揚(yáng)聲器的振膜振動(dòng)可以歸結(jié)成以下幾種運(yùn)動(dòng)模式：徑向振動(dòng)、圓周振動(dòng)、活塞運(yùn)動(dòng)、環(huán)共鳴、環(huán)繞共鳴、過渡區(qū)振動(dòng)。

一、基礎(chǔ)知識：測量振膜振動(dòng)、振幅著色圖、剖面圖

1. 測量振膜振動(dòng)

運(yùn)用激光掃描技術(shù)，可以記錄振膜上微小的振動(dòng)。由于激光掃描以“點(diǎn)”為單位，通過測量單元上不同的“點(diǎn)”的振動(dòng)，可以串聯(lián)出一個(gè)振膜的3D幾何形態(tài)，可以預(yù)見，幾何圖的形態(tài)精度與采樣點(diǎn)的數(shù)量成正比。

測量振膜振動(dòng)

2. 振幅著色圖 (Amplitude Coloration)

為了更加直觀地展示振膜的振動(dòng)方式，除了運(yùn)用3D幾何圖之外，還在其表面進(jìn)行著色。

振幅著色圖 (Amplitude Coloration)

振幅著色依據(jù)振膜振動(dòng)的方向與幅度著色，對朝前方運(yùn)動(dòng)（圖解為向上運(yùn)動(dòng)）的振膜部分用藍(lán)色上色；對朝后方運(yùn)動(dòng)的振膜部分（圖解為向下運(yùn)動(dòng)）用紅色著色；沒有變化的區(qū)域依然為白色，顏色越濃表示振膜向運(yùn)動(dòng)的幅度越大。注意，由于激光掃面精度的限制，一些區(qū)域可能無法精確地測量，該區(qū)域會用灰色著色。

圖解為某振膜在2kHz信號的振幅著色圖，當(dāng)振膜部分在朝前方或朝后方的振幅最大時(shí)，振膜呈現(xiàn)強(qiáng)烈的藍(lán)色或者紅色；當(dāng)振膜表面出現(xiàn)輕微形變的時(shí)候，振膜會出現(xiàn)少許藍(lán)色或紅色的痕跡。對于某些簡化圖會直接用黑白程度來標(biāo)注振幅程度。

3. 剖面圖 (Cross- Section View)

剖面圖非常容易理解，用于觀察振膜直徑剖面上的振動(dòng)。黑色線為振膜的正常形態(tài)，紅色線為振膜的振動(dòng)形態(tài)。

剖面圖 (Cross- Section View)

二、基礎(chǔ)振動(dòng)：徑向振動(dòng)與圓周振動(dòng)

為了詳細(xì)的觀察振膜的機(jī)械振動(dòng)情況，把振動(dòng)分為徑向振動(dòng) (Radial) 和圓周振動(dòng) (Circular)，這兩種運(yùn)動(dòng)有助于分析各種振膜運(yùn)動(dòng)模式的形成。

簡單理解徑向振動(dòng) (Radial Vibrations)，就是以振膜中心為圓心（假設(shè)振膜為圓形），以圍繞著圓心的振膜部分振動(dòng)，是主要的發(fā)聲振動(dòng)。如圖所示，就是一圈涂有藍(lán)色的振膜振動(dòng)。顯然，這種振動(dòng)是對稱的。

徑向振動(dòng) (Radial)-某振膜振幅圖@375Hz

相對的，圓周振動(dòng) (Circular Vibrations) 就是振膜的非對稱運(yùn)動(dòng)。如圖所示，在外圍的振膜，一部分振膜朝上運(yùn)動(dòng)（涂藍(lán)），一部分振膜下運(yùn)動(dòng)（涂紅）。這兩種振動(dòng)相互獨(dú)立的機(jī)械振動(dòng)，兩者互不干擾。

圓周振動(dòng) (Circular Vibrations)-某振膜振幅圖@375Hz

理論上，振膜應(yīng)該不會發(fā)生圓周振動(dòng)，因?yàn)閳A周振動(dòng)不會在完全對稱的振膜上激發(fā)。但是實(shí)踐上振膜一些很小的瑕疵(比如是振膜或線圈的質(zhì)量不均）就會引發(fā)圓周振動(dòng)。根據(jù)Frankort (1979) 發(fā)表的論文顯示，圓周振動(dòng)會帶來失真，但是的影響甚微，為了更加直觀地顯示振膜振動(dòng)，一些示意圖甚至?xí)雎缘魣A周圓周振動(dòng)的影響，盡管如此，圓周運(yùn)動(dòng)依然可以激發(fā)多極點(diǎn)（雙極、四極等等）的非正常振動(dòng)（譯注：可能是分割振動(dòng)）。

三、圖解振膜振動(dòng)方式

1. 活塞運(yùn)動(dòng) (Piston Mode)

活塞運(yùn)動(dòng)是指振膜整體沿著軸線同步運(yùn)動(dòng)，振膜沒有發(fā)生其他形變，就像活塞運(yùn)動(dòng)一樣。此時(shí)振膜幾乎沒有發(fā)生任何形變。一般在回放極低頻 (580Hz) 的時(shí)候會發(fā)生這種振動(dòng)，這時(shí)雖然會發(fā)生圓周振動(dòng)，但是不會對帶來太大影響。

活塞運(yùn)動(dòng) (Piston Mode)-某振膜振幅圖@580Hz

2. 環(huán)共鳴 (Ring Resonance)

當(dāng)信號頻率提升至更高的頻率的時(shí)候，振膜的環(huán)狀邊緣會發(fā)生振動(dòng)，稱為環(huán)共鳴。如圖所示就是某振膜在796Hz處的振幅圖。可以看見，振膜中央幾乎沒有發(fā)生形變，但是振膜邊緣發(fā)生了較大的形變。環(huán)共鳴和活塞運(yùn)動(dòng)非常相似，只有向上的振動(dòng)，它們發(fā)出的聲壓水平基本相當(dāng)（譯注：所以一般的振膜在低于1000Hz的頻率容易保持一條平直的頻響曲線）。

環(huán)共鳴 (Ring Resonance)-某振膜振幅圖@796Hz

3. 環(huán)繞共鳴 (Surround Resonance)

頻率再稍微提高一點(diǎn) (984Hz)，振膜邊緣開始出現(xiàn)向內(nèi)的皺褶，稱為環(huán)繞共鳴。與之前的振動(dòng)方式相比，除了出現(xiàn)了向上的振幅之外，還出現(xiàn)了向下的振幅（譯注，此時(shí)開始出現(xiàn)分割振動(dòng)）。由于向下的振幅會抵消正向的聲壓，此時(shí)的聲壓比之前的水平稍弱。

環(huán)繞共鳴 (Surround Resonance)-某振膜振幅圖@984Hz

4. 過渡區(qū)域振動(dòng) (Transitional Region)

當(dāng)頻率進(jìn)一步提高時(shí) (3046Hz)，振膜邊緣與振膜中央之間的過渡區(qū)振膜越來越來不能保持原本的形態(tài)，發(fā)生更多的褶皺，此時(shí)，內(nèi)部的振膜依然可以保持剛性。由于過度區(qū)域發(fā)生大量的正-負(fù)向振動(dòng)，聲音相互抵消，這時(shí)只有中央的振膜部分產(chǎn)生聲音。

過渡區(qū)域振動(dòng) (Transitional Region)-某振膜振幅圖@3046Hz

　

當(dāng)頻率再提高的的時(shí)候 (7640Hz)，整個(gè)振膜出項(xiàng)大量的褶皺，這時(shí)只有穹頂內(nèi)少量的環(huán)形部分可以有效產(chǎn)生聲音。

過渡區(qū)域振動(dòng) (Transitional Region)-某振膜振幅圖@7640Hz

四、總結(jié)

振膜的形變（分割振動(dòng)）其實(shí)是由外到內(nèi)的振動(dòng)過程，隨著頻率的提升，振膜越難保持形態(tài)，發(fā)生向內(nèi)折或向外折的振動(dòng)，這兩種振動(dòng)會相互抵消聲壓，只有向外振動(dòng)幅度比向內(nèi)振動(dòng)的幅度要大，才會發(fā)出正向的聲音。由于分割振動(dòng)的影響，使得隨著頻率的提高，振膜的有效發(fā)音的部分越來越小，產(chǎn)生的聲壓越來越低，這就是為什么動(dòng)圈振膜的頻響曲線在高音為一條向下的曲線。

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