黑胶唱机构造及常见问题

关中人 · 发表于 2018-3-17 23:54:38

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早期的旋转式唱臂曾一度做成直杆状，即将唱头与唱臂安装在同一根水平轴线上，欲使针尖轨迹近似直线的办法是增加唱臂的长度。从几何学原理得知，唱臂越长，水平循迹误差角便可小到忽略不计，然而臂身太长，运转既不灵活，＃作也不方便。以后在实践中获知，改变唱臂旋转支点的安装位置亦可减小循迹失真，圆弧的延伸线无需跟唱片的圆心相交，稍许超前1～2cm可使水平循迹误差角在整个放唱过程中顶多只有±4°的变化。继而又发现若将唱头稍向内侧偏置，即便是25cm长的普通唱臂也能做到水平循迹误差角小于±1°。唱头偏置的程度由偏置角的大小来衡量。偏置角的定义如下：从针尖到唱臂的支点之间画一根直线，该线与唱头水平轴线之间夹角即为偏置角。

旋转式唱臂的支点轴承应该保证臂身在其工作范围内活动时，无论横向或纵向旋转都能自由自在地毫无阻滞。近代的唱头，针压越做越轻，因而对唱臂支点的旋转灵敏度要求也越来越高。为了降低摩擦系数，除了通常使用的滚珠轴承外，有些唱臂还采用三角刀口、万向支架、单点尖顶等多种形式的支承结构。提高旋转灵敏度的另一重要途径是减小唱臂的转动惯量，转动惯量跟长度和质量有关，臂身越短越轻则转动惯量也越小。缩短臂身的尺寸受到使用上的限制，故而优质唱臂皆在材料强度和结构设计方面下工夫，把臂身造得刚性既好，份量又轻。不管是采用哪种支承结构的旋转式唱臂，安装时都应力求让负责纵向转动的水平轴承跟唱盘上的唱片保持同一个水平面，这种装法的好处在于遇到微带翘曲的唱片时，针尖在声槽中运行的相对速度变化最小。

任何物体均有其固有的谐振频率，当谐振频率接近驱动唱盘的电动机振动频率时，会使唱盘的噪声电平剧烈增长。如果谐振频率落在声频范围以内，非但严重影响音质，而且容易因声反馈或其他外界振动的刺激而诱发机震现象，因此，唱臂的谐振频率必须做到20Hz以下，考虑到翘曲唱片的起伏频率约为4Hz，一些品质优良的唱臂大都把谐振频率设计在5～12Hz之间。增加唱臂的等效质量虽能降低谐振频率，却会使转动惯量变大而对旋转灵敏度不利，故以选用顺性较佳的唱头为好。可见，更换唱头的牌号，不仅要重新校正针压，还要留意其顺性指标。旋转式唱臂的臂身多系管状结构，在管内塞放硅橡胶或注入适量粘稠的硅脂，能显著地减弱谐振时的振幅，对仰制谐振峰很有效。用于制造臂身的材料常见的有钛、黄铜、铝合金、聚合石墨等。

横行式唱臂又称为直线平移式或线性循迹式唱臂，它最突出的优点是在整个运行过程中，唱头水平方向的轴线始终跟声槽保持正切关系，循迹误差小到忽略不计。这种唱臂可以造得十分短小。

常见问题解答：

唱臂的类型可分为几种?

依支轴固定与否，可以分为支轴固定唱臂与正切唱臂。依臂管形状来分可以分为直臂管、s形臂管、J形臂管等三种。依支轴轴承的机械结构又可分球形轴承唱臂、单刀轴承唱臂、双刀轴承唱臂以及单点轴承、四点针尖轴承唱臂、油槽轴承唱臂等。依平衡方式可分为静态平衡唱臂、动态平衡唱臂、半动态平衡唱臂。最後，在正切唱臂中，我们还可以看到许多气浮设计。

支轴固定唱臂与正切唱臂各有什么优、缺点?

支轴固定唱臂最大的缺点就是唱针一直都在循轨误差中，除了当唱针走到唱片中间的某一点或较外圈(4.76英寸)与较内圈(2.6英寸)的二个点上，至于会得到一个或二个零误差点，则依赖唱臂补偿角设计的不同而定。恰好与支轴固定唱臂相反的是，正切唱臂的最大优点就是如果调整得当，它完全没有循轨误差。

臂管直型、S型、J型又有什么分别呢？

老实说没有差别，有一阵子会流行S型，某一阵子又通通改成直型，隔了一些时候J型又流行了。其实，不论这些臂管是什么形状，最重要的是臂管最前端唱头盖与臂管所形成的角度。那个角度叫补偿角（Offset Angle)。到底要补偿什么呢？补偿因为画圆弧而产生的循轨误差。如果没有适度的补偿角，支轴固定式唱臂的循轨误差将更大。因为必须要有补偿角，所以才会有S与J型臂管出现。至于直线型臂管呢？它的补偿角就设在唱头盖上。

臂管形状无关声音好坏，臂管的长短呢？

臂管长短与声音的好坏就有直接关系了。如果臂管越长，所画出来的弧线弯度必然越缓，循轨误差必然越小。如果臂管无限长，事实上那条弧线取某一段下来也像是直线了。当然，碍于唱臂要装在唱盘上，所以臂管的长度会有个限制。一般而言，标准的臂管长度都在9英寸左右（这就是SME著名的3009系列由来）。也有少数长到12英寸的（3012）。超过12英寸长的，恐怕又要衍生出其他问题了。

臂管材质会不会影响声音？

当然会！一般臂管是用铝合金做的。更高级的臂管会用铝镁合金，甚至钛合金（Pluto唱臂）。以前，日本Audiocraft还推出木质与竹质的臂管。不管什么材质的臂管，它的重点在于轻硬、高刚性、共振影响低。只要能够达到这些要求，那就是好臂管。

唱臂是不是有什么轻质量、重质量的分别？

有。像以前英国的SME3009S Ⅲ就是轻质量唱臂的代表，日本SAEC、FR就是重质量唱臂的代表。唱臂质量的轻、重指的并不是整支唱臂的重量，而是唱臂的有效质量。什麽是唱臂的有效质量？说起来话头长，因为这又要从转动惯量这个名词解释起。而要解释转动惯量，非机械系的读者可能会睡着。总之，这个唱臂的有效质量并不是秤斤两用的，而是拿来与唱头的动态顺服度一起计算出唱头接上唱臂之后整支唱臂的共振频率用的。

为什么要知道共振频率呢？

这就牵涉到唱头与唱臂的搭配了。简单的说，如果唱头唱臂搭配不对，整支唱臂的共振频率就会发生在人耳可听范围内，严重的产生音染。一般而言，至少都要把唱臂的共振频率压抑在15Hz以下。当然，如果我们知道正确的唱臂有效质量以及唱头的动态顺幅度之後，就能够利用数学公式来计算出大约的共振频率了。一般而言，动圈唱头的动态顺服度都很低，因此要配重质量唱臂。而动磁唱头的动态顺服度都很高，因此要配轻质量的唱臂.

唱臂的轴承重不重要呢？

很重要。轴承如果摩擦力太大，有碍唱针的循轨。轴承如果太松，很容易受振动影响。事实上，摩擦力与振动一直就是唱臂轴承的大问题。各位可以想像，针尖在沟槽里的振动是多么微小，它一旦受到轴承过大的摩擦力与振动的影响，那该会对声音的真实度产生多大的伤害！此外，整支唱臂在唱片上面的的上下左右运动，可以将其视为一个有轴心的转动物体。而一个转动的物体最重要的就是真正的平衡，否则就会产生振动。您不妨将这种转动与汽车轮子、吊扇、引擎的转动联想在一起，就很容易了解这件事情的重要性了。

到底哪种轴承会比较好呢？

理论上，支轴固定唱臂的轴承以精密球型轴承最为大家所看好。因为它可以同时达到某种最紧密与摩擦力最小的妥协点。单刀轴承的接触面积小，但是太松了。双刀轴承要改善太松的缺点，但是又太重了。单点轴承（有的加油封）虽然灵活，但是不稳。还有一种四个方向顶住的针尖轴承,可以具有单点轴承的灵活又没有不稳的缺点，不过仍然有摩擦力与平衡的问题。当然，油槽轴承唱臂不是传统的轴承，但是它仍免不了会有平衡与振动的问题。

静态平衡、动态平衡唱臂又是怎么一回事呢？

所谓静态与动态，指的是给予针压的方式。通常，唱臂都是借着未端一个可旋转位置的重锤来同时做平衡与施加针压的工作，我们称它为静态平衡。如果不管唱臂支轴两端平不平衡，纯粹以弹簧或磁力来对针尖施加压力者，我们就称其为动态平衡。静态平衡的问题出在当唱臂遇上不平的唱片而被抛上抛下时，它的针压随时在改变。而动态平衡的问题则出在针压的精确性与持久性。后来，有人想出半动态的点子。那就是还是用重锤来先做唱臂二端的平衡工作，再以更精密的弹簧或磁力来施加针压。老实说，我从来就想不通这样做是否真的解决了问题？以我的经验而言，静态平衡虽然经常改变针压，不过，它仍不失为最自然、最稳定的施加针压方式。

唱盘：

唱盘驱动方式的演进大概是这样的：先有情轮驱动，然后是皮带带动，后来又变成马达直接驱动，最后又回到皮带带动。在一九七几到八几年间，日本大量生产的直接驱动式唱盘大行其道，直接驱动几乎就是高级的代名词。幸好当时许多音响迷一直觉得这种唱盘并不如老式的皮带带动唱盘好听，直接驱动的工程师们这才发现到，原来直接驱动的唱盘有些问题，其中之一就是因为马达没有经过皮带的吸收振动就直接与转盘连在一起，所以振动大过皮带带动者。其二就是马达轴心因为直驱的关系，无法像皮带唱盘一样那么精密。第三、由于直驱唱盘的转盘都比较轻，使得启动之后的转动惯量小于一般转盘较重的皮带驱动唱盘，因此转起来不如较重的转盘那么稳。总括来说，它的振动、抖动经由转盘直接传到唱头上去，影响了声音的重播。从今天模拟与数字之争的重点，我们也可以这样说当年的直接驱动唱盘：皮带带动的唱盘转起来是模拟式的，它一直平顺、不停的转动。而直接驱动唱盘呢？它是数字式的，转动并非连续的，而是分成一段一段的。

唱盘最重要的就是避振悬浮系统，自古以来，所有的唱盘设计者莫不挖空心思，想将从地板上传到唱盘的振动消除或阻隔。最常用的设计方式就是将整座唱盘分离成唱盘座与转盘唱臂两个系统，这两个系统之间就是以弹簧来连接。借着弹簧，既能支撑或悬吊转盘，而且还能有限度的隔离唱盘座传到转盘的振动。通常，这样的设计最经济而有效。后来，有些日本厂家不要弹簧，而以数十公斤的唱盘重量取胜。他们希望借着这么重的唱盘重量来吸收振动。不过，这种设计并没有被人认为是好设计。倒是后来得人取「重量」这二字，而将弹簧悬浮的唱盘做得非常重。再往後，更有聪明人朝气浮方向发展，这又比弹簧悬浮更上一层楼。

当然弹簧悬浮的坏处至少有：一、弹簧会弹性疲乏老化。二、弹簧要调整水平不是那么容易，尤其是唱臂那一端。三、弹簧有它自己的共振频率,容易产生音染。四、转盘与唱臂结合后的质心并不在转盘的转动中心上，这又会产生振动。

理论上，转盘材料的要求是要重、要够死，不会产生共振。铝合金是最常用的材料，它谈不上多好，但是材料便宜，而且加工容易再来，铅锌合金就更好，它更重，而且本性更死，阻尼要求够。铜，它也经常被拿来当转盘的材料，不过还是没有铅锌合金好。三明治结构转盘，当然很好，不过鲜有人如此做，因为难度高过其他。玻璃，也是一种既便宜、加工成本不高的作法，不过它的个性太活了些。压克力，早已有许多厂家这么做了，尤其是德国的唱盘。这种白色半透明半雾状的材料做成厚厚的一个转盘，模样既好看，材料的特性也适合。更妙的是，看起来很高级。

转盘的重量要够重才好，理由很简单，因为够重的转盘在启动到达平稳转动之后，转动惯量比较大，不容易受到外力的影响而改变转动的速度。换句话说，它转动起来比较稳。而转速稳不稳直接影响到声音的好听与否，所以一般设计者都尽量在轴心、马达可容许的范围内将转盘的重量设计到最大。当然，越重的转盘就需要越有力的马达来让它启动；同时也需要更精密、更耐磨的轴心来支撑它。不过，我们都知道马达力量越大，本身的振动可能就越大。而这些振动会从皮带上传到转盘上。所以以前英国Connoisseur 唱盘干脆使用力量非常小的马达，小到要用手去拨转盘来帮助它启动。

转盘的轴承非常重要，您可以将转盘的轴承想像成一根随巨大重力乱动乱撞的金属筒。第一,转盘那根轴心最好不要与轴套接触到，否则会有磨擦。事实上轴心不可能不与轴套接触，否则它怎么保持直立？第二、轴心与轴套之间必然有空隙，而这个空隙不能太大也不能太小。太大的话轴心就会一直与轴套撞来撞去，太小的话轴心很快就会因为转动时的热膨胀而[锁心]。第三、由于驱动马达大多摆在转盘的左边，皮带长期一直将转盘往左边拉，轴记也就一直处在偏左的情况转动，这种由于转盘不平衡而产生的振动要如何解决？第四、轴心与轴套底部所接触的那一点承受着最大的压力与最大的摩擦力。如果轴心底部面积大些，与轴套底部的摩擦力也大。但是，轴心底部面积大，意谓着轴心振动也大，这些问题要如何解决呢？第五、转盘与轴心、轴套的关系是一种非常不符力学原理的结构。位于最上方的转盘体积最大、重量最重，而最下方的轴心轴套接触点才那么一点点。更甚者，转盘与轴心底部的距离又这么远，这是头重脚轻的结构。如果加上皮带始终将转盘往左边拉，问题当然更复杂。既然有那么多问题，那么到底要如何来解决呢？要解决皮带只往左拉的问题很简单，只要在右边再加一个拉力来平衡就可以了。问题是，怎么知道右边的拉力能够刚好与左边的拉力保持平衡？如果没有把握刚好完全平衡，那做了还不是等于没做。也因为如此，所以绝大部分的唱盘明知有这个问题，但是也都无法解决。要解决轴心与轴套碰撞摩擦的问题也不难，只要在轴套里再加一层耐磨又软质的材料就行了。使用得最多的材料就是特弗龙。不过，特弗龙与转盘轴心之间还是要保持空隙，否则也会转不动。所以，这个问题只是局部解决而已。看起来最好解决的是轴心底部与轴套底部的压力、摩擦问题。只要能够有够硬够小研磨得够光滑的轴心底部，以及够硬够光滑的轴套底部，再加上润滑的油，这个问题就能解决。一般最常见的方式就是将轴心底部磨成尖形，尖形的最顶点再研磨成一个非常精密的小球状。只要是加工层次够高，这样的轴承可以使用个一、二十年没有问题。最后，来看那个头重脚轻、重心高高在上的问题。理论上，要解决上面的晃动，最直接的办法就是缩短轴心的长度，相对的将重心降低。当然，轴心也不能无限制的缩短。至于轴心到底要做多长才适当，那就与转盘的重量、轴心的粗细有关了。

马达是动力的来源，而且其振动直接就经由皮带传到转盘上面，为了减少马达的振动，马达通常不会与转盘安装在同一块板子上面；马达也会加装各种避振或悬吊装置。更理想的方式当然是转盘一件、马达电源部份另外一件的设计。基本上，马达本身的问题并不难解决，倒是电源稳定与否才是关键所在。如果电源不稳定，就会影响到转速的稳定。有些较讲究的唱盘花在电源上的功夫，有时不亚于制造一部扩音机。

唱盘最好不要有盖子，的确是！即使有防尘盖，在使用时也应该将防尘盖暂时拿掉。因为防尘盖本身会受空气中声波的振动，这等于是又多加了振动源。所以，高级的皮带唱盘几乎都是没有防尘盖设计的。
　

如何调整LP唱盘

调唱盘、转盘的水平：

这里所说的唱盘包括整座唱盘本身以及转盘。尤其是转盘，由于它不水平，抗滑会有问题，唱片沟槽二侧受力也不同。这样一来，许多问题就会产生。

调整方法：使用水平仪。水平仪有二种，一种是圆形中间有孔的，可以套在转轴中央。另一种是长型的，可以测较大面积的表面水平与否。最好的方法就是二种都准备，先用长型水平仪侧唱盘水平与否。然後再用圆形的测转盘水平与否。以目视检验，看气泡是否在中间就对了。

调唱头超距（Overhang）

唱头超距就是唱头针尖与转盘轴心之间的距离。如果将唱头拉到转盘轴心上，针尖刚好落在转盘轴心上，唱针在唱片上面循轨时针尖角度的「失真」会比较大。超距必须保持在一定的范围内唱针循轨角度的失真才会最小。因此，每一支唱臂在设计时就已决定它的有效长度（Effective Arm Length。针尖与唱臂轴心之间的直线距离）来让循轨角度的失真达到最小。而超距的调整就是要得到最正确的唱臂有效长度。超距如果不对，最明显的问题就是唱针越唱到唱片内圈，杂音会越大，声音会越难听，因为各种循轨的失真都加大了。

调整方法：通常唱臂规格上都会告诉您超距是多少。如果您有量测的工具，就可以用它来量超距。如果没有，也可以放一支尺在转盘轴心旁，然後将唱臂拉到尺旁，看看唱针的超距是多少。

目视即可。千万不要小看超距，一定要将唱针调整到正确的超距位置上，否则，循轨失真会加大。

如果您使用正切型唱臂，那就不必调整超距，只要将针尖定在正切线上就没有循轨误差了。当然，要将针尖完全准确的落住整条正切线上，还是需要花功夫调整的。

调唱头方位角（Azimuth）

调整唱头的角度，关系到唱针在沟槽里接触的情况。如果各种角度不正确，说得简单些就是唱针循轨不对。会产生相位不正确、二声道音量大小不对、杂音增多等问题。而这些问题又会衍生出定位不清楚、音像会飘、二声道声音不平衡、音质不佳、音色不正确、声音太闷或太刺耳等等诸多问题。

调整方法：调方位角就是自己面对唱头，将唱头朝顺时锺或逆时钟方向扭动。有些唱臂的唱头盖是活动的，可以藉扭动而调整方位角。然而，有些唱臂的唱头盖与唱臂是一体的，此时则要从唱臂根部调整。如果遇上整支唱臂都固定不可调的（如Rega唱臂），此时就只好靠塞薄垫片在唱头与唱头盖之间来调整了。

传统上，检验的工具就是耳朵。

调水平循轨角（Lateral Tracking Anale）

水平循轨角就是当您面对唱头时，看唱头「正不正」。如果不正的话，唱针的左缘与右缘所接触到的唱片沟槽就会有相位差产生。

调整方法：假若您有格状量规（Alignment Protractor），可以将唱针放在量规所定的针尖点上，然後以目视，看唱头左右、前後的边线是否与量规上的线条平行。如果不正，则将唱头朝左或右转动。请注意，前面的方位角是朝顺时锺或逆时锺方向扭动，而水平循轨角是朝左或右转动。检验的工具就是耳朵。

调垂直循轨角（Vertical Tracking Angle）

垂直循轨角就是藉著调整唱臂支轴的高、低，改变唱针在唱片沟槽中的垂直角度。先把唱片刻片时的那支刻片针想像成锄头，唱片就是土地。当锄头往下锄时，会产生斜向的垂直角度。而当唱针在唱片上重播时，其往下锄的角度也要刚好与第一次锄地时的角度相同，这样才不会有失真。

调整方法：无论唱臂轴心是怎么锁紧的，调整时就只是松开螺丝，然后往上或往下调整「一点点」高度再锁紧。

调整后，我们要从唱臂侧面观察，看看当唱针停在静止的唱片表面时，唱头盖顶、唱臂是否与唱片表面平行？通常唱臂后面都要高一点点会比较好听。不过，这高一点点如果不仔细看也是差不多平行的。

通常，V.T.A.太高声音会比较刺耳，V.T.A.太低声音会比较沉或高频失去光泽。

调整针压（Tracking Force）

针压，就是唱臂到底要施加多少重量给唱头，才能让唱针达到它应有的循轨能力。按唱头说明书上建议的针压调整。唯一要注意的是高顺服度（Compliance，单位为10-6cm／Dyne）的唱头要配轻质量的唱臂；低顺服度的唱头要配重质量的唱臂。否则，整个唱针/唱臂的共振点会落入人耳可听范围内，产生音染。

调整方法：如果唱臂上附有调针压的装置，则依说明书指示为之。如果像有些正切型唱臂，必须以针压器来量针压时，则必须找到精确的针压器来量。

调整抗滑力（Antiskating Force）

假若是正切型唱臂，由于它是从外到内正切横走的，因此没有内滑力的问题。如果是一般支点固定式唱臂，则由于唱臂循轨时向内的惯性关系，会产生一股往内拉的力量。因此，我们就必须在唱臂上设计一股反方向向外拉的力量，以平衡向内滑动的力量。无论抗滑力是用吊锤、磁铁、弹簧、或固定金属片来达成，其精度都是很差的。一般而言，厂方会建议您将抗滑调整到与针压相同的数字标示上。这并不代表针压的力量与抗滑的力量是相同的，它只不过是要方便用家调整而已。如果抗滑调整不当，某声道的杂音会比较大，当然，针尖的磨损就不均匀了。

调整方法：有人会用光滑的测试唱片来调整，不过，光滑表面的唱片因为没有沟槽，所以其摩擦力是与真正有音乐的唱片不同的。有人会看针杆偏向那一边，而修正抗滑。总之，二声道没有特别的杂音，二声道没有失衡的现象，那就对了。

检验成果：如果针压太轻，则可能会有杂音增多以及音像会飘的问题产生，甚至无法循轨。此外，低频的量也会减少。反之，针压太重的话声音听起来比较没有光泽。

唱盘避震

由于LP唱盘系统就是靠针尖振动而产生音乐的讯号，所以任何多余的振动对于LP唱盘系统而言都是大害。对于唱盘有害的振动源来自二处，一处是声波在空气中的振动；另一处则是经由地上传到唱盘的振动。空气中的振动我们无计可施，除非是将唱盘放在另外一个房间中。而经由地上传到唱盘的振动我们则可以用各种方法来隔离。由于振动的频率有低有高，因此使用单一材料来避震时往往会顾此失彼。例如使用高阻尼性的软质胶来避震时，可以有效的吸收低频的振动。但是，对于较高频率的振动则没效果。反之亦然。所以，「软硬兼施」往往是避震的必要手段。

补充内容 (2018-3-27 04:44):
此篇为该文的下篇，此文上篇己补发