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静电换能器的诞生 能找到关于静电换能器最早文献记载大约在1912年，一位名叫（Lawrence Frederick Richardsn)的英国科学家曾经试图用静电换能来探测水下物体。关于这项具体细节可能已经沉没，但说起水下物体，那年泰坦尼克号的船长一定会对这个发明大感兴趣。理查森的想法引起了一位法籍俄国移民（Constantin Chilowski）注意，他激发起著名法国物理学家声呐之父（Paul Langevin）的兴趣，正是郎之万将研究的方向引起了静电学，郎之万的研究成果于1920年3月获得专利，但是静电换能器在声呐领域的研究并为获得进一步发展，在这一专利提出申请的同一年（1916），就被压电式换能器取代。早在1918年，静电换能器就被用于电容式话筒，这一话筒后来成为精密的实验室设备。 国都公司目前在售的两款静电音箱 静电扬声器的进化 人类声音还原的历史充分表明，静电扬声器是电磁扬声器之外的另一个途径，静电扬声器的实物出现于1929年，形成很简单。这看起来有点晚，但别忘记直到1924-1925年之前，电话以外声音还原方式还是近乎不可能的。从1925年至1935年的10年时间里，关于静电扬声器专利和技术的文章相当不少。1925年授予（Frederick WLee）专利和1926年授予（Walter Hahne mann）的专利，都曾经被后人在研究静电扬声器的过程中拿来参考。这一时期除了一些巧妙的设计，关于静电扬声器的研究实验进展非常小。其中主要的一个原因就是缺乏具有合理物理特性的材料，动物皮，日本清漆，中国大漆，树脂和橡胶都曾经被早期的专利涉及，因为没有合理的绝缘材料，早起设计者只能依靠气隙和薄膜来防止静电击穿，当然后者将大大限制扬声器工作电压和放大器的输出功率。 在杜邦公司发明聚酯薄膜之前，早起的静电扬声器研究者曾经使用了各种奇怪的材料，Colin Kyle一个早期专利使用了柔软薄膜，板缝盖网和蚊帐，导电层用金属铝箔，明胶作为绝缘层，国都创始人Peter Walker 在研发ESL-63时曾经对这个专利进行过详细研究。凯洛格1934的专利对静电扬声器性能的提高产生的重要的影响，这个专利中有相当于一部分巧妙将静电扬声器的振膜分成多段，这样放大器的负载较轻，这个专利中提到了单端和推挽扬声器的概念，通过一个电阻和电感连接振膜的方法被二战后许多的设计者使用，国都的技术人员对凯洛格的研究看来也相当熟悉。著名的电子杂志《无线电世界》刊登过许多关于扬声器的文章，对国都的设计者产生了深刻影响，因为他们曾经在论文中诉及了凯洛格的两项专利。 二战结束后直到1956年左右，大西洋两岸在静电扬声器的设计上都付出了大量的精力，美国的（Arthur Janszen）于1953年3月10日开发了著名的静电高音单元，他的第二专利1959年是关于用线绕定子代替穿孔金属板的独特设计。将Janszen高音和Acoustic Rescarch的第一款书架音箱AR-1组合到一起一时成为时尚。Janszen不久后开发出了全音域的KLH9,这是一款全音域纯静电扬声器，但是它的低频没有达到全音域扬声器应有的水平。 为此同时，来自英国的Acousstical Mfg Ltd公司彼得沃克和爱丁堡Ferranti Ltd.公司大街威廉逊设计并制作了第一款QUAD(国都)扬声器（在ESL-63诞生后，它也被称作为ESL-57）。与原来高达1.8米的线声源不同，国都的静电扬声器是水平款式，中央振膜的中心部分高频宽3.8cm,截止频率为7kHz,同一振膜的两测部分是中音，但是电气上是隔离的，低音振膜对称排列在高音振膜的两侧，高音施加的电压是1500V，低音振膜施加的电压是6000V电压。1963年左右，彼得沃克开始；利用余施时间对原版国都ESL进行改造，其结果导致了我们熟悉的ESL-63的诞生。 国都ESL-63的开发 对国都ESL的改造主要是提高功率承载，提升低频输出和线性这方面。关于的命名只是推测，但是大多数人都接受1963年是彼得沃克在笔记上初次记录这个设计的年份这一说法。设计周期很长---总共是18年，但是沃克本人在1994年说,说起ESL-63，它花费了我们18年时间去开发，但不是18年里的每天在开发，不是那样的。那么归根到底，这里面有什么新东西呢，其实，这是许多现成思想大集成，凯洛格在1929年提出了用电感作为延迟线连接一系列的静电单元，他的做法提升静电扬声器的效率，并减少了对放大器的功率需求，BBC的肖特提出了这一专利，描述了用电阻连接一系列圆形振膜，简森在1953年提出了类似的想法。 彼得沃克承认在开发ESL-63时他很认真研究了BBC的肖特（Donovan Ernest Lea Shorter)和凯洛格的成果。他在1979年首次公开发表的关于ESL-63技术细节的AES论文中提到了这一点。在这边论文中他这样写道：所以实际上我所做的就是把所有这些想法都集中起来，再加入一点额外的小研究，也就是说能否将器件做成在声学上透明，这样便可能预测其性能。我们认为这一点极其重要，因为这样就能简单的实验测量之后非常方便的校正其性能。奇怪的是，在ESL-63的专利中彼得沃克没有把简森的专利列入参考文献，类似想法这一提法当属含糊其辞。肖特的研究很有意思，他的扬声器连着一个电子管的驱动电路，但是，从这里可以看到ESL-63中延迟线的雏形，肖特在他的研究中部分关注了指向性问题，他指出：本专利提出了一种方法，以实现在频率升高时声源尺度的必要缩减，这一方法专用于所有辐射面被机械分割成独立区域的扬声器，以及那些使用了单一振膜，且具备有效内部或者外部阻尼以及大幅衰减由表面一部分产生并传达其它部分的高频横波运动的扬声器。在ESL-63中，通过自中心节点之外沿逐渐衰减信号的方式来解决横波的震动问题，当然是指向性控制是沃克试图在ESL-63中解决问题之一，而且他在很大程度上成功了。这一方式的另外一个好处，使该扬声器成为一个对放大器来说非常容易驱动温和负载。正如我们所知，原版的ESL低频功率30瓦，在极高频又会跌到3W左右。换句话说阻抗曲线曲折不平。不过效率及负载特性平顺不是高保真产品的先决条件。 以此发明本器件一个附带的疑点是，因为电极（静电振膜）的有效面积及容抗频率升高而降低，整个器件的输入电抗相比固定面积电容更能保持几乎恒定的状态。此外，用肖特的技术更容易接近实现古老的理想活塞驱动状态。以这种方式分配驱动力，可以改变低频往复式运动振膜的表面形状，将其由中心区域呈最大振幅的曲面状，改变大部分区域接近某种平面状。于是对于一个最大振膜冲程--通常为扬声器所能提供最大声功率极限的决定性因素--最大位移量得到提高，由此取得声输出的提高。 所以，这样的设计能够推动更多的空气，应为振膜在很宽的频带内始终保持平整，你可以更用力推动振膜而不必担心把他推到定子环极板上去，这就是为什么ESL-63比原来低频更好，更大声。就几乎就是我们在ESL-63上所能看到的过人之处，我们说的都是在1941年之前取得的成果！！！那时候没有任何材料可以用于实现这些想法，沃克看来是收集齐所有的资料并认真阅读的唯一一个人，但是刚刚为肖特提出来的那样将高频送至中心，将低频送至外围，这还不是ESL-63，然而事实很清楚，经过对肖特专利文件的简要阅读，我们可以发觉ESL-63缘起1941年。 爱德华凯洛格的研究再次出现，彼得沃克并非毫无理由的成为凯洛格的大粉丝。在开发原版ESL时也提到凯洛格的研究，凯洛格在1934年被授予的另外一项专利再次被沃克在研究ESL-63时提到。 当我们回忆第一代国都静电扬声器的历史，凯洛格的发明也避免了扬声器出现静电打火而引发损坏，他的办法是通过延迟线圈间的放电而降低电流总量。凯洛格的专利文本中清楚地展示出扬声器不同部分间的电感排列，跟ESL-63有很多相似之处，他甚至给出了一张这类器件的单端版的示意图。 在上述两项专利中，你可以看出通向ESL-63之路的关键思想--沃克在1979年承认了这一点。但是他不可能层层通过拷贝肖特专利的研究而获取自己的专利，尽管那时候肖特的专利也许已经过了保护期，因为没有证据表明有谁更新相同的专利。而另外一些专利，看上去跟沃克谦虚的宣称小小的研究没有太多的关系，这些研究都是关于恒流源驱动负反馈技术，是的，ESL-63引用了某种反馈技术以确保扬声器指向性的稳定。这是让ESL-63在扬声器振膜平面30-35cm之后形成假想电声源的独特功能，，如果你想从另外一个方面去关心理论的对称性，你可以按照相反的次序连接环状振膜，你就可以在振膜正面的相同距离上获得一个辐射源，但没什么意义。 总之在ESL-63的专利的沃克明确阐述；控制不同部分电流矢量和的简单方法（既网络端输入的总电流）是通过电阻7，它对流向电极所有区域的电流进行取样，并产生一个反馈电压，它可以通过导线8作为放大器的反馈信号，放大器通过一个普通的变压器推送到扬声器，以为此来反应出输入音频信号的总电流。 他进一步说，在一个实际的扬声器中，也许可以自100Hz-100kHz间取得几乎完全和自发的轴向相应控制，高频限制是由于寄生电容，以及缺乏声透明度。 最终ESL-63及及其前身ESL,超越了它们诞生的时代，双双成为高保真音箱的传奇经典。
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狗仔卡
发表于 2021-3-25 19:24
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