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黑胶唱头的类型


唱头是模拟系统最重要的部件,它是万里江河的源头,唱头的品质决定整套音响系统的最终表现。在分析,唱头工作原理与结构之前,先简单的对唱头类型做一个介绍。唱头的主流产品类型是电磁式,其中包括:1动圈式Moving Coil (MC),2动磁式Moving,Magnet(MM),3动铁式Moving lron (MI)三种,此外还有其他一些类型:1压电式PiezoelectricCrystal (PC),2电容式Capacitive,3光电式Photoelectric。简单的了解了唱头的类别之后,我们来看看这些唱头不同的工作原理。首先必须确认的是,无论哪一种类型的唱头,都是把机械能转换为电能的换能器,只是换能的方式有所不同而已。

电磁式唱头放唱时,由于针尖和唱纹的相对运动而产生振动,针尖通过针杆带动线圈、磁铁或铁芯振动与线圈、磁铁或磁铁与线圈切割磁力线,从而产生电流信号。不同强弱。不同音品、不同快慢的音乐信号构成不同的振动,这些复杂的振动构成不同的电流信号。压电晶体式唱头是对压电组件施以压力后产生电流讯号。电容式唱头以电极间电容量的变化产生电流信号。光电式唱头则是利用光通量产生电流信号。

就目前而言,电磁式唱头的电声指标符合高保真系统的要求,放唱品质比较理想。压电式唱头由于循迹力过高,对唱片损伤太大。电容式唱头的输出特性很难与刻纹刀的输出特性取得一致,再者检波器的调整也比较困难。而光电式唱头的换能结构过于烦琐,微型灯泡和光敏器件的供电对信号的干扰很难克服。

通过以上对各种不同唱头的工作原理的分析,我们可以得知电磁式唱头电声指标有着明显的优势,而压电式、电容式和光电式唱头有着不易克服的缺陷,现在也很少有产品出售,因此后面我们就不再详述。

电磁式唱头的结构

动圈唱头的结构是磁铁固定于唱头壳体,线圈绕制在针杆上。动磁唱头与动圈唱头的磁铁与线圈的安装正好相反,线圈固定在唱头壳体上,磁铁固定在针杆末端。动铁唱头的磁铁和线圈都是固定的,在两者间隙之间一块与针杆末端相连的铁芯。动圈唱头的振动体是线圈,动磁唱头的振动体是磁铁,动铁唱头的振动体是铁芯。因此它们的名称是由唱头的振动体来命名的。

电磁式唱头的部件

唱头的个头虽小,但构架还挺复杂。部件包括:1针尖、2针杆、3悬挂、4磁铁、5铁芯6线圈、7引出线、8输出脚、9壳体等。

针尖是唯一直接与唱纹接触的部件,它的优劣决定一个唱头的主要因素,针尖可以说是唱头的眼睛。针尖是跟随唱片的演变而发展的。唱片的唱纹单元非常小,因此对针尖的要求自然也非常高。针尖的形状和材料是针尖最重要的两项指标。针尖有三种基本的形状设计,圆锥形,椭圆形和线性形。圆锥形针尖在设计加工上没有什么难度,其成本低廉,适配一些中低级唱头。圆锥形针尖与唱纹的横向接触面较宽,在与唱纹接触时,不是线接触而是面接触。因此针尖瞬时振动含盖的是一个时段。具体的说这个为S秒时端本应该是在s秒内先后完成不同音频振动,而圆锥形针尖拾取下却在小于S秒内混合同时完成不同音频振动。这样瞬态信息就会模糊,相位当然也不精准,音乐表现的折扣再所难免。

椭圆形针尖是针对圆锥形针尖的缺陷而改进的设计。椭圆形针尖采用双曲线双轴向结构,曲面日值比圆锥形针尖要小的多,这样针尖与唱纹的横向接触面小了60%以上,而纵向接触增加了30%。椭圆形针尖的出现是针尖设计的重大变革,它从根本上改变了唱头的品质。如今,椭圆形针尖已在中高档唱头上普遍使用。新型的线性形针尖把针尖设计和加工提高到高级水平。线性形针尖是在椭圆形针尖的基础上更精细的制作。它与唱纹接触的曲面很小,因此线性形针尖拾取振动的还原特性十分理想。凡使用线性形针尖的唱头都有宽阔平坦的频率曲线。更有甚者,一些极品唱头,用8个曲面组成的超线性的针尖非常接近唱片刻纹刀,高频响应宽至100kHz。这是针尖设计加工领域一个极至的水平。

针尖的材料基本上都是使用钻石。钻石又分人造钻石和天然钻石,无论人造钻石还是天然钻石都有硬度级别差。目前人造钻石已普遍使用,但硬度还不够理想,用在中高档唱头上,有较高的性价比。天然钻石的硬度最高为莫氏10,钻石的莫氏值是钻石的价值的最重要的因素,硬度越高越是珍贵。对针尖而言,硬度越高获得的频率越宽。可是硬度越高的钻石也越难加工,自然价格也更加昂贵。

针杆是连接针尖与线圈(或磁铁)的部件,能否将针尖振动准确的传输给线圈(或磁铁),针杆起着决定性的作用。影响针杆品质的两大要素是针杆的形状和材质。针杆的长短、粗细、形状都会影响其传输特性。长针杆振幅大,可以获得较高的效率,信噪比高,动态范围大。短针杆振幅虽小,但刚性高,对频宽有利.有很好的顺性。针杆过长也有谐振点宽的缺点,针杆太短效率太低。合理的长度设计取决于和唱头其它各部件的综合特性的协调。同理.针杆的粗细也是各有利弊,设计时也要遵守综合特性的协调原则。针杆的形状非常有讲究,普通的是等径圆杆设计,针尖安装处为鸭嘴状。圆杆有较好的刚性和抗外界干扰能力,易于加工。为了减轻针杆的质量,一般采用空心杆,在保证足够刚性的情况下,尽量减少针杆的壁厚。任何材料都有自身的谐振频率,针杆也不例外。为了有效的减少针杆谐振的干扰,改变针杆形状是一个途径。针杆还有采用异型截面的U字形设计、两种不同金属材质复合型的设计、在针杆内填充阻尼材料的设计,也有不以为然的实心棒设计。无论针杆形状如何,他们的目的是一致的:足够的刚性和尽可能低的质量以及极佳的振动传导特性。

针杆的材料对针杆的性能有着同样的重要作用。针杆的主流材料是铝合金、金属硼和铍合金。铝合金的比重约2.7克/立方厘米,金属硼的比重是2.34克/立方厘米,铍合金的比重最轻只有2.0克/立方厘米左右。铝合金制作针杆成本低,物化特性也不错,适合普通唱头针杆的制作。金属硼和铍合金的物化特性要比铝合金好得多,用于中高档的唱头,效果非常显著。不过这三种材料的一个共同的特点,其分子结构都是平齐排列,一旦折弯就无法复原,一经修正即刻断裂。在使用中一定要倍加小心。除了以上的针杆材料,还有一些特殊的材质的针杆。极少数的超高档的名贵唱头,针杆的材料使用红宝石、蓝宝石甚至动用钻石来制作,其豪华程度可见不一般!至于声音是否与其高昂的价值同步高攀,实在不得而知了。针杆材料的选择也是与针杆形状设计宗旨一样,围绕着刚性和轻质、及振动传导特性做文章。唱头生产厂家在设计唱头时,针杆形状设计与材质的选择是同步进行的。

唱头的针杆悬挂很小,非常不起眼。它的作用是负责针杆的支撑与阻尼,是唱头的重要部件。针杆悬挂的设计与制作要求非常高。针杆悬挂的制作材料主要是橡胶,无论天然橡胶还是合成橡胶,都要求耐温、耐老化、稳定少变的弹性系数。针杆悬挂是我们不太注意,也无法知晓其具体参数的唱头部件,但从使用经验来看,高档唱头的针杆悬挂寿命可达5年、10年、甚至20年,而中低档唱头的寿命只有2—3年而已。这足以说明针杆悬挂材料的差别。针杆悬挂材料的好坏具体的表现是:唱头在使用过程中和使用一段时间后,悬挂橡胶过软,有时在额定的循迹力下,唱头的壳体底部已经蹭到唱片,即使减少针压也无济于事:相反,也有悬挂橡胶过硬的例子,失去应有阻尼弹性,时常跳槽;这是悬挂橡胶劣化的两种典型表现。在环境温度变化下,也有如上两种现象。具体到声音的表现上,前者是音像模糊,后者是声音干涩尖锐。而好的悬挂橡胶不仅经久耐用,而且在大温差下仍然保持稳定的阻尼弹性,音质自然就有保障。

无论是哪一种电磁式唱头,都离不开磁铁,磁铁是换能器件必不可少的部件。随着新型材料的日益发展,磁体的磁场均匀性和效率有了很大的提高。这对唱头指标的提高有着很大的意义。唱头使用的磁铁有不少种类,钕磁铁、钕铁硼磁铁、铝镍钴磁铁、钐钴合金磁铁、铂合金磁铁。不论这些磁铁的成分如何,其设计目的是一致的,磁体要小、效率要高、磁场均匀性要好、温度系数要稳定,因为环境温度上升的时候,磁场强度会下降。

唱头线圈是直接产生电流和输出电流的核心部件。线的材质、线径与设计要求有着直接关系。高纯度无氧铜是最基本的线圈材质,纯银线和镀银线是一些高档唱头的首选,但这未必说铜线就不好,好的唱头是要看综合设计的合理性:当然价格也是一个因素。不同形式的唱头对线圈的要求是不一样的。动磁和动铁唱头因为线圈为固定安装结构,线圈可以粗一些,绕组可以多一些;动圈唱头则相反,缠绕在针杆上的线圈不能过重,要满足这个要求,线圈绕组要少,线径要细。一般动圈唱头线圈使用的线径只有0.05毫米,最细的只有0.02毫米,还不到头发直径的一半。由于动圈唱头的线圈又细又少,所用的线材的材质要求非常高,极低的线阻是首要条件,纯银线和镀银线优良的导电特性成为动圈唱头线圈的主要选择。我们知道,动圈唱头的线圈是缠绕在针杆上的,但实际上并非直接缠绕,线圈需要一个与针杆连接的骨架.线圈是缠绕在骨架上的。

一个唱头的针尖。针杆、悬挂、磁铁、线圈再完美,如果忽视了引出线和输出脚,那也将前功尽弃。一般密封式唱头的线圈引出线就是线圈线头直接和输出脚焊接,一些裸式设计就要另用一段略粗一些的线来连接线圈与输出脚。由于在裸式设计中太细的引出线很容易碰断,引出线的直径通常在0.1—0.3毫米之间,材质一样不能马虎,与线圈应该相当。输出脚是唱头的最后“出口”,高纯度无氧铜、镀银和纯银是不同档次唱头的选择。因为更换插拔和防止氧化的需要,输出脚需要镀层。镀金是通常的做法,镀铑应该是比较理想的,只是成本要高一些。

唱头的壳体既有一定的物理特性又是唱头整体外观的主要表现者。唱头壳体的外观多姿多彩,造型各异,它体现出厂家的审美理念。我们无法对艺术做绝对界定与评判。喜欢什么样外观的唱头壳体,只有自己选择了。唱头壳体材料主要有两大类,即金属和非金属。金属的有铝合金。不锈钢、金属钛、铜等;非金属有ABS工程塑料、乌木、玻璃钢、玛瑙石和翡翠石的,还有一些混合材料的。这些琳琅满目的唱头壳体材料,都与厂家的设计有关,主要是谐振点的设置,还有唱头总成的质量,这与唱臂的配合有关。除此以外,唱头壳体的加工精度尤其重要,唱头壳体顶部的平整程度对唱头方位角和垂直循迹角有直接的影响。

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