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电源线改变声音的原因分析和测试,以及让纯银线变得厚润耐听的方... [复制链接]

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    玩音响,线材是一道绕不过的坎。从上个世纪70年代末期,欧美一些音响技术人员和发烧友就发现线材对音响的效果有明显的影响,开始有意识增加音响线材导体的直径,以减少传输电阻。80年代中期,日本通过发展金属冶炼和提纯技术,为音响线材提供纯度更高的导体,4N5N甚至6N高纯无氧铜相继被开发出来。90年代,日本古河电工发明单晶铜的冶炼方法,把线材导体纯度推向极致。而欧美的线材厂家则通过改变线材结构和编织方法提出自成体系的调声理念,也都取得了卓越的成效。伴随着线材技术的发展,其价格也直线攀升,从几百、几千,到几万、十几万!


    与此同时,发烧友圈子关于线材的争议也从来没有停止过,有的拥有过百万的器材,却只用几百元的线材,也有的全套线材价格超过了器材。国内几大音响论坛,每每都会有线材到底是否有用的争论帖子,最终谁也无法说服谁。国外著名的发烧友伊森·温纳(Ethan Winer),身兼录音工程师、大提琴演奏家、电路设计师、软件工程师,在音频技术的各个领域均有所建树,在他的著作里彻底否定音响线材被夸大的效果,认为只要线材的电气参数一样,昂贵的线材和低价的线材发出的声音没有区别,并通过零差检测来证明这个观点。


   电源线的困惑


    镁声从第一次听出线材的差别开始玩线,到成为进口品牌线材的国内代理,十几年来,从未停止过对线材的思考和尝试。音响线材有数字线、信号线、喇叭线、电源线等几类,对于其他几种音响线材,传输线理论已经通过以下的等效电路模型,揭示了这些线材调声的奥秘。并通过测定线材相应的电气参数,和实际听感相联系,用于指导线材的设计。(例如日本立体声杂志,连续做了多期的线材分布参数、结构和听感关系的研究。——补记。)





1. 传输线之等效电路模型
R=两导体中单位长度的串联电阻,单位
Ω/m
L=
两导体中单位长度的串联电感,单位
H/m
G=
两导体中单位长度的并联电导,单位
S/m
R=
两导体中单位长度的并联电容,单位F/m

    而对于电源线,上述电路模型虽然依然成立,但其电气参数无法和听感进行联系,并且无法回答以下两个致命的问题:

    问题一:电源线从小区变压器到楼宇配电箱再到发烧友家里,其长度至少有几十上百米,前面用的都是几元或十几元一米的普通低压电线电缆,为什么只更换最后的一两米就可以对声音造成巨大的变化?

    问题二:信号线、喇叭线传输的是音乐信号,线材的分布参数会对信号和电流造成微小的扭曲,产生不同的听感。但电源线传输的只是50/60HZ交流电,频率极低,只要过流能力足够,那些微乎其微的感抗、容抗,怎么会影响到声音的效果呢?谁又能测出50Hz交流电通过线材之后,波形产生了哪些变化?

    这两个问题,是“电源线无用论”者的杀手锏。迄今为止,镁声没有看到对这两个问题的科学合理的解释。哪怕是顶级发烧线材厂家,也回避这两个问题,只宣传自己的电源线采用了什么材料、什么结构,对声音会带来怎样的提升。这就像中医,只知道某味汤药可以治疗某种疾病,这种汤药的有效成分是什么,其起作用的机理是什么,一概无可奉告。当然,也不排除他们是知道电源线改变声音的机理的,但作为技术秘密绝不外泄。甚至用另外的一套说辞,来讲电源线的“故事”。


   探究电源线的奥秘


    记得多年以前,镁声重新调整音响器材的摆放位置,有条电源线不够长,于是临时把两条电源线用连接头串起来代替。两条电源线等效两个电阻,根据电工常识,串联电路中电阻不同的安放位置是不会对电路的电压和电流产生任何影响的,所以当时没留意先后顺序,只是随机插在一起。听了几天,想着把两条电源线的位置调换过来试试,结果一听发现大为不同:紧挨着器材的那条电源线对声音的影响更大!

    当时镁声对这个现象的初步推测是:音响器材属于非线性负载,工作时会对供电电源线产生“谐波冲击”(姑且用这个名称吧,也许不够确切),通过对紧挨着器材的那一两米电源线的结构和材质设计,可以组合出合理的“电气参数”,一定程度地缓冲梳理谐波的冲击,让电源供应更加有序和充分。


    以上推测比较好地回答了前面的第一个问题,但仍然有待通过实验和测试数据来验证。而且对于前面提出的第二个问题,也需要进一步研究。为此,镁声专门购置了相关仪器,来测试音响器材工作时,供电到底发生了什么变化。

    如下图所示,把两台电参数测量仪分别接到两路专线排插上,在排插插上电炉,证明测量仪工作良好,由于电炉属于阻性负载,没有对电源谐波参数产生影响。然后把音源、前级和后级分别接入排插。






    在没有打开后级的时候,镁声家里的供电质量很好,电压是220V,谐波电压分量是0.8%,完全符合国家供电质量标准。但打开后级后,虽然谐波电压略微升高到1.0%,谐波电流比例就大幅攀升到140.6%

    也就是说,音响器材工作的时候,电源线内流通的不仅仅是50Hz的工频电流,更有大量的100Hz~2500Hz(仪器只能测量2~50次谐波,实际有可能更高)的谐波电流存在,其总量甚至超过50Hz基频的电流强度!(更有趣的是,当用信号发生器播放不同频率的声音,谐波电流发生了相关联的变化。)


         50Hz的工频电流属于低频范畴,电磁场变化频率较低,电磁辐射水平也较低,但2000Hz以上的谐波,就会引发不可忽视的电磁辐射。加上器材工作时内部电路产生的高频电磁波,一起在电源线导体的约束下传输、震荡。


    电磁波在空气中的传播速度接近光速,但在良导体中的传播速度比较慢,并且会快速衰减。当遇到反射界面或者传播介质发生变化,会产生反射(这也说明了为什么电源头尾、插座这些不起眼的小配件,为什么对声音的影响那么大)。电磁波一部分被导体、绝缘体和屏蔽层吸收,一部分反射回线材导体和器材内部,会加倍造成输入电流波形的扭曲紊乱和相位失真(如下图所示)。
[attachimg]528514[/attachimg]

注:红色为电压波形,**为电流波形。


    众所周知,功率放大器实质是一个阀门,它不能无损放大音乐信号,而是用音乐信号来控制输出电流的大小,而输出电流源于供电电流。器材内部供电部分会有整流电路,但急剧变化的供电电流常常会超出电路的调整能力,最终使输出信号或功率电流产生波动和染色,从而改变了声音。


    接下来就是漫长繁琐的测试工作——测量不同结构的发烧电源线,在器材播放不同频率的单音信号时,谐波的变化;归纳不同的屏蔽、不同的绝缘、火线地线零线不同的材质,会出来什么样的声音;测试不同的电源处理器,会对谐波产生什么样的影响以及听感变化。过程不一一细说了,有时间把一些对玩音响玩线材特别有用的结论报告一下吧。
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最后编辑镁声绕梁 最后编辑于 2015-11-06 09:02:23
本主题由 版主 eric 于 2015/11/19 9:06:28 执行 设置精华/取消 操作
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————每一支导体,每一套钉垫,内部都潜藏着小小的精灵,只要找到并解除她的束缚,她就会为您深情地歌唱————.
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晕死,怎么不能上图了。都压成20多k的jpg格式了。还是说无效文件。谁能教教我~~
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原帖由 hfllm.ok 于 2015/11/5 11:17:00 发表
我以前也遇到过,换个同事的电脑就可上传照片了.


多谢指导,果然可以了。
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原帖由 cy795 于 2015/11/5 11:53:00 发表
难得的好贴,明明白白,有的放矢发烧!通过对搞EMI干扰提升器材音质绝对一条正确的路子。

多谢鼓励!说到关键处了,电源线也是EMI治理的延伸。
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原帖由 zjize 于 2015/11/5 13:12:00 发表
相当赞的好文!继续继续!


谢谢。尽快更新。
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所以镁声对前面两个问题的回答是:

      问题二:信号线、喇叭线传输的是音乐信号,线材的分布参数会对信号和电流造成微小的扭曲,产生不同的听感。但电源线传输的只是50/60HZ交流电,频率极低,只要过流能力足够,那些微乎其微的感抗、容抗,怎么会影响到声音的效果呢?谁又能测出50Hz交流电通过线材之后,波形产生了哪些变化?




——如果给电源线接上纯阻性负载(例如固定功率的电炉),不同的电源线对供电波形的改变是微乎其微的,甚至是无法测出的。但对于音响器材这类非线性负载,工作时会产生大量的高频谐波电流和电磁波,并且随着音乐信号的变化快速波动,电源线不同的电气参数,就会通过影响谐波电流和电磁波的变化过程,对器材的音频或功率信号输出产生影响。最终影响声音效果.



        问题一:电源线从小区变压器到楼宇配电箱再到发烧友家里,其长度至少有几十上百米,前面用的都是几元或十几元一米的普通低压电线电缆,为什么只更换最后的一两米就可以对声音造成巨大的变化?



——音响器材工作时产生的高频谐波会沿着电源线传导、反射并快速衰减。因此,距离器材越近的电源线路,其分布参数对声音的影响也越大。供电线路和电源专线主要是提供足够的能量,通常不需要特别的调声设计,最后的那个插座和直接连接器材的那条电源线对声音的影响才是最大的。




      明白了上述道理,对我们玩音响、选择电源线大有裨益,例如:

      1、镁声曾经认为,供电途径的环节越少越好,所以拉了多路专线,装上尾插,直入器材,结果效果并不好,声音粗糙直白!最后还是在专线的末端接上发烧插座,用高素质的发烧电源线连接器材。虽然看起来多了几个环节,但声音细腻度和情感都好了很多。

      2、音响器材供电途径的插头、尾插、插座芯、插座底盒和盖板、保险丝等,这些都是电磁波从一种介质进入另一种介质,并产生大量反射的地方,对声音影响很大,一定要用高素质的产品。

      3、不需要过于纠结入户电源线素质不高,只要过流量够,就从入户电箱开始拉专线、接发烧插座,一样可以得到明显的效果提升。因为供电途径上,距离器材越近,作用就越明显。

      4、尽量避免很多器材插在同一个插座上,这样会造成电磁波的串扰。如果专线数量不够,至少也要做到数码器材和模拟器材分开。如果CD机一定要和前级共用一个两位插座,在这个插座位多接一个带有一定长度电源线的插座,把CD机插在更远的插座上面,会让延长的这段导线衰减CD机产生的高频杂波,声音会有明显提升。

      5、玩音响,一定要注意端子连接的部位。例如很多烧友认为压接和锡焊相比,不会引入焊锡的染色。其实压接是两种金属界面的松散连接,中间有微小的空气层(等效于电容)、氧化层(氧化亚铜是半导体材料,等效于二极管),接触面对不同的信号频率有着不同的阻抗,同样会引入失真;而良好的锡焊是在两种金属间形成合金,焊锡导电率随然不高,但焊点对信号的各种频率一视同仁,保持同样的阻抗,电流通过时会更加顺畅保真。另外,螺丝压接还会带来导体表面损伤和晶粒扭曲破损的问题。 所以如果自己diy线材,优先购买能够焊接的接头(大家还记得NBS所谓的惊天一焊吗?)
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原帖由 altayman2014 于 2015/11/5 12:54:00 发表
楼主这真正是钻研!赞!

多谢鼓励。个人闭门造车鼓捣出来浅见,汇报出来希望能得到专家的指正。
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镁声还测试了开关电源的影响。即使是笔记本电脑那么小的开关电源,也会带来比变压器电源大几倍的谐波分量。所以用开关电源的器材一定要单独的专线。
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原帖由 Real 于 2015/11/6 19:11:00 发表
我不懂这么高深科学理论,就从惯性思维方面疑问下。

1假设功放产生高频谐波电流和电磁波成立,解决最低成本是跟综式的消谐电路。功放厂家太即个了!!!

2CD类仍对电源线敏感,它也是功率变化大户(对应非线性负载)???另Lp纯外置马达仍能灵敏反应不同电源线声音变化,又从何解释呢?

3专线成本低,电源线相对成本高不少,这么个建议……从什么逻辑性来的???

4,帖主自己的1丶2点,以


很抱歉,镁声老朽,实在没看懂您的意思,被您绕糊涂了。能否不要这么多问号感叹号,把您的观点明明白白表述出来呢?
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原帖由 shaohua0823 于 2015/11/7 10:15:00 发表
很欣赏 镁声兄的认真研究精神.呵呵
[1] 你这里观察到了 加音响设备负载以后,50HZ交流电源上出现的高频谐波,我觉得很正常的。
至于是否要用高价电源线才能消除,我觉得不一定。你不妨找个电源线上面的磁环加上去看看,也许就可以基本消除了。
[屏蔽磁环,又称[url=https://www.baidu.com/s?wd=%E9%93%81%E6%B


谢兄认真看帖思考。
我认为发烧电源线并不能消除(但是可以“影响”)高频谐波,而且完全消除高频谐波即使可能,恐怕也会带来更多影响音质的问题。
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原帖由 听完就走 于 2015/11/7 0:22:00 发表
让纯银线变得厚润耐听的方法在那里?????

多谢关注,有时间我会继续更新。
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原帖由 小光 于 2015/11/6 21:04:00 发表
最后的电流电压图怎样得到的?你的负载是开关电源?要不要看看Fluke435的图?


435好高大上的专业仪器,您真的能测几样器材把图放上来吗?那太感谢了!
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原帖由 Real 于 2015/11/7 13:31:00 发表
抱歉打扰了,建议兄先搞清一些简单物理概念丶基本电气知识,就能看明白,也有助你的试验。


哈哈,没有再用问号惊叹号,这句话总算看明白了。这才是理性讨论的语气,赞一个。
既然兄愿意从容交流,镁声就努力领悟您的文字,尝试回复您的质疑吧——



我不懂这么高深科学理论,就从惯性思维方面疑问下。



    镁声写东西,都是努力把话说得明明白白,其实不需要太多高深科学理论就能理解,只要有一颗坦荡包容的心。但如果实在不具备基本电学常识的话,就像您所说的“建议兄先搞清一些简单物理概念丶基本电气知识,就能看明白。”



1假设功放产生高频谐波电流和电磁波成立,解决最低成本是跟综式的消谐电路。功放厂家太即个了!!!



    功放产生高频谐波电流和电磁波是确定无疑的,不需要假设。“消谐电路”已经在一些电源处理器中用上了,并有明显的效果,难道您作为老烧还不知道吗?另外,提醒一下,我没有说发烧电源线可以消谐波,只是会影响。



2
CD
类仍对电源线敏感,它也是功率变化大户(对应非线性负载)???另Lp纯外置马达仍能灵敏反应不同电源线声音变化,又从何解释呢?


    我不得不承认,前半句实在没看懂;后半句看懂了,但要等我有时间才能再谈一谈这个问题(主要是要花时间琢磨如何表达严谨。这么长的帖子,一句话没说到位就会被人揪住不放的。哈哈,发帖有风险,您懂的)。您也可以先谈谈您的观点,只要有观点有干货,我保证认真学习。



3专线成本低,电源线相对成本高不少,这么个建议……从什么逻辑性来的???



唉,又没看懂。看来我的语文都还给体育老师了。——专线成本低吗?我以前拉一路13米3001都过万了,而且穿墙凿洞,劳民伤财。而自己diy电源线,几百几千随意,还可以随时更换调整。专线搞得差不多之后,当然是靠折腾电源线调声更方便啦。



4,帖主自己的1丶2点,以帖主理论与实践刚好相左的??帖主没留意???



自己又读了几遍我写下的文字,真没看出理论和实践有啥相左相右的,能否说明白一点?或者有其他网友看出来了吗?



    Real兄,此复,满意否?还是希望大家静心交流技术和心得,不要把时间花在空对空的辩论上。镁声的文字,如有纰漏,还请明白指出,镁声感激不尽。再有春秋笔法,明知故问,遮遮掩掩,恕镁声不奉陪了。






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原帖由 Real 于 2015/11/7 16:38:00 发表
镁声这么说,就一两点请教下。我的意见是用电源线‘’影响‘’它的成本太高,最简单加个可调电路。
CD机就算不是线性功率,也算不上功率变动大的用电器吧,按美声说法应不产生(极少产生高次谐波吧),它仍受电源线的影响吗?

另外高频谐由用电器产生后,就不会自动衰减的…………
图中这个测量条件也随意……


       别说“请教”,平等从容交流就好。

       电源线影响谐波在效率方面不如电路,但好处是安全便利。其实换机内线、电容、或者电位器,对声音的影响比电源线大多了,您会说换电源线调声的都是**吗?

       另外,我没说过cd机不产生或极少产生高次谐波,一点这方面的意思都没有。也没说过会产生很多。请不要先歪曲别人的意思,再来质疑。

       其他的,所谓“高频谐由电器产生后,就不会自动衰减”,这是您的推测还是教科书上看到的呢?其实我只说了“电磁波在空气中的传播速度接近光速,但在良导体中的传播速度比较慢,并且会快速衰减。”这句话您是否认同呢?请不要又改变我的原话。

       我的测试没有严格按照科研程序,也没有详细汇报全过程。因为只是得出一些基本数据供自己参考,有时间也和烧友分享一下。既不会发表论文,也不会申报项目。还请宽容些。或者您如果能做出更加严谨的试验,得出相反的结论,我一定会收回我的观点并采信于您。

      说实话,我觉得花时间打这些字毫无意义,没营养,浪费大家的时间。但不回复您不礼貌。


最后编辑镁声绕梁 最后编辑于 2015-11-07 21:46:58
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原帖由 wltdd 于 2015/11/7 20:20:00 发表
先让人说完话,再来提问交流比较好,请镁声兄继续!


        感谢兄的仗义。
       其实镁声认为大家随时可以发问交流的,但发问前最好认真看完对方的文字。如果要质疑,一定要看懂对方的意思,别曲解别夸大,不懂的领域先百度一下,这是起码的礼貌。
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    前面说了这么多,主要是为了得出一个结论:电源线插到器材之后,流过的不仅是50hz低频电流,更有很多高频电流。这些高频电流同样受“趋肤效应”(请自行百度)的影响。有了这个结论,后面可以开始谈谈银线的问题了。



    但既然答应了real兄,那就先把银线的事情放一下,谈谈黑胶唱盘电源线为什么也会影响声音。


    镁声测试电源线,为了避免频繁开关机,很多时候不关闭系统,直接把待测试的电源线插上就行了。哈哈,神奇吧?一端插在系统的空插座位上,另一端悬空,(这都行?!——这是一位老师教我的)。


    虽然这条线没有直接参与系统工作,但线的特性马上会在系统的声音中反映出来。(说到这里,镁声已经感觉很多朋友在找砖头了。)


    大家可以做个简单的试验:在自己的音响系统空的插座位插上条廉价的电脑线,听听声音是否立即变薄变蒙,(话说某些大厂电脑线素质也很好的);再换条银线插上去,声音是否有了银线的特性?改插双皇冠呢?大家不需要开脑放,只需要系统够一定档次,耳朵有一定的敏锐,区别很明显的。


    我知道real兄这次不会拍我了,因为回家一试验,就明白为啥唱盘电机线会影响声音了。至于其中的原理,说透的话真是需要打几千字了,后面有机会我会尽量说一下,或者有兴趣的烧友可以看看电磁学方面的书。
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原帖由 Real 于 2015/11/7 22:09:00 发表
再请教,究竟CD产生不产生高次谐波呢?


产生。
real兄,镁声对您有问必答,也请您回应一下镁声前面对您提的问题行吗?
——所谓“高频谐由电器产生后,就不会自动衰减”,这是您的推测还是教科书上看到的呢?其实我只说了“电磁波在空气中的传播速度接近光速,但在良导体中的传播速度比较慢,并且会快速衰减。”这句话您是否认同呢?
最后编辑镁声绕梁 最后编辑于 2015-11-07 23:02:50
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原帖由 Real 于 2015/11/7 23:01:00 发表
镁声开篇时说高频谐波原因是非线性负载引起的,所以才问下CD是否非线性负载,Lp是否非线性负载。


哈哈,我真是高估了您real兄!建议百度一下非线性负载吧。
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原帖由 Real 于 2015/11/7 23:39:00 发表
镁声在本帖提出高次谐波,电磁波,节点反射不同概念,用一个试验,加上想象推测。


        您说的太对了!
        折腾这么久,就为了这个结果吗?——其实我帖子一早就说得明明白白:“  50Hz的工频电流属于低频范畴,电磁场变化频率较低,电磁辐射水平也较低,但2000Hz以上的谐波,就会引发不可忽视的电磁辐射。加上器材工作时内部电路产生的高频电磁波,一起在电源线导体的约束下传输、震荡。”
    
    这句话您没看懂吗?
    我打的字都是字典上的,专业知识都是教科书上的,一些图表是网上搜来的,某些结论是自己推测的。——我们地球人不都是这么写帖子么?
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最后编辑镁声绕梁 最后编辑于 2015-11-08 20:40:42
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