试验DDSS结构音箱(图文并茂)[2009参赛作品]

okj

友情提示:这只是业余爱好者的一种业余玩法.不要用原厂的名器来进行比较.我的目的只是想通过自己动手,DIY出一款在这个世界上是唯一,属于我个人爱听的音箱. 我对DIY成功的要求比较低,音质能吸引住我静下心来听音乐,音场构筑好,音像可分辨清楚,不能有任何杂音,大场面曲目该响时能响起来且不会令人厌烦.
由于是业余人员记录自己DIY的心得和过程,就不采用过于专业的论文式写法,尽量用通俗易懂的词句.再说了,专业人的口气也学不来.
刚好看到网站举行DIY大赛,顺便就参加进来,主要是想和大家同乐乐.

1.DIY倒相箱的起因

去年开始DIY的乌托邦结构的密封箱到今年基本完成了,但由于设计经验的不足(过去都是照书抄,本次的是完全的个人”知识产权”),整体感觉粗糙,外形夸张,现在还不知道该如何处理外观?不过值得庆幸的是,音质还算对得起我这个木耳朵,没有一板斧劈了烧火的念头.
很多人和书上都说,红松不适合做音箱,但我的实践证明,那些只是道听途说的观点而已.更何况不必引用欧美多家公司过去用红松做箱的例子来证明了,实践告诉我,在相信有些说法之前,最好是自己先实践.
言归正传,买了那么多的工具,木工的,测试的,还有在日本搜罗到的那么多专业书籍等等,总不能浪费了.尽管20多年前抄过一款倒相箱,但毕竟不是自己量体裁衣而成,总感觉有些遗憾,于是就有了做一款倒相箱的念头.从3月开始准备元件和设计计算,上软件模拟,现基本完成了设计.复杂的计算和测试过程就不一一叙述.箱体不断变化,画的图纸也有几十张了,不断的修改,否定,也许只有到箱做好后才能算是定稿.
总之现在已经是离题千里,不是倒相箱了.

2.选材原则(合适不问出处)

有一句话叫做”英雄不问出处”,我感觉DIY也应该适合自己就不必问出身了,我的选材原则是合适至上.不以价格定级别,更不以出身看好坏.
到目前各种扬声器已经买了不少,我一般只选择容易入手,价格适合,一定要是有各种检测设备,检测条件能达标的国内外大厂的产品.尽管知道国内大厂的产品有种种不足,由于我有过国内大厂的工作经验,坚信再烂也会烂到合格.本次选材还是以国内大厂的产品为主,种种不足是地球人都知道的事情,但最起码是按标准生产出来的合格品,先选合格后考虑好声.最令我看中的是无论评价如何,起码我能找到自己想要的东西.
扬声器看起来简单但技术上的要求实际是非常苛刻的,拥有检测设备和严格检测手段是制造出一款合格扬声器的基础.如果没有合格,还要谈好声,那不是会笑死人.我没有贬低任何公司或个人的意思,只是感觉既然做扬声器,基本的检测设施是应该有的.
如果分频器不能自己DIY,要成功的DIY出一款自己喜欢的音箱就会大打折扣,而分频器令大家打怵的就是绕制电感了,为了制作电感,铜线也是买了不少,最近又买了台用来绕电感的电子计数的绕线器,可以绕粗线的那种.买电子计数主要是为了精确.
通过自己DIY,我也体会到厂家的产品为何那么贵了,开发过程中的失败与试验耗费很大.要不断买喇叭及各种材料来试.我的试验支出对厂家来说可能只是毛毛雨,不过对个人来说已经是不少了,如果细算下来也是不得了的花费,家中各种元件一大堆.
在这之前,我曾打算进JBL的4348,后来又打算进JBL K2 S9500,都是日本市场上的二手.但由于海关的手续过于麻烦,特别是最近,好像针对个人进口征税比较疯狂.再就是朋友提醒,你买回来后每天究竟坐下来能听多长时间?想想也是,最终都放弃了.再就是上款的DIY成功,给了我信心.实际上对我来说DIY的过程才是最有意思的.

3.选用DDSS结构的缘由

图示一:基本结构图


针对上次乌托邦外形失败的教训,本次事先把图纸画出来,并找纸箱搭建了一个模型,看看外形合不合适.由于我自己没有真正设计过倒相箱,不过,DDSS双驱动二分频究竟是用密封结构还是倒相结构?在没有试验前尚难确认,由于是自己摸索本次是否能成功还是未知? 说实话DIY一款自己能听的音箱,选合适的喇叭比找个好媳妇简单不了多少,找到的单元参数总会有种种不如意的地方.那么在箱体和分频上想办法是否能弥补种种不足?试试,也就是试试而已.
有的人会说傍名牌就会出好声,我也想傍,问题是它是否适合我的设计目标?我是否能找到适合我DIY的参数?这才是关键.喜欢名牌的别对我有意见,名牌肯定是好东西,但适合自己才更是好东西.
大家常说做音箱实际就是在做低音,低音重放好箱子就成功一大半了.因此我本次采用了2只12寸主攻中低音重放.当然不是喇叭多就能搞好,这个道理我明白.
中低部由第一单元双12寸铝架纸盆布边和第二单元双6.6寸,(根据计算应该是6.7寸)与钛膜号角共同组成.1200HZ二阶12DB/OCT二分频.此部分箱体采用密封或倒相结构还未确定.如果不采用DDSS结构问题就来了,由于低音F0/45HZ,装箱后箱子的F0到78HZ左右了,密封的话.如果设计为导相结构,根据计算出来的数据,箱子的F0C在44.72HZ左右,但这只是计算值,更为麻烦的是如果导相孔F0C和扬声器的F0要调到一致,可不是个简单的工作.能否有更好的方式?
为了能将双12的下限扩展下去或是令F0C最低也要保持在45HZ左右,再就是令箱子的形体小一些,最近不断的尝试各种方式, 翻了很多资料,最终决定箱体采用双驱动(DDSS)结构来尝试一下子.国内的推挽方法好像和这种结构差不多.
根据日本<新版扬声器与音箱百科>(主编—佐伯多门)中介绍的资料,美国的音响专家H.F奥尔森在他的著作<音响工学>中发表了双驱动的原理,后来又陆续发表不少新点子.日本三菱电机在进行了深刻分析后发表了其产品.同时介绍了几个公式和要点,没有再详细的资料可供参考.看来,只有根据这点少得可怜的资料自己摸索着来了.

国内好像是王以真先生在《扬声器实用技术手册》一文章中略微提过：
“这种方式一般人都认为是Discovery的一种独特的创新，此话当然有理。但是我们可以追溯它的源头，如图18-48所示，被称为复合低频扬声器系统（Compound Woofer System）。此项设计概念由美国奥尔森先生于1950年最早提出。因为它有许多优点，所以被许多公司采用。例如日本三菱公司这种结构原理用于三菱电视机上，改善三菱电视机的低频，他们还起了一个名字叫DDSS系统。这种方式的好处是两只扬声器若反相连接成推挽式，可以抵消奇次非线性失真，阻抗只有单只扬声器的一半。共振频率与质量因素都与单只扬声器相同，这样组成的扬声器同样可达到低频的重放，音箱的体积只有单只扬声器音箱体积的一半。”

从文中的内容就可以看出仅仅是简单的提到,没有具体的方法和方案,而且原理和日本资料上的也不同.相比之下,日文资料上的更详细一些,最起码知道原理是怎么回事情.
DIY为的就是特色.

4.DDSS双驱动的原理简介

［以下内容根据日本＜新版スピーカー＆エンクロージャー百科＞（<新版扬声器与音箱百科>主编—佐伯多门）编译而来.］
双驱动音箱实际上就是在我们经常DIY的音箱低音单元背后再加一个低音扬声器来控制第一个扬声器,以期达到扩展低音重放频响的目的.其原理就是让位于第一个扬声器背后的第二只扬声器把作用于第一只扬声器背面的压力给排除掉.如此以来,第一只扬声器背后的空气压力就为0,也就等同于第一只扬声器是安装在一个理想的无限大障板上.
双驱动设计应该注意的要点:即使第一只和第二只单元采用同一规格的单元,也无法确保动作就能同步.最理想的设计条件应该是第一和第二的振盆速度V1,V2.第二单元的振盆面积相对于第一单元有一定的比例(n).
用公式表示出来就是:V1=nV2
如果从扬声器的f0和Q值来着眼的话,上述的公式可以改写为:
F02=Fu01
Q02=Qu01
也就是说,如果令装箱后的第二单元的F0C与Q0C和第一单元的自由场F0与Q0一致起来的话,箱子就算设计成功.但这样的单元找起来,可不是那么好找,好在我翻了好多厂家的资料终于给找到了.
但是如果偏离了上述条件,声压特性将会出现巨大的山,谷. 频响曲线受此影响也会出现峰谷,此时音箱的表现是普通的单元与容积的结合,也就是说各单元在自己的天地内自己干自己而非双驱动的表现,那么效果也就可想而知了,只能用糟糕透顶来形容.
图示二:n取1和0.5时曲线图


原理看起来简单,但要将其变成现实,肯定会很麻烦.根据上述原理,大家就会明白我的第一单元为12寸,第二单元是6.6寸的道理了吧!根据国外的试验数据和曲线图表明,当V1=0.5V2时,也就是说N取0.5时,低频的拓展是最为理想的.根据计算,第二单元的理论F0C大约为44.7HZ,Q0C可以通过添加吸音棉来调整.

5.我怎么做?

由于这种做法属于是盲人摸象行为,为了避免误导其他人,在没有完全成功的情况下,就不详细的叙述尺寸等细节，防止别人模仿上当受骗.反观国内推挽的说法,很多是原理不明,只是讲如何把二只相同的扬声器接在一起.因为我尚在纸上谈兵阶段,不提倡别人也跟上受害,不过我也很快就要开工了.如果成功了,我会公开数据.

图示三:各种箱体的声压特性


根据单元各种参数精确设计容积和确保容积是做箱出好声的基础,如果连此基本条件都满足不了,那其他的基本是瞎扯.也许我的认识比较业余,做箱前我在此方面做的功课最多.
通过计算和软件模拟,12寸需要64L(双12需要130L左右)左右,第二单元的双6.6也需要100多L.由于采用了双驱动结构,第一单元的容积可以减小一些,没有经验可以借鉴,只有自己摸索了,目前设计图是打算采用一体结构.本次采用12MM+18MM优质夹板做,壁厚30MM.由于第二单元双6.6寸容积，根据Ｆ0C和Ｑ0C的需要来计算,整体上的容积及布局我是按我自己的理解来进行．但是利用软件对单元测量问题比较多,总是测不准.最后只好用原始的测量方法,用XD7加示波器电压表等来进行测量了.具体的过程就不一一叙述了.由于自己设备的精度不太好,专业知识也非常缺乏,加上没有消音室可以利用,只能是检测几个关键的参数,大多数只能以厂家提供的和理论计算的数据为依据,但愿最终走样不会太大.
采用实木好是好,但处理起来太过麻烦.再就是我已经做了一个红松木的箱,尝试一下其他板材也许会更好.感觉质量好的多层夹板是最理想的材料,已经购入12MM和18MM夹板8张.很快就要开工了,开始后把记录过程的照片放上来.
外观处理打算采用烤漆处理.
文章好像有点太长了.

okj

多谢OKRA版帮忙,图插上去了.

okra

OKJ兄客气。
由于文字较多，你这个沙发帖也许以后要用来发后续的内容。
另外，文字较多，多加些空白行以及更改一些句子的字体字号可能更便于阅读。

fenghai0452

占个前排

冰山上一棵蒜

okj老兄的确是很能折腾啊！支持一下！！

okj

原帖由 冰山上一棵蒜 于 2009-7-17 17:02 发表
okj老兄的确是很能折腾啊！支持一下！！

瞎折腾,打发业余时间的举动而已.

auv123

等更新

1999

做个记号慢慢看

鼓手

这种结构的音箱九几年实用电子文摘有介绍，大功率状态下声音不好！

jt1000027dsl

烤漆好
坐板凳看结果

青竹

静观其变

hya1951

原帖由 abian9505 于 2009-7-17 23:26 发表
M&K低音炮用的是Push Pull双单元推挽技术,不知是否和楼主的设想相同呢?

这个技术原理如下: 将两个超低音单元装置在一个经过精密计算尺寸的箱体里, 两个 ...

这个与LZ方案是完全不同的,不要胡搅在一起,B&K实际是双低音,容积要一倍的

hya1951

原帖由 okj 于 2009-7-17 16:06 发表
友情提示:这只是业余爱好者的一种业余玩法.不要用原厂的名器来进行比较.我的目的只是想通过自己动手,DIY出一款在这个世界上是唯一,属于我个人爱听的音箱. 我对DIY成功的要求比较低,音质能吸引住我静下心来听音乐 ...

OKJ兄的胆略和实干精神很令人敬佩 ,实际上最容易理解和最容易实现的是同型号喇叭的推挽接法,即两个喇叭背对背,一个向外,一个向里,好处是:
1.在低频下限不变的情况下,箱子的容积仅为单个喇叭的一半,这是很容易理解的,因为两个喇叭如此安装,等效VAS仅为原来一半,但是第2个喇叭与第一个喇叭还要有个小室,因此实际容积减少不到一半.
2.能够抵消偶次谐波失真,这也容易理解,因为一个喇叭纸盆向外移动时,另一个向内(磁铁方向)移动,声波的正负半周是对称的,因此没有偶次失真,文中说抵消奇次失真应该有误

okj

原帖由 hya1951 于 2009-7-18 21:02 发表

OKJ兄的胆略和实干精神很令人敬佩 ,实际上最容易理解和最容易实现的是同型号喇叭的推挽接法,即两个喇叭背对背,一个向外,一个向里,好处是:
1.在低频下限不变的情况下,箱子的容积仅为单个喇叭的一半, ...

也不怕你见笑,由于我的专业知识比较少,扬声器的选择范围比较窄,我试验的时候首先会选择我能够理解和接受的方式,也就是说有理论支持的.
在不少资料上看到过你所说的方式.,也许更容易实现.我是按目前的方式准备的材料.
其实美国的H.F奥尔森是50年代非常有作为的一代音响大师,包括我们今天的三角点定位音场也是他当年提出来.日本很多专业书上都几乎是引用他的理论.

我目前主要要解决的是如何控制好第二单元的Q0C,F0C比较好控制.Q0C如果通过箱体来控制,F0C就怕控制不好.目前还在琢磨.
今后多指导,我是外行瞎琢磨胡来.
不过很多事情不通过实践,永远都无法知道别人或是书上说的是错是对.

你说的有误的话是我引用的王以真先生文章中的原话.

boxman

留下脚印，慢慢看

hya1951

原帖由 okj 于 2009-7-18 22:21 发表



也不怕你见笑,由于我的专业知识比较少,扬声器的选择范围比较窄,我试验的时候首先会选择我能够理解和接受的方式,也就是说有理论支持的.
在不少资料上看到过你所说的方式.,也许更容易实现.我是按目前的方式 ...

如果两个喇叭分别为12寸与6.6寸,要驱动同样的空气,6.6寸的振幅几乎是12寸的3-4倍,这样的喇叭哪找去?灵敏度也极难匹配,除非特制,如果用普通的6.5寸喇叭,必然是给12寸产生的气压拖着走

okj

原帖由 hya1951 于 2009-7-19 00:04 发表

如果两个喇叭分别为12寸与6.6寸,要驱动同样的空气,6.6寸的振幅几乎是12寸的3-4倍,这样的喇叭哪找去?灵敏度也极难匹配,除非特制,如果用普通的6.5寸喇叭,必然是给12寸产生的气压拖着走

也许老兄没有看我主贴中翻译的内容,也许是我的理解可能有误.
双驱动主要是解决第一单元背部的空气压力,也就是说如何卸掉第一单元背部压力使其为0,如此一来第一单元如同安装在一个无限大的障板上.
从扬声器的基础理论我们知道,决定低频区特性的主要是由F0和Q0.此处要求第二单元装箱后的F0C和Q0C要和第一单元的F0和Q0相同,如果能实现这个条件,那么这款箱就成功了.
根据Q0的计算公式:F0/F2-F1 X Zmax/Rv,考虑第二单元的灵敏度在此是没有意义的.

你说到的振幅速度,我在主帖中也提到了专家们的试验,振盆速度v1,v2取一定的比例n.
我选取第二单元为6.6(根据计算应该是6.7),正是根据此种理论为依据的.

喇叭实在是不好选,我也找了很多资料才选到一款适合做第二单元的.

我主要是试验着玩也许会失败.
和你如此交流很高兴.

znmok38

也许老兄没有看我主贴中翻译的内容,也许是我的理解可能有误.
双驱动主要是解决第一单元背部的空气压力,也就是说如何卸掉第一单元背部压力使其为0,如此一来第一单元如同安装在一个无限大的障板上.

这个道理比较容易明白，但是要考虑到现代的扬声器都是需要靠音箱给扬声器背面加空气压力来阻尼扬声器的运动（现代的扬声器很“软”）不适合装在无限障板上。只有比较硬的扬声器才适合装在无限障板上。

从扬声器的基础理论我们知道,决定低频区特性的主要是由F0和Q0.此处要求第二单元装箱后的F0C和Q0C要和第一单元的F0和Q0相同,如果能实现这个条件,那么这款箱就成功了.
根据Q0的计算公式:F0/F2-F1 X Zmax/Rv,考虑第二单元的灵敏度在此是没有意义的.

不要忘记还有一个影响低频最重要的参数------扬声器的排气量（这个很少有人提及）

你说到的振幅速度,我在主帖中也提到了专家们的试验,振盆速度v1,v2取一定的比例n.
我选取第二单元为6.6(根据计算应该是6.7),正是根据此种理论为依据的.

喇叭实在是不好选,我也找了很多资料才选到一款适合做第二单元的.

我主要是试验着玩也许会失败.
和你如此交流很高兴.

最后这种形式的音箱我们可以得出-----第一点：低频没有改善（因为扬声器的排气量没有增加）
第二点：音箱的体积要比单个扬声器小一倍（理论上），至于为什么体积会小一倍就留给大家思考。所以该形式的音箱目的是为减少音箱体积的设计方式，没有什么好仿制的价值。

冰山上一棵蒜

老兄现在做的种音箱结构我没有研究过，不过凭感觉要使用一个6.6寸的低音卸掉第一单元12寸喇叭背部压力使其为0，这个我有一点担心，特别是在高声压，大振幅的情况下，不知6.6寸的第2单元能否承受第1单元的高声压，而不使低频失真加大？真的有点替老兄担心了！！不过音响发烧就是这样，要亲自实践才能知道结果，在不断的折腾中才能有乐趣！呵呵！！