本帖最后由 records33 于 2016-1-24 08:38 编辑
 
与《新音响》杂志总编赖英智先生认识源于2007年他来合肥对我的专访。如今和赖总编已是多年的老朋友了。赖总编一直以来对我的唱盘唱臂的设计研发予以关心和支持，借此平台向赖先生表示深深的谢意！
2011年年初，《新音响》杂志黄先生来电话，希望我把新的KLASSIK DD-53/51III 唱盘唱臂系统再向读者做一些介绍。我欣然接受这一任务。
2011年5月号《新音响》刊出了题为《集百家精华 融合创新之道》一文，具体介绍了KLASSIK DD-53/51III 无摩擦全气浮转盘和四维调整气浮唱臂系统。这里转载此文，与爱好黑胶的朋友一同分享。
《集百家精华 融合创新之道》KLASSIK DD-53/51III气浮直驱转盘唱臂系统
上世纪70年代日本人发明的直驱式唱盘应该说是音响领域一个伟大的创举。直驱式唱盘的特点是转速准确，没有分体马达皮带张力调整的问题，因此使用起来非常方便。这对不太擅长动手调整的黑胶爱好者来说是非常适用的。但由于直驱式唱盘的电机轴直接连接唱盘轴，使得电机的震动或多或少都会传导给转盘，从而影响了唱头读取信号质量，这一问题可以说是直驱式唱盘“软肋”，也是长久以来被人们冷落的主要原因。
多年来我一直对直驱式唱盘技术有着莫名的兴趣，在双轴向空气轴承研发成功之后，很快就有了联想,产生了新的设计构思。这就是设计一款气浮直驱式唱盘。把直接驱动技术的优点和双轴向空气轴承结合起来。使用双轴向空气轴承替换原有直驱电机的机械轴承，这样可以彻底解决直驱式唱盘机械轴承摩擦震动问题，这是 *KLASSIKATM DD-53AIR 转盘的设计核心。通过对直驱电机与空气轴承的结构的细致分析和设计后，直驱式唱盘方案很快得到了确定。理论上，设计方案从根本上改变了直驱唱盘的缺点，杜绝了震动，同时保留的是转速准确优点。这些特性正是 DD-53AIR 转盘设计的初衷与目的！
在结构上这个空气轴承需要给电机转子提供安装尾轴，这点并不难，在空气轴承转轴下端延伸一个台阶轴头，轴头的端面上为转子提供对应的三个120度均分的安装螺孔，转子安装问题就解决了。
由于转盘是直驱方式，空气轴承的径向荷载非常小，因此轴的直径可以相对小一些（皮带驱动方式的空气轴承径向荷载要带得多,几倍于皮带的拉力），只要计算轴向转盘质量的荷载加上适当余量就可以了。
有了前面空气轴承的设计数据和经验，这个新的直驱电机的空气轴承设计相对顺利了很多。
在电机转矩（转矩是使物体发生转动的力）、转盘质量、和空气轴承荷载（轴向和径向的承载力）的设计上三者之间是相互关联的，电机转矩是以驱动转盘质量为依据的，而转盘质量也是以空气轴承的荷载能力为依据。在确定了转盘质量和空气轴承的荷载力之后再进行电机扭矩的计算。在转盘质量确定的情况下，计算出电机的最小（连续）驱动转矩。为什么要以“最小”驱动转矩呢? 我们知道，动力越大震动越大，电磁干扰也越大。只要电机转矩能够提供转盘正常运转所需的力，富余的转矩可以减除。这样做并非为了节省成本,而是为了把电机的震动以及电磁干扰减低到最理想的状态。这个思路的启发来源于诺丁汉唱盘手推助动的设计，他的设计目的非常明确，就是要降低马达的震动以及电磁对唱盘系统的干扰。唱盘运转中由于惯量作用所需的力矩是比较小的，而启动所需的转矩确非常大。这是因为在功率固定的条件下转矩与发动机转速成反比，转速越快转矩越小，反之越大。这就是说启动时转盘转速为零，因此需要的转矩非常大，一旦运转起来后所需的转矩就小多了。日本美歌（MICRO SEIKI）是著名的气浮唱盘厂家，他称他家的气浮唱盘轴承只有机械轴套式轴承摩擦力的千分之一，我的双轴向空气轴承理论上可以忽略摩擦力的存在，因此唱盘的启动转矩对空气轴承来说根本不是问题。相同电机的转矩启动空气轴承负载转盘的重量是机械轴承的25-30倍。这里为DD-53唱盘选择的是一个功率不足5W直驱电机，通常只能驱动机械轴承的转盘重量只有约1kg，而DD-53转盘的重量是6.5kg。由此可见，空气轴承与之间机械轴承的摩擦和振动特性差别是多么巨大。
选购的日本电机为盘式分装结构，转子直径达115mm，在相同功率的电机中，大直径转子的好处是启动效率高。电机的驱动控制部分是以AN6639芯片为中心构成的控速电路，运行平稳，控制精确。
尽管电机功率很小，对其电磁进行屏蔽必不可少，1.5mm厚的镀锌钢板电机罩和10mm的铝合金电机轴承安装板形成了双层屏蔽构架，并做了独立接地,即使用回纹针贴在电机罩上也没有丝毫磁力。15W的电源变压器也同样做了金属屏蔽罩并与电源接地，安装位置也是距离唱臂最远的底座内的左前方。唱盘底座内的电源线也选用了有屏蔽层的。总之，一切对信号会造成干扰的因素都积极地采取了对应措施。
大约三个月的时间唱盘木框底座的部件、转盘、空气轴承、直驱电机、驱动板和气浮唱臂零部件都先后一一到位，组装也非常顺利。按照JIS C5521的标准进行了抖晃测试，这个空气轴承直驱转盘的抖晃低于0.022%（实际测试值，设计值是0.025%），低频隆声为-88dB（IEC 98A)，与机械轴承的转盘相比，噪声要低8-10dB，这些优异的数据相信会产生令人满意的音频试听结果！
音准是音乐的第一要素，它与绘画型准道理相同。因此唱盘转速精度的高低决定了唱片播放音准的水平。DD-53AIR气浮直驱唱盘的转速精度非常高，测试结果的实际测试值由于优于设计值，这也是双轴向空气轴承无接触无摩擦的回转特性给直驱马达带来正面的帮助，避免了机械轴承接触摩擦对转速的影响。抖晃数据以及频率波动是通过直驱马达分别安装在机械轴承和空气轴承上对转速进行对比测试获得的。通过播放测试唱片1000Hz、3000Hz、3150Hz的音频信号，抖晃仪显示的抖晃率和频率波动率是一致的，测试结果直驱马达与空气轴承组合的抖晃率和频率波动率比直驱马达与机械轴承组合降低了12个百分点。
6.5kg的转盘由高硬度7075航空铝精车而成，直径300mm，高度38mm。表面做了喷细沙钝化氧化处理，亚光灰白色的转盘和亚光黑色的唱臂、半亚光的黑色皮革台面以及半亚光的红木外框形成了整机的统一柔和的格调。
再看看唱盘底座的结构设计。转盘和底座以1:2的质量比的原则考虑确定的，那么底座的质量应该是转盘质量的2倍，设计在13公斤（转盘质量6.5kg*2）就可以达到要求了。转盘底座外框材料选用的是小叶红檀木，制作方式采用了中国红木家具传统的攒边格角组榫工艺，表面油漆也是使用传统的生漆。成型后的转盘底座外框结构牢固外形美观。转盘底座的台面板是两层16mm的高密度板合成，表面用半亚光黑色压花皮革装饰。底板也是16mm的高密底板，涂饰黑色亚光漆。面板和底板的安装连接都是用304不锈钢螺丝固定的，不锈钢螺丝不仅经久耐用，也很少磁化，避免了对唱头信号传输的干扰。安装在底板上的不锈钢避震脚有三只，前二后一的三点支撑，使得唱盘不仅稳定而且易于水平调整。避震脚0.75mm的细牙螺杆可以精细的调整唱盘的水平。唱盘底座合成后重约16.5 公斤（包含空气轴承和气浮唱臂）。
DD-51AIR III 唱臂与第I、第II代比较，主要改动有两大方面：一，气浮管的及结构和材料，二，四维调整架的结构。另外，因为气浮杆位置向前的调整，使得唱臂杆有效长度缩短了40mm，这不仅提高了唱臂杆刚度，减低质量，减少了惯性，还降低的谐振。
气浮管实际上就是一个直线轴承，新设计的气浮管在结构上管径和气浮支撑的平衡性方面都做了改进，气浮的效率提高了约25%。气浮杆和滑杆材料都统一使用美国TC4 钛合金，膨胀系数一致性更好，运行的可靠性得到了进一步的提高。
调整架废弃了原有的第I第II代借用光学两维平移台的拼装结构，完全按照自己的设计要求定做加工。采用滑轨和支架一体化的整体框架结构，滑轨也由原来的轻荷载交叉滚珠结构改为可重荷载燕尾槽滑轨。结果刚性和精度都有了大幅度的提高。调节结构由止推方式改为丝杠方式，并做适当阻尼。改进后的唱臂架是一个有着四维调整功能的机械系统。调整架为手动调节，在调节精度、操作合理性以及手感舒适性都达到了预想的设计要求。
DD-51AIR III正切气浮唱臂的调整系统由两个直线位移调节器、一个旋转位移调节器和一个三点水平位移调节器构成。我们把它定义为四维（四轴）调整系统，英文叫做Four Dimensional Adjustment Systems (缩写为FDAS)。
两个直线位移调节器选用的是M8丝杠， Y轴（VTA）位移+/-5mm，绝对行程10mm，Z轴（切点）位移+/-5mm（总行程10mm）。旋转调节器和一个三点水平调节器采用的是M6的精密螺纹副。丝杠和螺纹副的螺纹都是0.25超细牙距，调节的分辨了率为0.001mm。这也就是说DD-51AIR III正切气浮唱臂的四维系统的调节精度是微米级的。
图-000中的01是垂直循迹角（VTA）调整钮。顺时针或反时针旋转就可以精确的调节到您需要的VTA，位于左侧的百分表与VTA调节系统连动直接显示VTA数据（唱片厚度）。有了这个系统，我们在使用不同厚度的唱片时，可在几秒钟内准确的完成VTA的调节，让每一张唱片都能获得正确的VTA，向错误和凑合彻底告别。
图-000中的08是循迹路径调整钮。顺时针或反时针旋转调整是唱臂空气轴承的轴线与循迹路径平行。
图-000中的09是唱臂水平调整钮。操作时将循迹力调到接近零，在转盘上放置一块玻璃镜，轻轻放下唱臂，唱头在玻璃镜上会因为唱臂不水平而滑向左侧或右侧。顺时针或反时针旋转调整唱臂水平调整钮，直至唱头在玻璃镜上即不向左滑，也不向右滑。
图-000中的06是唱针切点调整钮。顺时针或反时针旋转调整，使唱头的针尖在内圈和外缘都落在调整规尺的循迹线上。
以上是DD-51AIR III唱臂调整系统的主要调节部分。另外唱臂杆与滑杆是可已前后调节和旋转调节。前后调节是为了适应不同唱头的安装尺寸设计的，有了这个调节功能，所有不同尺寸的唱头安装此臂都不用犯愁。旋转调节是为了获得精确的方位角。
循迹力的调整精度会影响VTA的精度，因此循迹力调整应该在VTA调整之前进行。平衡砣位移的行程有20mm，这可以安装7-15克自重的所有唱头。平衡砣用的M6螺纹, 0.5mm螺纹牙距为可以调整出0.002克循迹力精度。
唱臂的信号线和唱头接插脚选用的都是美国CAEDAS产品，接在信号输出盒上的连接器是瑞士航空级的LEMO产品，输出终端安装的是瑞士Neutrik统一底座的RCA或XLR端子，目的是方便使用单端和平衡输出的选择。
最后介绍一下供气系统。气浮唱盘和气浮唱臂都少不了供气气源，干净、干燥、平稳的供气是基本的要求。气源包括气泵、储气罐、压力控制、过滤器以及流量控制器。气泵选用的是医用无油压缩机，压缩机包含了25升的储气罐，压力开关联动气泵构成了全自动的气源供应系统。压缩机与压力控制器和过滤器组件连接，压力空气经过压力控制器和过滤器的处理后就得到干净、干燥、平稳的压缩空气，这个供气的压力设定在2.5-2.8bar，过滤精度在1μm，气体湿度在5%。压缩空气通过气管送入唱盘后的接口，再由唱盘底座内两组限流阀对转盘空气轴承和唱臂空气轴承的空气流量进行调整设定。气路中的执行元件都是FESTO和SMC的产品。医用压缩机虽然较工业压缩机噪音小，但仍然需要一个与听音室隔离的地方安置，以避免噪声的干扰。气源系统是全自动工作方式，调整好后不需要再行调整，每次使用只要开启和关闭电源即可。
DD-53AIR气浮直驱唱盘和DD-51AIRIII气浮直线循迹唱臂的安装调整比较简单，它因为没有马达皮带和转速的调整，转盘只需要调整好水平即可。气浮唱臂按顺序操作，FDAS调整系统可以快速准确的完成唱臂唱头的几何尺寸调整要求。整个唱盘系统的调整前后只需30-40分钟就可以完成。
实际聆听DD-53AIR &DD-51AIRIII唱盘唱臂时，第一感觉就是背景噪声的有着超级宁静度，这自然是双轴向空气轴承的“功劳”，也在预料之中。宁静度表现在音乐的弱音和乐句得间隙之间，马勒第五升c小调第五交响曲是我最喜欢的交响曲之一，第一乐章的第二中段由弦乐以ppp极弱奏开始的安抚般的乐句，在一般的系统上几乎听不清，被唱盘本底噪声埋没了。而在DD-53AIR &DD-51AIRIII播放下交代出了丰富的信息，尽管微弱，但弦五部的质感和声部的分布依然清晰可辨。这一表现说明了两点，转盘和唱臂的振动的根除不仅提高了信噪比和动态范围，还降低了信号失真。在听感上呈现的就是声音微弱而不失清晰，柔和而不模糊。中等音压播放通常都不成问题，声场的宽度、深度和高度。准确的表现出不同录音之间的三维空间的不同。乐器、人声的形体与比例适中，音色与质感细腻逼真。这些改善很大程度上应该是唱臂的改进所带来的。
客观地说DD-53AIR转盘和DD-51AIRIII唱臂系统组合与以前的分体马达唱盘DD-50AIR相比在动态上有略微的差距，这倒是两个转盘的质量、惯量的不同有一定的关系。不过与机械轴承相比动态方面仍然优势明显。在播放TELARC 库普兰的《常人吹奏乐》一曲时，雷电般的动态与瞬态都表现得令人窒息，最让人欣喜的是，声压大小在急速变化下，每件乐器仍然保持固有位置和形体以及平滑细腻不变的质感！
试听不同类型的音乐已经成为一种惯例，小提琴、管乐、人声……尽管音品不同、响度不同，最终呈现给我们的应该是接近真实与自然。这点DD-53AIR转盘和DD-51AIRIII唱臂系统组合都给我们了。我希望能够通过这篇文稿把这些劳动的收获与朋友们共同分享！
注: 商标KLASSIKA 中华人民共和国商标局已经完成注册.
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狗仔卡
发表于 2016-4-15 16:50
发表于 2013-9-24 09:36:11 | 
变色卡
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