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[发烧理念] 从零振台出发谈一谈对避震的理解

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发表于 2018-1-14 23:19:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

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由于之前对避震不是很了解,避震这方面又是玄学氛围比较浓的一块,市面上各种避震钉,垫,板多得让人看花眼,本人又是理科生,总是想在这方面挖掘点科学的东西出来,好在身边有不少大烧,特别是接触零振台之后,感觉为科学避震打开了一扇窗户,总算是跳出了玄学的圈圈,特别是对kminus(https://www.minusk.com)网站详细阅读之后,对避震方面增加了不少了解,特别写一篇文章跟大家分享一下,有不对的地方请大家指正。


凶猛的4台零振台加持,也需要大把银子
微信图片_20180114232134.jpg
首先介绍一下科学的避震,这里先补充几个概念,当物体发生振动/位移的时候,有回复原位的趋势,这就是刚性,定义为刚度k,与之相反的,就是物体的阻尼性:

一光学隔振介绍

大名鼎鼎的零振台实际上是应用在光学实验方面的,因为光学实验/显微镜对震动的敏感性,所以开发出零振台,光学隔振平台等产品,但所以大家注意,我这里并没有用“避震”这个名词,这是因为在光学领域,外界的震动并不大(相对于hifi环境,hifi环境因为有声音播放),k minus零振台引以为豪的就是它的“负刚度系统”,原理如下图,将把震动分解成垂直方面的震动和水平方面的震动

垂直方面的结构和机制如图 negative-stiffness_vertical_animation.gif

承载物处于中心位置时,基部有弹簧和4根弹性细杆支承,水平方向由弹性细杆带向中心方向压力p加持,出现垂直方面的震动时,承载物出现位移,弹簧给出一个回弹力,但这个回弹力被水平方向的支撑杆弯曲的力量抵消,所以物体任然保持受力平衡状态


出现水平方向的震动时,承载物在垂直方向被弹性承载物出现位移,弹性细杆由于重力弯曲,刚度减少,回弹力减少,物体也保持接近受力平衡状态
水平方面的结构和机制如图
howitworks_minus_k_negative_stiffness_vibration_isolator_vibration_isolators_fig2a.gif negative-stiffness_horizontal_animation.gif

负刚度的意思实际上就是让承载物原位置势能最大,结果就是外界震动(也就是外界跟承载物发生相对运动时),承载物保持平衡状态,从而隔断外界震动。

光学方面另外一种隔振是光学气浮平台,其实黑胶气浮盘,就是借鉴了类似的结构,例如国产蒋鹏气浮盘 7fb0bf2c622d4e649910f17fa474a4f8_th.jpg

经典的光学平台由两部分组成

一花岗岩平台,大型花岗岩平台有自振频率低,质量大等优势,也有面包板等复合材料。 微信图片_20180114232246.jpg
二气浮平台,由气泵和气垫构成。

其作用也是隔绝外界震动,我记得鼠版之前介绍过一种避震方式,就是拿两块大理石,中间夹一块气垫,和光学平台有异曲同工之妙。


二 hifi避震分析

在听音室里,并不是所有人都会上4台零振台加持,但实际上,hifi常用的避震方法也逃不过隔振,吸震,导震三种方法。首先说一说hifi震动的产生,

(待续)




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发表于 2018-1-15 00:02:54 来自手机 | 显示全部楼层
“避震”非玄学,科学也,有专门的学科,专门的研究应用……
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发表于 2018-1-15 00:43:05 来自手机 | 显示全部楼层
关于避震我是这样理解的,对于器材振动越少是约好的,这包括机器自身的振动,和外界传过来的振动,在大多数时候机器工作时自身的振动是大于外界的,比如音箱的振动大于地板,这时如果音箱与地面隔离的话(软接触),箱震就完全让它自由发挥了,会消耗一部分原本属于声音的能量。而音箱与地面硬接触得话,相当于地面可以稳稳的抓住箱子,让它不容易振动,让单元的做功更好地回归声音上去,让声音更加清晰更加有力!所以个人更倾向于器材的硬接触
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发表于 2018-1-15 01:46:23 来自手机 | 显示全部楼层
厉害了
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发表于 2018-1-15 07:02:41 来自手机 | 显示全部楼层
调音就是按照有震动来的,避震算是二次调音
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发表于 2018-1-15 10:34:58 | 显示全部楼层
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发表于 2018-1-15 12:17:26 来自手机 | 显示全部楼层
好文,已看已mark
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发表于 2018-1-15 12:52:40 | 显示全部楼层
原来零振台不是没有震动,而是可以保证始终能回到一个固定的位置。这个有意思
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 楼主| 发表于 2018-1-15 23:09:42 | 显示全部楼层
前面已经说过,听音环境下的震动情况比光学实验更为复杂,因为空间中充满了声波,尽管共振频率不同,任何设备都可能吸收空气中的声能发生共振(声能转化为机械能),喇叭产生的地盘传入地板,再经由机架等传入设备,引起设备的震动。
这里插一句,为什么需要避震,那些设备对震动敏感?
逐一进行分析:
对于机械转盘,黑胶,这类不用说,震动直接作用于唱针和光头拾取信号的过程

对于解码,数字转盘等,震动影响内置晶振稳定性

对于电子管前级和拥有大型电容的后级,震动可能会引起可恶的麦克风效应

对于喇叭,震动可引起单元失真
因此,震动作用于重放的任何环节,是个不能忽略的问题
那震动是如何产生的呢,除了以上说的两种方式,声波共振和传入的震动,设备本身也会产生震动,比如机械转盘,电源牛在工作的同时,也会有部分电能转化为震动,特别是供电质量欠佳的情况下。
这里就产生一个问题,零振台主要设计来隔离外界震动,对于设备本身的震动,他也无能为力(所以没有人用零振台来垫音箱),我认识的大烧,应用零振台的同时,也会配合这个 微信图片_20180115225415.jpg
说到HRS压块,不得不说一下他的作用原理,之前说了,避震有几种方法,这个属于吸震的方式
共振是声能转化为机械能,吸震就是将震动转化为热能,这个就设计到一个前面提到的概念,阻尼性。
阻尼性就是将震动通过内耗转化为热能的方式,阻尼材料其实在日常也常用,汽车减震垫就是由一种经典的阻尼材料,丁基橡胶构成,这个属于高分子阻尼材料
timg.jpg
汽车上用的止震块

当然,我们常用的避震道具,也有应用这一原理的
1.jpg
tiglon避震板
tiglon应用的金属镁也是一种阻尼金属,主要是靠内部晶界位错耗散能量,但通常金属的阻尼性比高分子阻尼材料阻尼性要低10-100倍,高分子阻尼材料难以维持一定的形状,限制了他在日常中的应用
汽车止震板是这样的结构 无标题.jpg
(待续)

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发表于 2018-1-16 11:22:39 来自手机 | 显示全部楼层
好文!搬沙发等续集!
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 楼主| 发表于 2018-1-17 11:07:44 | 显示全部楼层
今天谈一谈导震,振动具有向周围传导的能力,动能向外界传导的过程中,随时间变化,振动物体本身的振幅逐渐衰减,导震是跟隔振基本上相反的机制,隔振是避免外界震动传入,而导震能力是将自身震动导出的能力。跟声波在物体中传递速度相似,材料的导震能力基本上遵循固体>气体的规律,材料的硬度约大,导震能力约强,所以金属通常具有较强的导震能力,一些特殊材料,如氧化锆珠或者其他材料制作的陶瓷珠,由于具有较强的导震能力,早已在避震设备中得到应用。
12.jpg
每个FE大钉应用了三颗陶瓷珠


b24b7eb62f0149868d1bd11e4daf2709_th.jpg
与FE大钉类似的还有法郎钉

通常这些应用瓷珠的避震钉还主打“悬浮”的概念,这个概念了解了零振台的工作原理可以很好理解,如果震动来自水平方向,如果承载物与基板之间处于“滑动”或“滚动”的状态,基板的相对位移(震动)并不会影响承载物的水平运动,承载物继续保持平衡状态。
可以说这类避震钉很灵活的处理了水平(悬浮)和垂直(导震)方面的震动。

88b9548a4710b912d9548b72c6fdfc03904522c9.jpg
音神的水晶避震板采用了水晶使承载物和基板之间保持“悬浮”,同时兼有垂直上的减震能力(水晶吸收)。
然而导震,需要由一个前提,那就是震动导入的地方需要拥有较大的震动承载能力,也就是说,基板需要有足够的质量,设备自身震动通过钉传入的时候,引起基板的震动要足够小,试想如果设备下面如果喇叭下垫块轻飘飘的泡沫,泡沫比喇叭箱体震动还大,那是多大的灾难!
还好,天然就存在质量大,自震频率又低的物质,那就是各种大理石或花岗岩块了,所以有经验的大烧都会教导新烧:架子下要放大理石!大理石要厚!
1558ad6eddc451da40603a58b1fd5266d116327f.jpg
(待续)

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 楼主| 发表于 2018-1-17 11:33:31 | 显示全部楼层
写了也不少了,有说得或理解不对希望各位大烧来拍砖,指导
写这篇帖子的目的是总结这段时间的收获,因为我系统还在组建中,上面的内容都是我四处家访和查阅文献+脑补的来,所以我没有写避震具体方法,仅仅只是为科学避震启发一点思路
总结几点:
1单一设备难以完美的避震,hifi避震需要复合隔振,吸震,导震的综合应用(就连零振台也不是十全十美)
2要根据设备选择合理的避震措施:
对于本身震动的设备,如喇叭,选择隔振/导震的方案,如townshend隔离器或钉+基板
Townshend-Seismic-Isolation-Bars-for-speakers-and-sub-woofers-980x650-1-980x650.jpg
对于自身震动不大或者是被动震动的设备,选择吸震+隔离+导震的方案,重在综合应用。

最后,分享一个本地契而不舍的“疯子”自创的综合避震大法,个人觉得其系统重放品质不比零振台加持的系统逊色
微信图片_20180117112036.jpg
肖邦钉+ABA避震板+水晶避震层(碎水晶价值20内)+淘宝上500的天平台+大理石基板


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发表于 2018-1-17 20:18:08 | 显示全部楼层
楼主了解那种插电的主动零振台吗?
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发表于 2018-1-17 21:59:37 来自手机 | 显示全部楼层
学习了,不错的论文!!!
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 楼主| 发表于 2018-1-17 22:25:41 来自手机 | 显示全部楼层
db211559 发表于 2018-1-17 21:59
学习了,不错的论文!!!

不好意思,文笔不行献丑了
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