共振阻尼“RAD”理论在高清晰度扬声器的应用方案

　　一，传统扬声器系统的现状与困惑。

　　从电动扬声器诞生100余年以来，到目前的品质状况为：高保真扬声器系统（国标： ①频响范围≥50~12500Hz，②频响波动≤±4db&-8db,③总谐波失真≤2%/1W） 均采用了两分频、三分频的叠加组合系统,被尊为天经地义的最佳经典系统!甚至沉醉于此，人们渐渐淡忘了分频/组合叠加系统是传统扬声器性能达不到高标准的要求，而不得已 采取的解决方案，实属无奈之举。

　　在商业市场上，频响能达到、甚至超过2万Hz成为产品的一大卖点(2万Hz人耳是听不到的);却对人耳最敏感的2000Hz左右中频响应的品质、性能，早已成为音响质量的瓶颈难题熟视无睹、习以为常，视而不见 ;中频失真严重影响产品品质、性能，不是听不到失真,而是因不得已采用分频/组合叠加系统，以及由此造成的相位失真等难题始终缺乏有效解决方案，故避而不谈（ 老生常谈而无法解决,只剩下叹息与无奈了)。也因无法有效解决该问题，以至标准声源 (100~10000Hz范围无分频/组合)指标不能成为考核高保真扬声器系统的品质、性能指标。这个视而不见、避而不谈的难题，不得已 采用的解决方案，正是电声行业目前困境所在。

　　电声、电声搞电的比搞声的多很多，电子行业的迅猛发展为用电子技术弥补扬声器的缺陷提供了极大的优势，试图以电信号来弥补声信号转换中的缺陷成为了主要方法，遗憾的是电信号分频/声信号组合后，声波的叠加在人耳敏感区域有相位失真，这是致命的缺陷。电声行业为此坚持百余年的不懈努力，寻求新材料，新方法。如大名鼎鼎同轴扬声器系统,也只是在平面二维，不是立体三维解决声波相位的叠加;也有用多只小口径全频扬声器并列组装音箱，靠箱体提升低频，频响大约在80~16000Hz。可惜低频不够低，中频部分仍不够清晰，振膜的中频内阻尼过大抑制动态性能，解析度不够而没有进入HiFi市场。双盆扬声器则也是因为小音盆不是大音盆的顺性负载，相位问题仍没彻底解决，动态、瞬态性能差，主观评价差。市场上绝大多数定位于高品质的2.1系统依然存在分频点高于100Hz，失真的相位衔接使低音音色浑浊;而5.1以上的系统显然是缺乏的解析度和声场定位，是采用多路低档的电声系统来仿效立体声场。这些主流产品均没有突破传统扬声器系统现状的困惑。 据专业分析：单个的优质扬声器总谐波失真≤2%/1W，组合后的全频音箱竟然会有总谐波失真10%/1W，这就是扩音系统瓶颈的关键所在。

　　要改进提高扩音系统的性能，必须解决人耳敏感区域的分频/组合问题。最简单直接的方法是：建立新的标准，首先保证100~10000Hz频响范围内无分频/组合。用分频/组合技术展宽频响，不能以牺牲人耳敏感区中频的保真度为代价，粗制滥造的分频/组合使得音响市场鱼目混珠，非专业人员挑选音箱在短时间内难以区分优劣，造成音响市场的萎缩。事实上，分频/组合的经典技术要为顶级音响补充低音范围是20~50Hz，补充高音10KHz~20KHz以上。起码是100Hz~10KHz范围内无分频的基础上，再采用分频/组合才有高端产品性能的意义。

　　二，建立新标准 --- 高清晰度扬声器及音箱的标准。

　　高清晰度扬声器及音箱需用双重标准来要求，简称“频响双标” 。

　　1，满足：A 标准声源扬声器的性能指标(100~10000Hz频响范围无分频/组合)，附加B 高保真扬声器系统国标(①频响范围≥50~12500Hz，②频响波动≤±4db&-8db,③总谐波失真≤2%/1W)。

　　2，由高清晰度扬声器制作的音箱在100~10000Hz频响范围无分频/组合，容许通过功放电子系统对音箱的频响调节，达到高保真扬声器系统要求(国标：①频响范围≥50~12500Hz，②频响波动≤±4db&-8db,③总谐波失真≤2%/1W)。

　　3，在≤100平米空间的小功率系统，则直接要求50~18000Hz无分频/组合。这样的高清晰度音响性能则基本满足高性能、高品质的需求。

　　根据音乐心理学，高清晰度音箱在没有相位失真的情况下，低频响应下限为50Hz时仍会使人感受到25Hz频响，这就是优质音箱下潜很深品质所在(仪器测试是同样的截止频率，会得到不同的听音效果)。

　　三，传统扬声器技术困境的根源和突破途径。

　　追根溯源，声学科技通过物理机械和电子的方法来重复发声，其基本方法几乎100%都是使用振膜直接辐射发声，最大难题是如何消除发声膜板共振频率所引起自身的分割振动和谐波，这是造成谐波失真根源。我们发现单只扬声器频响窄，源于辐射元件“振膜”的性能所决定，把信号的电能转变为驱动源振动信号不是问题，机械振动如何辐射声波是问题的关键。现有技术普遍被电声行业专家确定为：要求扬声器发声膜板的材质有高刚性、高声速与有适当的内阻尼之间是“鱼与熊掌”的关系，不可兼得;只好退而求其次，先分频分别求得，再组合实现全频响应。正像国内著名扬声器专家、学者王以真老师(在其2006年的经典专著《实用扬声器手册》P198)叹息到鱼与熊掌不可兼得 ：“对振膜材料的要求：弹性模量要高，密度要小，还要有足够的内阻尼。但是世界上就是找不到同时满足这3个条件的材料。”(请注意：声速=弹性模量与密度之比的平方，即需要高刚性、高声速和适当的内阻尼材料。)这正是人们百余年来自觉、不自觉，有意识、无意识的苦苦追求，被认为是可望不可及的，鱼与熊掌不可兼得的一种高弹性模量/低密度(高声速)，适当内阻尼(可调节)的发声膜板。

　　在传统技术中，扬声器发声膜板的振动驱动空气的振动，实现声波的辐射，欲加大低频转换效率，需要加大振膜口径，同时提高振膜刚性消除减小振膜的振动变形;如输入的是纯音低频电信号，发出的包含有高次谐波失真的声信号，所生成的高次谐波会在人耳的敏感中频范围造成极大的失真感。为消除振膜的高次谐波需要加大口径与刚性的同时，还需要使振膜具有适当的内阻尼以消除振膜自身的高次谐波。当传统振膜(如纸盆)在抑制高次谐波采用传统内阻尼，用内阻尼大(没有高频辐射也就没有高次谐波了)的材料制作低音振膜，同时也抑制了振膜高频的受迫振动，只能发低音，这就需要单独配中、高音扬声器。

　　高频扬声器由于基频较高，如8000Hz以上，用高刚性、高声速材料产生的高次谐波超出人耳的敏感区域，不需对其控制，可直接采用了高刚性、高声速的金属材料。

　　中频扬声器既要有适当的内阻尼抑制高次谐波，又要兼顾较高频率受迫振动辐射中高频声波，需要协调高低音的频响衔接，所以有高保真系统的中频扬声器最难制作的说法。

　　我们发现想要振膜忠实的还原声源的振动，理想的振膜自身就必须是高刚性、高声速的，且其所具有的内阻尼对任何频率的受迫振动没有吸收、衰减 ;我们希望能实现只针对共振的阻尼，通过振膜自身没有共振，来抑制分割振动、高次谐波。这在传统物理领域过去是没有这样的阻尼，是否能找到成为解决问题的关键。

　　四，新物理量 “RAD”的发现，对电声行业颠覆性发明与创新的应用。

　　基础理论分析显示：“共振阻尼 RAD ” 新 发现 的物理量 ，与传统材料阻尼、摩擦阻尼、粘性阻尼、弹性阻尼完全不同，传统阻尼是 粘稠、松散、刚性低的物体， 不加区分对所有的受迫振动和自身共振进行吸收、衰减，对高次谐波抑制的同时也衰减了高频的受迫振动，也就没有高频辐射的性能; 共振阻尼 是一种波的叠加、抗衡，具有共振阻尼的振膜仍然可以是优良的(包括高频)声辐射材料 。

　　共振阻尼是单指物体(包括高刚性、高声速材料)有抑制自身共振的内阻尼性能，或者表现为物体自身没有共振频率。振动波在振膜物体内传导中，波 的扩展形成其在均匀材质中原正波形，与其在非均匀材质中畸变波形 , 两者的扩 展 波形叠加不论音频频率如何变化 , 相位不会重合。都产生错相位叠加分量所形成的内阻尼现象，这种阻尼不受频率变化影响始终存在。其性能的根本区别是 , 该阻尼有效抑制物体自身的共振、分割振动、高次谐波;对于物体受迫振动 ( 包括高频 ) 依然是优良的频响振动辐射材料。这是新物理量的发现，给电声行业带来颠覆性的发明与创新。

　　2004年的发明专利《一种扬声器发声膜板及制造方法》① (200410091548.8，)，扬声器发声膜板首次提到用材质不同于基材的骨架，通过骨架变化的几何尺度实现内阻尼，提高保真度。由此制成使所述声波在骨架与基材上的实际扩展速度之比在发声膜板上各部位不一致，形成膜板的内损耗，Vg ／Vj≠ 常数 的最优方案。(骨架g与基材j，它们的实际扩展速度之比Vg/Vj，该声速比在声波扩展中是变化的)。阐明新物理量共振阻尼 RAD 表现为物体具有不受材料的高声速材质限制，抑制共振的内阻尼性能。2011年该专利授权。

　　最初实验已证明：该6.5寸样机由普通扬声器使用无共振材料发声膜板后，有效频率范围：f0~5000Hz, f0=53;灵敏度89.3db/1m1w,总谐波≤0.896%/1W，半功率点40W时总谐波失真在≤4.069%/40w，Q=0.62。测试报告见附件1。

　　10寸样机实现附件2的性能指标，均具有总谐波失真≤1%/1W性能。附件2。

　　论文<<无共振(材质与结构)的材料在扬声器的应用>>发布于深圳2011年ISEAT大会,详尽诠释共振阻尼物理量。受该理论指导,进一步深化开发，在工业化试验实践中再次取得了重大进步,深化开发铝箔与丝绸复合膜板，将 RAD 的基础原理运用到极致， 凸显共振阻尼材料在抑制共振、高次谐波的同时，具备优良的高频辐射性能， 扬声器频响展宽，全面综合性能进一步提高。2012年在原有授权专利基础上，申报了《共振阻尼“RAD”方法制作的发声膜板及电动扬声器》②的发明专利。核心内容：Vf ／Vj≠ 常数 的最优方案。(复合层f与基层j，它们的实际扩展速度之比Vf/Vj，振膜上该声速比在声波扩展中是变化的)。

　　五，创新成果，高清晰扬声器及音箱的产品性能介绍。

　　165口径“悠悦”牌③扬声器符合高清晰度的“频响双标”，采用高刚性、高声速的铝箔与丝绸材料由高强度、高刚性粘合剂粘合，由于应用创新的基础物理量共振阻尼(以下简称：RAD)技术，具有优良的瞬态响应性能，高声速材料起振时，前沿快速敏感;RAD技术有效抑制谐波，停振时，后沿无拖尾，总谐波失真≤1%/1W，性能稳定可靠。25芯长冲程音圈，低频动能强劲，振膜应用RAD抑制谐波失真的同时，保持优良的高频辐射性能，单一RAD振膜实现50~17000Hz±4db全频响应，(在消声室标准障板测试，90Hz以下频率因障板声绕射不计)，灵敏度87.5db/1m1w,该扬声器测试报告见附件3。

　　实测f0=54Hz，总谐波失真为0.9%/1W，完全达到并超过国标高保真扬声器系统和标准声源的要求。能达到、超过“频响双标”才是真正意义全频扬声器。由此破解扬声器分频组合系统,因频响衔接造成“相位失真”的世纪难题。

　　这是一款中小口径，具有长冲程重低音，并能兼顾全频响应的扬声器。单一的振膜发声其本质就是无分频衔接，实现了全频响系统的功能，是高保真水平的标准声源扬声器，用其制作的高清晰度扬声器音箱当然无需分频/组合，音箱的总谐波失真≤1%/1W，并具有可靠的稳定性。比传统扬声器系统节省成本1/3以上，产品低碳还环保，减低噪声兼有抑制回授啸叫的优良性能。

　　高清晰度扬声器制作的01#,02#,03#,04#书架音箱图片，见附件4

　　重低音频响双标 扬声器音箱是理想化的监听音箱 ，真实还原声源音质，没有重放扩音系统自身的味道，完美表达各类音效。高声速大口径振膜 电声转换响应敏捷迅速，中频清晰聚焦定位 , 层次极为分明，解析度高彰显声场双耳效应。配中、高档带高低音调节HIFI功放，等响度重现50~18000Hz频响。适配性强， 适用各类器材和用途。

　　● 配千元功放，体验纯正HIFI生活，练耳首选器材;2.0家庭影院也发烧。

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　　● 高声速大振膜中频清晰聚焦， 远程扩音广播。

　　● 用小音箱、小空间实现大场面音效，卡包小空间歌唱，兼有抑制高频啸叫。

　　☆ 天然自成散热系统 , 金属的音圈骨架及振膜自动散热， 耐热持久、功率恒定。

　　最新款迷宫1525音箱，尺寸：500*220*200mm。应用于视频配套。体积狭小，高度500mm放置于屏幕两侧，低频优于普通落地音箱，是家庭及≤100平米场所的影音绝佳器材。

　　165口径高清晰度扬声器及音箱经2013年以来不断试用、改进、提高、再试用……，其高清晰的音质性能逐渐显现出来，具有与传统扬声器及音箱完全不同的听音感受，没有听过实际产品，是无法体会到高声速的单一振膜制作的真正全频音箱的音效，用语言描绘有相当的困难。试听、试用是交流的最有效的方法。让我们通过合作，共同努力，领先创新RAD的理论，大家一起探讨、交流，领先创新制作的RAD振膜、扬声器及音箱，大家一起试用、选评优劣，我们还要领先创新产品的规模生产自动化，领先推广销售，推动中国电声发展领先世界电声行业，这是我们每个人的最大希望。恳请专业人士、发烧友的批评指正。

　　北京同乐宇科技开发有限公司

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　　朱树同

　　通讯地址：北京朝阳区团结湖北头条3-4-203 邮编100026

　　1. ①专利题名《一种扬声器发声膜板及制造方法.》专利权人朱树同,专利国别中国,专利号200410091548.8，申请日期2004年11月19日 公开出版日期2006年05月31日.专利文献授权公告号CN1780496B 授权日2011年4月13日。

　　2. ②专利题名《共振阻尼(RAD)方法制造的发声膜板及其电动扬声器》专利权人朱树同,专利国别中国,专利号201210375691.4，申请日期2012.10.8。

　　3. ③第10806311号商标注册证“悠悦”。

　　4. 本文附图：附件1，附件2，附件3，附件4，照片迷宫1525音箱。

　　北京同乐宇科技开发有限公司 首创新物理量“共振阻尼(RAD)”技术，使用该技术的扬声器振膜，在具有高刚性、高声速、抑制高次谐波的共振阻尼的同时，保持了优良的高频辐射特性;使得百年以来的扬声器振膜技术摆脱了传统阻尼的束缚，达到高保真、超宽频的完美的理想境界。同乐宇 科技以该技术的全面推广、应用为目标，研发从小到大全系列开发高清晰度扬声器，目前成功的开发了“悠悦”牌 165口径的高清晰度扬声器及音箱。同乐宇科技需要与电声企业携手，建立自动化工业规模生产线，使领先的科技成为领先的产品;需要与经销商连手推广销售，使领先的科技产品通过市场为消费者服务。