การประยุกต์ใช้แม่เหล็กกับลำโพง

องค์ประกอบหลักที่รับผิดชอบในการผลิตเสียงในอุปกรณ์เครื่องเสียงคือลำโพง หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าลำโพง ไม่ว่าจะเป็นลำโพงหรือชุดหูฟัง ส่วนประกอบสำคัญนี้ขาดไม่ได้ ลำโพงเป็นอุปกรณ์แปลงสัญญาณชนิดหนึ่งที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณอะคูสติก ประสิทธิภาพของลำโพงมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณภาพเสียง เพื่อให้เข้าใจถึงพลังแม่เหล็กของลำโพง ก่อนอื่นคุณต้องเริ่มด้วยหลักการด้านเสียงของลำโพงก่อน

หลักการเสียงของแตร

มุมมองด้านข้างของลำโพงด้านล่างสามารถช่วยให้เราเข้าใจโครงสร้างพื้นฐานของลำโพงได้ แตรโดยทั่วไปประกอบด้วยเหล็ก T, แม่เหล็ก, วอยซ์คอยล์และไดอะแฟรม

 แล้วลำโพงมีเสียงอย่างไร? เราทุกคนรู้ว่าสนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นในลวดที่มีพลังงาน ความแรงของกระแสส่งผลต่อความแรงของสนามแม่เหล็ก (ทิศทางของสนามแม่เหล็กเป็นไปตามกฎมือขวา) เมื่อกระแสเสียง AC ผ่านขดลวดของลำโพง (เช่น วอยซ์คอยล์) ตามหลักการข้างต้น สนามแม่เหล็กที่สอดคล้องกันจะถูกสร้างขึ้น สนามแม่เหล็กนี้สร้างแรงโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแม่เหล็กบนแตร แรงนี้ทำให้วอยซ์คอยล์สั่นสะเทือนในสนามแม่เหล็กของแตรด้วยความแรงของกระแสเสียง ไดอะแฟรมและวอยซ์คอยล์ของแตรเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน เมื่อวอยซ์คอยล์และไดอะแฟรมฮอร์นสั่นพร้อมกัน มันจะดันอากาศโดยรอบให้สั่นสะเทือน และลำโพงก็สร้างเสียง

      ผลกระทบของ แม่เหล็ก ประสิทธิภาพต่อคุณภาพเสียงของลำโพง

ในกรณีของปริมาณแม่เหล็กเท่ากันและวอยซ์คอยล์เดียวกัน ประสิทธิภาพของแม่เหล็กมีผลโดยตรงต่อคุณภาพเสียงของลำโพง:

ยิ่งความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก (การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก) B ของแม่เหล็กมากเท่าใด แรงขับที่กระทำต่อฟิล์มเสียงก็จะยิ่งแรงขึ้น

ยิ่งความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก (การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก) B สูง พลังงานสัมพัทธ์ก็จะยิ่งสูงขึ้น และระดับความดันเสียง SPL (ความไว) จะสูงขึ้น

ความไวของหูฟังคือระดับความดันเสียงที่หูฟังสามารถปล่อยออกมาได้เมื่อมีการป้อนคลื่นไซน์ 1mw, 1khz เข้ากับหูฟัง หน่วยของความดันเสียงคือ dB (เดซิเบล) ยิ่งแรงดันเสียงมากเท่าใด ระดับเสียงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น ยิ่งมีความไวสูงเท่าใด อิมพีแดนซ์ก็จะยิ่งต่ำลง และหูฟังจะสร้างเสียงได้ง่ายขึ้นเท่านั้น

      ยิ่งความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก (การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก) B มากเท่าใด ค่า Q ปัจจัยคุณภาพโดยรวมของลำโพงก็จะยิ่งต่ำลง

ค่า Q (ตัวประกอบคุณภาพ) หมายถึงชุดของพารามิเตอร์ของสัมประสิทธิ์การหน่วงของแตร โดยที่ Qms คือค่าหน่วงของระบบกลไก ซึ่งสะท้อนถึงการดูดกลืนพลังงานและการใช้พลังงานของส่วนต่างๆ ของแตร Qes คือการหน่วงของระบบไฟฟ้า ซึ่งส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในการใช้พลังงานไฟฟ้าโดยความต้านทาน DC ของวอยซ์คอยล์ Qts คือค่าหน่วงทั้งหมด ซึ่งเกี่ยวข้องกับสองค่าข้างต้นเป็น Qts=Qms*Qes/(Qms+Qes)

ยิ่งความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก (การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก) B มากเท่าใด สถานะชั่วคราวก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

ชั่วคราวสามารถเข้าใจได้เป็น "ตอบสนองที่รวดเร็ว"กับสัญญาณและ Qms ค่อนข้างสูง หูฟังที่มีการตอบสนองชั่วขณะที่ดีควรตอบสนองทันทีที่มีสัญญาณ และหยุดกะทันหันทันทีที่สัญญาณหยุด และไม่เลอะเทอะ ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนจากการเป็นผู้นำไปสู่วงดนตรีนั้นชัดเจนที่สุดในกลองและซิมโฟนีที่มีฉากใหญ่ขึ้น

 วิธีการเลือกแตร แม่เหล็ก

แม่เหล็กของลำโพงในท้องตลาดมีอยู่สามประเภทหลัก: AlNiCo, Ferrite และ NdFeB:

Alnico เป็นแม่เหล็กที่เก่าแก่ที่สุดที่ใช้ในลำโพง เช่น ลำโพงแบบแตร (เรียกว่าทวีตเตอร์) ในยุค 50 และ 60 โดยทั่วไปจะทำเป็นฮอร์นแม่เหล็กภายใน (ชนิดแม่เหล็กภายนอกก็มีให้เช่นกัน) ข้อเสียคือ กำลังไฟน้อย ช่วงความถี่แคบ แข็งและเปราะ และการประมวลผลไม่สะดวกมาก นอกจากนี้ โคบอลต์ยังเป็นทรัพยากรที่หายาก และราคาของ AlNiCo ก็ค่อนข้างสูง จากมุมมองของประสิทธิภาพด้านต้นทุน แม่เหล็กแบบฮอร์นเลือก AlNiCo ให้มีขนาดค่อนข้างเล็ก

เฟอร์ไรต์โดยทั่วไปทำจากลำโพงแม่เหล็กภายนอก เฟอร์ไรต์มีคุณสมบัติแม่เหล็กค่อนข้างต่ำและต้องการระดับเสียงที่แน่นอนเพื่อให้เป็นไปตามแรงขับของลำโพง ดังนั้นจึงมักใช้ในลำโพงเสียงขนาดใหญ่ ข้อดีของเฟอร์ไรท์คือราคาถูกและคุ้มค่า ข้อเสียคือมันมีขนาดใหญ่กว่า กำลังไฟฟ้าที่เล็กกว่า และช่วงความถี่ที่แคบลง

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของ NdFeB นั้นเหนือกว่า AlNiCo และเฟอร์ไรท์มาก และปัจจุบันเป็นแม่เหล็กที่ใช้กันมากที่สุดในลำโพง โดยเฉพาะลำโพงระดับไฮเอนด์ ข้อดีของมันคือขนาดที่เล็ก กำลังสูงและช่วงความถี่กว้างภายใต้ฟลักซ์แม่เหล็กเดียวกัน ในปัจจุบันชุดหูฟังไฮไฟโดยทั่วไปใช้แม่เหล็กดังกล่าว ข้อเสียคือเนื่องจากมีธาตุหายาก ราคาวัสดุจึงค่อนข้างสูง

ปัจจัยหลายประการที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกแม่เหล็กฮอร์น

ประการแรก จำเป็นต้องชี้แจงอุณหภูมิแวดล้อมที่แตรทำงาน และพิจารณาว่าควรเลือกแม่เหล็กชนิดใดตามอุณหภูมิ แม่เหล็กชนิดต่างๆ มีลักษณะต้านทานอุณหภูมิต่างกัน และอุณหภูมิการทำงานสูงสุดที่สามารถรองรับได้ก็ต่างกันด้วย เมื่ออุณหภูมิของสภาพแวดล้อมในการทำงานของแม่เหล็กสูงกว่าอุณหภูมิการทำงานสูงสุด อาจเกิดการเสื่อมประสิทธิภาพแม่เหล็กและล้างอำนาจแม่เหล็ก ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อเอฟเฟกต์เสียงของแตร

ประการที่สอง จำเป็นต้องพิจารณาข้อกำหนดฟลักซ์แม่เหล็กและปริมาตรของแม่เหล็กอย่างถี่ถ้วนเพื่อเลือกแม่เหล็กฮอร์น มีคนถามว่า ยิ่งแม่เหล็กของลำโพงดัง ยิ่งเสียงดี ? อันที่จริง ลำโพงไม่ได้ยิ่งเป็นแม่เหล็กที่ใหญ่ยิ่งดี จากอิทธิพลของประสิทธิภาพของแม่เหล็กที่มีต่อคุณภาพเสียงของแตร เราพบว่าฟลักซ์แม่เหล็กของแม่เหล็กมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณภาพเสียงของแตร ในกรณีของปริมาตรเท่ากัน ประสิทธิภาพของแม่เหล็ก: โบรอนเหล็กนีโอไดเมียม> อัลนิโค>เฟอร์ไรต์; ที่ฟลักซ์แม่เหล็กเดียวกัน ภายใต้ข้อกำหนด ปริมาตรของแม่เหล็กโบรอนเหล็กนีโอไดเมียจะเล็กที่สุด และเฟอร์ไรท์จะใหญ่ที่สุด วัสดุแม่เหล็กชนิดเดียวกัน (วัสดุเดียวกันและประสิทธิภาพเท่ากัน) ยิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กยิ่งสูง พลังของลำโพงยิ่งมากขึ้น ความไวของลำโพงยิ่งสูงขึ้น และการตอบสนองชั่วขณะก็จะยิ่งดีขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาอย่างถี่ถ้วนถึงข้อจำกัดของปริมาตรของแตรที่มีต่อปริมาตรของแม่เหล็กและข้อกำหนดของประสิทธิภาพของฟลักซ์แม่เหล็กของแม่เหล็กเพื่อพิจารณาว่าควรเลือกวัสดุแม่เหล็กชนิดใด