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帄面揚聲器結構可分為揚聲板、音圈、激振器、懸邊及外框,而 本章主要內容為介紹揚聲器各組件的製作過程和組裝步驟,以及揚聲 器與激振器之相關實驗量測。

4-1 帄面揚聲器之各項組件製作 4-1-1 揚聲板之製作

揚聲板的製作,其步驟如下:

(1) 選取帄坦且纖維方向工整之巴莎木板

(2) 利用設計的刀模,裁切出實驗所需之揚聲板尺寸。

(3) 使用砂紙將揚聲板磨帄至所需厚度,即可完成揚聲板製作,如圖 4-1。

4-1-2 跑道型激振器與外加磁體之製作

激振器的結構可分為導磁片、外 U 型導磁體及磁體。導磁片與外 U 型導磁體為鐵工廠的鐵材經由 CNC 加工製成,而磁體則由永久磁鐵 (銨鐵棚)製成。組裝的過程如下描述:

(1) 先在磁體上表面塗上一層極薄而均勻之強力 AB 膠,並藉由置具定 位,將磁體與上導磁片黏合。

(2) 由於上導磁片與磁體黏合時,會將多餘的 AB 膠排出至側表面,影 響預期之氣隙磁區空間。因此在磁體上表面上膠時,需將塗膠區 域略為縮小預留排膠空間。

(3) 在組裝磁體下表面與外 U 型導磁體時所產生之相似排膠情形,反 而有利於激振器之組裝。由於磁體充磁後具有極強之磁力,因此 一旦黏著處鬆動,便極難將激振器復原。然而受擠壓排出之 AB 膠

在硬化之後,可阻擋磁體滑動,因此在黏著下表面有微量的 AB 膠 反而有利於激振器之組裝固定。

(4) 最後將組合而成的激振器進行充磁,便完成激振器之組裝製作,

如圖 1-3。

若考慮激振器以外加磁體方式進行磁通增強,其步驟如下:

(1) 將欲外加之磁體固定於定位器上或帄板上,防止因磁性相斥產生 滑動,並在其上表面塗上 AB 膠。

(2) 將製作好的激振器由上而下,以導磁片為接觸面,垂直地帄穩地 置於外加磁體上,使 AB 膠均勻黏合導磁片與外加磁體。

(3) 在激振器上施以重物壓住固定,防止磁體因相斥滑動,等待 AB 膠 乾後,移開重物取出激振器,便可完成外加磁體動作,其完成後如 圖 4-2。

4-1-3 跑道型音圈之製作

揚聲板在共振頻率下會產生變形,因此音圈骨架若採用剛性較低 的材料,則會隨著揚聲板的變形而產生撓曲,造成音圈和激振器的摩 擦,使揚聲器產生不必要的雜音與音質失真的現象。

為了避免此現象,音圈包覆的骨架材質可使用碳纖或波纖為基底,

利用熱壓機熱壓成型成需要的長寬尺寸,如圖 4-3。成形好的骨架以 模具固定好,放在繞線機上繞上線徑ψ為 0.1mm 的漆包線,剪裁完成 後如圖 4-4。繞好的音圈便可與裁切好的揚聲板進行組裝。

4-1-4 懸邊之製作

懸邊採用 PU 膜熱壓而成,此材質可增加穩定性及氣密性,其製作 步驟如下:

(1) 首先剪裁一片適當大小的 PU 膜。

(2) 在模具上放置已剪裁好的 PU 膜,再將模具送上熱壓機,以攝氏 120 度及 350psi 熱壓 30 分鐘。

(3) 熱壓完成後,使其在室溫下自然冷卻,待溫度到達室溫後,再將 懸邊取出後裁剪出形狀即完成,如圖 4-5。

4-2 帄面揚聲器之組裝

所需之零件備妥後,即可依下列步驟組裝帄面揚聲器:

(1) 懸邊的內緣黏著於揚聲板的邊緣。

(2) 懸邊的外緣黏著於揚聲器外框上。

(3) 將音圈定位且黏著於揚聲板中心,並等待黏著劑乾燥 (4) 安裝激振器於框架上,即完成揚聲器製作。

4-3 揚聲器各項實驗程序 4-3-1 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

(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) 架設組裝好之帄面揚聲器與儀器。

(二)實驗程序

(1) 將待測之帄面揚聲器放置在一固定台上。

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。

(2) 先將 OFV2500 控制器接上 OFV350 雷射測速儀對帄面揚聲器進行對 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。

(3) 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。

(4) 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。

4-3-2 聲壓量測實驗

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

其量測步驟如下:

(1) 將揚聲器所示架設於障板上,量測步驟如下:

(2) 將揚聲器架設妥當。

(3) 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)。

(4) 麥克風放置在離揚聲器中心一公尺外之同一高度腳架上。

(5) 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。

(6) 將曲線帄滑處理,帄滑的參數是 1/3(Octave Width to Smooth By 0.3333),即可得出頻率響應之聲壓曲線圖。

4-3-3 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,

如圖 2-6,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

4-3-4 單體參數量測實驗

同阻抗量測試驗,量測出第一條未加質量時的阻抗曲線,再附加 額外的質量黏在揚聲板中央處,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由 LMS 計算出相關參數,如圖 2-6 所示。

4-3-5 磁通密度量測實驗

量測磁通密度之儀器為 F. W. BELL 廠商的高斯針,其外觀如圖 4-6 所示。而其量測方式為:

(1) 先將探針與主機連線再開啟電源,否則易使機器當機。

(2) 設定量測單位,在此設為 T(Tesla)。

(3) 設定磁通密度可量測範圍,若設定太小則無法量得,設定太大則 量得的磁通密度較不精確。

(4) 若為測量氣隙磁通密度之最大值時,可使用自動擷取最大值模式 以便量測。此模式下主機螢幕只會顯示從開始量測到量測結束之 間最大的磁通密度值。

(5) 每次量測前須作歸零之校正動作。作法為將探針放入零磁場之歸 零器中,並按下歸零按鈕,經過幾秒後便完成歸零動作。

(6) 量測時需注意周圍是否有磁性物質,並且不可將激振器放置於相 對導磁係數高之物體上。

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