实验报告(二)——Morel;DSP软件分频;Symphony I/O Mk II+Protools 2018;Rotel+Musical Fidelity

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密闭箱的参数包括箱体的谐振频率、品质因素、峰值出现频率以及低频截止频率等。通过理论计算发现， UW1258使用老箱体，-3dB截止频率应该在40Hz左右，谐振频率30Hz左右，QTC略低于理想的0.707，低频量可能会少一点，动态应该不错。

接上篇《实验报告(一)——Morel;DSP软件分频;Symphony I/O Mk II+Protools 2018;Rotel+Musical Fidelity》

2音箱

音箱是整个系统的核心，就先弄它吧。

选择Morel的原因有两个。一是十多年前应朋友要求为一个文科生组装Morel书架箱套件，型号不记得了。留下最深的印象是装高音时，那个软球顶总是被弄瘪，文科生哥儿们不得不一次次用嘴唇suck很精美的半透明的球球让其鼓回来，哈哈哈哈，我喜欢！另外就是在网上乱串时，真没有发现参数适合做闭箱的12寸喇叭，诸如ScanSpeaker、Eton以及啊哭腾等等，部分还有价格因素（相对而言Morel比较便宜）。应该说这个选择是感性和理性的综合，思考、喜欢、随性，买买买！

本节将首先列出低音喇叭的参数，据此对低音部分做一系列计算，最后开始具体的实验工作。

2.1 计算

计算和设计都是为了低音，因此中高音懒得算。图4是Morel UW1258的网上照片。

喇叭参数如图5所示，后面计算的基础数据大多源自于此。

2.1.1 箱体类型选择

Ray Alden在《扬声器系统设计与制作阶进》一书（本人的红宝书）中引用Richard Small博士（1972-1973）的结论，可以根据效率带宽乘积EBP的数值来确定低音扬声器适合制作倒相箱或是密闭箱（Ray Alden，2013, P24），EBP=fS/QES式中：EBP为效率带宽乘积，Hz（书中未给出，应该是这样吧）；fS为扬声器的谐振频率，Hz；QES为扬声器的电器品质因素，无量纲。

Dr. Small认为，EBP以50为界，大于此值合适做倒相箱，反之适合做闭箱（其原理请参见Alden的书籍）。

对1258，EBP=21/0.56=37.50。正合吾意，闭箱！

2.1.2 主要参数计算和评估

首先是一些参数的计算方法。

密闭箱的参数包括箱体的谐振频率、品质因素、峰值出现频率以及低频截止频率等。挑选几个比较有用的摘录如下。

箱体谐振频率计算方法如下式（Ray Alden 2013, P40）：fcb=fS*SQRT（VAS/VB+1）。式中：fcb为箱体谐振频率，Hz；fS为扬声器谐振频率，Hz；VAS为扬声器等效空气容积（等同于喇叭顺性的空气容积），m**3；VB为箱体体积，m**3。SQRT为开平方；*为乘；**为乘方，其后的数字为乘方的次数（如a**4表示a相乘4次），下同。

箱体品质因素计算方法如下式（Ray Alden 2013, P41）：QTC=QTS*SQRT（VAS/VB +1）。式中：QTC为箱体品质因素，无量纲；QTS为扬声器总品质因数，无量纲；其余参数含义同前。

QTC是密闭箱设计的重要参数，多写两句。0.707为QTC的最优值，此时下潜和瞬态最佳；QTC大于此值，低频在fcb处得到加强，但瞬态和下潜劣化；QTC小于此值，下潜变差，瞬态稍好。记得网上有个图表示这个，但一时找不到了。    -3dB截止频率计算方法如下式（妈呀，真复杂，看看我能不能在一行之内正确表示出来（Ray Alden 2013, P43，请注意算法优先问题）：f3=fcb*SQRT{（1/QTC**2-2）+SQRT[（1/QTC**2-2）**2+4]/2}，该式的变量含义及单位见前。

下面是计算结果。

箱体是修旧利废，已经固定，体积约为120-130L，箱体谐振频率为：

fcb=21*SQRT（138.38/120.00+1）=30.81；fcb=21*SQRT（138.38/130.00+1）=30.17。

计算品质因素：

QTC=0.43*SQRT（（138.38/120.00+1）=0.63；QTC=0.43*SQRT（（138.38/130.00+1）=0.61。

在这个值范围内QTC值略偏小，当箱体体积为80L左右时，QTC最理想为0.707多点点。这个问题将在下面讨论。

计算-3dB截止频率，有点晕啊，不过要相信Excel的能力：f3=fcb*SQRT{（1/QTC**2-2）+SQRT[（1/QTC**2-2）**2+4]/2}=39.8。

可见，实际箱体在125L+-10L之间变化时，fcb在30Hz左右，QTC为0.6+，f3为40Hz左右。即使弄到180L，fcb也就是27.92Hz，长进并不大。    干脆再做一个优化计算，大范围改变VB，结果如下。

由图6可见，VB超过300L之后，在增加箱体体积基本没有效果了。利用120-130L的老箱子应该问题不大（综合考虑性价比问题、可行性问题以及经济性问题等等）。此时的QTC有点低，但相信大喇叭的能力，低频不会少，瞬态可能会更好一点。而f3（图7）则很有意思，从120L开始随着VB的增加，f3不降反增，不知道为什么。

综上，通过理论计算发现， UW1258使用老箱体，-3dB截止频率应该在40Hz左右（与喇叭的谐振频率f0相比有点偏高啊），谐振频率30Hz左右（是不是意味着有希望听到一点点30Hz以上的声音？），QTC略低于理想的0.707，低频量可能会少一点，动态应该不错。

最终结论是老箱体可用。

2. 2 很不全面的测试

正如标题所言，测试非常不正规和不全面。未进行裸测而仅测试了三个喇叭上箱后的频响和阻抗曲线。采用论坛测试套件，安装XP的老笔记本，支架是未进行吸声处理老红梅照相铝三脚架。图8是测试的场景，全部是10-20cm左右的近场测试（有点记不清了）。

不太会描述这个曲线，讨论几点。首先，个人觉得实测结果与计算结果还是比较吻合的，两次测试f3都在40Hz以下一点点。其次，与厂家给出的曲线对比，1000-2000Hz处非常相似（不是巧合，多次测试都是这样），但在500-600Hz处和60-110Hz处出现小峰，前者应该在分频时避免掉，后者可能会影响听感。第三，阻抗曲线两次测试没有变化，阻抗峰在38Hz左右，峰形态比厂家曲线略缓，请教朋友们，这是不是表示Q值偏低？如果真是这样那就与计算相吻合了。最后，红色的是相位曲线么？这个看不懂，请教请教。

图10是634的频响和阻抗曲线，箱体是独立的，体积10L+。

能够看出来的是低音分频点可以低到约130Hz，高音到5000Hz，灵敏度比1258高约5dB。阻抗峰与1258类似比较宽缓，红色的相位（？）曲线仍然看不懂。

图11是1108的频响曲线，还装模作样地测了几个角度。

看不出太多东西，分频点设在1500-2000Hz以上？灵敏度不知道怎么定，应该是10dB左右吧？相位曲线抱着琵琶看作我，我是牛。

此外，ST1108安装的音箱部位上加工了一个浅浅的号筒，请教请教，图11有反映吗？

这部分的知识非常贫乏，一切都是似懂非懂的。得出的结论也模模糊糊的，似乎是低音分频点可以在150-500Hz之间，高音则在2000-5000Hz之间。各个喇叭的灵敏度有差异，厂家给出的数据分别是87dB、89dB和91.5dB（低、中、高，2.83V1m）。基本可以认为低音比中音低，高音和中音差不多。

箱体设计

计算部分在十多年以前就完成了，翻出当年的笔记本，抄录如下。

箱体如图12所示。

图12a（左）是老箱体的简图，全部用18mm中密板。顶底板是扣上去的，底板略大并用两块，形成一个底座，故全高是1274mm。内部加了“日”或“田”字形加强筋，这里偷懒简化了，它们在箱内的分布是均匀的，即每个衬相距约200mm。箱内每个边角的两块板子结合处用小方条加固，小方条和板子之间涂白乳胶并用木螺丝从箱内向外旋入进行加固。这样外面基本上没有木螺钉的帽子，只有加强筋部位和后板从外往里旋入。

当年计算了如下参数。

内容积=1220*300*415=152L，扣除中音小箱、加强筋和内涂沥青后约为130L。

对SK12R，fcb=34Hz，Qtc=0.82。

长（L）、宽（W）和深（D）长度的谐振频率如下：FL=1440Hz、FW=567Hz、FD=441Hz。

长（L）、宽（W）和深（D）比例如下：W/L=0.246、D/L=0.340、W/D=0.723，比值都不是整数可将谐振减弱。

小箱偷懒未画出，内容积为190*180*170=5.8L，对S8R，fcb=129Hz；Qtc=1.58。考虑高音后部封闭，小箱并未包含高音单元。    当年什么测试设备都没有，就是凭上面的计算开工了。下料单如下。

大箱（一对箱子）——侧板：455*1220 4块；前后板：204*1220 4块；顶板：340*455 2块；底板：260*465 4块。

小箱（一对箱子）——侧板：180*170 4块；顶底板：226*170 4块；后板：226*216 2块。

用掉两块1220*2440中密板、一堆螺丝钉、一堆白乳胶和一堆汽油熔化的沥青。而当年的工具只有可怜的烂菜刀改的刨子、手摇钻、钢锯、大手锯、螺丝刀等。真难想象当年的发烧干劲！

外部装饰是打上1mm厚的腻子，贴深棕色木纹纸，“胶”用的是绕牛剩下的绝缘漆（这给本次施工带来了不少麻烦）。最终处理结果非常一般，气泡和不平整多多，忍受了十多年，此次必改之。箱体背部未作表面处理，所以两个屁股都是raw的，不敢秀。

图10b（中）是新箱的正视图，是按比例缩小绘制的。图10c（右）则是新面板细节图纸，由于新老喇叭规格不一样，这个面板是必须做的。这种处理方式受到丹拿信心的启发。面板周边的圆角是防止声衍射，至于高音的下沉处理是看到JBL LSR2300的小喇叭口很好看，没有别的理由就是喜欢，随性！

2. 4 快乐的老木匠和臭臭的油漆匠

材料：25mm厚面板两块；白枫木复合木皮1220*2440mm三块，木皮胶和滚筒（大面积涂胶真有必要），螺丝刀，带胶PVC角条若干，铜质脚锥。工具：钢锯、木锉刀、刨子、砂纸机、浇花花洒、老式电熨斗等等。

面板图纸画出来之后，找了不少CNC作坊，竟然没有一家能够做到。无奈只好让商家裁板、沉孔，细节部分自己慢慢用木锉刀挫出来（图13）。

这部分最艰难的是去掉原来上的腻子。十多年后油漆渗入腻子变得死硬，除掉这总共约两三平方米面积的腻子花了一周多的业余时间，工作中，mini狼牙棒似的木锉刀和砂纸机起到了重要作用，但后者灰尘太大（不能相信他的集尘袋），花洒用于除尘效果很不错（图14，施工艰难只留下这张照片，可惜测试结果找不到了，包括Seas Exotic F8的曲线图）。

第一次贴木皮并没有碰到什么困难，顺利完成。获得的经验是不能涂太多胶，不然熨时水分蒸发（常常嘶嘶声大作，老式电熨斗温度挺高的，调到中档温度放在木板上能把板子烫成焦黄色）容易起泡。
罐装自喷漆施工也顺利，就是太臭，防毒面具绝对必要，但毒气消散和油漆干得很快，十几二十分钟就可以喷下一遍了（图15）。最后用了两罐哑光黑漆和三罐哑光透明漆（还剩了好几罐，太臭不喷了，没有场地全部在客厅施工，也该为家人作想，另外身处北方，防潮问题不大）。

两层板子组成的底座并没有贴木皮，而是用带胶PVC角料（不知怎么称呼，就是角铁的PVC变种）裁切后直接黏上去，起到遮丑的作用。粘得很紧振动时并不产生杂音。哈哈又偷懒了一次。

在这个过程中，最练手劲和腰力的是挪动和翻转沉重的大木匣子，锻炼作用显着。

最艰苦的工作之一算是完成了。就外观而言虽然加了个面板但仍显得比较规矩沉闷和老气，比不上纤巧和秀气的丹拿。当然人家是高级板铝合金上床精加工，咱是烂中密板手工钻锯挫。