。靜電也可以作為全范圍設計執行,而缺少通常的分頻濾波器和外殼,它們可能會使聲音變色或失真。
由于許多靜電揚聲器是又高又薄的設計,沒有外殼,因此它們可以用作垂直偶極子線源。與傳統的電動揚聲器相比,這在房間中產生了截然不同的聲學性能。一般而言,與傳統的箱式揚聲器相比,大面板偶極輻射器更需要在房間內進行適當的物理布置,但是一旦到達那里,它就不太可能引起不良的房間共鳴,并且直接導致-反射聲比大約高4-5分貝。反過來,這將使包含適當立體聲信息和場地環境的錄音的立體聲再現更加準確。平面驅動器的方向性很強,因此它們具有良好的成像質量,條件是必須將它們相對于聽眾和房間中的聲音反射表面進行仔細放置。已經構建了彎曲面板,這使得對放置的要求不那么嚴格,但是在某種程度上犧牲了成像精度。
業余制作的揚聲器
編輯靜電揚聲器在自己動手(DIY)揚聲器制造商中頗受歡迎。它們是為數不多的幾種揚聲器之一,業余愛好者可以從頭開始構建換能器本身,因為完整的ESL DIY項目的基本硬件可以在網上找到。此類電源包括必要時用于RC電路頻率均衡的電阻器和電容器;升壓變壓器;?定子的帶孔金屬板或網格以及絕緣塑料;膜的聚合物膜和導電涂料(例如液態石墨懸浮液);簡單的張緊設備可適當調節膜片;和通常由木頭制成的框架,用于將所有東西固定在一起。靜電揚聲器愛好者廣泛閱讀的資源是ESL專家Roger Sanders撰寫的《靜電揚聲器設計指南》(ISBN??978-1-882580-00-2)。
靜電揚聲器的制造商
編輯目前生產的靜電揚聲器的其它制造商包括浸沒從澳大利亞, Solosound所述的荷蘭,國王的音頻、Panphonics 從芬蘭,普納基于Cadence的音頻,T +甲和來自德國的Silberstatic。2014年底,臺灣地區技術制造商明基發布了全球首款便攜式靜電藍牙揚聲器treVolo。
Audiostatic Blanko.nu在荷蘭專門制造電子管有源靜電揚聲器,Sound-Lab 專門制造全范圍靜電板。當前生產的xxx有源,全頻域靜電揚聲器是Audiostatic DCA-5。JansZen當前提供其兩種混合動力車型的主動(動力)版本,Carmelita Active(立式)和Valentina Active(落地式)。
MartinLogan、JansZen、Metrum Acoustics、Sanders Sound Systems和Sound-Lab,建立了使用常規低音揚聲器或低音揚聲器的混合設計。
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