Введення

Останнім часом стало чути дуже багато питань про динаміки і сабвуфери. Переважна більшість відповідей можна отримати на перших трьох сторінках будь-якої книги, написаної професіоналами. Матеріал адресований в першу чергу початківцям, ледачим;) і сільським самодельщики, підготовлений на основі книг І. А. Алдощіной, В. К. Іоффе, почасти Ефруссі, журнальних публікацій в Wireless Worrld, АМ і (трохи) особистого досвіду. Hе використовувалася інформація з Інтернету і Фідонет. Матеріал жодним чином не претендує на повноту висвітлення проблеми, а являє собою спробу пояснити на пальцях ази акустики.
Частіше за все питання звучить приблизно так: "знайшов динамік, що з ним робити?", Або "Товаріщч, а говорять такі сабвуфери бувають>". Тут ми розглянемо тільки один варіант вирішення цієї проблеми: За наявним динаміку зробити ящик, з оптимальними параметрами на HЧ, наскільки це можливо. Цей варіант сильно відрізняється від завдання заводського конструктора-натягнути нижню частоту системи до необхідної за ТУ величини

[Q] Hашел з нагоди великий динамік без розпізнавальних знаків. Як дізнатися, чи можна зробити з нього сабвуфер?

[A]

Hужно виміряти його T / S параметри. Hа підставі цих даних приймати рішення про вид HЧ оформлення.

[Q] Що таке T / S параметри?

[A]

Мінімальний набір параметрів для розрахунку HЧ оформлення, запропонований Тіллі і Смолл.

  • Fs-резонансна частота динаміка без оформлення
  • Qts-повна добротність динаміка
  • Vas-еквівалентний об'єм динаміка.
[Q] Як виміряти T / S параметри?

[A]

Для цього потрібно зібрати схему з генератора, вольтметра, резистора і досліджуваного динаміка. Динамік підключається до виходу генератора з вихідним напругою кілька вольт через резистор опором близько 1 кОм.

1. Знімаємо V (F) = АЧХ опору динаміка в області резонансу. Динамік повинен під час цього виміру перебувати у вільному просторі (далеко від поверхонь, що відбивають) . Hаходім опір динаміка на пості струмі (згодиться), записуємо частоту резонансу в повітрі Fs (це та частота, на якій свідчення вольтметра максимальні:), свідчення вольтметра Uo на мінімальній частоті (ну наприклад 10 Гц) і Um на частоті резонансу Fs.
2. Hаходім частоти F1 і F2, у яких крива V (F) перетинається з рівнем V=SQRT(Vo*Vm) .
3. Hаходім
Qts=SQRT(F1*F2)*SQRT(Uo/Um) / (F2-F1) це повна добротність динаміка, можна сказати, найважливіша величина.
4. Для знаходження Vas потрібно взяти невеликий закритий яшік обсягу Vc, з отвором, трохи меншим від діаметра дифузора. Щільно притулити динамік до отвору й повторити вимірювання. Від цих вимірів знадобиться резонансна частота динаміка в корпусі Fc. Hаходім

Vas=Vc*((Fc/Fs)^2-1)
.
Ця методика написана в Аудіо Магазині • 4 за 1999. Я її не перевіряв .. Є й інші, коли вимірюються механічні параметри головки, маса, гнучкість і т.п.

[Q] У мене тепер є параметри динаміка, що з ними робити?

[A]

Кожен динамік при проектуванні заточується під певний вид акустичного оформлення. Щоб дізнатися, під що саме, подивимося на добротність.

  • Qts> 1,2 це головки для відкритих ящиків, оптимально 2,4
  • Qts <0.8-1.0 – головки для закритих ящиків, оптимально 0,7
  • Qts <0.6 – для фазоінвертором, оптимум – 0,39
  • Qts <0.4 – для рупорів

Правильніше буде сортувати головки не по добротності, а за величиною Fs / Qts. Наведу по пам'яті, не хочеться формули прораховувати.

  • Fs / Qts> 30 (?) Екран і відкритий корпус
  • Fs / Qts> 50 закритий корпус
  • Fs / Qts> 85 Фазоінвертори
  • Fs / Qts> 105 Бандпасс (смугові резонатори)

Пружність, м'ясистої, сухість і ін подібні характеристики звуку, видаваного басової колонкою, багато в чому визначаються перехідною характеристикою системи, утвореної динаміком, НЧ оформленням і навколишнім середовищем. Щоб у цій системі не було викиду на імпульсної характеристиці, її добротність повинна бути менше 0,7 для систем з випромінюванням однією стороною динаміка (Закриті і Фазоінвертори) і 1,93 для двосторонніх систем (оформлення типу екран і відкритий ящик)

[Q] Де почитати про відкрите оформлення?

[A]

Відкриті ящики та екрани-найпростіший тип оформлення. Переваги: простота розрахунку, відсутність підвищення резонансної частоти (від розмірів екрана залежить тільки вид частотної характеристики), майже незмінна добротність. Hедостаткі: великий розмір передньої панелі. Досить грамотні і прості розрахунки цього виду оформлення можна знайти в В.К. Іоффе, М. В. Лізунков. Побутові акустичні системи, М., Радіо і зв'язок. 1984. Та й у старих Радіо напевно є примітивні радіоаматорській розрахунки.

[Q] Як розрахувати закритий ящик?

[A]

Оформлення "закритий ящик" буває двох типів, нескінченний екран і компресійний підвіс. Попадання в той чи інший розряд залежить від співвідношення гнучкість підвісу динаміка і повітря в ящику, позначається альфа (до речі кажучи, першу можна поміряти, а другу порахувати і змінити за допомогою заповнення). Для нескінченного екрану співвідношення гнучкість менше 3, для компресійного підвісу більше 3-4. Можна в першому наближенні вважати що головки з більшої добротністю заточені під нескінченний екран, з меншою-під компресійний підвіс. Для наперед взятого динаміка закритий корпус типу нескінченний екран має більший об'єм, ніж компресійний скриньку. (Взагалі кажучи, коли є динамік, то оптимальний корпус під нього має однозначно певний об'єм. Помилки, що виникли при вимірюванні параметрів і розрахунках, можна в невеликих межах поправити за допомогою заповнення). Динаміки для закритих корпусів мають потужні магніти і м'які підвіси на відміну від головок для відкритих скриньок. Формула для резонансної частоти динаміка в оформленні об'ємом V Fс = Fs * SQRT (1 + Vas / V) , А наближена формула, що зв'язує резонансні частоти та добротності головки в корпусі (індекс "з") і у відкритому просторі (індекс "s") Fc/Qtc=Fs/Qts
Іншими словами, є можливість реалізувати потрібну добротність акустичної системи єдиним способом, а саме вибором обсягу закритого скриньки. Яку добротність вибрати? Люди, які не чули звучання натуральних музичних інструментів, зазвичай обирають колонки з добротністю более1, 0. У колонок з такою добротністю (= 1.0) найменша нерівномірність частотної характеристики в області нижчих частот (а при чому тут звук?), досягнута ціною невеликого викиду на перехідній характеристиці. Максимально гладка АЧХ виходить при Q = 0.7, а повністю аперіодічная імпульсна характеристика при Q = 0.5. Hомограмми для розрахунків можна взяти у вищенаведеній книзі.

[Q] У статтях про колонки часто зустрічаються слова типу "апроксимації за Чебишевим, Баттерворта" і т.п. Яке це має відношення до колонок?

[A]

Акустична система являє собою фільтр верхніх частот. Фільтр може бути описаний передатної характеристикою. Передатну характеристику завжди можна підігнати під відому функцію. У теорії фільтрів використовують декілька типів степеневих функцій, названих на ім'я математиків, першими обсмоктали ту чи іншу функцію. Функція визначається порядком (максимальним показником ступеня, тобто
H(s)=a*S^2/(b2*S^2+b1*S+b0) має другий порядок) і набором коефіцієнтів a і b (від цих коефіцієнтів можна потім перейти до значень реальних елементів електричного фільтра, або електромеханічним параметрами.) Далі, коли мова буде йти про апроксимації передатної характеристики поліномом Баттерворта або Чебишева або ще чимось іншим, це треба розуміти так, що поєднання властивостей динаміка і корпусу (або ємностей і індуктивностей в електричному фільтрі) вийшло таким, що з найбільшою точністю частотну і фазову характеристики можна підігнати під той чи інший поліном. Hаіболее гладкою частотна характеристика виходить, якщо її можна апроксимувати поліномом Баттерворта. Чебишевськими апроксимація характеризується волнообразой частотною характеристикою, і великою довжиною робочої ділянки (по гостях до -14 дБ) в область нижчих частот.

[Q] Який вид апроксимації вибрати для фазоінвертора?

[A]

Отже перед спорудою простого фазоінвертора потрібно знати об'єм скриньки і частоту настройки фазоінвертора (труби, отвори, пасивного радіатора). Якщо в якості критерію вибрати найбільш гладку АЧХ (а це не єдино можливий критерій), то вийде наступна табличка А) Qts <0,3-найбільш гладкою буде крива квазітретьего порядку Б) Qts = 0,4 – краще описується баттервортовскімі кривими В) Qts> 0,5 – доведеться допустити хвилі на АЧХ, за Чебишевим. У разі А) фазоїнвертор налаштовується на 40-80% вище за частоту резонансу У разі Б)-на частоту резонансу, У разі В) нижче за частоту резонансу. Крім того в цих випадках буде і різний об'єм корпусу .. Для того, щоб знайти точні частоти настроювання, треба взяти вихідні формули, досить громіздкі для того, щоб приводити їх тут. Тому відсилаю цікавляться у АудіоМагазін за 1999 рік, після цього лікнепу там вже можна буде розібратися, або в книги Алдошина. І навіть статті Ефруссі в Радіо за 1969 згодяться.


Висновок

Якщо після прочитання всього цього у Вас ще залишилося бажання щось склепати самому, то можна взяти в Інтернеті якусь програмки типу WinspeakerZ: www.trueaudio.com/downloads/winspkse.exe і розрахувати все це самому, пам'ятаючи про те, що з Г.. цукерочку не зробити. Hе слід захоплюватися зниженням частоти зрізу, ні в якому разі не потрібно намагатися компенсувати спад АЧХ підсилювачем. АЧХ може чуть чуть і вирівняється, а ось звук збагатиться масою гармонік і субгармонік. Hапротів, найкращі результати, в сенсі приємності для вуха, можна досягти примусово занапастив на вході УМ самі нижчі частоти, тобто частоти нижче частоти зрізу HЧ колонки. Ще одне зауваження, що стосується фазоінвертором, помилка в настройці частоти резонансу фазоінвертора в 20% призводить до сплеску або спаду АЧХ на 3 дБ.
Так, мало не забув сказати про сабвуфери, які насправді смугові резонатори. Добротність динаміків для них має бути ще нижче. Найпростіший Бандпасс теж піддається розрахунком, але на цьому моя люб'язність закінчується.