本帖最后由 风神越野 于 2025-11-15 07:07 编辑
第 6 章:K1000 的悬挂结构与 ±3.5mm 大冲程 ——为什么耳机级驱动单元能达到扬声器级位移?
6.0 开篇:一个耳机单元,为什么能“像低音扬声器一样”运动?
传统动圈耳机的典型位移(Xmax)是:
* 0.1 ~ 0.3 mm:常见入门耳机
* 0.5 mm:大单元旗舰
* 1.0 mm:极少数大膜动圈(已经接近极限)
而 K1000 的有效位移是:
±3.5 mm(总冲程 7 mm)
——这是普通耳机的 10~20 倍。
这种“大位移 + 保持极低失真”的行为,在耳机领域几乎是“违反物理”的。
但 K1000 做到了。
为了说明它是如何做到的,我们必须拆开它从微观到宏观的所有结构:
* 悬挂系统(mechanical suspension)
* 边缘 compliance(顺服度)
* BL(x) 曲线
* 磁隙几何
* 音圈结构
* 机械限制点(mechanical limits)
并结合 Heinz Renner 在 Head-Fi 中对这些结构的详细解释。
6.1 为什么普通耳机不能做大位移?
因为传统耳机的结构设计决定了它们不能大幅离开中心位置。
① 悬挂结构很薄、很紧 → Xmax 小
耳机振膜的边缘(suspension 或 surround)非常薄:
* 薄膜有限强度
* 很容易拉裂
* 只允许微小运动
* 设计成“轻轻抖动”,不是“用力推动空气”
耳机本质上是:
小位移、高速度
(small excursion, high velocity)
扬声器则是:
大位移、高空气推动力
两者结构天生不同。
② BL(x) 曲线不够线性
音圈离开中心位置后:
* 推力变弱
* 不对称
* 非线性失真(K3、K5)急剧增加
* 高频 break-up 问题严重
普通耳机为了降低失真,只能限制行程。
③ 耳罩腔体“推回”单元,不能让它自由移动
普通耳机必须在一个小腔体内工作:
* 运动 → 压缩空气 → 空气反推 → 位移受限
* 空气弹簧阻碍大位移
这也是为什么耳机的低频通常依靠腔体增益,而不是振膜位移。
④ 单元无法承受大功率
大位移需要:
* 大音圈
* 高热承受能力
* 高磁场稳定性
* 强悬挂结构
普通耳机做不到。
最终:普通耳机结构就是为了“小位移”设计的。
因此不可能有 K1000 那种“7mm 冲程”的行为。
6.2 为什么 K1000 可以做到 ±3.5 mm?
因为 K1000 完全不是“耳机结构”,而是“微型扬声器结构”。
下面逐项拆解。
6.3 K1000 的悬挂结构(suspension)几乎完全线性
Heinz Renner 在 Head-Fi 的原话:
“The mechanical suspension of the K1000 is almost linear until the maximum movement.”
(K1000 的机械悬挂系统几乎在全行程内都保持线性。)
这里包含两个惊人的事实:
① K1000 的悬挂设计根本不像耳机,而像扬声器。
它不是“薄膜 + 边缘软波纹”这种耳机结构,而是结合了:
* 柔性边缘(compliant surround)
* 大容许位移
* 高顺服度(compliance)
* 强化的四边几何
② 它的悬挂线性区极大——几乎可以自由移动。
换句话说:
振膜的机械限制点“很远”,音圈成为唯一限制因素。
这是极其罕见的特性。
6.4 为什么振膜可以大位移仍保持整体性?
关键是前面提到的:
特殊几何 + 四角切除 → 避免破裂模态(break-up)
普通耳机在大位移下,会出现:
* 中央位移大
* 边缘延迟
* 形变严重
* 非整体运动
* break-up 模态出现
但 K1000:
* 振膜形状非圆形
* 四角切除减少应力集中
* 点对称张力结构
* 膜材顺服度高
* 振膜质量极低,惯性小
结果是:
大位移时仍保持“活塞运动”(piston motion)。
——这是扬声器中“最好、最理想”的状态。
这直接导致它的失真极低。
6.5 BL(x) 曲线为什么能保持平直?
BL(x) 是:
音圈在不同位置时,磁力驱动力的曲线。
要让 ±3.5 mm 都保持低失真,就必须让 BL(x) 尽可能“平直”。
对于一个耳机单元来说,这几乎不可能。
但 K1000 的特殊磁路几何(非传统耳机磁隙)允许:
* 音圈在前后方向有足够空间
* 磁场中心宽
* BL(x) 在较大位移范围内保持有效
Heinz 提到:
K1000 的限制因素是“音圈”,不是“振膜或悬挂”。
这说明 BL(x) 的有效范围非常大。
6.6 为什么 K1000 大位移不会产生高阶谐波失真?
因为它绕过了普通耳机的所有“失真来源”:
① 悬挂高度线性 → K3/K5 很低
② 振膜无 break-up → 高频无锯齿状失真
③ 无耳罩反射 → 没有反射导致的峰值
④ 无耳道强耦合 → 没有 2–3 kHz 刺耳峰
⑤ 无压缩空气阻力 → 机械行为更自由
因此即使达到 110 dB SPL,它依然表现为:
* K2(二次谐波)为主
* 柔和
* 不刺耳
* 不硬
Heinz 解释说:
“即使在极高音量下,K1000 的 THD 仍主要为二次谐波。”
这就是它在大动态下丝滑、不刺耳的原因。
6.7 K1000 是如何做到强低频的?(前期 25Hz 版本)
传统耳机低频依赖:
* 腔体
* 密封
* 耳道共振
* 贴耳造成的半封闭系统
但 K1000 没有这些结构。
它必须靠:
大位移 + 低 f0 + 低 Q 振膜
因为低频的声学定律非常简单:
低频能量 ∝ 振膜面积 × 振膜位移
K1000 面积小,但位移极大。
所以:
* 前期 25Hz 版(<SN7000)的低频相对更饱满
* 后期版(40Hz)因为 f0 提高,低频明显变轻
这完全与大位移结构相关。
6.8 Heinz Renner 原话(最关键的一句)
Heinz 在论坛里说了非常关键的一句工程师语句:
“If you drive the K1000 just before clipping, it is okay.
THD remains low.
If you hear clipping, you already have over 115 dB SPL on the ear.”
翻译:
“只要你在削波前推动 K1000,都没问题,它的失真仍然很低。
当你听到削波时,你耳边的声压已经超过 115 dB。”
这说明:
* 大位移下仍线性
* 振膜及悬挂结构极强
* 机械支撑设计远远超过耳机级别
* 声压能力高
* 可以承受远超普通耳机的能量输入
这是 K1000 动态表现如此惊人的物理基础。
6.9 最终总结:K1000 的悬挂系统是“扬声器工程”,不是“耳机工程”
将本章总结为一句话:
K1000 的驱动单元是一只“缩小版的开板扬声器单元”,
而不是耳机单元。
关键差异:
| 项目 | 普通耳机 | K1000 | | 最大位移 | 0.1–0.3 mm | ±3.5 mm | | 悬挂行为 | 非线性 | 高度线性 | | 振膜模式 | 易 break-up | 切角几何避免 break-up | | BL(x) | 中心峰,高度敏感 | 宽平区,像扬声器 | | 低频来源 | 腔体密封 | 振膜位移 | | 最大声压 | 90–105 dB | 115 dB 以上 | | 失真类型 | K3/K5 高 | K2 为主,耳朵不敏感 |
K1000 是耳机史上第一台实现这种极端大位移、低 Q值(振膜不依赖共振来撑低频)、自由边缘悬挂结构的产品,当时没有任何其他耳机具备类似方案;后来的 MySphere 与 Raal SR1a 虽延续了‘离耳自由声场’理念,但在结构上已走向不同方向。
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