黑胶唱机的构造及常见问题(上篇)

关中人

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唱片的构造
1887年爱美尔．白莲娜（Emile Berliner）设计出一种供留声机使用的薄形录音圆盘，取代了爱迪生（Thomas Alva Edison）在十年前发明的管状录音圆筒而风行于世，从此诞生了唱片这个名副其实的称呼。
唱片是人类历史上最早用来贮存声音信号的物体，它用尖刀刻纹的方法记录声音，称为机械录音。早年的唱片在录制时，音乐家们面朝大喇叭筒使劲的表演，让声音灌进筒里，传给筒底的金属振膜，膜上的刻纹刀受到声波的驱动，随着振幅的变化在旋转着的蜡盘或蜡筒上留上弯弯曲曲的纹槽，因而有人把这个过程十分形象地叫做灌唱盘。声音信号被记录到蜡盘上以后，经过真空镀膜和电铸等工艺制成金属模版，再用它压制出千万张塑料唱片，这样的产品算是最原始的直刻唱片，直刻的意思表示声槽是由声源直接刻录而成。
自从出现电子管后，唱片的生产也实现了电气化，刻纹刀改为电动式的结构，新式的录音胶片淘汰了昔日的蜡盘，演员可以在传声器前轻松愉快的献艺。声频电流经过电子管的放大再去驱动刻纹刀，在胶片上雕出精密的纹槽，从而使唱片的音质有了明显的改善。声音信号虽经历了声→电→机械的转换过程，但记录的毕竟是声源的第一手材料，所以仍然算是直刻唱片。
由于磁性录音技术的日益发展，唱片厂放弃沿用多年的直刻工艺，改用磁带先将声源录下，然后从磁带放音再翻刻到胶片上去，因此刻纹机又被唤做翻片机，尽管这种作法有利于节目的加工和保存，但却使唱片的电声性能受到磁带本身品质的先天性限制，实际上唱片成了磁带节目的复制品。
: |# `% _4 q; b6 p5 A7 c( }现代化唱片刻纹设备在技术上是相当先进的，频率特性、信噪比、失真度、动态范围和串音等主要技术指标与磁带录音机相比均有过之而无不及。为使唱片的这些优点能充分发挥，许多国家都很重视直刻唱片的研制，经常有保真度很高的名牌唱片供应，深受广大声频爱好者和专业人员的欢迎。
刻录唱片原版时，加热到一定温度的刻纹刀在胶片的表面一边振动、一边雕削着胶膜，根据刀杆振动的方向可将声槽分为纵向和横向两种制式。纵向刻纹是留声机初创期的主要制式，现除玩具唱片外已不在使用，横向刻纹成了单声道唱片唯一的制式。由于刻纹刀尖端的断面近似地呈三角形，因此无论纵向或横向制式，刻出的都是宽窄不匀的声槽。
6 G( ]" Z: X2 L$ i# L声槽剖面呈V字形，相邻两槽的间距（俗称陆地）不能 太窄，否则要串音。唱片表面每厘米径向长度内所刻录的声槽数目称为声槽密度。声槽左右两壁的夹角叫包含角，通常在90°左右；槽的宽度与深度不仅取决于刻录时的入刀深浅，也跟声音信号的变化有关。老式唱片声槽密度低，槽口较宽，故称粗纹唱片（Coarsegroove record；Standard play）,因噪声大，放唱时间短，近年来已不多见；密纹唱片（Microgreove record；Long-playing record）的声槽较细密，最窄的宽度仅1/20mm，但它噪声小，保真度好和放唱时间长。
  J0 N7 `: u$ t6 [( ?2 P! |3 u立体声唱片是在一个声槽里同时记录两个声道的信号，一般把左声道的信号刻录在声槽的内侧一壁，右声道则刻于外侧一壁。每个声道的刻录方向皆垂直于各自的壁面，并与刻纹刀的中心线保持45°的关系，故称为45°/45°制式。
1 h2 [6 [0 U* z刻录声槽颇似犁地开沟，刀杆与胶片表面常保持一定的倾斜度，衡量的方法是：在刀杆活动支点和刀尖之间作出一条联线，该直线与胶片平面的夹角称为垂直刻录角。这个角究竟多大为宜，若干年来未曾统一过，直到70年代后期国际上才明文规定以20±5°为标准。由于立体声唱片的声槽里含有较多的纵向成份，因而选择最佳的垂直刻录角对降低失真、改善音质具有十分重要的意义。
唱片纹槽是一根连续不断的阿基米德螺线，由外至内依次为：引入槽、声槽、引出槽和终止槽。引入槽的螺距很宽，放唱时，唱片由这里开始导入声槽；相邻的节目之间夹有历时3、4秒钟的无声槽，称为过度槽，螺距也较宽，令人明显易辩；声槽的末尾和引出槽衔接，唱针经此滑行至终止槽；终止槽是一个闭合的圆环，防止唱针继续向内滑移而划伤片芯。片芯上印有节目内容、转速以及立体声/单声道的识别标记等，片芯当中的圆孔有7.24mm和38.20mm两种直径，后者多用于自动换片的唱机。
唱片有16、33、45、78 R.P.M.（转/分）四种标称转速，外径也有175、200、250、300mm四种标称转速，外径也有175、200、250、300mm四种通用尺寸，不同的转速和尺寸各有其主要用途。
唱片原以虫胶为主要原料，因质脆易裂，现改用氯乙烯-乙酸乙烯共聚树脂为主要成分，质地硬中带韧，性能经久不变，唱片电声技术指标亦大为提高。
) @9 V1 `' I1 M/ ~5 F# t  c唱片常用制造工艺有两种：（1）压纹法，将已压成一定厚度的塑料薄片烘软，在施加压力的模板下成型。它主要用于生产薄膜唱片，片厚常在0.5mm以下；这种唱片最薄的仅有0.15mm，也能双面放唱，可供装订在期刊里。（2）塑纹法，把熔融的塑料置于施加压力的模腔内成型，产品多系密纹唱片，声槽部分的厚度为0.6～1.2mm。
+ c4 b' z4 |0 W唱片不仅易用机械方法大量复制（如薄膜唱片每分钟可生产20～30张，复制速度与节目长短无关）。而且唱片重放节目中的某段内容极为简捷，还有耐久贮，耐辐射，不怕强磁场的侵袭等优点。一百多年来，唱片为人类保存了大量珍贵的声音档案，历经创新改革，迄今为止，仍然是家用电唱设备中保真度最好的节目源。

  ]7 ?; e4 t" q' r+ R. h1 ]  s唱头与唱针
唱头基本上分两大类型，输出电压跟针尖振动速度成正比者称速度型，跟振动的幅度成正比者称幅度型。唱头是将唱针的机械振动转变成电信号的换能器，由于换能方法多，两类唱头都有多种多样的实用形式。最常见的动铁式、动磁式和动圈式三种唱头都是利用电磁感应而获得感生电动势的，高级的光电式唱头和普及的陶瓷式唱头虽然发电原理互不相同，但均属于幅度型唱头。
9 g; O3 c0 q* I动铁式（Moving Iron缩写为MI）唱头在针杆尾端镶有小块纯铁作振动子，纯铁位置处在磁路空气隙中，当针尖在声槽纹路里运行时，纯铁也在空气隙中不停地运动，从而改变了磁路内的磁阻，使绕在磁铁极靴上的线圈产生感应电压。动铁式唱头的振动系统质地轻盈，机械阻抗能做得很小，有利于电声技术指标的提高。
动磁式（Moving Magnet缩写为MM）唱头的振动子是一小块位于磁路空气隙中的磁钢，极靴采用高导磁材料制成，上绕线圈，当磁钢随唱针运动时，磁路的磁通量也随之变化，线圈便出现感应电压。
动圈式（Moving Coil缩写为MC）唱头的针杆上装有两组置于磁场中的线圈，受到针尖牵动的线圈因切割磁力线而产生感应电动势。因线圈本身即振动系统的组成部分，故其体积和重量应尽可能做得纤巧，线圈匝数一般绕得不多，故输出电压大都很低。
光电式（Photoelectric缩写为PE）唱头的针杆上装有一块极其轻薄的遮光片，当针尖在针槽里运行时，位于微型灯泡和光敏器件之间的遮光片亦随之不停地运动，由于光通量的变化而使光敏器件输出相应的电信号。
陶瓷式（Piezoelectric ceramic）唱头的换能器用具有压电效应的陶瓷材料制成。该唱头工艺简单，价格不高，但所需针压较大，对唱盘使用寿命不利。
唱头在正常工作状态下，必须让针尖对声槽保持一定的压力，叫做针压。针压过重会加速针尖和声槽的磨损；过轻则导致唱头循迹不佳，此时非但放声失真，且易使唱针出现跳槽现象。针尖与声槽两壁维持良好接触所需的最小针压称为唱头的循迹能力，是衡量唱头性能好坏的一项很重要的参考条件。
! P6 Z& }7 U  f6 `" w唱头使用时应稳固地安装在唱臂上，有吊装式、直插式和整体式三种安装方式。其中吊装式是广泛使用的一种传统式样。无论哪种类型的唱头都必须端端正正的装在唱臂上，借助专用的校验卡片可由目测来检查。
唱片上记载的全部信息都蕴藏在声槽里，为了获取高保真的声音信号，唱针是首当其冲的重要元件。
唱针由针尖和针杆组成，针尖在声槽里循着纹路的轨迹运行，随之引起的机械振动由针杆传递给换能装置而转变为相应的电信号，经过放声设备再现出声音的原貌。
针尖的上半部通常做成圆柱或方柱形，尖端位于下方，整个体积比一粒芝麻还要小。按照尖端的形状又分为球面、橄圆和大接触面三种。
球面针尖的下端是一个圆锥体，锥顶呈半球面。椭圆针尖的水平截面呈椭圆形，跟声槽两壁接触处的曲率半径相当小，形状好似刻纹刀，在循迹过程中的随纹失真要比球面针尖小得多。大接触面针尖的接触半径更小，只有椭圆针尖的一半，但增加了与声槽壁面纵向接触的长度，针尖两侧扁薄呈翼状，形状更似刻纹刀；这种针尖不仅能改善针尖与唱片互相磨损的现象，且可减少噪声，降低失真，使重放时的频响扩展到50kHz附近，还同时提高了声道分隔度。
现代唱针的针尖几乎都是用钻石做原料，经过精密的琢磨而制成。钻石是当今世界上最硬的物质，具有很强的耐磨性，是制作针尖极其理想的材料，钻石针尖的平均使用寿命长达1000小时以上。
针尖牢固的镶嵌在针杆的前端。针杆是唱头振动系统中的重要元件，既要刚性好又要分量轻，一般选用杨氏模量较大而密度较低的材料制作，铝合金管和铍合金管都是普通唱头常用的针杆材料。
从前唱头的针杆大都从头到尾是同样粗细的圆管，后改用异型管材，截面有鸡心形、元宝形等式样，杆身也改为前瘦后肥的圆锥状。还有采用两种金属套叠的复合管材或在管芯塞入半截实心棒材的针杆，刚性大为增强。
针尖是唱头的易损零件，除因＃作不慎引起损伤外，使用的针压过重、粗制滥造的劣质唱片及抖晃严重的唱盘都会缩短针尖的寿命，其中最主要的因素是针压。
磨秃了的针尖由于曲率半径变大，对声槽里高频信号的循迹能力减退，若在聆听过程中感到高音逐渐差劲，声音越来越闷，说明针尖的磨损程度已每况愈下，需及时更新。
' Y( D' }# y1 w7 A; ?$ }针尖和针杆在制造时已牢固结在一起，多数厂家提供的备份唱针通常是将整个振动系统一道撤换，动铁式和动磁式唱头的唱针卸下、换上都很方便，动圈式唱头结构较复杂，以交原厂更换为妥。
吊装式唱头上的两颗紧固螺钉旋得太紧或太松都会影响音质，在缺少专用工具时可凭手感来安装，方法是先把螺钉全都拧到不能再紧为止，然后再将两边均回松1/5圈即可。旋紧时应一步步地使左、右两颗螺钉同时收紧，切不可先拧紧一边再去拧另一边。
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动磁、动铁、动圈唱头各有什么优、缺点?
2 J$ D( r. |; `) w$ ?( W以前，大家一提到唱头，就非用动圈唱头不可。一方面它比较贵；另一方面大家认为它比较好。而到现在，市面上所能看到的几乎都是动圈唱头。动圈唱头一定就比其他二种唱头好吗？每一种唱头都有它先天性的优点与缺点；也因此有其先天上不同的音质、音色表现。动圈唱头的优点在于线圈很小，而且是串在针杆上，直接感受到针尖传来的振动，所以拾取到的声音细节很多。然而，也因为线圈串在针杆上，使得针杆的质量很大，以至于影响循轨能力。此外，动圈唱头必须再加一级放大或是用升压器升压，因此也衍生出一些问题。有些动圈唱头还容易有高频过于强调的缺点。再来，昂贵的售价也是其缺点之一。然而，对于LP迷而言，贵恐怕不是缺点，反而是某种品味的表徵。虽然动圈唱头有解析力强、高频响应佳、细节多的优点，但是动磁与动铁唱头的循轨能力好过动圈唱头很多也是不争的事实。一个制造精良的动磁或动铁唱头，在音质音色上的表现并不会输给动圈唱头。这也是许多LP迷会衷情于Shure、Grado Signature系列唱头的原因。

! C4 Y9 H8 ~% f! E! ^! i4 ^为什么动圈唱头有高输出、低输出之分？
( Z. j# E$ _- U6 h2 r一般而言，动圈唱头里的线圈数绕得越少，输出就越低；绕得越多，输出就越高。动圈唱头的输出电压多在0.2-0.5mV之间，这是典型的低输出。然而，还有些动圈唱头的输出高达2-5mV，这就是高输出动圈唱头。还有一种是更低的输出，大约都在0.1mV以下，这也算是低输出。低输出动圈唱头当然要接升压器或动圈唱头放大器，高输出动圈唱头则与动磁唱头一样，不须另外加一级放大。
* Z9 {7 k) f) ]+ w这样说来，高输出动圈唱头比较划算,假若以不需要另加一级放大的观点来看，它的确是比较划算，也避免了多一级放大的音染。然而，由于它的针杆上面绕了太重的线圈，因此循轨能力大受影响。算起来，它也不一定比较划算。
; I7 J) T7 J- s. f/ U' g5 l; `升压器或唱头放大器的放大倍数要多少才适合?
这要看所使用的动圈唱头输出电压是多少而定。如果是0.2-0.5mV，则大约只需要10-20倍的放大就够。如果是0.1mV以下，则要有30一50倍的放大倍数。要知道，放大倍数并不是越大越好，而是刚刚好就好。因为过大的放大倍数会带来电源干扰（哼声）与杂音的问题。
接上升压器或动圈唱头放大器之后有哼声怎么办？
这是很常见的现象，解决办法有二。一是将升压器或放大器远离电源；二是升压器或唱头放大器的放置方向要与其它电源成垂直方向。如果这样做了之后还是有哼声，就是唱盘或唱臂的接地没有真的接到升压器、动圈放大器上。此时应该仔细的检查整个唱盘系统地线是否都连接起来。
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9 ?. {# t, q; N2 Q& H& O( s为什么动圈唱头要注重阻抗匹配？
动圈唱头由于所绕的线圈数少，电感的影响也就小。同样的，也由于线圈数少，阻抗很低，所以与后一级在阻抗的匹配上就显得很重要。一般低输出动圈唱头的阻抗大约在3一10Ω之间，假若下一级连接的是升压器（以线圈绕制），则升压器的输入阻抗最好要接近唱头的输出阻抗。假若下一级连接的是唱头放大器（以电子线路为之），一般的输入阻抗多定在100Ω。在此处，输出阻抗要低、输入阻抗要高的搭配原则仍然管用。换句话说，假设唱头的输出阻抗为3Ω，最好就搭配3Ω的升压器。如果搭配更高的阻抗，会使高频更突出一些。假设唱头输出阻抗为40Ω，而搭配的升压器输入阻抗只有3Ω时，高频会有明显的衰减。
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唱头要不要像录音头一样消磁呢？
: d5 d  j! S" T+ z6 b1 L5 S几乎只要是磁性的东西就会有磁性残留的问题，这有点像充电电池充久了容量减少一般，唱头唱久了也会有磁化的问题。
$ j" _: L7 {0 y, y7 m针尖要如何保养呢？
0 S. g5 \: z/ r- A. a  P9 P针尖的保养最重要的就是去除沾在针尖上的污垢，清除的方式可以用刷子沾一点非酒精类的液体擦拭针尖。擦拭时要注意顺着针杆的方向朝自己刷来，千万不可反方向擦拭，否则很容易将针杆折断。不能用酒精擦拭，会将针尖与针杆黏胶溶解。

) i0 X7 U0 q0 N" z唱臂
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唱片上的声槽是一根连续不断的阿基米德螺线，由于螺距很紧，可以近似地看成是若干个套叠在一起的同心圆。唱片的半径跟每个同心圆都有交点，通过这些交点可以作出若干条相互平行的切线。灌唱片时，刻纹头水平方向的轴线始终跟这些切线保持平行，因此，朝着圆心自外向内移动的刻纹刀轨迹必然是与半径吻合的一根直线。播放唱片时，唱头上针尖的运行轨迹也应该是与之相符的一根直线，针尖无论处在轨迹上哪一点，唱头水平方向的轴线都应该跟这一点的切线相重合，这是理论上的最佳循迹状态。
用以固有唱头并使针尖能在适当压力下正确循迹的装置称为唱臂（Tonearm）。唱臂分横行式和旋转式两种。横行式唱臂在移动时，针尖的轨迹是一条沿着径向伸展的直线，而旋转式唱臂上的针尖却是走着一条弧线。
* d4 B6 g3 l3 ^7 o3 b$ L6 s, V旋转式唱臂工作时绕着一个固定的支点转动，位于唱臂前端的针尖移动时的轨迹是一段圆弧，从而使唱头里针杆的水平振动方向跟声槽的水平刻录方向大不一样，形成水平循迹误差（Horizontal tracking error），由此而引起的音质劣化现象叫做水平循迹误差失真，导致这种失真的根本原因是唱片录、放轨迹形状上的分歧。
) s2 ^0 [/ J+ V: R# r从唱臂的支点到针尖画一根直线，该线与针尖所在部位的声槽切线之间夹角称为水平循迹误差角（见图），这个角度越小，唱片播放时的失真也越小。
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