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和碳纖三明治加勁方式，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與架設。
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，這對揚聲器的高功率表現有不良影響，其解決方式 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以承受大功率的振動，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 複合材料疊層板之製作
(1)首先由冷凍庫中取出複合材料碳纖預浸材，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 振動板之製作
(1)首先先依需要裁出所需要的巴桑木的尺寸，本文探討的揚聲器振動板 尺寸皆為長度 100mm、寬度 20mm、厚度 1.5mm 形狀如(圖 4-7)。
(2)依照 4-2.1 之步驟壓製出所需要的複材疊層板，本文用來碳纖加勁巴 桑木板用的複材板皆為厚度為 0.125mm 的單層碳纖維疊層板。
(3)將 AB 膠以 A 膠比 B 膠等於 1:0.8 的比例混合調成。
(4)將製作完成的複合材料疊層板依照需要切割成適當的寬度和長度,再 依照需要的結構用AB 膠將切割完成的複合材料疊層板黏合在振動板 需要的位置上。
(5)最後放置陰涼處 18 小時，使其完全密合。
4-2.3 彈性支承：接腳之製作
這裡探討兩種不同設計的接腳：1.片狀接腳 2.波浪型接腳 片狀接腳：
(1)將交織玻纖布裁切成兩塊 30mm x 30mm 正方形，並對齊的堆疊起來。
(2)將 A 劑與 B 劑以 2：1 重量比混和攪拌。
(3)將混和調成的膠硬化前淋至裁切好的交織玻纖布，並使玻纖布均勻的 吸收膠量。
(4)依 3-2.1 之步驟熱壓吸收膠量的玻纖布，使 AB 劑混和的膠慢慢硬化。
(5)等時間一到，關掉熱壓機的溫度，使片狀玻纖布在室溫下自然冷卻待 冷卻到室溫時，將片狀型玻纖取出。
(6)最後裁切為本文所設計形狀的片狀接腳(圖 4-8)。
波浪型接腳：
(1)將玻纖預浸材裁切成 15mm x 15mm 大小正方形。
(2)依 3-2.1 之步驟壓製所需要的波浪型支承，所製作出玻纖支承為一層 玻纖與上下一層PE 薄膜共三層壓制而成，熱壓前先將此三層玻纖片 放 置於熱壓機上，烤軟後放置於模具上，然後慢慢的使上下模閉合。
(3)等時間一到，關掉熱壓機的溫度，使波浪接腳在室溫下自然冷卻待冷 卻到室溫時，再將波浪型玻纖支承取出(圖 4-9)。
(4)最後利用模具裁切本文需要 12mm 寬的波浪接腳。
4-2.4 彈性 PU 懸邊之製作
(1)首先裁切適當大小之 PU 薄膜。
(2)將三層同樣 PU 薄膜相疊，使用滾輪將三層薄膜刷平並將內部氣泡擠 掉，至入懸邊模具中，並將薄膜中心處割開以利成型，至入熱壓機中 加壓成型。
(4) 以 80℃乾烤 20 分鐘，待冷卻後，即可將懸邊取出，如圖 4-10。
4-2.5 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平面揚聲器。
(2)將振動板與外框固定於定位器中，將兩種不同設計接腳系統黏著於振 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4-11。
4-3 彈性支承研製與實驗討論
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4-12。但若需要有良好的高 功率表現，彈波的直徑勢必要增長，如此揚聲器的整體寬度會被彈波所限 制，較不適合長形揚聲器之製作。因此本文中，不以彈波作為定位音圈之 機構，而使用複材接腳和PU 懸邊作為揚聲器主要之支承。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。因此，懸邊 材料選為PU 材質，波浪接腳使用單方向玻纖材質，片狀接腳由交織玻 纖布與膠所組成之複材結構，其滿足了耐疲勞與質量輕之兩大重點。
4-3.2 彈性支承形狀之設計
本文設計不同的彈性支承：懸邊與接腳，傳統懸邊設計上其線性程 度較不佳，由文獻[12]、[13]可知在改變波浪半徑有助於改善非線性，於 是本文將探討不同形狀設計的懸邊D7-D5、D7-D5-H1，能夠減低非線性 現象的程度。接腳方面，研製兩種結構的接腳，2-D 接腳和 3-D 接腳設 計，要求在正反彈性運動上可以相同的彈力作動，且可承受較大的位移 量，並且有高度線性表現為主要目標，因此往後之製作皆會採用此設計，
其揚聲器組裝完成圖(如圖 4-11)。
4-3.3 彈性支承：懸邊實驗與模擬
本文討論之彈性支承：懸邊與接腳，由 3-3 節 ANSYS 分析出的力
與位移關係來討論不同形狀對改善非線性的幫助，本節要建立出實驗彈 性支承的實驗架構。
本文建立兩種不同實驗架構：拉伸試驗機與手動負載實驗。圖(4-13) 為使用材料拉伸試驗機來對彈性支承做勁度實驗，首先進行系統矯正和 力與位移歸零，設定機台行進的最終位移量，然後就可量測不同的施力 值(Kgf)。圖(4-14)為新設計 D7-D5-H1 懸邊的力與位移關係圖，可看出 線性範圍部分相當吻合，而非線性範圍對的準度有差，原因為機台的 Load Cell 為 200N 的規格，相較於懸邊最大能承受的負荷 5N 其靈敏度 較低，因此另外進行第二種勁度實驗。圖(4-15)為手動負載實驗，首先 將揚聲器固定於水平的桌面，架設一高平台作為量測點的固定端，這裡 使用的負載為厚度與重量相似的錢幣，將其一一疊加至揚聲板上，並利 用數位式游標卡尺量測固定端和負載上端的距離。由圖(4-15)公式就可 算出所需的位移量，進而得到力與位移關係圖(4-16)，可看出整體趨勢 有符合分析的結果，因此可驗證 ANSYS 的分析結果，並且確立了 PU 懸邊材料常數為25Mpa。
4-3.4 彈性支承：接腳實驗與模擬
本文探討兩種不同設計接腳，由 3.3 節分析的結果和實驗做驗證。
首先將接腳和純懸邊的揚聲器做結合，同樣經由上節的拉伸試驗機實驗 來做力與位移的關係圖(4-17)。由整體的勁度 K 值減去上節 D7-D5-H1
懸邊實驗的K 值，可分別得到波浪型和片狀型接腳的 K 值，分別為 93N/m 和81 N/m，最後和 3-3 節 ANSYS 分析出的勁度 97N/m 和 83 N/m 相當 接近，因此可驗證實驗和分析的可信度。
4-4 揚聲器聲壓實驗程序與儀器架設
本文實驗主要以B&K 訊號分析儀和 LMS 聲壓量測儀器為主要架構，
我們將利用振動分析儀求得本文所使用揚聲器之各類參數，代入3-4 節聲壓
我們將利用振動分析儀求得本文所使用揚聲器之各類參數，代入3-4 節聲壓