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线性循迹唱臂为什么不能起飞? [复制链接]

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Avid turntables
Diva

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Acutus

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要做到最大化的减少失真,第一个问题是必须要有调校唱头足够的准确度。上图20的下例说明:调校唱头足够的准确度具决定性的意义,唱针超距的公差 ± 0.5 mm和偏斜角的±  0.5 °误差,就会做成二个最坏的后果。-外壳失真曲线规以起因于的一个容许度。调校唱唱时细心地描准与尺标或量角器里的点线,即使是唱头移位了0.5 mm 和 0.5 °,都会带来失真后果这是一个高精密的必要程序。所有其它音源的失真都是发生在源头,因此,确定正确对准它特别地重要。

侧滑(Skating)

在针压 W(克)、唱片和唱针之间的摩擦系数μ (普通的唱片情况,μ是通常在 0.3 到 0.4附近) ,计算唱针针尖作用力F的公式是:

F=μ Wg

工厂计算的力在一个切线的方向中装顶端。因为唱臂的支承架与唱针针尖作用力F的方向不相同,根据图18所示,唱针针尖还存在另一个内作用力Fi,它的计算公式是:

Fi=μ Wg sin θ

假如 ℓ = 244mm,   = 20°, d = 14mm,  W = 2.5gr, 和 μ =  0.4, 计算结果如图21所示。

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唱针针尖的内作用力Fi图:纵坐标是尖的内作用力,;横坐标是唱针所在的坑纹半径。

因此,唱臂偏斜角的需要目的是减少循迹误差,轴支承式唱臂会引起所谓侧滑的一个问题。如图 22:所示:

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磨擦力总是与运动方向起反作用力,磨擦力拉着唱针在唱片坑纹的切线方向走。这一个力的矢量,不通过唱臂单点支承中心。何的矢量的一个力,可以被分解成为直角关系的二个分力来解决。由于其中之一分力是与单点支承的中心成-直线,第二成直角关系的分力(相对地较小的),引起唱臂向转轴中心内向的溜滑。

如果这一个侧滑力不加以补偿地被留下,它会移置唱头针杆 , 会引致唱针对左右声道的两侧声纹的讯息,产生拾音不平均的循迹情况。侧滑力做成的后果是在大调幅坑纹处(例如大动态的管弦乐的乐段),增大唱片磨耗和回放声音的失真。

反侧滑方法是尝试将唱针在唱片坑纹两壁上的压力,维持均匀相等。事实上,尽管反侧滑时常被校正刻度,但是有没有人「正确」调校好反侧滑力呢?因为滑力的精确调整,是在不同的唱臂设计之间,有显着地改变。唱针下的摩擦拉力,唱臂上的向轴中心的内部偏压力,取决于许多的变数——最特别要关注的是唱针轮廓和抛光(唱针和唱片坑纹壁之间的摩擦数量), 唱片乙稀的特性 , 和唱片坑纹调制的幅度,与唱针横过唱片的位置而改变。

结果, 反侧滑的设定充其量是一个妥协。使用测试唱片的某单一频率乐段,不太可能是最佳的、能修正循迹水平状态方法(希望获得左右声道一齐循迹相同),也不是使用静音的唱片坑纹或提高针杆中心可以解决得了。更不适当的是使用空白表面的唱片,因为唱针所处的状态,完全与唱片回放时针尖处于坑纹中的状态不相同。与其考虑循迹压力问题,宁可着重偏压于最好调整,特别地在迹性能上,对左右声道之间的拾音情况,不允许有任何的差异。 如果左边的声道发生循迹错误,你应该减少偏压去补偿;如果右边的声道循迹发生错误,则增加偏压去补偿。

事实上,很少的唱臂设计者会不相信,唱针横过唱片的表面时产生侧滑力变化的影响,多数认为宁可信其有,而愿意考虑增加妥协处理的反侧滑设施。

平行的循迹(线性循迹)的唱臂就没有这种枢轴式唱臂的偏压力,因此不需要偏压补偿。

轴承(bearing)

支点式唱臂的轴承,是它的设计上重要的考虑因素。 轴承的摩擦必须非常低,并且不妨碍唱臂的活动。 如果轴承是黏滞的,唱针将会被强迫对抗唱片坑纹壁,引起失真。松畅的轴承减少摩擦,但是当唱臂的唱针在唱片坑纹运动时会嘎嘎响,被唱臂受到其它音源影响时,能引起振动。 (图 23) :


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当唱臂的唱针在唱片坑纹运动时,轴承引起振动

唱臂的唱针在唱片坑纹运动时相的唱臂任何活动,它的涵义是唱针被唱片坑纹调制,唱头将拾取得的音乐信息,转换成一个的电子讯号输出。精紧的轴承可以减少咯答咯答声音,但是也增加摩擦。

唱臂设计者一定要平衡这些上述的问题,但是到目前为止,能完全克服一切问题的枢轴式唱臂还未曾有,除非强能够做到唱臂的有效长度限大啦,那么它的往转轴中心的横向循迹路线,才能够接近是一条直线!
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「除非强能够做到唱臂的有效长度限大啦,那么它的往转轴中心的横向循迹路线,才能够接近是一条直线!」到底唱臂的設計中,有沒有出現過長較的唱臂呢?最長的有多長?有的,它們出現在那1970到1980年代之間,後來逐漸消失於市場了。

最长的唱臂

朋友有一張16个寸的长时间回放密紋唱片,據他的描述所那是也从内心的唱片坑紋向外回放的!它甚至单聲道的、也许是由虫胶(shellac) 壓製的33 1/3个转/分唱片。

當我聽到這樣的一個特別情況時,我试着在我的心中理解它,要是这樣該用甚麼唱盤回放呢?更甚的是,就算用我曾經看到的最長的12"的唱臂去回放,看來都不能勝任。16"直徑的唱片! 看來需要一部Simon Yorke 唱盤才能夠回放了,只有它的轉盤直徑達到20“。世上的事真的是無奇不有,看來錄音師是專心的要將某樂曲全部錄製在一面上。我曾經見到過有一片卡揚指的、德沃夏克的第8和第9交響曲,唱片的A面錄製了36分鐘,而B面卻錄製了42分鐘,已經破了錄音史上一面錄製最長的紀錄,原來有更加厲害的。

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Simon Yorke 唱盤是一部「装饰艺术」风格唱盤,設有一枝16" 唱臂,估計应该對口徑.(但當年的價格相當買一部新车的价格),買來轉誠為了回放這張唱片?

既然曾經遇到過這樣的怪事,這裡只當奇聞一提。

下文介紹一些設計者、製造商曾經推出市場的長唱臂,說明他們已經的確努力過,只是仍然解決不了問題而告失敗。

REK-O-KUT 16寸演繹唱臂。

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过去的日子裡,每件事物都會有美好的和更大的一面。

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我這裡不談长唱臂的成本增加了多少,一枝16" 唱臂必定会相對地方重了。

每件事物都會有利必有害,一根針當然不會是兩頭利的。长唱臂儘管半徑了,橫越唱面時的路線弦度較直了,可是唱臂的有效水平質量卻增加了。

Grace G 960 12寸演繹 單支承樞軸式唱臂
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FIDELITY RESEARCH的FR 66 FX 唱臂

Fidelity Research FR-66是一枝16" 唱臂,它不单是一枝16"尺度、能达到最小循迹误差的演绎唱臂,它还是第一枝考虑到可以在运作循迹时,进行垂直循迹角VTA调整的唱臂。  请注意当年的FR-6 x系列唱臂,还可能订购内部为银线的,但是唱臂外形上是一样的,只在唱臂上贴了银色标签表明,此外,它也是一枝高有效质量的唱臂。

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Ikeda IT407 16"唱臂

Ikeda IT407 16”的唱臂设定计来自日本,是从一枝出名的 FR 66 S唱臂基础上加以修改和改良,它排除了唱臂以往的不必要的抖颤,改了不锈钢,铝,锌,青铜,黄铜等各种金属,同时改良了加工处理的品质。虽然它是动态平衡形式,但有需要时也可以使用轻触式”针压计量器” 调整必需的针压。全长为 388 mm、有效长度为 307 mm、唱针超距为12 mm、唱头重量 6~38.5 克范围(含了 Ikeda 1 S- 1 R 唱头壳)、针压音域 0~5 克范围,当年在美金是只售$30。可惜我找不到安装好的照片,只好以下图表示。

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SME 模型 3010- 半径和 3012-半径

SME系列 M2-12 有 308.8个毫米的单点支承唱臂(12.16"),横向循迹误差所引起的失真降低了25%,然而有效质量仍是典型的12.0克。

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Grace唱臂应用了一个特别的唱头壳(相片),油阻尼的唱臂适合较重的唱头,这些唱头已经不能符合现代人的要求了。

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为了调整循迹压力,在蓝色线所示处安装了一个配重。

Gray这一家美国公司在40年代和50年代早期,制作了像是 103- SL型唱臂,在中部 50 年代中,他们介绍了 108 系列,一种黏着性的阻尼引进入唱臂的设计里,成为60年代早期美国音响爱好者考虑的首选唱臂,因为它还是单点支承枢轴设计,他们的 12" 或 14"长度唱臂是市场上容易接纳的。稍后做模型的12"  212 型号,非常类似 108设计。

Syntec是一家澳洲70年代早期的唱臂制造公司,专门12" 唱臂给广播DJ 拖擦唱片所用,如S-220是当年最流行的,唱臂有适当的高顺应性,拖擦唱片很应手。

还有Audiocraft -440012" 唱臂。

这些枢轴轴承式唱臂其实在1887年,德国发明家Emile Berliner创造了以唱片方式取代了筒圈形录音方式后,便一直沿用到天,改变的仅是外形、生产技艺、料的先进性吧了。而直线循迹的应用就更早,爱迪生发明筒圈形录音方式的留声机,就一直沿用到唱片方式取代了筒圈形录音方式后,才被取缔。
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另外一个型号M2 外壳为轻和刚性在镁制造,可以调校方位角的灵敏设计。是一枝行流畅的、阻尼器是可选择附件的、横过唱片表面不矫揉造作的唱臂。它可以适应使用非常低的顺应性唱头。

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Audio Technica ATP-12 T 命名 16" 英勇的被称为 ATP-16 T。

Earliest EMT arms 最早的 EMT唱臂是12"来自 Ortofon公司的OEM代制模型,单点支承,使用一个 Neumann 连接器,通常适于一个EMT 唱头壳而不与标准的唱头壳相容。

Farchild从 50 年代到 60 后期,制造了多种的唱臂,所有模型都是 12"。

Lorricraft是一家小的英国公司,代Garrard唱盘制造唱臂。在 50后期中至早期的 60年代, TPA-10 和 TPA-12型号很被大多数采用的唱臂臂,性能并不很棒的,但是有可爱的别致的款式。

Grace是一枝使用硅基树脂油阻尼的唱臂。这一种油的黏着性几乎与滑脂相似。
Grace唱臂是利用压铸铝做成的单薄金属臂管,相片中是采用油作阻尼的唱臂,是一种最简架构的唱臂结构。

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该如何调整Grace唱臂: {该如何调整优雅武装:}

1) 卸下螺钉盖子将硅基树脂油置于空心的底座里;
2) 重新安装上螺钉盖子;
3) 顺时针旋转螺钉盖子小许,举起唱臂直到唱臂和洞之间的间隔,保持在1 mm至5 mm
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大家可以参考下列照片,它们都是19世纪初的产品:

这是一种本身设置了扩音喇叭筒的设计

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喇叭筒与摇摆式唱臂的连接,也是一条弯曲尺圆锥形空心传声管道,一端以铰炼法阑方式与喇叭筒连接,另一端则与唱针声盒连接,如下图所示:

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唱针声盒

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下图是一种不设置有扩音喇叭筒的设计,目的是方便携带旅行。

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上列这些留声机的唱臂,可以说是我们现行还采用的枢轴式轴承式唱臂的鼻祖,差异的地方却是很大。

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线性循迹唱臂的问题 a

我以为这个已经被人们冷落了,想不到L版忽然会驾临指导,把我的兴致重新唤起。

L版所提的各个各个缺点,都是线性循迹唱臂的麻烦所在,我们这小镇有朋友用的Clear Audio Master TQ-1顶级线性循迹唱臂,同样遇上这些麻烦——不会乖乖的横向移动整个的唱片表面,结果唯有牺牲了一些调校的准确性——唱臂体向转轴中心稍为下倾,以获取一个几何三角上的分力,帮助唱针能顺畅地正常循迹。当然,方位角方面只好在唱头里,无奈地以垫片加以补偿了。


支点式唱臂存在的问题如循迹误差、补偿角、侧滑、妥协处理反侧滑、在线性循迹唱臂就不应该存在。唱臂横向移动整个的唱片表面时,唱针/唱片坑纹的关系,无论唱针在任何唱片的半径位置,它的运作状态,必须与密纹唱片刻录车床的运作状态相同。由于线性循迹唱臂已经没有偏斜补偿角,因而也不会产生侧滑力被。

线性循迹唱臂有另外的一项优点:因为它们的唱臂管,通常可以造得较短,切线循迹唱臂能够有较低的垂直质量,优胜于支点式唱臂。然而,线性循迹双臂却有比较高的水平质量。较支点式唱臂的有效水平质量更高。因为它们不是单点支承摆动,切线唱臂的有效水平质量,实际上就是唱臂的实际质量,效果是较支点式唱臂的有效水平质量高。切线的唱臂设计,是一个低的垂直质量和高的水平质量之间的妥协。

线性循迹向下边的问题更加复杂,结果花费很多功夫和投资,才能运行得好。整个的唱臂沿着对唱片的轨道必须正切地移动,的确是工程困难度很高的挑战。问题通常造成较棒的循迹误差,反而比较一枝经过适当地调校的支点式唱臂的循迹误差还要差。任何的线性唱臂都会遇到偏航(yaw),它可能由多种机械的条件所引起,巡行整个唱片表面时的图像不是理想的唱臂半径,代替的是一系列的横断面反复变化的小弧段。

线性循迹的横向线性的活动有三种基本技术。

第一是利用伺服马达(servo motor),原动机系统驱动着唱臂向唱片的中心横向移动。

第二是机械驱动的轴承系统。

第三则是高档线性循迹唱臂的解决办法,应用了空气轴承,唱臂在增压的空气的管状薄膜上,浮悬地向着唱片的中心横向移动。唯一的力移动唱臂是唱针的柔和力。 由于应用了空气轴承,因此唱臂筒和支承管之间的摩擦实际等于零。几乎所有平行循迹运作是在空气轴承中进行。

伺服马达原动机系统唱臂

伺服马达系统是有噪声的,复杂的,而且几乎从来就没有办法完成,正确的切线横过唱片坑纹所需要的动作,对一枝放射状的线针杆来说,它应该是与横移轨迹完全垂直的。代之,整个横过唱片过程,针尖走的是往复的之字形(zigzags), 伺服在这一个方向的补偿紏正过多,然后另一个方向的补偿同样的紏正过多。伺服系统的唯一天性,就像是在一个错误之后,然后再重复发生错误。

机械的轴承系统唱臂

全部机械方法在横的线性活动上最不复杂的,但仍然存在着困难的问题,它继承了安装上几何学固有的困难和错误。

这种唱臂直接地在唱片上方悬放着整个回放机构,垂直的唱臂枢轴仅离唱头针尖后方数公分,垂直地横向移动过唱片表面。这种情况会遭致大的问题,即使是遇到最微细的唱片翘曲,可能引起大的垂直唱头和针杆偏移(excursion),大大地造成可闻的”翘曲/抖晃(warp/wow)” ,和在垂直循迹角方面的大改变。见下图:

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当遇到最微细的唱片翘曲的横向偏移的计算,图中:stylus针尖,tomearm唱臂,D偏移距离,θ唱片翘曲引致的偏移角度,A唱臂有效长度=轴中心至针尖的距离,W是产生D偏移距离瞬时的针尖与针尖偏移距离。

角度θ可以下式计算出来:

sin²θ = D /A

sin²θ + cos²θ= 1

因此:

W = A – A cosθ

唱臂在唱片循遇到一个翘曲上方移动,它移动在之上拾音会产生一个垂直的弧。详细察唱臂越过一个翘曲如上图 15,那瞬间唱针的相对速率,在翘曲的上坡边上时,将会是比较快速的(唱针将会相对地向后地移动,向接近的唱片坑纹调制);可是在下坡的边上时,则会减慢(如唱针移动远离唱片坑纹调制,逐渐回复到最初的状态)这个横向的平移(唱针的位置在唱片的中线向前地或向后面移动)变更了拾音速率引致音高或讯号的频率发生畸变。

以较短唱臂循迹翘曲/抖晃情况会增加。

例如唱针遇到轨道切入一个0,17 cm 翘曲情况,一枝5 cm 或另一23 cm 长的唱臂,分别地有28,9 微米micron 或 6,3 微米的距离差异。5 cm 长的唱臂更远的移动唱针4,6 倍胜于 23 cm 唱臂,变速 (和音高变化)当然也是4,6倍。速率变化将会总是较短的唱臂比较大的。

极端短的线性循迹唱臂,确实有利于获得相对地低的水平向惯性(因为平衡配重的尺寸和重量缩小),但是它的垂直两极的惯性矩是如此的低(来自极端短的轴承距离),以致于唱臂/唱头系统的基础谐振频率,可能进入声频带之内,即最适合的顺应性高的唱头。

差不多所有Clear Audio的线性循迹唱臂,自该厂买了Souther的专利后,一切的改善都脱离不了 Souther的影子,臂短、平衡配重轻,因此,毛病也继承了。
(待续)
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多谢L版新春之际仍这样热心钻研,其实玩这种直线循迹唱臂多年,多少也积累了一些心得,我首先接触的是Souther臂,它就存在着你所提及的无源直线循迹唱臂的问题。无论怎样去设法克服,总是顾得头来脚又出事的,它的没有动力横移与摩擦力太大两大麻烦,可以说是死症,没法根治的。现在的Clear Audio Reference Master TQ-1仍然是这样,中看不中用!后来我改用了Goldmund STUDIETTO唱盘所用的Pierre Lurne T-5有源唱臂,经过一翻摸索(附带的说明书好像写来给设计者自己看的,恐怕他自己才明,没有深入的调校指导,不摸索找不到痒处) ,不断的东摸摸、西碰碰的调校试听,终于摸清楚了设计者的设计哲学所在,于是横移修正偏角对了(修正LED灯亮起的次数没有这样频密了);马达旋转速度校准了,单点支承的唱臂阻尼程度适当了,唱臂滑动车的轮子顺畅了,滑行的两条轨道摩擦系数降低了(我在轨道表面涂抹上一层薄薄的滑石粉) ……这样,Pierre Lurne T-5有源唱臂才能够正确的正切循迹。

hpstudio兄,十分对不起,我没有接触过REVOX B790 ST-8臂,我只是按常识提供意见,既然臂的底座是固定的不可移,要对准中心线唯一的方法只有伸缩唱头来解决了。我曾经希望在一些停产的唱盘网站里,试找过有关REVOX B790 ST-8臂盘的资料,但是找不到。只有人提问题没有人解答,而REVOX网本身早就没有REVOX B790 ST-8臂盘的资料了。假如唱短了,唱头的坑槽推尽仍未够得到中心线,只好设法在唱头壳加上一块垫片,把唱头装在垫片伸前。
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