影响音响线材品质的三大因素
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2010年05月15日 10点05分 1
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在电工制造行业的《电线电缆》期刊上找到几篇有关音响线材的文章,原文为vip格式,现将其中一篇转换格式后供各位hifi338的发烧友参考。原载:2002年第5期《电线电缆》影响音响线材品质的三大因素(作者:白 木, 周 洁)摘要:音响用电线电缆是音响技术不可忽略的另一类科技产品。影响音响线材品质的因素,主要有组成线缆的导电线芯和绝缘材料的材质,以及线缆结构等。导线最常用的材料是铜材,它的纯度越高,电导率也高,传输信号就越纯净。导线有了卓越的材质,还得有后天的配合,这便是选用高性能的绝缘材料以及合理的线缆结构。 ……………………………………………………………………………………………………… 用于音响的电线电缆(简称线材)是影响音响效果的一个不可轻视的因素,线材的制造也是音响技术中的尖端科技。国际上流行的信号线种类繁多,它们各有各的特点,售价也不相同。一般的日本OFC信号线为几百元一条,而美国高级银线的售价可达上万元,有时一组喇叭线的售价竞高达十几万元,令人咋舌。
2010年05月15日 10点05分 2
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1 导线的材质导线最常用的材料是铜,铜的电阻在常用导体中是比较小的,它的纯度越高则电导率越高,传输的信号也就越纯净。20世纪70年代开始,日本发明了无氧铜(简称OFC),随后纯度和质素更高的线性结晶无氧铜(LCOFC),超长结晶铜(PCOCC)也跟着面世。有一些厂家用银来制作线材,银的电阻比铜更小,电子信号在导体中的运行速度也更快,与铜相比估计要快几个毫微秒,耳朵相当灵敏的发烧友可能会分辨出来。优秀的银线在听感上能增加透明度及速度感,但它的低音量感则较铜略逊。随着新材料的出现,也有厂家使用电导率极高的合金材料来制作线材并在市场上取得了极大成功。例如,TARALABS在1995年曾将Consonant Alloy TM(和谐合金)用在高级线材上。这种合金材料的导电效果胜过5N纯铜,同时在空气感、超低频、音场和定位等音效的听感上也有相当大的改善。我国台湾的万隆是台湾地区第一家以OCC技术制造音响导线的厂商,这种技术在全世界也是少有的。OCC制作过程是一种热模连续铸造制作过程,它与一般传统连续铸造的最大差异在于利用加热的铸模,而非传统所用的水冷模。铸模内壁的温度保持在铸造金属的凝固温度以上,使金属凝固时不会从模壁凝固结晶,而是沿铸模口外的铸造拉引方向呈单方向组织凝固。OCC材料主要应用于传输音视频信号的导线、喇叭线等。万隆从1991年开始参与工研院材料所的研究,并且完成了技术转移。从简单的电解铜进步到无氧铜(OFC)、大结晶的无氧铜(LCOFC)以及今天的单结晶铜(OCC),究竟这些材料与线材之间有什么关系呢?我们可以这么说,影响线材声音表现的因素主要有3个,它们分别是导线(包括屏蔽)和绝缘的材料品质及其线缆的结构。在导线材料方面,设计者这些年来都把精力放在材料纯度的提升与结晶结构的改良上。以最常用的铜来说,其材料就包括以下几种:便宜的电解铜TPC (Tough Pitch Copper);进一步除去TPC内所含的氧化杂质等不纯物的高纯度无氧铜(OFC);让铜形成大的结晶并使其结晶粒子的界面空隙减少而成的线性结晶无氧铜(LCOFC);还有信号传送方向的结晶粒子界面理论上为零的单结晶状高纯度无氧铜(OCC)。市面上有很多号称6N甚至8N的线材,最离谱的还有所谓的9N银线。N是金属材料纯度的表示,与材料的种类无关,例如99.99%即有4个9,称为4N材质。OFC以上的铜大多为4N,这也是音响导线用得最多且最普遍的材料,具有一定规模的炼铜厂都可生产4N铜。进一步以化学方式除去含氧量及其他微量金属可让纯度再得以提升,但仪器不一定能测出来。万隆与工研院合作并进行了测量,但工研院也只能测量到5N,这以后的误差就太大了。那么6N或8N是怎么检测出来的呢?专家指出,一般在科学测量时有所谓的加法与减法。假设同样的材质,以加法测量,将氢分子等微量元素按比例计算,得到其纯度为5N;以减法测量,这些微量元素含量极低,几乎无法计算,就当成零,于是最后其纯度便变成了6N或8N。高纯度的铜或银不仅制造困难,而且要保证其在空气中长期维持稳定更困难。事实上,当铜从熔炉中拉出来的一瞬间就已开始氧化,所以部分线材设计者对6N以上的材料不以为然。然而,一些日本厂商却在这个环节上花费了大量心血来进行研究。例如,高纯度铜一拉出来就边冷却边进行特殊包覆,以减少其氧化的可能性。日本能源Acrotec就是其中的佼佼者,纯度99.99997%的6N铜就是由他们在世界上领先生产出来的。Acrotec所推出的8N铜线,其规格已经达到了大气中的极限,它将不纯物质及压力(Stress)排除殆尽,在绝缘体材质及结构上其也运用了独有的科技。Acrotec说8N铜线的不纯物含量仅为6N的1/100,确实非常惊人。 Stress理论也是由Acrotec提出来的,他们认为导线中有压力(Stress)存在,在加工时会导致内部变形,这是除了结晶结构与纯度之外的有关于材料性能的另一个重点。导线经过弯曲或加热之后导体内的结晶构造会产生变化,因此原子层次的歪曲、变形会造成信号传输上的障碍。Acrotec以特殊的热处理方法把原子排列转位的缺点减低,使结构相当稳定,而且变得柔软且有弹性,这是传统OFC材料所无法克服的缺点。免除加工变形的6N铜,其结晶数仅为4N铜的1/80~1/100,铜原子处于压力释放(Stressfree)状态,可以有较佳的传输效果。 Acrotec可以说是高纯度材料理论的代表,但在结晶结构上Acrotec认为6N铜属于LCOFC。压力释放(Stressfree)的6N线经长达12h的250℃加热,结果其气体释放量远比OFC少得多,低温时的热传导率也比OFC高一个数量级以上。同时,其柔软似金的特性使得6N铜得以取代半导体连接(Bonding)用的金线。此外,诸如残留阻抗比、极低温的磁场拒斥率等电气特性,其都比OFC好得多。Acrotec认为对于音响导线最重要的是在拉线后所进行的热处理过程,它们将原子排列的缺陷减至十亿分之一以下,机械歪斜极低,近乎于自然排列的状态,这也就是为何称之为Stressfree的道理。铜结晶与结晶之间的杂质被浓缩是一个不好的现象,如果将结晶巨大化,那么结晶数不仅减少,而且杂质也相对减少,这就是LCOFC的优点所在。 LCOFC有它的好处,那么OCC的优点又在哪里呢?传统电解铜都是一边冷却一边铸造的。OCC则完全相反,其首先将铸件加热,等铸造以后再予以冷却,如此一来,铜的结晶连续成长,结晶粒界面的空隙也不会成形。在万隆的OCC熔炉内温度高达1160℃,炉具为特殊的耐高温合金,炉心内灌入了惰性气体,以防止液态的金属氧化。在炉心内另有多道过滤设备,用来除去金属所含的杂质,因此金属的纯度可以达到6N的要求。利用地心引力让液态金属自然地流出来,形成直径8 mm左右的圆棒,整个过程的速度非常慢,1h只能铸造60 m左右。按照该公司高董事长的说法,OCC一方面是产量少,另一方面是成本高(过去使用石墨棒加热,一次就要6支,每支9000多元,现在改用合金加热,线仍然不便宜),所以价格也降不下来。OCC与OFC的成本大约相差8倍,如果是OCC银线,其成本更高达OFC的15倍。由于OCC结晶长度很长,延展性特佳,加工后结晶不易折断,因此很适合用来做复杂的编织。
2010年05月15日 10点05分 3
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2 导线结构及绞制方法音响线材经过千锤百炼生产出来了并非就万事大吉了,如果导线空有卓越的材质而得不到后天结构上的配合,那么仍然难以得到理想的音响效果。由于当前音响器材的传真度和灵敏度有较大的提高,因此对信号传输的要求也越来越高。然而,信号线是用来传输数码脉冲信号或者音频交流信号的,它的传输原理比一般的直流电传输复杂得多。除了电流流过导线时会受到导线的电阻影响和产生磁场之外,还有高低频率之间的集肤效应、相位失真等影响。导线如要对称、低失真地传输全音频段(20Hz~20 kHz或更宽广)的信号,那么对导线线芯结构的设计就要非常严格。只有这样才可以将信号进行高保真的放大,再由音箱还原出声音。导线的绞合可以全部实现机械化,只要设计师想得出来,工厂就有办法代劳。当然,越复杂的结构则成本也越高。一般导线绞合的方法不外乎有3种:一种是以一根或3根裸线为中心,其余周围的裸线以此为圆心向同一方向绞合,称为“同心绞”;另一种是以全部的裸线为一体,向同方向绞合,称为“束合绞”;还有一种是采取折衷的“复合绞”。大部分欧美厂家制造的线都采用“同心绞”。最早的信号线基本上都采用单芯结构的同轴电缆,这是以前为了电话的长距离传送所开发出来的。由于其传输损耗较少,能多频道传送众多的信息,而且不易受外来噪声的影响,因此同轴电缆能传送大容量的信息。不过后来发现,一般的同轴电缆其内导体为一根单线,单线太细会使电阻增加,不利于低频信号的传输;太粗则由于集肤效应使高频信号传输效率降低。因此,有人将多根比头发更细的导线绞合成一根导线,用于低频至高频不同频段的信号传送。但又有人发现,细线的截面积较小,中低频段信号的“传输效率”较高频差,所以他们利用直径不同的导线,并分别绝缘,组成不同直径的绝缘线芯来承担不同频段信号的传输。现在我们应该知道,线缆的结构真的也很重要,同样的材质及同样的屏蔽,只要线径大小或绞合方式不同,其结果将有很大的差别。
2010年05月15日 10点05分 4
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3 绝缘材料选择与线缆的结构导线外的电介质绝缘材料对音质也会有影响。目前,最好的绝缘材料应是牌号为特富龙(Teflon)的四氟乙烯。其氟原子的负电性是所有元素中最大的,这使得整个Teflon结构极其稳定,具有耐热100℃的高绝缘性能,比普通的聚氯乙烯(PVC)胜出很多倍。不过,生产成本高昂是它的最大缺点。从理论上来说,用银来做导体、用Teflon来做绝缘的音响线是最佳的产品。美国NBS是线材结构的天才,据说NBS生产的单芯铜线都是工业用的普通材料,但经过特殊的编织结构后其可发出令人神住的声音。不过因材料先天受限,NBS的质感仍有可议之处。结构虽然重要,但隔绝外来噪声的屏蔽处理也不能忽视,屏蔽越好则信噪比越佳,通常采用“三同轴”结构,即在绝缘层外编织外导体、挤包(绝缘)内护套,然后再编织屏蔽层,并挤制外护套。其次要严格控制内、外导体的结构尺寸,以满足阻抗75Ω的要求。有时,一根电缆除了最外层的屏蔽层及PVC护套外,里面最多可以有多层各式各样的填充与屏蔽设计。常见的填充材料有棉线、PE绳或PVC条等。由于绝大多数的导体截面都是圆形的,因此必须依靠填充材料的填充来构成紧密扎实的结构,以避免线材在弯折时出现压扁的情况。导体的绝缘处理有漆包绝缘、PVC以及TefIon绝缘等不同方式,各种不同的绝缘其电气特性各异,设计者可根据需要来选择。一般来说,价格最高的TefIon绝缘性能最佳。至于屏蔽层,主要是为了防止大气中的电磁波进入,使电线变成天线。常见的材料有铝箔、镀锡铜丝编织等,有的甚至用无氧铜线来作为编织屏蔽材料。为了降低失真与屏蔽干扰,音响用的电线电缆采用平衡对称传送的结构,将正半波、负半波与地线分别传送,理论上这是效果最好的方式。挤包与屏蔽多了以后,电线看起来都是粗粗壮壮的,尤其是电源线,几乎可以和蟒蛇看齐了。可能有人会问电源线、喇叭线等线材之间是否可以互通使用呢?例如把多出来的电源线拿来作为喇叭线。理论上这是可以的,但最好能有一些另外的处理。这是因为音乐信号的频率并非像供电电源那样只有50 Hz或60 Hz,其在流动的过程中同时含有各种频率成分的变化。因此,该线不但需要承受一定的传输能量,而且还要能无损耗地传送复杂的音乐信号才行。
2010年05月15日 10点05分 5
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zfythx 楼主
4 两种线材的介绍首先介绍一下Micro Purl Silver音响信号线,它是美国A1pha Core Inc生产的Goertz Audio Cables系列线材中的一款新产品。其导体采用扁形的高纯度银线,经挤包绝缘后,将两根绝缘线芯以反时针方向绞合成缆芯,然后再挤包透明的绝缘外护套,结构较为简洁,并十分柔软,再配以两个质素不低的RCA插头与插座,插拔容易,但连接却又十分紧密,从中可显示出厂方的制造工艺相当精密。美国的A1pha Core Inc是既注重导体材质又注重几何结构的音响电线制造厂商。他们的产品从不花哨,生产出来的各类音响电线都以透明绝缘(材质不详)的外护套挤包,是少数敢把导体以真面目示人的品牌之一,这同时也显示了他们的自信心。我们接着来看一下D/A Master DEVOTION线材,这是由加拿大厂商Handwell (Canada) Inc指定采用纯铜线材,并采用了厂家独家创新的Magnificant Kernel Carrier(MKC)集束传输技术,力求使信号的失真度减至最低。该线使用的纯铜是经过厂方多年试验后的结果,它有别于单用一种纯度极高的银或铜。它是利用3种不同纯度(6N、7N和8N)的铜线绞合而成,而且在电线端头处采用特殊的液体绝缘。 D/A Master的设计理念显然与众多线材厂商不同。其认为MKC技术对还原音乐细节极为重要,它可将外界的电波及电磁波干扰降到最低,能纠正信号在传输途中因分子混乱及不同速度的波动频率而引起的相位失真,使其成集束化传输。它的频率响应据称能达到5Hz~50 kHz,同时可以降低背景噪声和减低谐振,使低电平的微弱信号也可以较完整地传到放大器,具有弱音重播能力高、泛音良好、音像鲜明等优点。另外,厂方称气温、湿度及大气的压力对这种技术的特性并无多大影响。具有一定质素的线材都有自己内在的特色,要分清谁优谁劣并非容易。音响的品质是没有绝对的,只有相对的,可以通过不同的组合搭配来进行比较,线材也是如此。
2010年05月15日 10点05分 6
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