что такое эффективная площадь динамика

Видео:Коаксиалы Morel. Как считать эффективную площадь диффузора?Скачать

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Самыми основными параметрами динамической головки, по которым можно рассчитать и изготовить акустическое оформление (проще говоря – ящик) являются:

1. резонансная частота Fs (Гц)
2. эквивалентный объем Vas (л)
3. полная добротность Qts
4. сопротивление постоянному току Re (Ом)

Для более серьезного подхода понадобится:

1. механическая добротность Qms
2. электрическая добротность Qes
3. площадь диффузора Sd (м 2 ) или его диаметр D (см)
4. чувствительность SPL (дБ)
5. индуктивность Le (Гн)
6. импеданс Z (Ом)
7. пиковая мощность Pe (Вт)
8. масса подвижной системы Mms (г)
9. относительная жесткость Cms (метров/ньютон)
10. механическое сопротивление Rms (кг/сек)
11. двигательная мощность BL

Основным измерением является нахождение Z-кривой на частоте резонанса, которую можно измерить, собрав следующее оборудование:

1. вольтметр;
2. генератор сигналов звуковой частоты;
3. мощный (5 Вт) резистор сопротивлением 1 кОм;
4. точный (±1%) резистор сопротивлением 10 Ом;

Большинство генераторов имеют собственную шкалу частоты, но если такой нет, то понадобится еще и частотомер, включенный параллельно на выходе генератора. Вместо генератора можно использовать звуковую плату компьютера и программу с генератором.

Для начала необходимо откалибровать вольтметр. Для этого вместо динамика подсоединяется сопротивление 10 Ом и подбором напряжения, выдаваемого генератором, надо добиться напряжения 0,01 В. Если резистор другого номинала, то напряжение должно соответствовать 1/1000 номинала сопротивления в [Ом]. Например для калибровочного сопротивления 4 Ом напряжение должно быть 0,004 В. После калибровки регулировать выходное напряжение генератора НЕЛЬЗЯ до окончания всех измерений. Измеряемый динамик при этом и всех последующих измерениях должен находиться в свободном пространстве.

Re – сопротивление динамика по постоянному току (Ом)

Подсоединив вместо калибровочного сопротивления динамик и выставив на генераторе частоту, близкую к 0 Гц, мы можем определить его сопротивление постоянному току – Re. Им будет являться показание вольтметра, умноженное на 1000. Впрочем, Re можно замерить и непосредственно омметром.

Fs – частота основного резонанса (Гц)

Резонансная частота динамика находится по пику его импеданса (Z-характеристике). Для ее нахождения плавно изменяйте частоту генератора и смотрите на показания вольтметра. Та частота, на которой напряжение на вольтметре будет максимальным (дальнейшее изменение частоты будет приводить к падению напряжения) и будет являться частотой основного резонанса для этого динамика. Показания вольтметра, умноженные на 1000, дадут сопротивление динамика на резонансной частоте Rmax. Получив похожую кривую импеданса, можно рассчитать остальные параметры.

Ro и Rx – промежуточные сопротивления для последующих расчетов (Ом)

Rx важный параметр, его можно рассчитать по двум формулам. В любом случае, значение Rx должно быть одинаковым:

Rmax – максимальное сопротивление (сопротивление на частоте резонанса);
Re – сопротивление динамика (измеряем точным тестером или на частоте 0 Гц).

Qms – механическая добротность

Fs – частота основного резонанса, найдена ранее;
Ro – промежуточное сопротивление, найдено ранее.
F₁ – первая частота на Z-кривой по уровню Rx;
F₂ – вторая частота на Z-кривой по уровню Rx.

Частоты F₁ и F₂ – это частоты, при которых сопротивление динамика равно Rx. Поскольку Rx всегда меньше Rmax, то и частот будет две – одна меньше Fs, а другая больше. Проверить результаты расчетов можно по следующей формуле:

Если расчетный результат отличается от найденного ранее больше, чем на 1 Гц, то нужно повторить все сначала и более аккуратно.

Qes – электрическая добротность

Qts – полная добротность

Мы нашли и рассчитали основные параметры, по которым можем сделать некоторые выводы:

1. Если резонансная частота динамика выше 50 Гц, то он имеет право претендовать на работу в лучшем случае как мидбас. О сабвуфере на таком динамике можно сразу забыть.
2. Если резонансная частота динамика выше 100 Гц, то это вообще не низкочастотник. Можете использовать его для воспроизведения средних частот в трехполосных системах.
3. Если соотношение Fs/Qts у динамика составляет менее 50-ти, то этот динамик предназначен для работы исключительно в закрытых ящиках. Если больше 100 – исключительно для работы с фазоинвертором или в бандпассах. Если же значение находится в промежутке между 50 и 100, то тут нужно внимательно смотреть и на другие параметры – к какому типу акустического оформления динамик тяготеет. Лучше всего для этого использовать специальные компьютерные программы, способные смоделировать в графическом виде акустическую отдачу такого динамика в разном акустическом оформлении. Но при этом не обойтись без других, не менее важных параметров – Vas, Sd, Cms и L.

Sd – эффективная излучающая поверхность диффузора (м 2 )

П – число “пи” математическая постоянная, равная 3,14;
r – радиус, в данном случае половина расстояния от середины ширины резинового подвеса одной стороны до середины резинового подвеса противоположной. Это связано с тем, что половина ширины резинового подвеса также является излучающей поверхностью. Обратите внимание что единица измерения этой площади – квадратные метры. Соответственно и радиус нужно в нее подставлять в метрах.

L – индуктивность катушки динамика (Гн)

Для этого нужны результаты одного из отсчетов из самого первого теста. Понадобится импеданс (полное сопротивление) звуковой катушки на частоте около 1000 Гц. Поскольку реактивная составляющая (XL) отстоит от активной Re на угол 90°, то можно воспользоваться теоремой Пифагора:

Поскольку Z (импеданс катушки на определенной частоте) и Re (сопротивление катушки по постоянному току) известны, то формула преобразуется к:

Z – сопротивление динамика на частоте 1000 Гц;
Re – сопротивление динамика (измеряем точным тестером или на частоте 0 Гц).

Найдя реактивное сопротивление X_L на частоте F можно рассчитать и саму индуктивность по формуле:

X_L – реактивное сопротивление, найденное оп предыдущей формуле;
П – число “пи” математическая постоянная, равная 3,14;
F – частота, на которой определяем индуктивность, обычно 1000 Гц.

Vas – эквивалентный объем

В домашних условиях проще использовать два метода определения эквивалентного объема динамкиа: метод “добавочной массы” и метод “добавочного объема”. Первый из них требует из материалов несколько грузиков известного веса. Можно использовать набор грузиков от аптечных весов или воспользоваться старыми медными монетками 1,2,3 и 5 копеек, поскольку вес такой монетки в граммах соответствует номиналу. Второй метод требует наличия герметичного ящика заранее известного объема с соответствующим отверстием под динамик.

Vas – метод добавочной массы

Для начала нужно равномерно нагрузить диффузор грузом и вновь измерить его резонансную частоту, записав ее как F’s. Она должна быть ниже, чем Fs. Лучше если новая резонансная частота будет меньше на 30-50%. Масса груза берется приблизительно 10 граммов на каждый дюйм диаметра диффузора. Т.е. для 12″ головки нужен груз массой около 120 граммов.

Cms – относительная жесткость на основе полученных результатов:

П – число “пи” математическая постоянная, равная 3,14;
Fs – резонансная частота без оформления, рассчитана выше (Гц);
F’s – резонансная частота без оформления с грузом (Гц);
M – масса в груза (кг).

Исходя из полученных результатов Vas рассчитывается по формуле (м 3 ):

Vas – метод добавочного объема

Для этого понадобится герметичный закрытый ящик с нужным отверстием под измеряемый динамик. Крепим динамик магнитом наружу. Объем ящика обозначен как Vb. Затем нужно произвести измерения Fс (резонансной частоты динамика в закрытом ящике) и, соответственно, вычислить Qmc, Qec и Qtc. Методика измерения полностью аналогична описанной выше динамика без оформления, рисуем такую же Z-кривую. Затем находится эквивалентный объем по формуле:

Vb – объем закрытого ящика;
Fс – резонансная частота динамика в ящике;
Qec – электрическая добротность динамика в ящике;
Fs – резонансная частота динамика без оформления;
Qes – электрическая добротность динамика без оформления.

Практически с теми же результатами можно использовать и более простую формулу:

Vb – объем закрытого ящика;
Fс – резонансная частота динамика в ящике;
Fs – резонансная частота динамика без оформления;

Полученных в результате всех этих измерений данных достаточно для дальнейшего расчета акустического оформления низкочастотного звена достаточно высокого класса. Приведенная выше методика действенна только для измерения параметров динамиков с резонансными частотами ниже 100 Гц, на более высоких частотах погрешность возрастает.

Видео:Закон БернуллиСкачать

Что такое эффективная площадь динамика

СТАЦИОНАРНЫЙ РУПОРНЫЙ САБВУФЕР

Что такое параметры T/S (Тиэля Смола) и как они помогут мне выбрать самый подходящий для моих условий динамик.
И так что же кроется за параметрами Тиэля Смола. Для начала я дам вам описание самых распространенных (полезных) параметров T/S (Тиэля Смола), а ниже объясню как вы сможете их использовать для выбора самого подходящего динамика для вашей аккустической системы. Объяснение будет постым, я не буду вникать в математические и механические нюансы данных параметиров, что бы все было понятно даже новичку.

fs: Driver free air resonance.
fs: основной резонанс динамической головки (так же еще называют резонанс в открытом воздухе -без оформления

Можно сказать что это условия при которых все дижущиеся части динамической системы синхронизированы итли входят в резонанс. Резонанс довольно сложно объяснить, проще понять это явление если попросту сказать что очень тяжело получить с помощью динамика частоту ниже частоты его осоновного резонанса.

К примеру грубо говоря динамик с частотой основного резонанса (fs: Driver free air resonance) = 60 Hz (Гц), не будет воспроизводить частоту в 35 Hz (Гц) очень хорошо.

Динамик же с частотой основного резонанса (fs: Driver free air resonance) = 32 Hz (Гц), будет воспроизводить частоту в 35 Hz (Гц) довольно уверенно, если ваше акустическое оформление будет настроено на воспроизведение столь нихких частот. Эти два обяснения очень хорошо подходят для выбора динамика для оформления ФИ (фазинвертер), ЗЯ (Закрытый Ящик) и band-pass (банд пасс). В случае рупорного сабвуфера этот параметр не столь критичен, так как там динамик скорее используется как поршень, а частоту создает само оформление сабвуфера в виде рупора.

Qts: Driver total Q.
Qts: Общая добротность динамика

Иногда в этом параметре опускается буква Q, так как Это сокращение слова (качество — добротность). Итак Qts это общая добротность динамика, которая включает в себя електрическую и механическую добротность. Qts — дает нам понять, насколько сильна моторная (магнитная) система динамика. Динамики с малой общей добротностью системы (около 0,20( будут иметь большой магнит и смогут двигать диффузор динамика с большой силой. Это делается для тугих (жестких) динамиков. Динамик с Qts = 0,45 будут иметь меньший магнит и соответственно меньшую силу для движения диффузора. Таким образом низкое значение Qts дает сильный (жесткий, плотный) и острый звук, но с малым весом или низким басом и большим Qts получается протяжный и сильный звук который дает вам очень много низкочастотного давления. Остерегайтесь динамиков с большим Qts, более 0,6. Для нормальной работы таких динамиков вам потребуются огромные аккустические оформления (короба), так как с нормальными (реально разумными) размерами акустического оформления вы не получите от этих динамиков много басовой составляющей. Такие динамики лучше использовать в задней олке вашего авто, где они получат много свободного пространства за своей спиной.

Qms: Driver mechanical Q
Qms: Механическая добротность динамика

Qms — механическая добротность динамика, дает представление о всех механических параметрах динамика вместе. Это выражение контроля создаваемого жесткостью подвеса.

Qts (общая добротность динамика) состоит из електрической добротно Q (Qes) и механической добротности Q (Qms)

Рассчитать Qts можно как 1/Qts = 1/Qes + 1/Qms

Qms рассчитывается как

Fs sqrt(Rc)
Qms = ——————-
f2 — f1
Динамик с большой мехнической добротностью Qms может играть более открыто, чище и иметь больший динамический диапазон. Потому что такие динамики будут иметь меньшие потери. Резиновый круговой подвес более гибкий, бумажный подвес, который является частью дииффузора более конструктивен, они имеют больший воздушный поток и обычно соответственно большую чувствительность. Таким образом механическая добротность очень хороший индикатор енергетического запаса динамика.

Qts это всего лишь произведение Qes и Qms и понимания что означают эти величины, очень важно при конструировании акустических систем.
Qts Vas и fs все что нужно для вычисления размеры вашего будущего акустического оформления (короба), со временем когда вы перейдете на более профессиональный уровень конструирования, такие величины как Qes и Qms станут для вас необходим условиям для последующей работы.

BL: Driver motor strength.
BL: Магнитная сила динамика

BL: Чем больше это значение тем сильнее мотор (магнитная система). Динамики с большим BL уровнем (30 и более) могут контролировать собственный диффузор очень четко. Обычно эти динамики имеют очень большие магниты и весят очень много. Примите на заметку что динамики с большим BL уровнемобычно имеют низкое значение Qts — общей добротности. Динамики с низким значением BL (20 и менее) контролируют свой диффузор менее жестко. Эти динамики не будут столь жесткими (тугими) как их собратья. Они будут в большинстве случаев иметь большое значение Qts (более 0,28). Я называю эти динамики — грязевые динамики, из за их протяжного и объемного баса с довольно плохой моментальной реакцией.

Vas: Volume of air equal to the driver compliance.
Vas: Эквивалентный объем динамика

Он дает понятие о том насколько тугой подвес у динамика. Значение дается в литрах или в кубических дюймах. Есть много параметров влияющих на Эквивалентный объем, так что мы не можем сказать что большое значение параметра Vas лучше. На еквивалентный обхем влияет подвес динамика, размер диффузора и даже температура воздуха. Это самый трудно определяемы параметр. Его значимость труднее всего оценить.

Mmd: Mass or weight of the speaker cone assembly.
Mmd: Масса или вес движущейся системы динамика

Выражает насколько тяжелый диффузор, катушка и другие движущиеся части. 18 дюймовый динамика с Mmd около 100 грамм будет иметь довольно легкий диффузор и будет более еффективен нежели динамики с более тяжелыми диффузорами. Лешкий диффузор двигается быстрее. Легкий диффузор так же имеет большой Qts, но не всегда. Это дает им приимущество в моментальной реакции чем легче диффузор, тем быстрее реакция, но слабый мотор динамика может повлиять на увеличени общей добротности динамика Qts, что компенсирует все приимущества лугкого диффузора. Динамики с Mmd более 200 грамм будут иметь тяжелые диффузоры. Они обычно менее продуктивны (имеют маленькую еффективность), имеют двойные корзины и низкий Qts. Динамики с тяжелыми диффузорами имеют более медленны звук, но не всегда имеют низкий Qts и большой BL. Сила мотора динамической системы может противодействовать весу тяжелого диффузора и давать быструю реакцию и большую еффективность. Не путайте Mmd и Mms. Mms это общий вес динамика в сборе. Некоторые программы хотят что бы вы ввели Mmd и по нему считают Mms, другие наоброт.

Sd: Effective driver radiating area.
Sd: Эффективная площадь диффузора динамика.

Дается в кавадратных сантиметрах. Обычно означает насколько велика область динамика которой он двигает воздух. Большие динамики соответственно имеют большую площадь, маленькие — маленькую. Стандартная площадь диффузора для динамика 18 дюймов — 1150 квадратных сантиметров, а 15 дюймовый динамик имеет площадь около 890 квадратных сантиметров. Правда глубина диффузора зачастую тоже берется в рассчет. Более глубокий диффузор даст большую площадь диффузора с тем же диаметром. Именно поэтому вы видите разные эффективные площади динамиков одинаковых по диаметру. Те которые имеют большую эффективную площадь обычно либо более глубокие либо имеют меньший подвес, что увеличивает их эффективную площадь.

xmax: The amount of voice coil overhang.
xmax: Сдвиг диффузора (звуквовй катушки) в миллиметрах

Отражает расстояние в миллиметрах которое проходит катушка, от самой дальней точки до самой нижней относительно магнита. Динамики с xmax 10 мм может двигать диффузор в два раза дальше чем динамик с xmax =5. Не путайте xmax с maximum excursion (максимальное выдвижение диффузора).
maximum excursion — максимальное выдвижение диффузора можно охарактеризовать двумя способами
1. выдвижение диффузора назад до момента пока катушка не упрется в магнит
2. выдвижение диффузора вперед до момента пока он не будет остановлен максимольно возможным выгибом подвеса.
xmax это расстояние которое может проходить катушка находясь в магнитном поле динамика. Нет никакого смысла выдвигать катушку за пределы магнитного поля динамика, потомучто за пределами поля катушка будет не под контролем мотора динамической системы.
Большее значение xmax означает что катушка может двигаться вперед и назад довольно далеко находясь все время под контролем мотора динамической системы (магнитного поля). Возьмите на заметку, что величина xmax в 5 мм означает что диффузор (катушка) может ходить на 5 мм вперед и на 5 мм назад находясь под контролем мотора динамической системы.

Vd: Displacement volume.
Vd: Сдвигающая громкость (дословно)

Эту величину часто используют те у кого большой аппетит к динамикам более 24 дюймов.Vd это Sd умноженое на xmax. Это величину можно представть как колличество воздуха которое сможет сдвинуть динамик за один проход. Я описал этот параметр ниже Sd и xmax именно потому что оба они включены в данную величину. В принципе для того что бы создать звуковое давление которое вам нужно, вы должны сдвитгать воздух, и чем ниже частота которую вы хотите воспроизвести тем больше воздуха вам прийдется сдвинуть. Вы можете это сделать большим диффузором, у которых больше эффективная площадь диффузора или вы можете это сделать меньшим динамиком которые могут двигаться туда и обратно на большее расстояние (имеют больший xmax). Итак 18 дюймовый динамик с эффективной площадью диффузора 1150 квадратных сантиметров и xmax 5 мм сможет сдвинуть 5750 кубических сантиметров воздуха за раз. Можно представить себе это как веер который имеет перед собой много воздуха, и когда вы быстро его сдвинете он направит этот воздух на вас, очень быстро и с постоянной ритмичностью — это и есть динамик. Теперь возьмем как пример динамик Precision Devices PD 1850, он имеет 11,25 мм xmax и эффективную площадь Sd равную 1150 квадратным сантиметрам. Его Vd будет равен 12 975 кубических сантиметров. Он толкает 12 975 кубических сантиметров воздуха на кого то, это намного больнее (сильнее) чем 5750 кубических сантиметров. Некоторые заметили что 12 975 кубиков практически вдвое больше нежели 5750, именно поэтому я предпочитаю работать с динамиками типа PD 1850. Сравнивать величины Vd очень полезно что бы понять сколько баса может воспроизвести динамик, а многие люди этого просто не знают.

no: Free air reference efficiency.
no: Продуктивность динамика в открытом воздухе (грубо говоря)

Дается величина в процентах. Я нашел ее более полезной чем чувствительность которую указывают разработчики. Многие величины чувствительности специально раздуты разработчиками, некоторые разработчики даже не указывают no, они лишь дают величину чувствительности. no — это чувствительность динамика до того как разработчики втулили его в короб и замеряли величины верные для этого динамика по их мнению. Для басовых динамиков no в 3,8% до 5% очень очень хороший показатель, динамик обычно при таких параметрах будет иметь чувствительность в 97,9 до 99 (dB)Дб. Наиболее часто динамики встречаются с no около 1,8 — 3,8% и эти динамики будут менее еффективны.А динамики с no = 1,8% будут давать чувствительность в 94,7 (dB)Дб а 3,8% — 97,9 (dB)Дб. Величины даются в 1W/1m (1 Ватт/1 метр). Как правило динамики с большим xmax имеют маленькую величину no. Потому что они имеют длинные катушки которые тяжелы для мотора динамика, что бы двигать их с такой чувствительностью. Поэтому вам прийдется дополнительно вложится в усилитель который раскачает такой динамик, либо взять динамик с большей чувствительностью и при этом сэкономить на усилителе. Вы никогда не получите Огромную мощь от динамика с малым xmax по сравнению с той что сможете выжать из динамика с большим xmax, но вы всегда получите максимум который возможен на данной мощности от динамика с большей чувствительностью с малым xmax. Если вы никогда не раскачиваете свои динамики серъезно тогда используйте чувствительные динамики, динамические головки с малой величиной xmax обычно економят вам деньги на приобритении самого динамика в первую очередь, а так же им нужны менее мощные усилители что бы получить все что возможно от такого рода динамиков. Вы такж получите приимущества от малого веса.
Если вы раскачиваете свои динамики серъезно и хотите максимальной отдачи от них в аккустических оформлениях (рассчитаных вами размеров), тогда вам нужно использовать динамики с длинными катушками и которые имеют большой ход диффузора. Тапк же вам потребуется серъезный бюджет на усилители, обычно требуется более килловата что бы дотянуть их до максимального вылета, сказывается недостаток чувствительности.
Если я имею 500 — 750 Ватт в запасе что бы дать на каждый динамика, тогда я буду использовать более чувствительные динамики, с маленьким xmax. Если вы в данном случае используете мало чувствительные динамики с большим xmax, вы не молучите столько мощности и я смогу создать куда более сильное звуковое давление с такими же динамиками с большей чувствительностью на тех же усилителях.

Если я буду иметь возможность пригрузить динамики 1000 Ватт каждый, я буду использовать менее чувствительные с большим ходом динамики. Таким образом вы получите больше мощности, однако и давить вам их придется сильнее.
Можно объяснить это все доходчиво таким образом.
Если у меня рядом есть клуб и в нем стоят усилители по 100 Ватт на канал и качаюь динамики по 15 дюймов в рупорном оформлении, которые просто таки поражают меня своим звуковым давлением. Если я куплю динамики 18 дюймов с длинным ходом диффузора (xmax = 10 мм) и подсоединю их к тем же усилителям по 100 Ватт я даже не услышу заработали 18 дюймовики или нет (хотя при покупке я наверно рассчитывал переорать 15-ки) .
Разница в том, что они имеют очень чувствительные динамики которые дают полную звуковую мощь на 100 Ваттах и они будут раскачаны до максимума, они никогда не смогут дать больше мощности, даже если я принесу в этот клуб усилители в 1500 Ватт. Но если я куплю 1500 Ватт усилители и подсоединю их к моим 18-кам я скорее всего подыму весь район вместе с клубом. Правда мне надо будет только 500 Ватт что бы получить еквивалентную звуковую мощь от моих динамиков,с той которую я слышу в клубе (при их 100 Ватовых усилителях).

Power compression
Потери мощности (перевод по смыслу)

Не параметр из линейки T/S (Тиэля Смола), но очень полезно оценить если параметр дается производителем. Дается он в dB (Дб), часто скрывается производителями. Величина отображает чувствительность которую динамик теряет в следствии нагрева катушки. Плохие динамики теряют 5 — 6 dB (Дб). Динамики получше около 3 — 5 dB (Дб) при максимальных нагрузках. Существует несколько динамиков имеющих Power compressio менее 3dB (Дб). JBL Заявляет 2,8 dB (Дб) для одного из своих динамиков 18 дюймов, и считает это рекордом. Смешно однако Precision Devices имеет 18 дюймовый динамик с величиной потерь равной 1.6 dB при максимальной нагрузке. Так что если у вас в наличии имеется драйвер PD 1850 — 600 watts и вы пустите столько же мощщи на динамик с потерями в 4,6 dB (Дб) динамик PD 1850 будет на 3 dB (Дб) громче. Именно поэтому я обращаю внимание на мелочи. PD 1850 3 dB (Дб) громче и сможет сдвинуть намного больше воздуха нежели многие другие динамики размером 18 дюймов.

Примите к сведению что вам придется оценить многие параметры и уже потом составить собственный окончательный список. Существеут еще много параметров о которых я вам могу поведать, однако мне бы пришлось углубиться в мир математики и физики и все это свелось бы к тому что многие из них объясняли бы все то же что я описал выше.
Вам действительно надо знать точные параметры fs, Qts и Vas что бы создать аккустическое оформление, другие же параметры просто дададут вам точное представление о том как этот динамик будет работать в данном оформлении. Эти три параметра fs, Qts и Vas будут наиболее полезны они подскажут вам как наиболее рационально использовать динамик.
Если вам нужен динамик для рупора, правильный рупор с длинной более 1,8 метра, проверьте что динамик имеет Qts настолько маленькое насколько это возможно и самый сильный магнит который вы сможете найти. Параметр силы магнита дается в BL, поэтому чем он больше тем лучше. Так что не пихайте динамик с Qts = 0,48 и BL = 17 в рупор. Он не сможет двигать воздух в рупоре и просто разрушится если вы будете подавать на него большую мощность в течении длительного периода времени. Эти динамики с большим Qts просто таки просятся в вентилируемые боксы (как то ФИ — фазоинвертер). Если ваш динамик с Qts = 0.48 и Vas = 290 и Fs=35 тогда оптимальное решенире для него в виде ФИ будет объемом в 400 литров, это очень большой короб, но мы говорили выше что чем больше Qts тем больше короб нам нужен. Если мы оставим Vas и fs такими же, и уменьшим Qts до 0,35 тогда оптимальный размер будет 139 литров, что намного меньше. Так что для оформлений типа ФИ подоходят динамики с Qts’s 0.28 — 0.45. Динамики с Qts’s менее 0,28 будут чудесно работать в рупорах. Для параметров более 0,45 вы будете иметь огромные короба, в этом случае лучше всего устанавливать эти динамики в заднюю полку авто, либо в короба меньших размеров, однако при этом вы проиграете в отдаче баса.
Если мы посмотрим на другой динамик 18 дюймов, который имеет Qts = 0,19 и Fs = 40 и Vas = 230 liters (литров) и вычислим оптимальные размеры бокса для ФИ он будет размером в 22,5 литра. Вы скажите прекрасно, маленький сабвуфер, но на самом деле все не так хорошо, в таком оформлении динамик будет иметь f3 point = 112 Гц (Hz). Так что даже 60 Гц Hz буду воспроизводится очень громко. Єто динамик просто идеален для рупора, засуньте его в реально длинный рупор и отойдите подальше. f3 point это точка в которой бас преодалевает уровень в -3Дб (db). Если вы поняли все то что мы описывали выше, попробуйте угадать какой из преведенных выше двух динамиков будет иметь уровень BL ниже.Вы будете правы если скажете что это первый динамик с Qts = 0.48.

Vb: Internal volume of a ported enclosure.
Vb: Внутренний объем Фи (фазинвертор)

Vc: Internal volume of a closed box.
Vc: Внутренний объем ЗЯ (закрытый ящик)

Fb: Tuning frequency of a ported enclosure.
Fb: Частота на которую настроен ФИ

Fс: Tuning frequency of a closed box
Fс: Частота на которую настроен ЗЯ

Рассчет рупорного сабвуфера — программа HORNRESP (Horn Loudspeaker Response Analysis Program)
СКАЧАТЬ ПРОГРАММУ

Конструкция данного рупорного сабвуфера, имеет наверно наименьшею популярность из-за своей сложности. Однако при всем при этом данный сабвуфер имеет самое большое звуковое давление среди всех аккустических оформлений низкочастотных звуковых головок (ЗЯ-закрытый ящик, ФИ — фазоинвертер, Банд-пасс разных порядков).

Данное оформление является аналогией сабвуферов с полосовыми свойствами частотной характеристики, такими как банд-пасс, однако как говорилось выше сабвуферы типа рупор имеют значительно более высокое звуковое давление, и при всем при этом порой более маленькие размеры. Значительный плюс такого оформления что параметры динамика зачастую не значительно влияют на итоговую частотную характеристику.

Как мы видим на фото, всем известная система рупор имеет простую конструкцию.
Вследствии того что в идеале строить такую систему не целесообразно по ряду причин, в часности и не рациональное использование площадей и объемов.

Вследствии этого рупор делится на сегменты и сворачивается посегментно так как мы видели вначале стетьи.

Задаются длинны (L12 L23) и площади окна (S1 S2)

В рассчете такого сабвуфера нам поможет программа HORNRESP (Horn Loudspeaker Response Analysis Program) VERSION 8.40
Программа имеет вид (на первый взгляд ужасающе — все эти параметры нам нужно ввести)

Итак первый основной сегмент у нас помечен красным цветом.
Тут задаются всем известные параметры Тиеля Смола (TS параметры)

VRC — это задний объем камеры. ЗЯ который ЗА ДИНАМИКОМ
LRC — длинна камеры. при не правильной длинне звучать бедт не так. поэтому ее и указываем что б не ругался . (однако на АЧХ не влияет)
FR и TAL — заполнение синтепоном но ПОЧЕМУТО на АЧХ не влияет . (слшком мало влияние для полосового офрмления +-1 дб
VTC — объём предрупорной камеры которая перед диффузором
ATC — тоже не влияет (можно ноль)

Для того что было понятно что такое VTC (предрупорная камера перед диффузором) возьмем другую картинку. на ней. объем это расстояние от диффузора до прорези фактически окна — которое пропускает воздух непосредственно в рупор.

Осталось послдеднее поле — желтое
Тут остается наше творчество. мы можем меняя параметры достичь той АЧХ, которая нас устраивает.

ANG VEL и DEN CIR — не трогаем єто угол замера ачх, скорость и плотность воздуха
S-ки и L-ки надо самому придумывать, как говорилось выше это длинны и площади окна сегмента
Тут требуются некоторые объяснения.
Первое окно (S1) гдето 20-40% от площади диффузора (обычно вроде около 20-25)
Так же надо заметит, при вводе L-ок (нажимая на L34 к примеру можно изменить вид измерения на CON и EXP)

Ну я думаю разницу вы поняли, если что направление дал. можете эксперементировать смотреть на графики и схемы и делать выводы
F-ки это частоты среза каждого сегмента сабвуфера, программа расчитывает их сама.

НА ЭТОМ ВСЕ
Дальше эксперементируйте сами. нажимайте кнопку калькулейт и вперед 🙂

Еще вариант рупорного сабвуфера под 18дюймовый динамик

Так выглядит рупорный сабвуфер в уже готовом виде. Чертежи этого сабвуфера приведены ниже.

Для изготовления нижней фигурной части используется фанера толщиной 3 мм, которая слой за слоем наклеивается друг на друга до получения толщины 18 мм.

Еще один вариант рупорного сабвуфера про принципу равномерного расширения

Описание взято с какого иностранного форума, переводить стало лень, однако кое какие пояснения необходимы. Первоначально чертеж сабвуфера у ребят имел следующий вид:

Однако они решили пересчитать размеры в соответствии со своими требованиями и у них получились следующие размеры:

Как видно из рисунков произошло уменьшения высоты сабвуфера, что повлекло изменение рабочей частоты. Напомню, что длина раструба зависит от желаемой частоты резонанса. При изготовлении рупоров с равномерным расширением КПД сабвуфера получается несколько меньше, чем у расширяющегося по экспоненте, однако расчеты для такого рупора довольно просты. Длина рупора вычисляется по формуле L = 344 / F, где L — длина рупора, 344 — скорость звука м/с, F — частота резонанса.
Однако рупор акустической системы может быть выполнен двумя способами:
1. Закрытого типа, когда в раструб «уходит» лишь одна сторона дифузора, а вторая работает на закрытый ящик. В этом случае длина рупора может составлять как полуволновую длину, так и четверть волновую. Для примера возьмем частоту 40 Гц. Полуволновой рупор будет иметь длину L = 344 / 40 = 8,6 м / 2 = 4,3 м. Четверть волновой расчитывается также, но полная длина рупора делится уже не на 2, а на 4 и в результате мы получаем L = 344 / 40 = 8,6 м / 4 = 2,15 м.

2. Рупор открытого типа излучает одной стороной дифузора в пространство, а второй в раструб рупора. В этому случае необходим сдвиг фазы на 180 градусов, чтобы обе стороны дифузора излучали в пространство сигнал одной фазы. Поэтому длина рупора должна иметь половину длины волны звукового сигнала, следовательно длина рупора может быть только полуволновой, т.е. для частоты 40 Гц длина будет составлять L = 344 / 40 = 8,6 м / 2 = 4,3 м. На нижнем рисунке длина рупора получается примерно чуть юольше 3 м, следовательно оптимальная частота для рупора будет составлять 50. 55 Гц.

Именно это и показывает программа расчета длины рупора:

От 20 до 80 Гц АЧХ сабвуфера имеет ровную плоскость, а выше уже начинаются «качели» вызванные фазовыми искажениями. Эти «качели» следует «обрезать» фильтрами для сабвуферов, которые не дают попадать на вход усилителя мощности частотам выше 100 Гц.
Далее несколько фоток по сборке сабвуфера

С разнуми динамическими головками параметры сабвуфера имеют вид:

Правда не понятно с каким динамиков какие графики получились у этой акустической системы, тем не менее вывод сделать можно один — у данного сабвуфера дольно большая отдача по низким частотам.

Видео:Что такое силовой фактор динамика и от чего он зависит? Искусство компромиссовСкачать

Методика создания акустических систем часть 1 (стр. 3 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4

Крутизна наклона соответствует приращению среднего уровня примерно на 1 дБ с ростом частоты от 300 Гц до 2-2,5 кГц. Необходимо научиться примерно усреднять ход АЧХ, научиться видеть среднюю линию, относительно которой строится реальная характеристика отклоняющаяся в разных третьоктавных полосах «вверх» и «вниз».

Чем точнее проведена средняя линия, тем меньше, в среднем, величина отклонений от нее реальной АЧХ. Чем шире анализируемый отрезок в частотной области, тем грубее аппроксимация прямой линией.
Точнее отражает ситуацию изображение среднего уровня в виде плавно изгибающейся кривой. Эта кривая хорошо согласуется со слуховым восприятием особенностей тембрального баланса АС. При оценке тембра звучания слух игнорирует локальные неравномерности АЧХ. Тем не менее, следует, по возможности, уменьшать локальные неравномерности. При этом улучшается натуральность звучания, звук становится чище и «красивее».

На определенном этапе борьбы с локальными неравномерностями возникнет соблазн пожертвовать правильностью тембрального баланса, определяемого усредненным ходом АЧХ. Важно вовремя остановится. Не «разглаживайте» характеристику в ущерб балансу тембра. Отдельные звуки станут чище, но в целом воспроизведение музыки станет неадекватным.
Как уже говорилось, для сохранения конкретных художественных образов, сознательно создаваемых исполнителем музыки, необходимо обеспечить правильную передачу тембрального баланса в целом и, особенно, в области средних частот.

Нередко при попытках провести экспертное прослушивание, совершается следующая ошибка: в качестве тестового материала используются короткие фрагменты звучания разных музыкальных инструментов (как, например, на тестовом диске фирмы STAX) или неудачные аудиофильские CD с красиво записанными малыми составами музыкантов, создающими невыразительные, малосодержательные художественные образы. На таком материале возникает соблазн пожертвовать тембральным балансом в пользу локальной гладкости АЧХ.

Полноценная музыка при такой настройке «разваливается» на отдельные, не связанные художественным образом звуки. Слушать музыку становится неинтересно, поэтому обладатели «колонок», настроенных таким образом, слушают небольшое количество аудиофильских дисков ради созерцания красивых звуков.

Это похоже на выбор книг неграмотным человеком: интерес вызывают только книжки с картинками. Для слушателя, понимающего язык музыки, круг интересных звукозаписей чрезвычайно широк и разнообразен. Довольно удобно при тестировании использовать диски с качественно записанной музыкой в сочетании с художественной ценностью этой музыки. Обратите внимание, например, на диски, издаваемые фирмами Deutshe Grammophon, Decca, Мелодия. Существенная доля дисков, записанных под эгидой перечисленных фирм, соответствует этой рекомендации.

Интересно, что в США и Германии диски отечественной фирмы «Мелодия» вдвое дороже других дисков с теми же музыкальными произведениями. Речь идет о классической музыке, записанной хорошими оркестрами под руководством выдающихся дирижеров в период от 60-х до 80-х годов.

Среди тестового материала обязательно, должны быть записи вокала, фортепиано, различная трудновоспроизводимая из-за насыщенного, некомфортного тембра музыка. Отдавайте предпочтение записям, в которых исполнителями созданы интересные и понятные Вам художественные образы.

Приведу примеры эффективного использования некоторых отрывков с «АУДО МАГАЗИН ТЕСТ — CD1»:
Трек #1 (сопрано, оркестр) — голос певицы с первых тактов «взлетает к небесам» в следующие моменты вокалистка удивляет тонкой игрой интонационных оттенков;
Трек #2 — виолончель ведет мелодию как бы с «томным надрывом». Становится понятно, почему некоторые великие певцы учились интонациям у виолончели;
Трек #3 — пианист в «агрессивной» манере показывает звучание инструмента;

При хорошей настройке АС должны быть сбалансированы все звуки фортепиано — короткие удары по клавишам, яркие звуки только что возбужденных молоточками струн, размашистые призвуки поющих аккордов. Музыкант «пробегает» по клавиатуре сначала вниз, потом вверх. Если АЧХ хорошо сбалансирована, то при такой пробежке громкость звуков разной высоты должна быть примерно одинаковой.

Трек #8 — при плохой АЧХ чарующая, ритмичная, «переливающаяся» музыка местами будет напоминать «какофонию»;
Трек #11 — если настройка АС не точна, во время пиццикато возникает ощущение, что музыкант запутался в струнах;
Трек #16 — «огненный» голос Карузо, временами «взлетающий», временами отчаянно тоскующий;

Если баланс СЧ нарушен в пользу нижнего края середины, то возникнет ощущение, что Карузо создает образ старого, вялого человека, поющего в замедленном темпе. Если же баланс СЧ «перекошен» в пользу верхнего края середины, то возникает образ очень молодого суетливого человека, который торопится быстрее пропеть свою партию и убежать со сцены.

Трек #17 — выдающийся тенор Джильи создает яркий и мужественный образ;

Если баланс с преобладанием нижнего края СЧ, то «взлетность» голоса исчезает. В пении прорезываются такие оттенки. Как бы сказать так, чтобы никого не обидеть? Попробуйте вспомнить, с какими интонациями говорит киноартист, если играет гомосексуалиста. Когда баланс наклонен в пользу верхнего края средних частот, голос Джильи становится металличнее, чем необходимо. Исчезают тонкие интонационные ходы. Ухудшается «телесность» и натуральность звучания. Трек #17 позволяет сбалансировать АЧХ на средних частотах, точнее чем измерения при помощи микрофона.

Вернемся к Рис. 30.
В комнате 12-20 м2 с высотой потолка 2,6-3 м имеет место следующий неприятный эффект: при высоте НЧ динамика примерно 60-90 см от пола возникает «провал» отдачи в диапазоне примерно от 160 до 300 Гц. В зависимости от конкретной АС и комнаты зона провала может охватывать различные диапазоны, например от 80 до 250 Гц, или от 200 до 300 Гц. Вариантов может быть много. Глубина «провала» от 2-3 дБ до 6-10 дБ (в среднем).

В излучении АС этого провала нет (при правильной настройке). Это беда — следствие взаимодействия «колонки» и помещения. Особенно сильный вклад вносит взаимодействие с полом, поэтому, даже в комнатах больше 30 м2 и с высотой потолка более 3м, этот провал полностью не исчезает.

Не следует пытаться ликвидировать эту неравномерность настройкой АС или при помощи эквалайзера. Дело в том, что картина стоячих волн устанавливается в помещении не сразу. Время до установления соизмеримо со временем необходимым для слухового анализа атак звукоизвлечения. По атакам человек идентифицирует музыкальные инструменты, их нельзя искажать. Речь идет о длительностях от 3-5 до 200-300 миллисекунд.

Если Вы не пытаетесь исправить рассматриваемый «провал» АЧХ, то сохраняется естественность звучания. Но это не значит, что подобная «кривизна» характеристики совершена безвредна. Она проявляется в уменьшении масштабности звучания, в «мельчании» звуковых образов по сравнению с натуральными. Может пострадать ритмическая основа танцевальной музыки.

Для двухполосных АС с расположением НЧ динамика на высоте 60-90 см эта проблема — неразрешима, поэтому не обращайте на нее внимание. В безэховой камере этот эффект не обнаруживается.
Для трехполосных АС и двухполосных с дополнительным НЧ-СЧ динамиком, расположенным ниже основного, ситуация несколько меняется. Среднее положение эквивалентного излучателя низких частот — 30-70 см от пола. Глубина «провала» несколько, уменьшается, но он все равно остается!

Не надо для борьбы с «провалом» размещать НЧ динамик низко, если этот громкоговоритель излучает и на средних частотах. Звук станет гораздо хуже. Начнется «гудение», вертикальная локализация будет безобразной.

В 1995 году мне удалось создать конструкцию АС лишенную обсуждаемого недостатка. В этих АС область ниже 100 Гц излучается на высоте

10 см от пола, диапазон 125-250 Гц воспроизводится отверстием на высоте 50 см от пола, а участок выше 300 Гц — громкоговорителями, расположенными на высоте

85 см.
Такая конструкция исключительно трудно настраивается. Я совершенствовал балансировку АЧХ с 1995 до 2001 года. Получившаяся пара АС создает полноразмерные звуковые образы. Но я не хочу создавать новые АС такого типа. Они очень сложные и поэтому, дорогие. Настраивая их можно лишиться здоровья.

Опять обратимся к Рис. 30.
Оптимальный уровень отдачи в области 3-6 кГц — примерно — 2 дБ. Если обеспечить равенство этой области и средних частот, то звучание приобретает «шершавый», металличный, «скворчащий», сухой оттенок. Шипящие и свистящие звуки речи будут излишне подчеркнуты. С другой стороны, если уровень воспроизведения этой области упадет ниже -3. -4 дБ, звучание упростится, пропадут детали, ухудшится передача индивидуальности исполнителей. Будут хуже передаваться тонкие лирические оттенки художественных образов. Так же ухудшится передача «воздуха».

Область 8-10 кГц желательно воспроизводить в точном балансе со СЧ. Если форсировать 8-10 кГц, то перкуссии начнут солировать, что неестественно. При этом шипящие и свистящие звуки речи, удары медиатора по струнам и прочие ВЧ звуки будут так подчеркнуты, что начнут навязывать свой примитивный ритм, маскируя тонкие ритмические ходы солистов, выражаемые при помощи средних частот.
Если 8-10кГц будут «провалены», то звучание струн, «хай-хета» и прочих инструментов с интенсивными ВЧ составляющими спектра потеряют красоту, станет грубым. Металлические тарелки станут «бумажными».

Интересно, что завал на 2 дБ в области 3-6 кГц подчеркивает красоту и утонченность звуков выше 8 кГц.

Уровень воспроизведения зоны 12,5-16 кГц в идеале равен уровню 8-10 кГц или несколько меньше, до -4 дБ (усредняя между 12,5 и 16 кГц). Терпимо, если 12,5 кГц не превышает +2 дБ относительно 8-10 кГц.

Для 16 кГц допустимый диапазон — от +5 до -8 дБ.

Подозрительно, если пики отдачи на низких частотах превышают максимумы отдачи на средних частотах. Например, на Рис. 30 обращает на себя внимание пик в +1,5 дБ на частоте 100 Гц относительно максимума уровня средних частот на 1,6 кГц. В таких случаях следует провести дополнительную субъективную экспертизу. Если уровень НЧ реально завышен — бас недостаточно артикулирован, темп музыки кажется несколько замедленным. Басовый аккомпанемент может солировать, что совершено неестественно.
Избыточный бас маскирует тонкие интонационные оттенки на средних частотах. Звучание становится примитивным, грубым, тяжелым, «давящим». Большая удача, если НЧ динамик в выбранном Вами акустическом оформлении «подарит» приемлемый тембральный баланс. Если он при этом чуть-чуть отличается от желаемого, «простите» это. Не факт, что Вы найдете лучший баланс при помощи фильтров.
В этом случае не исключено, что при помощи простейшего фильтра для ВЧ головки удастся получить хорошую АЧХ акустической системы в целом. Простейший фильтр тоже дает некоторую гибкость в настройке. Он изображен на Рис. 31.

Подбирая величину С3 можно менять наклон АЧХ. Если необходимо, при помощи введения R6 нужного номинала можно обеспечить баланс области 6-16 кГц (ориентировочно) со средними частотами.
Пробуйте подбирать элементы фильтра как для синфазного включения НЧ и ВЧ динамиков, так и противофазного. Выберите лучший вариант, отдавая предпочтение субъективной экспертизе.

В одной из последующих публикаций я расскажу о созданной мной модели АС без фильтра на НЧ и с простейшим фильтром на ВЧ. В этих АС установлены динамики фирмы SEAS и VIFA.

Самый сложный из рассмотренных вариантов — фильтры второго порядка для НЧ и ВЧ динамиков. Настраивать такую АС трудно для новичка, но этот вариант дает наибольшую гибкость настройки лучшую равномерность озвучивания помещения за счет расширенной диаграммы направленности.

В некоторых случаях потребуется усложнить ВЧ фильтр. Если ВЧ динамик имеет АЧХ с чрезмерным подъемом в какой либо области, то можно нормализовать ситуацию введением резонансного контура, соблюдая правила, изложенные для НЧ фильтров, изображенных на рисунке 8, 10, 12, 13, 16. Один из возможных вариантов такого ВЧ фильтра показан на Рис. 32. Пример действия корректирующего контура L4C4 — на Рис. 33.

На данный момент я не располагаю временем на более подробное изложение, поэтому вынужден передать минимально необходимую часть моего опыта, которая позволяет, при наличии желания и настойчивости, самостоятельно создавать двухполосные акустические системы.

Видео:Измерение параметров динамика и рассчет корпусаСкачать

Измерение параметров Тиля-Смолла
в домашних условиях

Помните! Приведенная ниже методика действенна только для измерения параметров динамиков с резонансными частотами ниже 100Гц, на более высоких частотах погрешность возрастает.

Самыми основными параметрами, по которым можно рассчитать и изготовить акустическое оформление (проще говоря — ящик) являются:

Видео:Для чего приклеивают магнит к динамикуСкачать

 Резонансная частота динамика Fs (Герц)

Видео:ПАССИВНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ | РАДИАТОР простыми словамиСкачать

 Эквивалентный объем Vas (литров или кубических футов)

Видео:Для чего ставить сабвуфер МАГНИТОМ ВВЕРХСкачать

 Полная добротность Qts

Видео:Видео про вас (эквивалентный объем)Скачать

 Сопротивление постоянному току Re (Ом)

Для более серьезного подхода понадобится еще знать:

Видео:Параметры Тиля Смолла (Fs, Qts, Vas) простыми словамиСкачать

 Механическую добротность Qms

Видео:Намагничивание сабвуферов, динамиков. Установка неодима на кернСкачать

 Электрическую добротность Qes

Видео:Парадокс сужающейся трубыСкачать

 Площадь диффузора Sd (м2) или его диаметр Dia (см)

Видео:Что такое объём короба и портаСкачать

 Чувствительность SPL (dB)

Видео:Расчет фазоинвертора в BassportСкачать

 Индуктивность Le (Генри)

Видео:Как рассчитать размеры корпуса для сабвуфераСкачать

 Импеданс Z (Ом)

Видео:Как работает мотор динамика - силовой фактор динамика и противоречия! Магниты и катушки часть 1.Скачать

 Пиковую мощность Pe (Ватт)

Видео:КАКОЙ ПОРТ ЛУЧШЕ для сабвуфераСкачать

 Массу подвижной системы Mms (г)

Видео:Динамики. Магнитная системаСкачать

 Относительную жесткость Cms (метров/ньютон)

Видео:Зачем нам фазовыравнивающее тело (тело венте) в динамике?Скачать

 Механическое сопротивление Rms (кг/сек)

Видео:Что нужно знать о диффузорах динамиков...Скачать

 Двигательную мощность BL

Большинство этих параметров может быть измерено или рассчитано в домашних условиях с помощью не особо сложных измерительных приборов и компьютера или калькулятора, умеющего извлекать корни и возводить в степень. Для еще более серьезного подхода к проектированию акустического оформления и учета характеристик динамиков рекомендую читать более серьезную литературу. Автор этого «труда» не претендует на особые знания в области теории, а все тут изложенное является компиляцией из различных источников — как иностранных, так и российских.

Измерение Re, Fs, Fc, Qes, Qms, Qts, Qtc, Vas, Cms, Sd.

Для проведения измерений этих параметров вам понадобится следующее оборудование: 1. Вольтметр
2. Генератор сигналов звуковой частоты
3. Частотомер
4. Мощный (не менее 5 ватт) резистор сопротивлением 1000 ом
5. Точный (+- 1%) резистор сопротивлением 10 ом
6. Провода, зажимы и прочая дребедень для соединения всего этого в единую схему.

Конечно, в этом списке возможны изменения. Например, большинство генераторов имеют собственную шкалу частоты и частотомер не является в таком случае необходимостью. Вместо генератора можно также использовать звуковую плату компьютера и соответствующее программное обеспечение, способное генерировать синусоидальные сигналы от 0 до 200Гц требуемой мощности.

Видео:ДВА САБВУФЕРА ИЛИ ОДИН (2x12 или 1x15) - что выбрать!Скачать

Схема для измерений

Калибровка: Для начала необходимо откалибровать вольтметр. Для этого вместо динамика подсоединяется сопротивление 10 Ом и подбором напряжения, выдаваемого генератором, надо добиться напряжения 0.01 вольта. Если резистор другого номинала, то напряжение должно соответствовать 1/1000 номинала сопротивления в омах. Например для калибровочного сопротивления 4 ома напряжение должно быть 0.004 вольта. Запомните! После калибровки регулировать выходное напряжение генератора НЕЛЬЗЯ до окончания всех измерений.

Нахождение Re Теперь, подсоединив вместо калибровочного сопротивления динамик и выставив на генераторе частоту, близкую к 0 герц, мы можем определить его сопротивление постоянному току Re. Им будет являться показание вольтметра, умноженное на 1000. Впрочем, Re можно замерить и непосредственно омметром.

Нахождение Fs и Rmax Динамик при этом и всех последующих измерениях должен находиться в свободном пространстве. Резонансная частота динамика находится по пику его импеданса (Z-характеристике). Для ее нахождения плавно изменяйте частоту генератора и смотрите на показания вольтметра. Та частота, на которой напряжение на вольтметре будет максимальным (дальнейшее изменение частоты будет приводить к падению напряжения) и будет являться частотой основного резонанса для этого динамика. Для динамиков диаметром больше 16см эта частота должна лежать ниже 100Гц. Не забудьте записать не только частоту, но и показания вольтметра. Умноженные на 1000, они дадут сопротивление динамика на резонансной частоте Rmax, необходимое для расчета других параметров.

Нахождение Qms, Qes и Qts Эти параметры находятся по следующим формулам:

Как видно, это последовательное нахождение дополнительных параметров Ro, Rx и измерение неизвестных нам ранее частот F1 и F2. Это частоты, при которых сопротивление динамика равно Rx. Поскольку Rx всегда меньше Rmax, то и частот будет две — одна несколько меньше Fs, а другая несколько больше. Вы можете проверить правильность своих измерений следующей формулой:

Если расчетный результат отличается от найденного ранее больше, чем на 1 герц, то нужно повторить все сначала и более аккуратно. Итак, мы нашли и рассчитали несколько основных параметров и можем на их основании делать некоторые выводы:
1. Если резонансная частота динамика выше 50Гц, то он имеет право претендовать на работу в лучшем случае как мидбас. О сабвуфере на таком динамике можно сразу забыть.
2. Если резонансная частота динамика выше 100Гц, то это вообще не низкочастотник. Можете использовать его для воспроизведения средних частот в трехполосных системах.
3. Если соотношение Fs/Qts у динамика составляет менее 50-ти, то этот динамик предназначен для работы исключительно в закрытых ящиках. Если больше 100 — исключительно для работы с фазоинвертором или в бандпассах. Если же значение находится в промежутке между 50 и 100, то тут нужно внимательно смотреть и на другие параметры — к какому типу акустического оформления динамик тяготеет. Лучше всего для этого использовать специальные компьютерные программы, способные смоделировать в графическом виде акустическую отдачу такого динамика в разном акустическом оформлении. Правда при этом не обойтись без других, не менее важных параметров — Vas, Sd, Cms и L.

Нахождение Sd Это так называемая эффективная излучающая поверхность диффузора. Для самых низких частот (в зоне поршневого действия) она совпадает с конструктивной и равна:

Радиусом R в данном случае будет являться половина расстояния от середины ширины резинового подвеса одной стороны до середины резинового подвеса противоположной. Это связано с тем, что половина ширины резинового подвеса также является излучающей поверхностью. Обратите внимание что единица измерения этой площади — квадратные метры. Соответственно и радиус нужно в нее подставлять в метрах.

Нахождение индуктивности катушки динамика L Для этого нужны результаты одного из отсчетов из самого первого теста. Понадобится импеданс (полное сопротивление) звуковой катушки на частоте около 1000Гц. Поскольку реактивная составляющая (XL) отстоит от активной Re на угол 900, то можно воспользоваться теоремой Пифагора:

Поскольку Z (импеданс катушки на определенной частоте) и Re (сопротивление катушки по постоянному току) известны, то формула преобразуется к:

Найдя реактивное сопротивление XL на частоте F можно рассчитаь и саму индуктивность по формуле:

Измерения Vas Есть несколько способов измерения эквивалентного объема, но в домашних условиях проще использовать два: метод «добавочной массы» и метод «добавочного объема». Первый из них требует из материалов несколько грузиков известного веса. Можно использовать набор грузиков от аптечных весов или воспользоваться старыми медными монетками 1,2,3 и 5 копеек, поскольку вес такой монетки в граммах соответствует номиналу. Второй метод требует наличия герметичного ящика заранее известного объема с соответствующим отверстием под динамик.

Нахождение Vas методом добавочной массы Для начала нужно равномерно нагрузить диффузор грузиками и вновь измерить его резонансную частоту, записав ее как F’s. Она должна быть ниже, чем Fs. Лучше если новая резонансная частота будет меньше на 30%-50%. Масса грузиков берется приблизительно 10 граммов на каждый дюйм диаметра диффузора. Т. е. для 12″ головки нужен груз массой около 120 граммов. Затем необходимо рассчитать Cms на основе полученных результатов по формуле:

где М — масса добавленных грузиков в килограммах. Исходя из полученных результатов Vas(м3) рассчитывается по формуле:

Нахождение Vas методом добавочного объема Нужно герметично закрепить динамик в измерительном ящике. Лучше всего это сделать магнитом наружу, поскольку динамику все равно, с какой стороны у него объем, а вам будет проще подключать провода. Да и лишних отверстий при этом меньше. Объем ящика обозначен как Vb. Затем нужно произвести измерения Fс (резонансной частоты динамика в закрытом ящике) и, соответственно, вычислить Qmc, Qec и Qtc. Методика измерения полностью аналогична описанной выше. Затем находится эквивалентный объем по формуле:

Практически с теми же результатами можно использовать и более простую формулу:

Полученных в результате всех этих измерений данных достаточно для дальнейшего расчета акустического оформления низкочастотного звена достаточно высокого класса. А вот как оно рассчитывается — это уже совсем другая история.

РАСЧЕТ АС

http://www. diagram. /list/speakers. shtml

Футляр без задней стенки.

Основная частота резонанса такого футляра

где I — глубина ящика, м; S — площадь отверстия, м2. Увеличение акустической мощности на основной частоте резонанса на 3-6 дБ при сравнительно плоских и 6-10 дБ при глубоких футлярах придает изучаемому звуку неестественный тембр. Если fЯ = fГ , то увеличение акустической мощности на нижних частотах наиболее значительно. Целесообразно использовать громкоговоритель с частотой резонанса ниже частоты резонанса ящика; наиболее часто встречается соотношение fГ / fЯ = 0,5 — 0,7.

Футляр без задней крышки как акустическое оформление в высококачественных системах воспроизведения в настоящее время не используют. Если же нет альтернативы, то футляр должен быть возможно более плоским. Футляр без задней крышки с громкоговорителем следует располагать не ближе 20 см от стены, которую рекомендуется задемпфировать тяжелым ковром. Если громкоговоритель должен быть размещен вдоль одной из стен, то желательно вдоль короткой, ближе к ее середине.

Расчет закрытого футляра

Установка громкоговорителя в закрытом футляре достаточно большого объема позво ляет получить удвлетворительное воспроизведение нижних частот, так как передняя сторона диффузора полностью защищается от излучения задней стороны. Это приводит к более медленному уменьшению акустической мощности на нижних частотах, чем при установке громкоговорителя в акустическом экране конечных размеров.

Частоту резонанса громкоговорителя, установленного в закрытом футляре средних размеров fР при условии, что громкоговоритель занимает менее трети площади стенки, на которой он укреплен, определяют в следующем порядке:

1) определяют гибкость подвесов подвижной системы громкоговорителя СР;

2) вычисляют гибкость объема воздуха ь футляре по формуле

где V — объем воздуха в футляре, м3, равный его внутреннему объему за вычетом объема громкоговорителя, который в первом приближении равен 0,4 d4; d — диаметр диффузора, м;

3) по отношению СГ / СВ с помощью номограммы на рис. 4-20 определяют отношение fР / fГ, обеспечиваемое футляром данного объема V. Частоту механического резонанса громкоговорителя в акустическом экране можно взять из табл. 4-11.

Если нужно с имеющимся громкоговорителем получить акустическую систему в виде закрытого футляра с резонансной частотой fР, то требуемый объем футляра определяют в следующем порядке:

1) берут значение резонансной частоты громкоговорителя fГ в акустическом экране из табл. 4-11;

2) определяют гибкость подвесов подвижной системы громкоговорителя СГ;

3) задавшись желаемым отношением fР / fГ, определяют по графику на рис. 4-20 соответствующее ему отношение СГ/СВ и находят требуемую гибкость объема воздуха Сд в закрытом футляре;

4) вычисляют требуемый объем воздуха внутри футляра в кубических метрах по формуле

Полный внутренний объем футляра получают, добавив к вычисленному значению V объем громкоговорителя.

Если значение fГ неизвестно или затруднительно его определить в акустическом экране достаточно большого размера, то можно измерить частоту механического резонанса громкоговорителя fБ , без экрана и при расчете пользоваться кривой fР / fБ на рис. 4-20.

Приведенный расчет справедлив лишь для частот f fФ . Излучение фазоинверсным отверстием на частоте f2 весьма мало.

Полное электрическое сопротивление громкоговорителя RГ в фазоинверторе имеет обычно два максимума (сплошная кривая на рис. 4-23) на частотах f1 и f2 , расположенных по обе стороны от частоты резонанса громкоговорителя в плоском акустическом экране fГ (штриховая линия на рис. 4-23, где R — сопротивление катушки громкоговорителя постоянному току).

Пики полного сопротивления громкоговорителя в фазоинверторе существенно ниже пика громкоговорителя в акустическом экране, однако соответствующие им значения Q1 и Q2 выше Qr — громкоговорителя в акустическом экране. Этот недостаток особенно сильно проявляется на частоте f1 , так как увеличение скорости движения диффузора приводит к увеличению нелинейных искажений, заметности которых способствует отсутствие полезного излучения на этой частоте. С этим явлением можно бороться ограничением выходной мощности усилителя на частотах, близких к f1 .

Если желательно, чтобы частотная характеристика громкоговорителя в фазоинверторе была горизонтальна в нижней части рабочего диапазона частот, начиная от /г, то необходимо выполнить условие QГ = 0,6.

При увеличении QГ значение Qg возрастает, а значение QФ, уменьшается и это вызывает неравномерность частотной харак-терисгики. Если уменьшить Qr нет возможности, то необходимо хотя бы подавить пик частотной характеристики на частоте f2, возникающий при QГ > 0,6 . Это достигается введением в ящик звукопоглощающего материала 4 (см. рис. 4-21). Иногда весь объем заполняют стекловатой. В этом случае площадь фазоинверсного отверстия, полученную расчетом по номограмме на рис. 4-22, следует увеличить в 2,5 раза.

Введение в фазоинвертор большого коли-чества звукопоглощающего материала приводит к ослаблению излучения нижних частот, и при желании продлить характеристику в сторону этих частот, хотя бы до fГ, следует обеспечить существенный подъем нижних частот в усилителе.

Настройка фазоинвертора производится изменением площади отверстия (например, пластиной, укрепленной так, чтобы ее поворот изменял площадь отверстия) или глубины туннеля. Необходимо стремиться к тому, чтобы частотный интервал, разделяющий резонансные пики полного сопротивления, не отличался значительно от октавы; амплитуды пиков были равны; любые дополнительные пики, вызванные возникновением стоячих волн в ящике, ликвидировались путем добавления демпфирующего материала.

Преимущество фазоинвертора в сравнении с закрытым ящиком того же объема состоит в увеличении акустической мощности приблизительно на 5 дБ в диапазоне от одной до двух октав и в уменьшении нелинейных искажений в диапазоне частот fФ — 2/ф при той же акустической мощности.

Недостатком фазоинвертора являются более быстрое уменьшение акустической мощности на частотах ниже fФ , чем в закрытом ящике, и необходимость настройки.

В футляре, где смонтирован громкоговоритель, на одной или нескольких частотах звукового диапазона возможен резонанс, приводящий к неприятному изменению тембра звуковоспроизведения. Это явление проявляется наиболее сильно в частично или полностью закрытых футлярах.

Уменьшению вибраций стенок способствует применение материалов с большой плотностью. Используемая для этих целей фанера должна иметь толщину не менее 20 мм. Хороший результат дает сухой речной песок, засыпаемый между двумя тонкими фанерными листами. Стенки, в особенности задняя и частично передняя, должны быть усилены деревянными брусками. Возможно использование древесно-стружечной плиты.

Демпфирование стенок футляра. Внутренние поверхности футляра 1 (рис. 4-24) покрыты слоем звукопоглощающего материала 6 толщиной не менее 10 мм (или одна из пар параллельных поверхностей слоем двойной толщины). Однако стоячие волны на нижних частотах при этом не устраняются.

Лучший результат дает разделение объема футляра одной или несколькими звукопоглощающими перегородками 2, например, из войлока толщиной 5-10 мм. Секции ящика, которые отделены от громкоговорителя одной или несколькими перегородками, в этом случае требуют очень слабой акустической обработки. Верхнечастотный громкоговоритель 4 должен быть защищен от излучения задней стороны диффузора нижнечастотного громкоговорителя несколькими слоями звукопоглощающего материала, или металлическим колпаком 5. Нижнечастотный громкоговоритель 3 размещается внизу футляра.

Размещение громкоговорителя. Отверстие, в котором размещается громкоговоритель, ведет себя как труба, длина которой равна толщине стены или доски. Резонансы и антирезонансы этой трубы, а также отражения от краев отверстия вызывают неравномерность частотной характеристики. Очевидные рекомендации: скашивание краев отверстия или установка громкоговорителя в более тонком экране, который затем размещается в стене или в экране нормальной толщины.