聲音為結構振動使空氣產生速度所造成，平面揚聲器振動板主要以振動板 的剛體運動與振動板的變形兩種效應產生聲音，也因為激振器推動振動板，使 振動板表面元素之空氣產生速度，進而產生聲壓，由於振動板之振形有凹有凸(如 圖4-1)，所以產生之空氣速度亦有正有負，因此聲壓才有高低起伏的現象，一般 這個起伏較大的聲壓變化稱為中音谷，在一條平滑的聲壓中，中音谷的出現將 使的聲音在中音谷部份無法表現，導致揚聲器無法表現出所有頻率的聲音而影 響揚聲器的品質。揚聲器單體的基本結構(如圖 4-2)可分為振動板部分、音圈部 分、磁鐵部分，由電磁學的電能轉為力學能的公式為:
F=IBL
其中F 為激振力(N)，B 為磁場大小(Tesla)，I 為電流大小(A)，L 為線圈長(M) 振動板由音圈電磁力產生推力 F，來激振揚聲器振動板。
在單一自由度剛體運動方面，由振動學公式
M K 2π
1
0 =
f (其中 K 為系統之彈 性係數、M 為系統質量)，其中頻率在 之後才開始有較平穩的聲壓值表現，所 以在一定的激振力下降低彈性支承的彈性係數、增加振動板的剛性和減低質量 將是改善揚聲器的關鍵點。
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本章陳述內容主要為介紹彈性支承的功能，再敘述具彈性支承之平面揚聲 器的製作過程，及過程中所遇到之問題及解決的方法，還有揚聲器的各種實驗 的程序。
4-1 彈性支承之功能
傳統錐盆式喇叭單體的外圍都會有一圈支承，用來將錐盆固定在框架上，
讓錐盆能夠藉音圈的控制而前後運動，並且使錐盆能在運動完畢後歸回原位，
簡而言之，支承的主要功能就是定向和定位。常見的支承截面形狀為弧形、半 圓形或波浪形，材質則有紙、泡綿、布、橡膠，其中布及紙在製作時需塗上一 層膠使材料成型，故製作完成之支承會較硬並缺乏彈性，而泡綿及橡膠的材質 較柔軟且具有彈性，製作上只需加熱加壓即可成型，通常視需要而選擇材質搭 配及設計截面之形狀。而傳統截面為半圓形或波浪型的彈性支承(如圖 4-3)雖已 達到降低整個振動系統彈性支承彈性係數的效果，但是這種支承在低音承受稍 大一點振幅時，及呈現出明顯的非線性的彈性支承力，這對揚聲器低音的原音 重現有非常大的不良影響,解決方式如本文敘述，建立以玻璃纖維或碳纖維為材 料的彈性機構做支承頂住揚聲器振動板使揚聲器振動板能定位且定向並且在振 動完畢時能歸回原位。
如前文所敘述,ㄧ個好的揚聲器彈性支承的彈性係數要越小越好，使得揚聲 器的起始頻率 下降，但是越低的 將造成越大的振幅，且運動過程中的穩定 度勢必大大的下降，ㄧ個好的揚聲器支承的設計，就是在降低振動系統 為前 提下，能保持振動板定向穩定運動,且在往復過程中能將振動板和激振器之間定 位，使音圈不至於和磁鐵產生磨擦,而產生不穩定的運動，並且在低頻的大振幅 下，能給予振動板穩定的支承力，使得揚聲器在低頻時能有更真實的表現。
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4-2 揚聲器之製作
4-2.1 揚聲板之製作
(1)首先由冷凍庫中取出複合材料預浸材，並在室溫下靜置 12~14 小時。
(2)將預浸材依需要的疊層數目、角度和大小剪裁、堆疊。
(3)在鐵板上依序放置輔助材及複合材料(如圖 4-4)，並抽真空，再將模具送上 熱壓機(如圖 4-5)，依加溫時間-溫度關係及溫度-壓力關係(如圖 4-6)來控制 複合積層板成型條件，所示。
(4)等時間一到，關掉熱壓機的溫度，使試片在室溫下自然冷卻，待冷卻到室 溫時，再將積層板取出，即製作完成。
4-2.2 彈性支承之製作
(1)將碳纖預浸材或其他纖維材沿纖維向裁切成 2mm 條狀。
(2)於波浪型模具依序放入輔助材與條狀碳纖，如圖 4-9。
(3)依 4-2.1 之步驟壓製所需要的波浪型支承，所製作出碳纖支承為一層碳纖 與一層PE 薄膜共兩層壓制而成。
(4)等時間一到，關掉熱壓機的溫度，使試片在室溫下自然冷卻待冷卻到室溫 時，再將波浪型碳纖支承取出，如圖4-10
(5)兩條波浪型支承為一組系統固定於橫樑中，並於黏著振動板處在以泡綿膠 接黏兩側增加支承與板之接觸面積。
4-2.3 彈性矽膠懸邊之製作
(1)首先裁切適當大小之不織布。
(2)不織布下方貼放一層 PE 薄膜，以防止矽膠污染桌面，並於兩側放置 1mm 的玻纖墊片，擠出適量之矽膠於不織布上，以刮刀將矽膠平整的塗布於不 織布上如圖4-11。
(3)將塗布矽膠後之不織布，以 100℃乾烤五分鐘，以加速其硬化時間。
(4)將塗布矽膠後之不織布，至入懸邊模具中，至入熱壓機中加壓成型，待冷 卻後，即可將懸邊取出，如圖4-12。
4-2.4 平面揚聲器之製作
(1)由上述 4-2.1～4 所製作之零件備妥，即可一下列步驟組裝為平面揚聲器。
(2)將振動板與外框固定於定位器中，將波浪型支承系統黏著於振動板與外 框。
(3)以音圈定位器將音圈黏著於振動板上。
(4)在將懸邊黏著於振動板與外框，等待黏著劑乾燥固定，即完成揚聲器製 作。如圖4-13。
4-3 支承研製之問題討論
在傳統錐盆式揚聲器中，定位音圈使其在磁隙中穩定運動的機構為彈波，而 其作法通常是以纖維布壓製成環狀如圖4-14。但若需要有足夠之衝程時，彈波 的直徑勢必要增長，否則揚聲器會在大衝程時就先被彈波限制住，而不能達成 我們所預想要的衝程；而如果將彈波的直徑加長，則揚聲器的尺寸將必需要跟
著變寬，空間的利用上就會受到限制。因此本文中，彈波為一選擇性使用之定 位音圈支承，以使用碳纖波浪型接腳作為揚聲器的主要支承。
本節討論揚聲器彈性支承設計過程中所遇之問題與解決方法。
4-3.1 支承材料的選擇
由於揚聲器作動時為往復的週期運動，所以支承材料本身要能夠有良好的抗 疲勞性，而且支承黏著於振動板上，會將重量附加於其上，為了使聲壓位準有 較高之表現，所以必須選擇質量輕的材料。綜合以上，支承材料的選擇有兩大 重點，一為抗疲勞性；二為質量輕。依這兩大需求來選擇所使用的材料，最後 我們所選擇使用的材料為由碳纖與PE 薄膜所組成之複材結構，其滿足了耐疲勞 與質量輕之兩大重點。
4-3.2 支承形狀之設計
為了方便製作彈性支承，採用了在拉與伸的情況下k 值較相近的波浪型支 承，在製作時只需要將適當寬度的碳纖條置於模具中，在以 4-2.1 之方法即可製 作出所需的彈性支承，而這種波浪型彈性支承也能提供良好的彈性，符合所需 之fo 值。但波浪型支承仍有著往外與往內彈性係數不一致的缺點，如圖 4-15。
但相較於先前所使用的ㄇ字型支承(如圖 4-16)，這缺點已得到不錯的改善，ㄇ字 型支承的拉與伸彈性係數可見圖4-17。而會造成這種缺點的原因為振動板往外 時，由於ㄇ字型支承垂直段受拉力不易變形，只能藉由水平段提供變形，如此 導致彈性係數較大，而往內時，ㄇ字型支承垂直段受壓力會往側向彎曲，增加 了柔軟度，因此導致彈性係數較低。在彈性支承往外與往內彈性係數不同之情 況下，振動板運動並不對稱，而這種情況會使聲音聽起來有跳動的感覺。
4-4 揚聲器各種實驗程序
4-4.1 阻尼量測實驗
本實驗使用B&K 的 PULSE 頻譜分析儀和雷射測速儀進行振動板之頻率 -響應量測，並藉由 Bandwidth Method 來計算各激振頻率之系統阻尼比。
(一) 基本設備有:
(1)PULSE 信號收集及處理器 (2)PULSE 軟體
(3)Polytec OFV350 雷射測速儀 (4)Polytec OFV2500 測速儀控制器 (5)個人電腦
(6)組裝好之平面揚聲器
將儀器(如圖 4-18)所示般架設。
(二)實驗程序
(1)將待測之平面揚聲器放置在一固定台上。
(2)啟動 PULSE 程式，設定好量測頻寬、解析度、激發方式、訊號模擬方法 等。
(3)先將 OFV2500 控制器接上 OFV350 雷射測速儀對平面揚聲器進行對焦，
盡量使控制器接受訊號強度達到最大，再將PULSE 訊號分析儀之訊號(輸出 電壓)經電纜線接到激振器上。
(4)驅動激振器，並將傳回的訊號分析處理，由於所傳回之訊號為振動板之速 度，需要將訊號對時間做一次積分以便得到振動板的位移響應。
(5)利用 Bandwidth Method 處理振動板之位移響應，以得到某自然頻率之阻尼 比。
4-4.2 聲壓實驗
聲壓量測以LINEARX 公司出的 LMS 聲壓測試系統。
設備介紹如下：
(1)LMS 聲壓測式系統(內含寬頻雜訊產生器、聲壓頻譜分析) (2)桌上型電腦
(3)訊號放大器(Amplifier) (4)麥克風
將揚聲器所示般架設在障板上。
量測步驟如下：
(1)將揚聲器架設妥當。
(2)軟體內部校正及外部校正，並將環境設定完成(如：測試頻寬、測試速度、
解析度)。
(3)麥克風放置在離揚聲器中心一公尺外之同一高度腳架上。
(4)待一切準備就緒，啟動電腦發出訊號，由麥克風接收聲壓訊號，傳回電腦。
(5)將曲線平滑處理，平滑的參數是 1/3(Octave Width to Smooth By 0.3333)，
即可得出頻率響應之聲壓分貝圖。
4-4.3 阻抗量測實驗
同上使用 LMS 系統，經過校正後，可量測出揚聲器系統的阻抗圖，圖中 阻抗曲線第一個突起的頂峰頻率就是整個揚聲器系統的第一個自然頻率 f0。
4-4.4 參數量測實驗
同阻抗量測試驗，量測出第一條同上未加質量時的阻抗曲線，再附加額 外的質量黏在板子中央處，所附加的質量要讓附加質量後量測出的阻抗曲線
的第一個突起頂峰頻率較第一條阻抗曲線的第一個突起頂峰的頻率值減少 20%~50%才可計算出準確的參數值，一般來說所附加的質量接近振動板的質 量即可在此範圍內。
量測出兩條阻抗曲線後，輸入振動板的面積和附加的質量即可計算出所 要的參數。