Резонансная частота динамика что это?

Аудиофилькина грамота: ликбез по акустическому оформлению

Предыдущая статья о закрытом ящике продемонстрировала, что у некоторых читателей возникают вопросы относительно отличий между различными типами акустического оформления. Люди задавались вопросом о том, что вообще такое закрытый ящик, в чем его отличие от фазоинверторного оформления и от прочих типов. Большинство участников опроса ответили, что при покупке АС в принципе не будут интересоваться акустическим оформлением.

Полагаю, будет не лишним сконцентрировать внимание читателей на основных сильных и слабых сторонах различных типов акустического оформления и провести небольшой ликбез на эту тему. Я не стану в этот раз касаться слишком редких и экзотических типов, но постараюсь сравнительно подробно описать достоинства и недостатки наиболее распространенных. Часть поста, посвященная ЗЯ — ответ на вопрос, заданный lair, которому было непонятно, почему «Аудиофилы и притязательные богачи избалованы более изощренными решениями, а средний класс не готов поступиться объемом небольших квартир».

Коротко о зависимости звука от корпуса АС

Акустическое оформление корпуса оказывает влияние главным образом на АЧХ, а также на некоторые другие параметры. В зависимости от расчетов и выбранного оформления, такое влияние может улучшать или ухудшать верность воспроизведения. Любое решение в акустике является своеобразным компромиссом между практичностью (и нередко эстетичностью формы) и инженерными решениями, которые стремятся повысить верность воспроизведения. Проблема верности воспроизведения упирается в законы физики её ограничивающие, акустическое оформление — это попытка инженеров уменьшить влияние факторов ухудшающих верность воспроизведения, при этом получить приемлемые для конечного пользователя эксплуатационные свойства.

Полагаю, большинству читателей известно, что без оформления динамики не будут звучать правильно — возникнет, т.н. акустическое короткое замыкание. Воспроизводимая динамиком волна давления с длиной, соизмеримой с размерами диффузора, компенсируется за счет разрежения воздуха с тыльной стороны диффузора.

Идеальная акустическая система — это бесконечная стена. Если не затрагивать область идеального, то путь от центра внешней стороны диффузора до его центра тыльной стороны диффузора должен быть больше половины максимальной длины излучаемой звуковой волны. Особенно много проблем здесь возникает с НЧ. Так, при 20 Гц (нижний порог восприятия) длина волны составляет немногим более 17 метров. Естественно, что АС в виде стены такого размера несколько великовата для коммерческой серии. По этой причине стен не строят, а предпочитают ящики, которые полностью не решают проблем, но способны в значительной степени их компенсировать.

Проблемы существуют не только с акустическим коротким замыканием, но также с другими свойствами АС. Например, любой динамик имеет резонансную частоту, ниже которой происходит крутой завал АЧХ, ок. 12 дБ на октаву. При работе на резонансной частоте возникает множество гармонических искажений. Решить проблему завала АЧХ и нелинейных искажений слишком резким снижением резонансной частоты нельзя, так как огромная амплитуда резонансных колебаний порвёт диффузор.

Известно, что амплитуда колебаний диффузора обратно пропорциональна квадрату частоты, т.е. при равном звуковом давлении на 50 Гц амплитуда будет составлять 4 мм, а на 25 Гц -16 мм. Таким образом, чем больше диффузор, тем ниже может быть резонансная частота с относительно безопасными для динамика колебаниями. Иными словами, чем ниже резонансная частота динамика, тем лучше.

Резонансы корпуса и форма

Все корпуса колонок представляют собой объемные резонаторы (будь то открытый ящик, ФИ, ЗЯ или лабиринт), у которых огромное количество собственных резонансов. Это хорошо видно по формуле расчета резонансов для закрытого ящика:

где a, b и l — стороны корпуса резонатора, а m, n и g — целые числа

Резонансы определяются стоячими волнами, возникающими внутри корпуса, что существенно влияет на АЧХ, как правило, не лучшим образом. Чтобы их убрать используют всё те же демпферы, которые снижают добротность резонансов, однако полностью их не убирают.

Можно говорить о том, что резонансы напрямую зависят от формы корпуса, по иному, от соотношения сторон. Распространенная сегодня форма в виде столба прямоугольного сечения является крайне неудачной, если говорить о резонансах корпуса. А форма куба, напротив, позволяет размазать резонансы по всей АЧХ и сделать менее заметными. Для ЗЯ и ФИ также иногда используется сферическая форма корпуса, которая препятствует образованию стоячих волн, но также не способна полностью их устранить.

Пара слов об открытом ящике

Несмотря на то, что сегодня это оформление тяжело встретить в серийных устройствах, у него есть одно уникальное преимущество. Открытый ящик не влияет на резонансную частоту динамика. Именно за эту особенность его любили в прошлом. Большой проблемой открытого ящика являются внушительные габариты. Без них он не способен с достаточным звуковым давлением воспроизводить низкие частоты. По этой причине сегодня такие АС в основном удел любителей и кастомных мастерских, которые производят их как жанровые модели для музыки, нижний порог частотного диапазона которой заканчивается в районе 200 — 300 Гц. В качестве акустического демпфера в открытых ящиках использовалась панель акустического сопротивления в виде тонкой перфорированной задней стенки.

Преимущества:

  • Не влияет на резонансную частоту динамика
  • обладает низкими собственными резонансами

Недостатки:

  • Большие размеры
  • Ограничения по нижнему порогу частотного диапазона ок. 300 Гц.
  • Практически невозможно найти

Закрытый ящик

Закрытый ящик представляет собой корпус, полностью изолирующий динамик во внутреннем объеме. Конструкция закрытого ящика приводит к повышению резонансной частоты динамической головки, так как помимо жесткости подвеса диффузора начинает влиять упругость воздуха, находящегося во внутреннем объеме ящика. Чем меньше этот объем, тем выше частота резонанса.
Первый вариант закрытого ящика — это сделать объем ящика настолько большим, что бы он не мог ощутимо повлиять на резонансную частоту динамика.

Второй вариант закрытого ящика предложил Эдгар Вильчур. Он обратил внимание на то, что линейность пневматической пружины, которой фактически являлся воздух в замкнутом объеме, выше, чем линейность подвеса диффузора. Вильчур впервые предложил максимально снизить жесткость подвеса диффузора, чтобы фактически заменить механический подвес на пневматический, настолько, на сколько это было возможно. И таким образом увеличить линейность.


Фрагмент патентной заявки Эдгара Вильчура на закрытый ящик

Оба варианта, как всё в акустике, имеют свои достоинства и недостатки. Вариант Вильчура не позволил снизить коэффициент гармоник, так как диффузор не может держаться только на воздухе, и механические части сохраняются в конструкции, пусть часть функции подвеса берет на себя внутренний объем. Более того, выяснилось, что при малых объемах и работе в поршневом режиме воздух также нелинеен. Чтобы избежать такой нелинейности объем ящика должен быть равен объемам комнаты, в которой находится. Что практически нивелирует все преимущества варианта Вильчура.

Вариант с большим объемом не требует особых условий для конструкции динамика и сравнительно хорошо работает, имея габариты немного меньше открытого ящика при равном SPL (звуковом давлении) на низких частотах. При этом граница частотного диапазона на НЧ, при меньших размерах, может быть значительно ниже, чем в открытом ящике. Для того, чтобы сгладить горбатую АЧХ, используются демпфирующие звукопоглотители.

Достоинства:

  • Нижняя граница частотного диапазона 65 Гц (и ниже при соответствующих габаритах)
  • Габариты меньше, чем у открытого ящика
  • АЧХ, как правило, ровнее, чем у фазоинверторных вариантов

Недостатки:

  • При конкурентных характеристиках действительно большой корпус (в 2-3 раза больше, чем у ФИ с равным SPL на НЧ и нижней границе частотного диапазона)
  • Наличие значительно больших, чем у открытого ящика резонансов корпуса (особенно при недостаточном демпфировании и неоптимальной форме)
  • Значительное влияние формы на добротность резонансов (наиболее предпочтительные — с низкой добротностью куб и шар)

Капризный фазоинвертор

Принцип ФИ акустики знаком многим. Фазы колебания изнутри и снаружи в том же закрытом ящике противоположны. Установка в корпус трубы определённой длины позволяет повернуть фазу на 180 градусов. Таким образом на выходе из трубы фазоинвертора звук на его резонансной частоте становится синфазным со звуком с внешней стороны диффузора, они складываются и звуковое давление увеличивается.

Наличие дополнительного резонанса увеличивает скорость спада АЧХ на 6 дБ на октаву. В недостаточно широких трубах возникают вихри из-за большой скорости прокачки воздуха, что отражается на звуке в виде выраженных посторонних призвуков и дополнительных нелинейных искажений. Также в ФИ нередко возникают т.н. органные СЧ-резонансы, турбулентные и другие призвуки. Избавление от всех этих “прелестей” стоит значительных усилий со стороны колонкостроителей инженеров. По этой причине можно говорить о том, что ФИ-акустика при всей её популярности является наиболее проблемной.

Покупать ФИ-акустику без предварительного посещения шоурума и прослушивания — категорически нельзя, так как можно нарваться на очень красивые, но гудяще-дребезжащие колонки.

В силу изложенного, говорить об ФИ-акустике как о каком-то универсальном решении не приходится. Главным достоинством является усиленное воспроизведение НЧ на резонансной частоте ФИ, за которую пользователь платит линейностью АЧХ, высокой вероятностью резонансных проблем и посторонних призвуков.

Достоинства:

  • Громкие НЧ
  • Небольшой размер
  • Очень распространена

Недостатки:

  • Риск повышения Кг
  • Провал АЧХ между рез. частотой ФИ и рез. частотой динамика
  • Паразитные резонансы и призвуки
  • Решение врожденных проблем оформления дорого и иногда высокотехнологично

Трансмиссионная линия

Это один из вариантов лабиринтной акустики, о котором я подробно писал здесь.

В итоге

Таким образом наиболее простые и наименее проблемные с акустической точки зрения типы акустики требуют большего объема, а любые ухищрения, в частности инверсия фазы, чревато искажениями и призвуками. Из изложенного можно заключить, что рынок делает выбор в пользу громкой, а если точнее, басовитой акустики меньших размеров, и практически игнорирует логичные решения, предполагающие более высокую верность воспроизведения.

90% АС для дома, ориентированных на hi-fi рынок, которые производятся сегодня в мире — это фазоинверторная акустика преимущественно двух типов: напольные столбики и небольшие полочники. Для некоторых людей проблему с ФИ решают заглушки, которыми закрывается ФИ, что превращает АС в ЗЯ.

Читайте также  Как лифтануть буханку своими руками?

Реклама
Мы продаём акустические системы. В нашем каталоге их много, при желании можно найти АС и сабвуферы закрытого типа, в изобилии представлены АС с фазоинвертором.

Параметры электродинамических головок

Прежде чем делать ящик для сабфувера нужно выбрать динамическую головку, под которую, собственно, и будут рассчитаны его основные физические параметры. Для выбора динамика необходимо знать как можно больше его электромеханических параметров.

Абсолютный минимум данных это:

  • Резонансная частота динамика Fs
  • Полная добротность Qts
  • Эквивалентный объем Vas

Если же вы не знаете хотя бы одного из этих параметров динамиков, а самому их измерить у вас нет возможности — браться за этот динамик не стоит. Ничего путного вы сделать, скорее всего, не сможете. Хотя некоторые производители их указывают на коробке, но надо понимать, что они могут быть усреднены.

Резонансная частота (Fs)

Давайте сначала ответит на вопрос, что такое резонансная частота динамика (один из самых важных основных параметров):

Резонансная частота динамика — это частота, при которой резко возрастает амплитуда вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы.

Она измеряется без какого-либо акустического оформления — динамик подвешивают в воздухе на возможно большем расстоянии от окружающих предметов, так что теперь его резонанс будет зависеть только от его собственных характеристик — массы подвижной системы и жесткости подвески.

Бытует мнение, что чем ниже резонансная частота, тем лучше выйдет сабвуфер. Это верно только отчасти, для некоторых конструкций излишне низкая частота резонанса — помеха. Для ориентира: низкая — это 20–25 Гц. Ниже 20 Гц — редкость. Выше 40 Гц — считается высокой, для сабвуфера.

Полная добротность (Qts)

Добротность динамика — не качество изделия, а соотношение упругих и вязких сил, существующих в подвижной системе динамика вблизи частоты резонанса.

Подвижная система динамика во много сродни подвеске автомобиля, где есть пружина и амортизатор. Пружина создает упругие силы, то есть накапливает и отдает энергию в процессе колебаний, а амортизатор — источник вязкого сопротивления, он ничего не накапливает, а поглощает и рассеивает в виде тепла.

То же самое происходит при колебаниях диффузора и всего, что к нему прикреплено. Высокое значение добротности означает, что преобладают упругие силы. Это — как автомобиль без амортизаторов. Достаточно наехать на камешек и колесо начнет прыгать, ничем не сдерживаемое. Прыгать на той самой резонансной частоте, которая присуща этой колебательной системе.

Применительно к громкоговорителю это означает выброс частотной характеристики на частоте резонанса, тем больше, чем выше полная добротность системы. Самая высокая добротность, измеряемая тысячами — у колокола, который в результате ни на какой частоте, кроме резонансной звучать не желает, благо еще, что этого от него никто и не требует.

Популярный метод диагностики подвески машины покачиванием — не что иное как измерение добротности подвески кустарным способом. Если теперь привести подвеску в порядок, то есть прицепить параллельно пружине амортизатор, накопленная при сжатии пружины энергия уже не вся вернется обратно, а частично будет загублена амортизатором. Это — снижение добротности системы.

Теперь опять вернемся к динамику. Ничего, что мы туда-сюда ходим? Это, говорят, полезно. С пружиной у динамика все, вроде бы, ясно. Это — подвеска диффузора. А амортизатор? Амортизаторов — целых два, работающих параллельно. Полная добротность динамика складывается из двух: механической и электрической.

Механическая добротность определяется главным образом выбором материала подвеса, причем в основном — центрирующей шайбы, а не внешнего гофра, как иногда полагают. Больших потерь здесь обычно не бывает и вклад механической добротности в полную не превышает 10–15%. Основной вклад принадлежит электрической добротности.

Самый жесткий амортизатор, работающий в колебательной системе динамика — это ансамбль из звуковой катушки и магнита. Будучи по своей природе электромотором, он как и полагается мотору, может работать как генератор и именно этим и занят вблизи частоты резонанса, когда скорость и амплитуда перемещения звуковой катушки — максимальны.

Двигаясь в магнитном поле, катушка вырабатывает ток, а нагрузкой для такого генератора служит выходное сопротивление усилителя, то есть практически — ноль. Получается такой же электрический тормоз, каким снабжены все электрички.

Там тоже при торможении тяговые двигатели заставляют работать в режиме генераторов, а нагрузка их — батареи тормозных сопротивлений на крыше. Величина вырабатываемого тока будет, естественно, тем больше, чем сильнее магнитное поле, в котором движется звуковая катушка. Получается, что чем мощнее магнит динамика, тем ниже, при прочих равных, его добротность.

Но, конечно, поскольку в формировании этой величины участвуют и длина провода обмотки, и ширина зазора в магнитной системе, окончательный вывод только на основании размера магнита было бы делать преждевременно. А предварительный — почему нет? Базовые понятия Ч низкой считается полная добротность динамика меньше 0,3–0,35; высокой — больше 0,5–0,6.

Эквивалентный объем (Vas)

Начнем с определения эквивалентного объема. Что это такое?

Эквивалентный объем это возбуждаемый головкой закрытый объем воздуха, имеющий гибкость, равную гибкости Cms подвижной системы головки.

Большинство современных головок громкоговорителей основано на принципе «акустического подвеса». Концепция акустического подвеса заключается в установке динамика в такой объем воздуха, упругость которого сопоставима с упругостью подвеса динамика. При этом получается, что в параллель к уже имеющейся в подвеске пружине поставили еще одну.

Эквивалентным объемом будет при этом такой, при котором вновь появившаяся пружина равна по упругости уже имевшейся. Величина эквивалентного объема определяется жесткостью подвеса и диаметром динамика. Чем мягче подвес, тем больше будет величина воздушной подушки, присутствие которой начнет беспокоить динамик.

То же происходит с изменением диаметра диффузора. Большой диффузор при одном и том же смещении будет сильнее сжимать воздух внутри ящика, тем самым испытывая большую ответную силу упругости воздушного объема. Именно это обстоятельство зачастую определяет выбор размера динамика, исходя из имеющегося объема для размещения его акустического оформления.

Большие диффузоры создают предпосылки для высокой отдачи сабвуфера, но требуют и больших объемов. У эквивалентного объема интересные родственные связи с резонансной частотой, без осознания которых легко промахнуться. Резонансная частота определяется жесткостью подвеса и массой подвижной системы, а эквивалентный объем — диаметром диффузора и той же жесткостью.

В результате возможна такая ситуация: предположим, имеется два динамика одинакового размера и с одинаковой частотой резонанса. Но только у одного из них это значение частоты получилось вследствие тяжелого диффузора и жесткой подвески, а у другого — наоборот, легкого диффузора на мягком подвесе.

Эквивалентный объем у такой парочки при всей внешней схожести может различаться очень существенно, и при установке в один и тот же ящик результаты будут драматически различны.

Примечание от редакции:
Перед началом работ над сабфувером рекомендуем обратить внимание на статью «FAQ по динамикам и сабвуферам».

Резонансная частота динамика что это?

Мощность и чувствительность – это, безусловно, важные характеристики. Но это далеко не все, чем характеризуются динамики. Более того, это даже не самые важные параметры. Многие динамики имеют почти одинаковые значения мощности и чувствительности, но при этом все они абсолютно разные.

В 60-х годах Нэйвилл Тиль предложил использовать математическую модель, которая описывала бы работу динамика. А в начале 70-х вместе с его коллегой Рихардом Смоллом она была доработана и используется по сей день как самая удобная.

В этой модели фигурируют много параметров, но обычно выделяют три самых важных, которые так в их честь и называются – параметры Тиля-Смолла:

  • резонансная частота динамика (Fs),
  • полная добротность (Qts),
  • эквивалентный объем (Vas).

Резонансная частота, Fs

Каждый динамик представляет собой колебательную систему, имеющую на разных частотах разные свойства. Чтобы понять суть, можно повторить школьный опыт – возьмите любую сумку с длинной ручкой и положите в нее какую-нибудь увесистую вещь. Попробуйте раскачать её, и вы заметите, что это получится сделать только с одной частотой. Если дёргать её слишком часто или слишком медленно, ничего не получится. Это называется «входить в резонанс». Частота, с которой сумка будет раскачиваться охотнее всего, и есть частота резонанса. Наигрались? Тогда снова вернемся к динамикам.

В любом динамике, по сути, происходит то же самое – диффузор имеет определенную массу и крепится на подвесе, который обладает определенной упругостью, а это значит, что у всего этого хозяйства есть своя резонансная частота, Fs. Чем легче диффузор и жестче подвес, тем она выше, а чем тяжелее диффузор и мягче подвес – тем она ниже. Для больших сабвуферов резонанс может быть около 20–50 Гц, для мидбасов – 40–100 Гц. Среднечастотники в зависимости от конструкции будут иметь Fs где-то между 100 и 1000 Гц, ну а для твитеров, за редким исключением, эта величина будет еще выше.

Диффузор динамика имеет определенную массу и крепится на подвесе, имеющем некоторую упругость. А это значит, что для всей этой подвижной колеблющейся системы есть и частота, на которой она будет входить в резонанс. Эта частота обозначается как Fs.

Механическая добротность, Qms

Теперь внимательно посмотрим на подвес, на котором держится диффузор. Его можно сравнить с автомобильной подвеской, в которой есть пружины (они придают упругость), и амортизаторы (они придают вязкость). Амортизаторы нужны обязательно, они демпфируют, гасят собственные колебания. Без них даже на самой маленькой кочке автомобиль начнет раскачиваться.

В динамике, в общем-то, то же самое. Если сделать подвес диффузора, например, из обычной упругой резины, то любой легкий толчок будет вызывать резонанс, диффузор будет болтаться как автомобиль без амортизаторов. Нам этого не нужно, он не должен трепыхаться сам себе на уме, а должен точно повторять своим движением форму электрического сигнала. Поэтому верхние подвесы и центрирующие шайбы динамиков делают из материалов, обладающих не только упругостью, но и вязкостью.

Читайте также  Компьютерная диагностика авто что это?

Само соотношение упругих и вязких сил показывает величина механической добротности, Qms. Чем лучше «амортизатор» динамика гасит собственные колебания, тем добротность ниже. И соответственно, чем подвес динамика упруже, тем механическая добротность выше.

Электрическая добротность, Qes

Но это еще полдела. Тормозить собственные колебания диффузора будет еще и сам усилитель. Каким образом? Вспомним, во что превращается электродвигатель, который раскручивают насильно? Он превращается в генератор, сам начинает вырабатывать ток. Точно так же ведет себя и динамик, который входит в резонанс. Но подключен-то он к усилителю, а у усилителя выходное сопротивление очень маленькое, то есть мы как бы замкнули им выходы нашего генератора. А что будет происходить с генератором, выходы которого сильно нагружают? Он будет тормозиться. И вот насколько эффективно это будет происходить, как раз и характеризуется электрической добротностью динамика, Qes.

Полная добротность, Qts

Как видите, способность динамика демпфировать, гасить колебания собственного диффузора складывается из двух составляющих – механической и электрической. Электрическое «торможение» диффузора вносит на порядок больший вклад в общую характеристику динамика, чем механические свойства подвеса. Поэтому механическая добротность для динамиков обычно бывает порядка 3–15 (амортизатор так себе, не очень вязкий), в то время как электрическая – 0,2–1 (вязкий амортизатор, хорошо гасит ненужные колебания). Ну а результирующую добротность можно найти по формуле:

Добротность динамика показывает его способность к гашению собственных резонансных колебаний диффузора. Чем лучше он их демпфирует, или, иными словами, «тормозит», тем добротность ниже. Результирующая добротность обозначается как Qts (total) и образуется из двух составляющих – Qms (mechanical) и Qes (electrical).

Эквивалентный объем, Vas

Третий из основных параметров Тиля-Смолла – это эквивалентный объем, Vas. Любое вещество обладает своей жесткостью, способностью к сжатию. Воздух, естественно, не исключение – его тоже можно сжимать и разжимать. Очевидно, что большой объем воздуха сжать легче, а маленький объем воздуха будет обладать большей жесткостью. Так вот, эквивалентный объем динамика – это такой объем воздуха, который при воздействии на него диффузора обладает жесткостью, равной жесткости подвеса.

Зависит эквивалентный объем от двух вещей. Во-первых, от собственно механических свойств самого подвеса: чем он мягче, тем эквивалентный объем больше. Во-вторых, от размера диффузора. Большой диффузор сжимает воздух сильнее, чем маленький, и для него такой же жесткостью, что и подвес, будет обладать уже больший объем воздуха. Измеряется Vas, естественно, в литрах (или в кубических метрах, дюймах, футах, тут уж как вздумается производителю).

Эквивалентный объем динамика – это такой объем воздуха, который при воздействии на него диффузора обладает такой же жесткостью, что и подвес. Зависит от жесткости подвеса и размера диффузора.

Тема: Давайте обсудим работу динамиков на пальцах

Опции темы
  • Версия для печати
  • Подписаться на эту тему…

Давайте обсудим работу динамиков на пальцах

Приветствую всех. Изучаю тему построения АС, параметры ТС. Возникли некоторые моменты, которые никак не укладываются в кирпичную кладку знаний в моей голове. Предлагаю в этой теме НА ПАЛЬЦАХ разобрать такие моменты, возможно у кого то схожие непонятки и мы вместе сможем их преодолеть. Пока у меня рассуждения следующие:

1) Акустическое оформление ЧВ. Каким образом достигается работа динамика на частоте ниже собственной резонансной динамика, да еще и со снижением давления всего 6 дб на октаву.

Я понимаю работу так: ЧВ представляет собой трубу, к одному концу которой приделан поршень. Давайте опустим трубу с поршнем в воду и медленно, почти без усилия покачаем поршень, — он будет двигаться так, как позволяет ему плотность воды. Если увеличить скорость колебаний, то силы нужно будет затратить намного больше, потому что вода в трубе «прилипла» к поршню и к массе добавилась масса воды в трубе. То же самое происходит и внутри лабиринта ЧВ, только к массе диффузора прилипает масса «воздуха» внутри трубы. Увеличение массы диффузора ведет к снижению резонансной частоты динамика (резонансная частота — это частота, с которой будет болтаться некий предмет с массой (диффузор), подвешенный на резинке (подвес динамика): меняем предмет на потяжелее-болтаться будет чуть медленнее). Получается, что после установки в корпус у динамика диффузор стал тяжелее — резонансная чатота снизилась. Но тяжелый диффузор должен снизить чувствительность динамика, а у нас громкость по сравнению с тем же ЗЯ выше. Тут я так понимаю, помогает обратная сторона диффузора. Изначально он был в противофазе от того, который вышел из лицевой стороны диффузора. Но мы ж звук от нее пропустили через лабиринт, пока он по нему шел, затратилось какое-то время и фаза сместилась. Звуки из лицевой и тыльной стороны диффузора теперь не в противофазе и работают на нас. Таким образом мы избежали акустического замыкания и подняли эффективность системы относительно ЗЯ.

Собственно вопрос: прав ли я в суждениях? правильно ли у меня сформировалась картина?

Последний раз редактировалось Avenarius; 14.05.2015 в 11:43 .

Re: Давайте обсудим работу динамиков на пальцах

и чб и фи выше настройки работают как ЗЯ, т.е если сигнал 500 гц, то из трубы 40 не будет.

Re: Давайте обсудим работу динамиков на пальцах

Avenarius, очень рекомендую почитать литературу. На конфе трудно выяснить истину, тут у всех свои заблуждения, и чтобы в них разобраться, и отличить мифы от крупиц правды, нужно быть очень хорошим специалистом. Поэтому лучше читать первоисточники по данной теме.

Re: Давайте обсудим работу динамиков на пальцах

а если сигнал 50гц?

Re: Давайте обсудим работу динамиков на пальцах

3.Магнитная система (мотор) динамика во время работы толкает и тянет его на себя ввиду того, что сигнал имеет волнообразную форму.

4.Подвес и шайба держит и ограничивает ход диффузора ввиду своей эластичности, а так же сопротивляется толканию

5.На частоте резонанса получается что мотор динамика толкает и тянет диффузор с той же скоростью с которой он бы вернулся сам.

6.В момент отталкивания мотор толкает с той же силой с которой подвес держит

Фундаментально сформулировано,красава!
Старик Эфрусси к сожалению несумел так доходчиво.

Re: Давайте обсудим работу динамиков на пальцах

Про ЧВ видел много наблюдений, что динамик c F = 43 Гц в ЧВ на 44 Гц доигрывает вплоть до 30-32 Гц и его хорошо слышно. Я про это явление писал.

———- Сообщение добавлено 13.37 ———- Предыдущее сообщение было 13.35 ———-

Издеваетесь?) Изложил как смог, трудно подбирать слова чтобы объяснить то, что хочу сказать. К тому же обязательное условие «На пальцах»

Последний раз редактировалось Avenarius; 14.05.2015 в 11:47 .

Re: Давайте обсудим работу динамиков на пальцах

Avenarius, очень много вы описываете не верно.
Лучше поищите ответы на свои вопросы в учебниках.
От себя могу посоветовать представлять все как резонансная система, как набор грузиков и пружин. На разных частотах и динамик и выхлоп порта ведет себя по разному

Re: Давайте обсудим работу динамиков на пальцах

Дык я и писал про груз на резинке (считай пружина).
Может не сочтете за труд выделить неверные моменты?

Re: Давайте обсудим работу динамиков на пальцах

—Ниже резонансной — диффузор движется до уравновешивания 2-х сил:
упругости подвеса и «мотора» динамика
—Вблизи резонансной болтается в добротность раз сильнее
—Выше резонансной — не успевает дойти до уравновешивания двух сил т.к. из-за массы обладает инерцией. С повышением частоты амплитуда движения становится всё меньше.

Почитай Шифман «Громкоговорители»

Re: Давайте обсудим работу динамиков на пальцах

1) Акустическое оформление ЧВ. Каким образом достигается работа динамика на частоте ниже собственной резонансной динамика, да еще и со снижением давления всего 6 дб на октаву.
Я понимаю работу так: ЧВ представляет собой трубу, к одному концу которой приделан поршень. Давайте опустим трубу с поршнем в воду и медленно, почти без усилия покачаем поршень, — он будет двигаться так, как позволяет ему плотность воды. Если увеличить скорость колебаний, то силы нужно будет затратить намного больше, потому что вода в трубе «прилипла» к поршню и к массе добавилась масса воды в трубе. То же самое происходит и внутри лабиринта ЧВ, только к массе диффузора прилипает масса «воздуха» внутри трубы. Увеличение массы диффузора ведет к снижению резонансной частоты динамика (резонансная частота — это частота, с которой будет болтаться некий предмет с массой (диффузор), подвешенный на резинке (подвес динамика): меняем предмет на потяжелее-болтаться будет чуть медленнее). Получается, что после установки в корпус у динамика диффузор стал тяжелее — резонансная чатота снизилась. Но тяжелый диффузор должен снизить чувствительность динамика, а у нас громкость по сравнению с тем же ЗЯ выше. Тут я так понимаю, помогает обратная сторона диффузора. Изначально он был в противофазе от того, который вышел из лицевой стороны диффузора. Но мы ж звук от нее пропустили через лабиринт, пока он по нему шел, затратилось какое-то время и фаза сместилась . Звуки из лицевой и тыльной стороны диффузора теперь не в противофазе и работают на нас. Таким образом мы избежали акустического замыкания и подняли эффективность системы относительно ЗЯ.

2) Акустическое оформление ФИ.
Вопрос: ФИ — это ящик с поршнем и дыркой в которую вставлена труба определенной длины. По моей логике с какой частотой поршень не качай в трубе все равно будет ходить воздух (считай звук) . А поскольку ящик с дыркой и трубой это система, которая всегда звучит на частоте настройки получается что с какой частотой бы не двигался диффузор ,- из трубы всегда будет идти звук частоты настройки? То есть скажем динамик выдает синус 50 ГЦ, а ФИ настроен на 40 ГЦ. Значит ли это что лицевая часть диффузора будет излучать 50 Гц и в ЭТО ЖЕ ВРЕМЯ труба будет басить на 40 Гц. Так ли это?

Читайте также  Как правильно обкатать новый автомобиль с МКПП?

3) Работа динамика на резонансной частоте, выше и ниже ее. В упор не могу понять что происходит в таких случаях.
Магнитная система (мотор) динамика во время работы толкает и тянет его на себя ввиду того, что сигнал имеет волнообразную форму. Подвес и шайба держат и ограничивают ход диффузора ввиду своей эластичности, а так же сопротивляются толканию и ускоряют движение диффузора назад к нулевому положению. На частоте резонанса получается что мотор динамика толкает и тянет диффузор с той же скоростью с которой он бы вернулся сам. По идее в момент отталкивания мотор толкает с той же силой с которой подвес держит, этим объясняется малый ход динамика на частоте резонанса. Но в момент возврата силы притягивания должны сложиться и. Вернуться в ненулевое положение?? Не могу представить механику процесса. Что происходит когда частота работы ниже частоты резонанса? ТУТ ВЫ ВООБЩЕ О ЧЁМ ? Зачем вам нужен ответ ? Чуть ранее вам хорошо пояснили .

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 XL на частоте F можно рассчитать и саму индуктивность по формуле:

XL – 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 (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;
– 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;
– 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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: