Thursday, March 23, 2023

氣浮唱臂的基本原理與分類

 黑膠曾經還是主流媒體的1980年代之前,氣浮正切臂並不多見。由於精密加工業的進步,在黑膠復興的今日,氣浮唱臂在市面上變得比較常出現。氣浮臂的基本工作原理其實相當簡單,就是用壓縮空氣維持固定間隙內的空氣薄層,取代一般軸承的滾珠或刀鋒等,讓唱臂可動部分懸浮其上。播放時讓唱臂與唱頭可以隨著唱片溝槽的帶動,上下且內外自由移動,而且重點在於臂身運動時不會形成固態介質之間的摩擦。但要維持可動部分穩定懸浮,而且在氣體進出流動與唱臂移動時不致引發機械性質的變化,就有相當程度的挑戰性。還有像是壓縮空氣的來源,其壓力穩定度與氣體純淨度等因素,都會影響到氣浮軸承的性能表現。而唱頭輸出訊號線或某些設計裡提供壓縮空氣的氣管,也是會造成干擾運作的主要顧慮。此外還有慣性質量的考量,與一般支點臂不同,在後面會詳細討論。

目前看到的氣浮唱臂,其工作方式大致可以分成三大類型。最常見的是像ForsellLondon ReferenceThe Cartridge Man),Air TangentZorin的設計。如圖1London Reference的軸承,圖2Zorin。進氣是在固定,有微小氣孔的圓管,可動部分的套筒浮在圓管之上。這類的氣浮軸承,性質上大多屬於壓力較低,氣流量較高的設計。尤其是Zorin,幫浦的出氣量高達每分鐘20公升之多。這類設計的好處是構造簡單,而且可動部分可以做得相當輕盈。但是氣流量高而壓力低,空氣的進出容易形成擾流現象。而氣孔與氣孔之間的空隙,可能造成壓力的不穩,加上移動的臂身輕,播放時要維持穩定運作是設計師要克服的挑戰。

第二類氣浮臂例如Versa DynamicKuzma(如圖3)等,進氣位置是在可動部分,所以可動部分除了訊號輸出線,還要有供氣管與之連接。這類多半屬於壓力高,氣流量較低的設計。高壓的氣浮軸承剛性高且壓力較穩定,會有其音質上的好處,但加工上需要較高的精密度,搭配使用的供氣幫浦的規格也較高。而且由於氣管是附著於可動部分,再加上輸出訊號線,可能會對播放時的臂身形成較多干擾。

第三類像是ET2唱臂,壓縮空氣進入的是固定部分環繞在外,軸承可動部分反而是金屬長形圓管。這類氣浮軸承內的壓力會比第一類的高一些,而氣浮軸承的面積大且包覆完整,運動時比較不會像其它有出氣孔的設計,在孔與孔之間有壓力的起伏,動作時會較穩定。但是這樣的軸承,可動部分必須做成Z字形,比較複雜,且可動部分的質量可能會比較高。

就像所有的工程問題,這些不同的設計,都各有其先天的優缺點必須去面對克服。使用者也要在理解其原理後,讓它的優點發揮,且盡量規避其缺點。