国外扬声器及音箱技术发展历程

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国外扬声器及音箱技术发展历程
       

自从人类有了梦想，我们就一直努力着，企盼着有一天可以把那些天籁留下，藏在怀里，甚至可以将它们重复播放。这从企盼到尝试到最终如愿以偿的过程，就是人类在电与声的探索中逐渐摸索、逐步成长的过程。
静电扬声器：
为了能更好的讲述人类电声史的故事，我们从第一次把人类的声音传达到远方的“电话”开始说起。一百多年前的1876年2月14日，Alexander Graham Bell提出了历史上最重要的一份专利“电话”。该项发明让人类的声音从此可以传到比叫喊更远的地方，人类也从此懂得了声与电的转换关系，并从此乐此不疲。

Alexander Graham Bell贝尔


早期的电话设计

为了更好的回放记录被记录下的声音，1910年，S. G. Brown将驱动力和振膜分离，发明了'armature' 电枢耳机。

平衡电枢耳机:
而在1910年，Baldwin 又发明了'balanced armature'平衡电枢耳机。电枢式耳机是在一个U型的磁铁的中间架设可移动铁片（电枢），当电流流经线圈时电枢会受磁化与磁铁产生吸斥现象，并同时带动振膜运动。这种设计成本低廉，虽然效果不佳，但在当时也是划时代的发明，该项技术多用在电话筒与小型耳机上。

平衡电枢耳机





在记录声音的科技方面，1917年，Wente 和Thuras设计了电容式麦克风。

Wente 和Thuras设计得电容式麦克风

到了上世纪30年代中期，根据电容式麦克风原理，静电扬声器面世。上世纪50年代初期，美国C. V. Bocciarelli 提出 'constant charge'恒定电荷法则。P. Walker在同一时期独立发展了相同理论，并将其应用到著名的Quad静电扬声器设计中。

静电扬式声器基本原理是库伦（Coulomb）定律，通常是以塑胶质的膜片加上铝等电感性材料真空汽化处理，两个膜片面对面摆放，当其中一片加上正电流高压时另一片就会感应出小电流，藉由彼此互相的吸引排斥作用推动空气就能发出声音。静电单体由於质量轻且振动分散小，所以静电扬声器工作于中高频段，音质轻盈细致，富有特色，很容易得到清澈透明的中高音。但是它的效率不高，声压输出低，动态小，成本较为昂贵也是其弱项。

电动式扬声器：
和Bell同一时期，不同的扬声器类型被提出。作为一种业余兴趣，Ernst W. Siemens (Siemens & Halske公司创始人)于1874年1月20日，申请了电动式扬声器原型专利，让带支撑系统的音圈处于磁场中，以便使振动系统保持轴向运动。当时主要用于继电器而不是扬声器领域。1877年12月14日, Siemens申请了号筒专利，在一个移动的音圈上面附着一个羊皮纸作为声音辐射器，羊皮纸可以制成指数型锥体形状，这是第一个留声机时代的号筒实型。

电动式扬声器原型

1898年，Oliver Lodge申请了第一个实用电动式扬声器专利，将音圈放在内外圆极板的磁隙中运动，和许多发明一样，当时这个伟大的发明太超前了。这个发明决定了现在99%的现代动圈扬声器的结构。

又过了整整25年，上世纪20年代，无线电广播出现。C. W. Rice 和 E. W. Kellogg发表了划时代的论文'新型非号筒式单元'，详细介绍了直接辐射式扬声器，利用这个理论设计的售价为250美元的Radiola 104音箱风靡美国。

Radiola 104音箱

在过去的五十年间，电动式扬声器的基本原理没有变化，只是改进了设计细节及零件。频响范围动态范围等方面较老产品有了长足的发展。电动式扬声器以结构简单，音质优秀，成本低，动态大已经成为目前市场主流。

号筒式扬声器：



号筒式扬声器起源于留声机。1928年，Wente 和Thuras 生产了他们的高效率的号筒式扬声器接受器。号筒式扬声器的原理是振膜推动位於号筒底部的空气而工作，因为声阻很大所以效率非常高，但由于号角的形状与长度都会影响音色，要重播低频也不太容易。今天，高效率的号筒主要应用于专业扩声领域。

带式扬声器：
在上述扬声器技术逐渐成型期间，人们开始明白了理想的换能器应当使用可以通过电流的薄片振动膜，大家开始构思带式扬声器。

第一个带式扬声器专利

1923年1月，Siemens Halske的Schottky和Gerlach申请了第一个带式扬声器专利。它将一个水平波浪型纯铝簿膜安装在磁体两极之间，波浪形纯铝膜可以降低纵向硬度，降低了谐振频率。

1931年，Olson 和 Massa 生产了带式麦克风。
带式扬声器主要应用于中高频段，由于其频响曲线平直，高频上限极高，有着非常好的瞬态效果，因此可以方便的形成线性声源。
虽然人类电声的历史是如此曲折复杂，但如今确实涌现出非常多的优秀创新型电声扬声器，而事实上，这些创新的扬声器设计让很多上世纪最好的电声科学家绞尽脑汁。