Ezért úgy döntöttem, hogy magam írok egy cikket, ami nagyon fontos az akusztikusok számára. Ebben a cikkben szeretném leírni, hogyan kell mérni a dinamikus fejek legfontosabb paramétereit - a Thiel-Small paramétereket.

Emlékezik! Az alábbi technika csak a 100 Hz alatti rezonanciafrekvenciájú hangsugárzók (azaz mélysugárzók) Thiel-Small paramétereinek mérésére érvényes, magasabb frekvenciákon a hiba növekszik.

A legalapvetőbb paraméterek Thiel-Small, amelyből lehet számolni és előállítani akusztikus kialakítás(más szóval - egy doboz) a következők:

• Hangszóró rezonanciafrekvenciája Fs (Hertz)
• Egyenértékű térfogat V as (liter vagy köbláb)
• Teljes minőségi tényező Q ts
• Ellenállás egyenáram R e (ohm)

A komolyabb megközelítéshez a következőket is tudnia kell:

• Mechanikai minőségi tényező Q ms
• Elektromos minőségi tényező Q es
• Diffúzor területe S d (m 2) vagy átmérője Dia (cm)
• SPL érzékenység (dB)
• Le induktivitás (Henry)
• Impedancia Z (Ohm)
• Csúcsteljesítmény Pe (watt)
• A mozgó rendszer tömege M ms (g)
• Relatív merevség (mechanikai rugalmasság) C ms (méter/newton)
• Mechanikai ellenállás R ms (kg/s)
• Motorteljesítmény (a mágneses rés induktivitásának és a hangtekercs vezeték hosszának szorzata) BL (Tesla*m)

Ezeknek a paramétereknek a többsége otthon is mérhető vagy kiszámítható nem túl kifinomult mérőműszerekkel és egy olyan számítógéppel vagy számológéppel, amely gyökeret ereszt és hatványra emel. Az akusztikai tervezés tervezésének még komolyabb megközelítéséhez és a hangszórók sajátosságainak figyelembe vételéhez javaslom a komolyabb szakirodalom elolvasását. Ennek a "műnek" a szerzője nem állítja, hogy különleges ismeretekkel rendelkezik az elmélet területén, és minden, ami itt van, egy összeállítás különféle forrásokból - mind külföldi, mind orosz.

A Thiel-Small paraméterek mérése Re , F s , F c , Q es , Q ms , Q ts , Q tc , V as , C ms , S d , M ms .

Ezen paraméterek méréséhez a következő berendezésekre lesz szüksége:

1. Voltmérő
2. Jelgenerátor hangfrekvencia. Megfelelő generátor programok, amelyek generálják a szükséges frekvenciákat. típus Marchand függvénygenerátor vagy NCH ​​hanggenerátor. Mivel nem mindig lehet otthon frekvenciamérőt találni, teljes mértékben megbízhat ezekben a programokban és a sajátjában hangkártya telepítve a számítógépre.
3. Erőteljes (legalább 5 watt) 1000 ohmos ellenállás
4. Precíz (+- 1%) 10 ohmos ellenállás
5. Vezetékek, bilincsek és egyéb szemét, hogy mindezt egyetlen áramkörbe kössék.

Mérési séma

Kalibráció:

Először kalibrálnia kell a voltmérőt. Ehhez a hangszóró helyett 10 ohmos ellenállást kell csatlakoztatni, és a generátor által szolgáltatott feszültség kiválasztásával 0,01 voltos feszültséget kell elérni. Ha az ellenállás értéke eltérő, akkor a feszültségnek meg kell felelnie az ohmban megadott ellenállásérték 1/1000-ének. Például 4 ohmos kalibrációs ellenállás esetén a feszültségnek 0,004 voltnak kell lennie. Emlékezik! A kalibrálás után LEHETETLEN a generátor kimeneti feszültségének beállítása addig, amíg az összes mérést be nem fejezik.

Megtalálni Re

Most kalibrációs ellenállás helyett hangszórót csatlakoztatva és a generátoron 0 hertzhez közeli frekvenciát állítva meg tudjuk határozni annak Re egyenáram ellenállását. Ez lesz a voltmérő szorzata 1000-rel. Azonban a Re közvetlenül is mérhető ohmmérővel.

Fs és Rmax keresése

A hangszórónak ezen és minden további mérés alatt szabad helyen kell lennie. A hangszóró rezonanciafrekvenciája a csúcsimpedanciájából (Z-karakterisztika) található. Ennek megtalálásához simán változtassa meg a generátor frekvenciáját, és nézze meg a voltmérő leolvasását. Az a frekvencia, amelyen a voltmérő feszültsége maximális lesz (a frekvencia további változása feszültségeséshez vezet), lesz a hangszóró fő rezonanciafrekvenciája. A 16 cm-nél nagyobb átmérőjű hangszórók esetén ennek a frekvenciának 100 Hz alatt kell lennie. Ne felejtse el leírni nemcsak a frekvenciát, hanem a voltmérő leolvasását is. Megszorozva 1000-el, a többi paraméter kiszámításához szükséges Rmax rezonanciafrekvencián adják meg a hangszóró impedanciáját.

Q ms , Q es és Q ts keresése

Ezeket a paramétereket a következő képletekkel találjuk meg:

Amint látja, ez egy szekvenciális megállapítás további beállítások R o , R x és korábban ismeretlen F 1 és F 2 frekvenciák mérése. Ezek azok a frekvenciák, amelyeken a hangszóró impedanciája Rx. Mivel az Rx mindig kisebb, mint az Rmax, akkor két frekvencia lesz - az egyik valamivel kisebb, mint az Fs, a másik valamivel nagyobb. Az alábbi képlettel ellenőrizheti, hogy a mérések helyesek-e:

Ha a számított eredmény több mint 1 hertcel eltér a korábban találttól, akkor mindent elölről és pontosabban meg kell ismételnie. Tehát több alapvető paramétert találtunk és kiszámítottunk, és ezek alapján levonhatunk néhány következtetést:

1. Ha a hangszóró rezonanciafrekvenciája 50 Hz felett van, akkor a legjobb esetben is jogában áll középmélyhangként működni. Azonnal elfelejtheti a mélynyomót egy ilyen hangszórón.
2. Ha a hangszóró rezonanciafrekvenciája nagyobb, mint 100 Hz, akkor ez egyáltalán nem alacsony frekvenciájú. Használhatja középfrekvenciák reprodukálására háromutas rendszerekben.
3. Ha a hangsugárzó F s/Q ts aránya kisebb, mint 50, akkor ezt a hangszórót kizárólag zárt dobozokban való használatra tervezték. Ha több, mint 100 - kizárólag fázisinverterrel vagy sáváteresztőkkel végzett munkához. Ha az érték 50 és 100 között van, akkor alaposan meg kell vizsgálnia a többi paramétert - hogy milyen típusú akusztikai kialakításra hajlamos a hangszóró. Ehhez a legjobb speciális számítógépes programokat használni, amelyek grafikusan képesek szimulálni egy ilyen hangszóró akusztikus kimenetét különböző akusztikai kialakításban. Igaz, nem nélkülözhetjük más, nem kevésbé fontos paramétereket - V as , S d , C ms és L.

Sd

Ez a diffúzor úgynevezett effektív sugárzó felülete. A legalacsonyabb frekvenciákon (a dugattyús működési zónában) egybeesik a tervezési értékkel, és egyenlő:

Az R sugár ebben az esetben az egyik oldali gumifelfüggesztés szélességének közepétől a másik oldalon lévő gumifelfüggesztés közepéig mért távolság fele lesz. Ez annak köszönhető, hogy a gumifelfüggesztés szélességének fele egyben sugárzó felület is. Vegye figyelembe, hogy ennek a területnek a mértékegysége négyzetméter. Ennek megfelelően a sugarat méterben kell behelyettesíteni.

A hangszórótekercs L induktivitásának megkeresése

Ehhez az egyik leolvasás eredményére van szükség a legelső teszttől kezdve. Szüksége lesz a hangtekercs impedanciájára (impedanciájára) körülbelül 1000 Hz-es frekvencián. Mivel a reaktív komponenst (X L) 900-os szög választja el az aktív R e-től, használhatjuk a Pitagorasz-tételt:

Mivel a Z (tekercs impedancia egy bizonyos frekvencián) és Re (tekercs egyenáramú ellenállása) ismert, a képlet a következőt jelenti:

Miután megtaláltuk az X L reaktanciát F frekvencián, magát az induktivitást kiszámíthatjuk a következő képlet segítségével:

Vas mérések

Az ekvivalens térfogat mérésére többféle módszer létezik, de kettőt könnyebb otthon használni: a "Hozzáadott tömeg" módszert és a "Hozzáadott térfogat" módszert. Ezek közül az elsőhöz több ismert tömegű anyag szükséges. Használhat egy súlykészletet a gyógyszertári mérlegekből, vagy használhat régi, 1, 2, 3 és 5 kopejkos rézérméket, mivel egy ilyen érme grammban kifejezett súlya megfelel a névértéknek. A második módszerhez egy ismert térfogatú légmentes dobozra van szükség, megfelelő hangszórónyílással.(mospagebreak)

V mint a járulékos tömeg módszerével

Először egyenletesen meg kell terhelni a diffúzort súlyokkal, és újra meg kell mérni a rezonanciafrekvenciáját, F "s-ként írva. Alacsonyabbnak kell lennie, mint F s. Jobb, ha az új rezonanciafrekvencia 30% -50% -kal kisebb. A súly a súlyok közül körülbelül 10 grammot vesznek a kúp átmérőjének minden hüvelykére. Ez azt jelenti, hogy egy 12"-os fejhez körülbelül 120 gramm súly szükséges.

ahol M a hozzáadott súlyok tömege kilogrammban.

A kapott eredmények alapján V as (m 3) a következő képlettel számítható ki:

V mint keresése a kiegészítő térfogat módszerével

A hangszórót hermetikusan rögzíteni kell a mérődobozban. A legjobb ezt úgy tenni, hogy a mágnes kifelé néz, mivel a hangszórónak nem mindegy, hogy melyik oldalon van a hangerő, így könnyebben csatlakoztathatja a vezetékeket. És kevesebb extra lyuk van. A doboz térfogatát V b -vel jelöljük.

Ezután meg kell mérnie az Fc-t ( rezonancia frekvencia dinamika zárt dobozban), és ennek megfelelően számítsuk ki Q mc , Q ec és Q tc . A mérési technika teljesen hasonló a fent leírtakhoz. Ezután az ekvivalens térfogatot a képlet segítségével találjuk meg:

Mindezen mérések eredményeként kapott adatok elegendőek a kisfrekvenciás kapcsolat akusztikai kialakításának további kiszámításához. magas színvonalú. De az, hogy hogyan számítják ki, teljesen más történet.

Mechanikai hajlékonyság meghatározása C ms

Ahol S d egy D névleges átmérőjű diffúzor effektív területe. A számítási módszert korábban leírtuk.

A mozgó rendszer tömegének meghatározása Mms

Könnyen kiszámítható a következő képlettel:

Motorteljesítmény (a mágneses rés induktivitásának és a hangtekercs vezeték hosszának szorzata) BL

A legfontosabb, hogy ne felejtsük el, hogy a Thiel-Small paraméterek pontosabb méréséhez a kísérletet többször is el kell végezni, majd átlagolással pontosabb értékeket kell kapni.

A mélynyomó külön van akusztikai rendszer A hangtartomány alacsonyabb frekvenciáinak reprodukálására tervezték (általában 20-120 Hz).

A jó alacsony frekvenciák elérése érdekében a hagyományos hangsugárzókon (mélynyomó nélkül), meglehetősen nagy és erős hangszórók. Ráadásul a jó aljú hangszórók meglehetősen drágák lesznek. A mélysugárzó használata lehetővé teszi a hangsugárzók alacsony frekvenciájú kiürítését. És mivel az emberi hallás nem ismeri fel az alacsony frekvenciájú hang irányát, csak egy mélysugárzóra van szükség, és a szoba szinte bármely kényelmes helyére elhelyezheti. A hangminőség némileg javulni fog, mivel nem kell túlterhelni a hangszórókat basszussal nagy teljesítményű, és ezáltal a torzítás mértéke csökken. Ezenkívül a hangszórók sokkal kisebb méretűek lesznek, mivel a magassugárzónak (az úgynevezett "magassugárzónak") egyáltalán nincs szüksége hangerőre, és a középső meghajtónak nagyon kevés.

A mélynyomó a már meglévő hangszórókkal is használható, amelyek biztosan nem teszik lehetővé az erőteljes basszus élvezetét. Szerintem már meg akartad csinálni. Kezdésként egy kis elmélet... Ahhoz, hogy bármilyen házilag készített hangszóró kiváló minőségű hangzást érjen el, először ismernie kell egy kis elméletet. És hozzon néhány döntést. Mármint a fiók és a fej típusára gondolok.

Az alábbiakban megvizsgáljuk a három fő doboztípust, amelyeket leggyakrabban használnak mind a mélysugárzókban, mind a tervezésben. alacsony frekvenciájú fej többsávos hangszórórendszerek. A bonyolultabb terveket nehéz legyártani és testre szabni. Ezenkívül nagyon fontosak a számítások pontossága szempontjából, és néha túl nehézkesek az otthon számára.

A dobozokról

Itt megnézzük a mélynyomókban (valamint más hangsugárzókban) használt három fő doboztípust. De először egy kicsit bármely doboz céljáról és funkciójáról. Az akusztikus fej nem csak "előre", hanem hátra is ad hangot, míg az első és a hátsó hanghullámok egymással ellentétes fázisúak. Ebben a vonatkozásban létezik egy „akusztikus zárás” kifejezés, amelyben a diffúzor mindkét oldalán lévő hullámok összeadódnak, és (ha ellentétes fázisúak) kioltják egymást. Ebben az esetben ideális esetben egyáltalán nem fog hallani semmit, de a gyakorlatban a hang lesz, de nagyon távol áll az eredetitől. Az akusztikus rendszerdoboz lehetővé teszi, hogy kiküszöbölje ezt a rövidzárlatot, és megadja a hangnak a kívánt teljesítményt és frekvenciát.

Háromféle akusztikai kialakítás létezik: ezek a zárt doboz, a fázisinverter és a sávátadás... Hadd tartsunk egy kicsit részletesebben.

Zárt doboz (ZYa) - zárt doboz

Ez a legkönnyebben gyártható akusztikus hangszóró kialakítás. Az ilyen dobozban az oszcillációk zárt térfogatban vannak, és végül csillapítják. De mivel a hanghullám energia, ha lebomlik, hővé alakul. És bár ennek a hőnek a mennyisége kicsi, még mindig befolyásolja a hangszórórendszer teljesítményét. (a melegebb levegő kitágul és növeli a rendszer merevségét). Ennek a hatásnak a megelőzése érdekében a hangelnyelő anyagot belülről töltik fel hangelnyelő anyaggal, amely a hangot elnyelve a hőt is elnyeli. A léghőmérséklet emelkedése jóval kisebb lesz, és a dinamikának "úgy tűnik", hogy lényegesen nagyobb térfogat van mögötte, mint amilyen valójában. A gyakorlatban ily módon 15-20%-kal lehet növelni a doboz "akusztikus" térfogatát a geometriaihoz képest.

Ennek a kialakításnak az egyszerűsége ellenére számos előnye van. Először is, a jellemzők kiszámításának egyszerűsége. Itt csak egy paraméter van - a hangerő. Másodszor, a teljes frekvenciatartományban a diffúzor rezgéseit a légtérfogat rugalmas reakciója korlátozza. Ez jelentősen csökkenti a hangszóró túlterhelésének és mechanikai sérülésének valószínűségét. Nem tudom, ez mennyire vigasztalóan hangzik, de lelkes basszuskedvelők számára a zárt dobozokban lévő hangszórók néha megégnek, de szinte soha nem "köpnek ki". Harmadszor, a fejparaméterek és a hangerő hozzáértő megválasztásával a zárt doboznak nincs párja az impulzusválaszok terén, amelyek nagymértékben meghatározzák a basszushangok szubjektív észlelését.

A természetes kérdés most az: akkor mi a csapda? Ha minden olyan jó, miért van szükségünk az összes többi típusú akusztikus kialakításra? Csak egy trükk van. K.P.P. Zárt dobozban minden más akusztikai kialakításhoz képest a legkisebb. Ugyanakkor minél kisebbre sikerül a doboz térfogatát megcsinálni, az azonos működési frekvenciatartomány megtartása mellett, annál kisebb lesz a hatékonysága. Nincs telhetetlenebb lény teljesítményfelvétel szempontjából egy kis térfogatú zárt doboznál, ezért is van bennük a dinamika, mint mondták, bár nem köpnek ki, de sokszor éget.

Fázisinverter (FI) - szellőző doboz

Az akusztikai tervezés következő leggyakoribb típusa. Az FI humánusabb a diffúzor hátsó oldalának sugárzásával kapcsolatban. A fázisinverterben a zárt dobozban "falhoz" helyezett energia egy részét békés célokra használják fel. Ehhez a doboz belső térfogata egy bizonyos levegőtömegű alagúton kommunikál a környező térrel. Ennek a tömegnek az értékét úgy választják meg, hogy a dobozon belüli levegő rugalmasságával kombinálva egy második oszcillációs rendszer jöjjön létre, amely energiát kap a diffúzor hátsó oldaláról, és ahol szükséges, a sugárzással fázisban sugározza ki. a diffúzorról. Ez a hatás nem túl széles frekvenciatartományban, egy-két oktáv között érhető el, de azon belül a hatásfok jelentősen megnő.

A nagyobb hatékonyság mellett a fázisinverternek van még egy nagy előnye - a hangolási frekvencia közelében a kúp rezgésének amplitúdója jelentősen csökken. Ez első pillantásra paradoxonnak tűnhet – ha egy nagy lyuk a hangszóródobozban visszatartja a kúp mozgását, de ez az élet ténye. A fázisinverter működési tartományában teljesen üvegházi körülményeket teremt a hangszóró számára, és pontosan a hangolási frekvencián minimális az oszcillációs amplitúdó, és a hang nagy részét az alagút adja ki. A megengedett bemeneti teljesítmény itt maximális, a hangszóró által okozott torzítás pedig minimális. A hangolási frekvencia felett az alagút a benne zárt légtömeg tehetetlensége miatt egyre kevésbé "átlátszóvá" válik a hangrezgésekkel szemben, a hangszóró pedig zártként működik. A hangolási frekvencia alatt ennek az ellenkezője történik: a tehetetlenségi nyomaték fokozatosan megszűnik és a legalacsonyabb frekvenciákon szinte terhelés nélkül működik a hangszóró, vagyis mintha kivették volna a házból. Az oszcilláció amplitúdója gyorsan növekszik, és ezzel együtt a kúp kiköpésének vagy a hangtekercs károsodásának a veszélye is, ha a mágneses rendszerbe ütközik. Általánosságban elmondható, hogy ha nincs védve, akkor az új hangszóró vásárlása valós lehetőséggé válik.

Az ilyen problémák elleni védelem egyik eszköze a hangerő megválasztásának körültekintése mellett az infra-alacsony frekvenciájú szűrők használata. Az ilyen szűrők azáltal, hogy levágják a spektrum egy részét, ahol még mindig nincs hasznos jel (25-30 Hz alatt), nem engedik, hogy a diffúzor elvaduljon saját élete és pénztárcája kockáztatásával.

A fázisinverter sokkal szeszélyesebb a paraméterek megválasztásában és a hangolásban, mivel egy adott hangszóróhoz már három paramétert kell kiválasztani: a doboz hangerejét, a keresztmetszetét és az alagút hosszát. Az alagutat nagyon gyakran úgy készítik el, hogy az alagút hosszát a hangolási frekvencia változtatásával a már kész mélynyomóhoz be lehessen állítani.

Szalagos hangszóró-sávpassz.

A harmadik típusú mélynyomó, amelyet gyakran használnak az automatikus telepítéseknél (bár ritkábban, mint az előző kettő), a sávos hangszóró. Ha egy zárt doboz és egy fázisváltó - akusztikus szűrők tripla, akkor a sáváteresztő, ahogy a neve is sugallja, egyesíti a felső- és aluláteresztő szűrőket. A legegyszerűbb sáváteresztő hangszóró egy 4. rendű (egy szellőzésű). Zárt kötetből áll, az ún. a hátsó kamra és a második, amely alagúttal van felszerelve, mint egy hagyományos fázisinverter (elülső kamra). A hangszóró a kamrák közötti válaszfalba van beépítve, így a kúp mindkét oldala teljesen vagy részben zárt térben működik – innen ered a „szimmetrikus terhelés” kifejezés.

A hagyományos kialakítások közül a sávos hangszóró a hatékonyság bajnoka. Ebben az esetben a hatékonyság közvetlenül a sávszélességtől függ. A sáváteresztő hangszóró frekvenciaátvitele harang alakú. Az elülső kamra megfelelő hangerejének és hangolási frekvenciájának megválasztásával széles sávszélességű, de korlátozott hozamú mélynyomó építhető, vagyis a csengő alacsony és széles lesz, vagy keskeny sávú és nagyon nagy hatásfokú. . ebben a sávban. A harang ekkor kinyúlik a magasságba.

A Bandpass egy szeszélyes dolog a számításban, és a legidőigényesebb a gyártása. Mivel a hangszóró a ház belsejében van eltemetve, a doboz összeszereléséhez trükkökre van szükség, hogy a levehető panel jelenléte ne sértse a szerkezet merevségét és feszességét. Az impulzusjellemzők sem a legjobbak, különösen széles sávszélesség mellett.

Hogyan kompenzálják ezt? Először is, mint már említettük - a legmagasabb hatékonyságot. Másodszor, az a tény, hogy minden hang az alagúton keresztül érkezik, és a hangszóró teljesen zárva van. Egy ilyen mélynyomó elrendezésekor jelentős lehetőségek nyílnak meg az autóba való beszerelésre. Elég, ha a csomagtartó és az utastér találkozásánál találunk egy kis helyet, ahol az alagút szája is elfér - és a legerősebb basszusokhoz is szabad az út. A JLAudio például különösen az ilyen telepítésekhez gyárt rugalmas műanyag hüvelyeket-alagútokat, amelyekkel a mélynyomó kimenetét javasolja a belső térhez csatlakoztatni. Mint egy porszívó tömlő, csak vastagabb és merevebb.

Most egy kicsit a fejekről

Mielőtt dobozt készítene egy mélynyomóhoz, ki kell választania egy fejet, amely alatt valójában kiszámítják a fizikai paramétereit. A hangszóró kiválasztásához a lehető legtöbb elektromechanikai paramétert ismernie kell.

Az abszolút minimum adat:
- Hangszóró rezonancia frekvencia Fs
- Teljes Qts minőségi tényező
- Vas egyenértékű kötete

Ha nem ismeri ezek közül a paraméterek közül legalább egyet, és nincs lehetősége saját maga megmérni, akkor ne vegye be ezt a hangszórót. Valószínűleg nem fogsz tudni semmi érdemlegeset csinálni.

Rezonancia frekvencia (Fs)

A rezonanciafrekvencia a hangszóró rezonanciafrekvenciája akusztikus kialakítás nélkül. Ilyen módon mérik - a hangszóró a lehető legnagyobb távolságra van felfüggesztve a levegőben a környező tárgyaktól, így most a rezonanciája csak a saját jellemzőitől - a mozgó rendszer tömegétől és a felfüggesztés merevségétől - függ.

Van egy vélemény, hogy minél alacsonyabb a rezonancia frekvencia, annál jobban fog kijönni a mélysugárzó. Ez csak részben igaz, egyes konstrukcióknál a szükségtelenül alacsony rezonanciafrekvencia akadályt jelent. Referenciaként: az alacsony 20-25 Hz. 20 Hz alatt ritka. A 40 Hz feletti frekvencia magasnak számít a mélynyomónál.

Teljes minőségi tényező (Qts)

A minőségi tényező ebben az esetben nem a termék minősége, hanem a rugalmas és viszkózus erők aránya, amelyek a hangszóró mozgó rendszerében a rezonanciafrekvencia közelében vannak. A mozgó hangszórórendszer sokban hasonlít egy autó felfüggesztésére, ahol van egy rugó és egy lengéscsillapító. A rugó rugalmas erőket hoz létre, vagyis a rezgés során energiát halmoz fel és ad le, a lengéscsillapító pedig viszkózus ellenállás forrása, nem halmoz fel semmit, hanem hő formájában elnyeli és eloszlatja. Ugyanez történik, amikor a diffúzor és minden, ami hozzá kapcsolódik, vibrál. A magas érdemi érték azt jelenti, hogy a rugalmas erők dominálnak. Olyan, mint egy lengéscsillapító nélküli autó. Elég, ha beleütközünk egy kavicsba, és a kerék ugrálni kezd, semmi sem korlátozza. Ugorjon azon a nagyon rezonáns frekvencián, amely ebben az oszcillációs rendszerben rejlik. Hangszóróra vonatkoztatva ez a frekvenciaválasz túllépését jelenti a rezonancia frekvencián, minél nagyobb, annál magasabb a rendszer teljes minőségi tényezője. A legmagasabb, ezerben mért minőségi tényező a harangoké, ami ebből kifolyólag a rezonánson kívül más frekvencián sem akar megszólalni, szerencsére senki sem követeli meg tőle.

Egy népszerű módszer az autók felfüggesztésének ingadozással történő diagnosztizálására nem más, mint a felfüggesztés minőségi tényezőjének kézműves módon történő mérése. Ha most rendbe tesszük a felfüggesztést, vagyis a rugóval párhuzamosan lengéscsillapítót rögzítünk, akkor a rugó összenyomásakor felhalmozott energia nem mind vissza fog térni, hanem részben tönkreteszi a lengéscsillapító. Ez a rendszer minőségi tényezőjének csökkenése. Most térjünk vissza a dinamikához. Semmi, hogy oda-vissza járunk? Ez, azt mondják, hasznos.A hangszórón lévő rugóval minden világosnak tűnik. Ez egy diffúzor felfüggesztés. És a lengéscsillapító? Lengéscsillapítók - akár kettő, párhuzamosan működve. A hangszóró teljes minőségi tényezője kettőből áll: mechanikus és elektromos.

A mechanikai minőségi tényezőt elsősorban a felfüggesztés anyagának megválasztása, és főként a központosító alátét határozza meg, nem pedig a külső hullámosság, ahogyan azt néha hiszik. Itt általában nincsenek nagy veszteségek, és a mechanikai minőségi tényező hozzájárulása az összértékhez nem haladja meg a 10-15%-ot. A fő hozzájárulás az elektromos érdemjegyhez tartozik.

A hangszóró oszcillációs rendszerében működő legkeményebb lengéscsillapító egy hangtekercs és egy mágnes együttese. Természeténél fogva villanymotor lévén, ahogyan egy motornak lennie kell, generátorként is működhet, és pontosan ezt teszi a rezonancia frekvencia közelében, amikor a hangtekercs mozgásának sebessége és amplitúdója maximális.

Mágneses térben mozogva a tekercs áramot generál, és egy ilyen generátor terhelése az erősítő kimeneti impedanciája, azaz gyakorlatilag nulla. Kiderült, hogy ugyanaz az elektromos fékkel van felszerelve, mint az összes elektromos vonat. Ott is fékezéskor a vontatómotorok generátor üzemmódban kényszerülnek dolgozni, terhelésüket a tetőn lévő fékellenállások akkumulátorai jelentik. A generált áram nagysága természetesen minél nagyobb, minél erősebb a mágneses tér, amelyben a hangtekercs mozog. Kiderült, hogy minél erősebb a hangszórómágnes, annál alacsonyabb a minőségi tényezője, ha egyéb tényezők megegyeznek. De természetesen, mivel ennek az értéknek a kialakításában mind a tekercsvezeték hossza, mind a mágneses rendszerben lévő rés szélessége közrejátszik, korai lenne végső következtetést levonni csak a cső mérete alapján. mágnes. És az előzetes - miért ne? - Alapfogalmak - a hangszóró teljes minőségi tényezője alacsonynak tekinthető, ha kisebb, mint 0,3 - 0,35; magas - több mint 0,5 - 0,6.

Egyenértékű térfogat (Vas)

A legtöbb modern hangszórófej az "akusztikus felfüggesztés" elvén alapul. Az akusztikus felfüggesztés lényege, hogy a hangszórót olyan légmennyiségbe kell beszerelni, amelynek rugalmassága összemérhető a hangszóró felfüggesztésének rugalmasságával. Ebben az esetben kiderül, hogy a már a felfüggesztésben lévő rugóval párhuzamosan egy másikat is beépítettek. Ebben az esetben az egyenértékű térfogat az lesz, amelynél a megjelenő rugó rugalmassága megegyezik a meglévő rugóval. Az egyenértékű térfogat értékét a felfüggesztés merevsége és a hangszóró átmérője határozza meg. Minél lágyabb a felfüggesztés, annál nagyobb lesz a légpárna mérete, amelynek jelenléte zavarni fogja a hangszórót.

Ugyanez történik a diffúzor átmérőjének megváltozásával. Az azonos elmozdulás melletti nagy diffúzor erősebben összenyomja a doboz belsejében lévő levegőt, ezáltal nagyobb kölcsönös rugalmassági erőt tapasztal a légtérfogatban. Ez a körülmény gyakran meghatározza a hangsugárzó méretének megválasztását a rendelkezésre álló hangerő alapján, hogy megfeleljen az akusztikai kialakításnak. A nagy kúpok megteremtik a nagy teljesítményű mélynyomó előfeltételeit, de nagy hangerőt is igényelnek. Az egyenértékű hangerő érdekes összefüggéseket mutat a rezonanciafrekvenciával, amelyeket könnyű észrevétlenül figyelmen kívül hagyni. A rezonanciafrekvenciát a felfüggesztés merevsége és a mozgó rendszer tömege, az ekvivalens térfogatot pedig a diffúzor átmérője és az azonos merevség határozza meg.

Ennek eredményeként a következő helyzet lehetséges: tegyük fel, hogy két azonos méretű és azonos rezonanciafrekvenciájú hangszóró van. De csak az egyikük kapta ezt a frekvenciaértéket a nehéz diffúzor és a merev felfüggesztés miatt, a másik pedig éppen ellenkezőleg, egy könnyű diffúzor egy puha felfüggesztésen. Egy ilyen pár egyenértékű térfogata, minden külső hasonlóság mellett, nagyon jelentősen eltérhet, és ha ugyanabba a dobozba telepítik, az eredmények drámaian eltérőek lesznek.

Tehát, miután megállapítottuk, hogy mit jelentenek a létfontosságú paraméterek, végre elkezdjük választani ...

Ez a hangszóró rezonanciafrekvenciája, akusztikus kialakítás nélkül. A hangszóró mereven a levegőben van felfüggesztve, a környező tárgyaktól a lehető legnagyobb távolságra. Ebben a helyzetben a rezonanciája csak a saját jellemzőitől függ. A mozgó rendszer tömegei és a felfüggesztés merevsége. Van egy vélemény, hogy minél alacsonyabb a rezonancia frekvencia, annál jobban fog kijönni a mélysugárzó. Ez csak részben igaz. Egyes kialakításoknál a rezonancia frekvencia túl alacsony, interferencia. Az alacsony rezonanciafrekvencia 20-25 Hz. 20 Hz alatt ritka. A 40 Hz feletti frekvencia magasnak számít a mélynyomónál.

Teljes minőségi tényező Qts

A minőségi tényező ebben az esetben nem a termék minősége, hanem a rugalmas és viszkózus erők aránya, amelyek a hangszóró mozgó rendszerében, a rezonancia frekvencia közelében vannak. Mozgatható hangszórórendszer, hasonlóan az autó felfüggesztéséhez, ahol van egy rugó és egy lengéscsillapító. A rugó rugalmas erőket hoz létre, vagyis az oszcilláció során energiát halmoz fel és ad le, a lengéscsillapító, a viszkózus ellenállás forrása pedig nem halmoz fel semmit, hanem elnyeli az energiát és eloszlik. Ugyanez történik, amikor a diffúzor rezeg, és minden, ami hozzá van kötve.

A magas minőségi tényező azt jelenti, hogy a rugalmas erők dominálnak. Olyan, mint egy lengéscsillapító nélküli autó. Elég, ha beleütközünk egy kavicsba, és a kerék ugrálni kezd, semmi sem korlátozza. Ugorjon azon a nagyon rezonáns frekvencián, amely ebben az oszcillációs rendszerben rejlik. Hangszóró esetén ez a rezonanciafrekvencián a frekvenciamenet túllépését jelenti, minél nagyobb a rendszer teljes minőségi tényezője.

A legmagasabb minőségi tényező egyébként több ezer egységben mérve a harangban van, amely formája miatt a rezonánson kívül más frekvencián sem akar megszólalni.

Egy népszerű módszer az autó felfüggesztésének ingadozással történő diagnosztizálására nem más, mint a felfüggesztés minőségi tényezőjének értékelése. Ha a rugóhoz lengéscsillapítót adnak, akkor a rugó összenyomásakor felhalmozódott energia nem tér vissza, hanem részben eloszlatja a lengéscsillapító. Ezt a jelenséget a rendszer minőségi tényezőjének csökkenésének nevezzük. Térjünk vissza a dinamikához. A hangszórórugók diffúzor felfüggesztések. És a lengéscsillapító? Két lengéscsillapító működik együtt.

A hangszóró teljes minőségi tényezője két minőségi tényezőből áll - mechanikus és elektromos. A mechanikai minőségi tényezőt elsősorban a felfüggesztés anyagának megválasztása határozza meg, ráadásul főleg a központosító alátét anyaga, nem pedig a külső ajak, ahogy azt sokan hiszik. Itt általában nincsenek nagy veszteségek, és a mechanikai minőségi tényező hozzájárulása az összértékhez nem haladja meg a 10-15%-ot.

A hangszóró oszcillációs rendszerében működő legmerevebb lengéscsillapító egy hangtekercs és egy mágnes együttese. A hangszóró mágneses rendszere kialakításában és működési elvében nagyon hasonlít az elektromos motorokéhoz. Ennek megfelelően az elektromos motorokhoz hasonlóan a hangszóró motorja is lehet generátor elektromos áram. Mit csinál a hangszóró a rezonancia frekvencia közelében, amikor a hangtekercs mozgásának sebessége és amplitúdója maximális?

Mágneses térben mozogva a tekercs áramot generál, és az ilyen generátor terhelése az erősítő kimeneti impedanciája, azaz majdnem nulla. Mint minden generátor, a hangszóró motorja is nehezen mozog, ha a terhelési ellenállás minimális. Az eredmény egyfajta elektromos fék. A generált áram nagysága ebben az esetben annál nagyobb, minél erősebb a mágneses tér, amelyben a hangtekercs mozog, és annál nagyobb a tekercs oszcillációinak sebessége és amplitúdója a résben.

Kiderült, hogy minél erősebb a hangszórómágnes, annál alacsonyabb a minőségi tényezője, ha egyéb tényezők megegyeznek. Természetesen a minőségi tényező nem csak a mágnestől függ. Ez függ a tekercstől, egyidejűleg a résben lévő vezeték mennyiségétől stb. stb. Mindazonáltal hozzávetőleges iránymutatásként a hangszóró teljes minőségi tényezőjének faktorát vehetjük.

A hangszóró alacsony minőségi tényezője 0,3-0,35-nél kisebbnek tekinthető.

A 0,5-0,6-nál nagyobb Qt-vel rendelkező hangszórók jó minőségű hangszóróknak minősülnek.

Vas egyenértékű kötete.

A legtöbb modern hangszórófej az "akusztikus felfüggesztés" elvén alapul. Néha "tömörítésnek" nevezik őket, ami valójában helytelen. A kompressziós fejek egy másik történet a kürtmeghajtókkal.

Az akusztikus felfüggesztés lényege, hogy a hangszórót olyan légmennyiségbe kell beszerelni, amelynek rugalmassága összemérhető a hangszóró felfüggesztésének rugalmasságával. Ugyanakkor kiderül, hogy a már a felfüggesztésben lévő „rugó” mellé egy másik, külső is bekerül. Egyenértékű, vegyük figyelembe a levegő térfogatát, amely rugalmasságában egyenlő lesz a hangszóró felfüggesztésének rugalmasságával. Az egyes hangszórók egyenértékű hangerejét a felfüggesztés merevsége és a hangsugárzó átmérője határozza meg. Minél lágyabb a felfüggesztés, annál nagyobb lesz a légpárna mérete, amelynek jelenléte jelentősen befolyásolja a hangszórót.

Idén a Journal of the American Acoustic Society folyóiratban Jiajun Zhao, Likun Zhang és Ying Wu tudósok „A monokromatikus többpólusú emisszió fokozása degenerált Mie-rezonanciák szubhullámhosszú bevonásával” című cikket publikáltak találmányukról, amely növeli az alacsony frekvenciájú hangteljesítményt. rezonanciák miatti hullámok. A kutatók beszámolója alapján egy általuk kitalált, 3D nyomtatón gyártott, 10 cm átmérőjű műanyag tok 200-szorosára növelheti egy alacsony frekvenciájú hangszóró hangerejét.

Hagyományosan a hangerő növeléséhez ( hangnyomás) jelteljesítmény növelést, alacsony frekvenciák esetén pedig nagy sugárzási területet használnak. Ezeknek a klasszikus módszereknek nyilvánvaló hátrányai vannak - nagy méretek és magas energiafogyasztás. Ebben a tekintetben népszerűvé vált az akusztikus kialakítás miatti hangnyomás-növekedés. gyakorlati probléma. A fejlesztőket az a vágy vezérli, hogy maximalizálják a teljesítményt és alacsonyan tartsák a hangerőt. A hagyományos hangszórókkal ezt a hatást a fázisinverternek köszönhetően sikerült elérni. Most a sor hordozható audio. A vágás alatt néhány szó az innovációról és a fejlődés várható kilátásairól, valamint egy légy a fényes kilátások hordójában.

Friss megjelenés vagy jól elfeledett régi

Egy meglehetősen merész ötlet megvalósítását a szükség diktálja. A hordozható technológia bősége olyan megoldásokat kíván meg, amelyekben nem lehet nagy volumenű akusztikai kialakítást alkalmazni, miközben a fogyasztó „sok aljra” vágyik. Így a tudósok által javasolt megoldásra valószínűleg okostelefonok, hordozható hordozható hangszórók, dokkoló állomások iránt lesz kereslet.

Ugyanakkor ismeretes, hogy az ilyen jellegű fejlesztéseket a 19. század végétől (Helmholtz kísérletei) a múlt század 20-as éveiig folytatták, vagyis addig az időig, amikor a hangnyomást növelő passzív eszközök versenyezhettek. elektroakusztikusakkal. Tehát volt egy kürt akusztikai tervezés.

A leírt találmány alapját képező „Hangkibocsátó anyagok kibocsátásának fokozása akusztikus metaanyag-üreg segítségével” című cikk szerzői a történeti folytonosságról írtak. Elmondható, hogy miután olyan helyzetbe kerültek, hogy az elektromos eszközök kimerítették hatékonysági erőforrásaikat, a fejlesztők emlékeztek arra az időre, amikor a hangszórók kürt kialakítása volt a vezető trend.

Ötlet és eredmény

Az ötlet az volt, hogy jelentősen megnöveljék a mélysugárzó által kibocsátott hanghullámok amplitúdóját, miközben felhagytak az erősítő teljesítményének hagyományos növelésével és a radiátor méretének növelésével. További cél volt a sugárzási mintázat megőrzése, mert. a klasszikus szájcső megváltoztatja. Az ötlet megvalósításához a tudósok rezonáns módokat alkalmaztak, amelyeket libirintszerű akusztikai tervezéssel alakítottak ki.

Egyszerűen fogalmazva, a fejlesztők egy olyan elvet alkalmaztak, amely egy hangforrás (például okostelefon) bögrébe helyezésével megfigyelhető. A hang felerősödik, ahogy a bögre rezonanciakamrává válik.

Itt az elv közel áll, de egyetlen üreg helyett speciálisan kialakított labirintusokat használnak az alacsony frekvencia tartomány szelektív fokozására.

Ying Wu fejlesztő egy interjúban a következőképpen írta le a működési elvet:

"A csatornákon belüli levegő rezonanciája révén a forrás elektromos energiájából sokkal több alakul át hangteljesítményké, mint egyébként."

"A csatornákban lévő légrezonancia lehetővé teszi, hogy nagyobb hangerőt kapjon, mint nélkülük (csatornák - a szerző megjegyzése), azonos energiafogyasztás mellett"

Valósághű szerkezet a kibocsátás növelésére

A) A szerkezet merev anyagokból készült (szürke rész), ahol a levegővel töltött spirális csatornák meghosszabbítják a hang útját (piros vonal), hogy csökkentsék annak egyenértékű sebességét radiális irányban a csatornák merev falai mentén (azimutális anizotrópia ρθ→ ∞ρθ→∞).
b) Monopólus forrásból kibocsátott hangterek fáziseloszlása, három rezonanciafrekvencián szimulálva (lásd 2(c) ábra).
c) Ugyanaz, mint a b), de dipólus forráshoz. (d, e) A b) és c) pontban a legalacsonyabb rezonanciára modellezett távoli irányítottság összehasonlítása burkolattal és anélkül.

Amint az ábrán látható, a tíz centiméteres készülék kerek testének közepétől, ahol a hangszóró található, labirintusjáratok indulnak el, amelyek biztosítják a rezonáns módok előfordulását, és ennek megfelelően passzívan növelik a hangerőt. bizonyos frekvenciákon. Fontos megjegyezni, hogy a dB skála logaritmikus, ezért a teljesítmény kétszázszoros növelése körülbelül 20 dB hangnyomásnövekedést eredményez. A témával foglalkozó egyik író a 20 dB-t az iPhone hangerőskála nyolc sávjához hasonlította.

Összehasonlító és ellenőrző mérések eredményeként kiderült, hogy a kialakítás alkalmazása valóban lehetővé teszi a hangteljesítmény 200-szoros erősítését az alacsony frekvencia tartományban. A kialakítás azt is lehetővé teszi, hogy a sugárzási mintát ne változtassák meg jelentősen, ami a klasszikus kürtrendszerek használatával lehetetlen lenne. A kísérlet eredményeiről bővebben a publikus cikkben olvashat.

Nyilvánvaló, hogy a kapott eredményt (az újításhoz kapcsolódó események sikeres fejlesztése esetén, amelyről a következő részben lesz szó) felhasználható egy hordozható vezeték nélküli akusztika, mobil kütyük, fejhallgató.

A cikk elméletileg bizonyítja a teljesítmény 200-szoros rezonáns növekedésének lehetőségét, képleteket és összehasonlító méréseket ad, de, mint a régi viccben, van egy árnyalat ...

A rezonancia mint kebelellenség

Az alacsony frekvenciák rezonanciák miatti erősítésének számos olyan tulajdonsága van, amelyek megnehezítik ennek a módszernek a használatát a nagy hűségű berendezések létrehozásakor. Sokan jól tudják, hogy ez a módszer milyen káros hatással van a hangsugárzók basszusreflexes akusztikai kialakításának hangminőségére. Fázisinverter alkalmazásakor a rezonancia miatt az alacsony frekvenciák erősítését is elérjük, a különbség csak annyi, hogy ennél a formai tényezőnél a fázisváltó kevésbé hatékony, mint a labirintus.

A rezonanciák használatának kétértelműségét a basszusteljesítmény növelésére a Show Master magazin "The Great Low Frequency Hoax" című cikkében részletezi a www.sound-consulting.net jóvoltából.

Ahogy a fent említett cikkben írtuk, a rezonáns rendszer nem tud azonnal elindulni és leállni, és ennek megfelelően késések lépnek fel. A bemutatott labirintus rezonanciarendszerben a visszaverődések számát tekintve feltételezhető, hogy ezek a késleltetések nagyobbak lesznek, mint egy hasonló fázisinverteres vagy klasszikus zárt dobozban.

Így a rezonáns erősítéssel sokkal több basszust kaphatunk, miközben rontjuk az impulzusválaszt. Ezenkívül nem ismert, hogy egy ilyen rendszer torzítást, zajt stb. okoz-e (a tanulmány nem tartalmazza az új akusztikai tervezés alkalmazása előtti és utáni torzítások összehasonlítását).

Pályázati kilátások

Az összes hipotetikusan valószínűsíthető probléma kivételével az innováció sokat változtathat. A tulajdonságok megőrzése a méretek csökkentése mellett lehetővé teszi az ilyen akusztikus kialakítás használatát az okostelefonokban, ami jelentősen növeli a hangerőt. Használja hordozható készülékkel vezeték nélküli hangszórók csökkenti az energiafogyasztást, és ezáltal növeli a hordozható eszközök működési idejét.

Eredmény

Őszintén várom az élénk és eredményes vitát a labirintus kilátásairól. A találmány sorsára vonatkozó saját következtetéseimhez nincs elegendő információm. Hagyományosan azt javaslom, hogy vegyen részt a felmérésben, és mondja el véleményét a találmánnyal kapcsolatban.

Farmer

- Hogyan! Van olyan nagymamád, aki három kártyát talál ki egymás után, és még mindig nem vetted át tőle a kabalizmusát?
MINT. Puskin, a pikk királynője

Ma arról fogunk beszélni, hogy valójában mit is érdemes tudni az akusztikáról. Mégpedig a híres Thiel-Small paraméterekről, amelyek ismerete az autóhangosításban a nyerés kulcsa egy szerencsejátékban. Rágalmazás és rabság nélkül.

Egy jeles matematikus, a legenda szerint, hallgatókat oktató, azt mondta: "És most folytatjuk a tétel bizonyítását, akinek a nevét megtiszteltetés számomra." Kinek a megtiszteltetése, hogy viselje a Thiel és a Small paraméterek nevét? Emlékezzünk erre is. Az első a csoportban Albert Nevil Thiele (az eredeti A. Neville Thiele-ben az "A" szinte soha nem fejti meg). Életkorát és bibliográfiáját tekintve egyaránt. Thiel most 84 éves, és 40 éves korában kiadott egy mérföldkőnek számító tanulmányt, amely először javasolta a hangszórók jellemzőinek egyetlen paraméterkészleten alapuló, kényelmes és reprodukálható módon történő kiszámítását.

Ott egy 1961-es cikkben különösen ez állt: „A hangszóró jellemzői az alacsony frekvenciájú tartományban megfelelően leírhatók három paraméterrel: a rezonanciafrekvencia, a hangsugárzó akusztikus rugalmasságával egyenértékű levegő térfogata. hangszóró, valamint az elektromos ellenállás és a mozgási ellenállás aránya a rezonanciafrekvencián. Az elektroakusztikus hatásfokot ugyanazok a paraméterek határozzák meg. Arra kérem a hangsugárzó-gyártókat, hogy termékeik kiemelt részeként tegyék közzé ezeket a paramétereket.”

Neville Thiel kérését csak egy évtizeddel később hallotta meg a szakma, ekkor Thiel már a kaliforniai születésű Richard Small-al dolgozott. A Richard Small kaliforniai nyelven íródott, de a tisztelt orvos valamiért jobban szereti a saját nevének kiejtésének német változatát. Mellesleg kicsik töltik be idén a 70. életévét – ez az évforduló sokkal fontosabb, mint sok. A hetvenes évek elején Thiel és Small végre eszébe juttatta a hangszórók számításának javasolt megközelítését.

Neville Thiel most tiszteletbeli professzor egy egyetemen szülőhazájában, Ausztráliában, és Dr. Small legutóbbi szakmai pozíciója, amelyet követhettünk, a Harman-Becker Car Audio osztályának főmérnöke. És természetesen mindketten az International Society of Acoustic Engineers (Audio Engineering Society) vezetőségébe tartoznak. Általában mindketten élnek és jól vannak.

Thiel a bal oldalon, kicsi a jobb oldalon, az elektroakusztikához való hozzájárulás sorrendjében. A kép egyébként ritka, a mesterek nem szerették, ha fotózzák őket

Akasztani vagy nem akasztani?

Az Fs mérési feltételeinek figuratív meghatározása a levegőben lógó hangszóró rezonanciafrekvenciájaként azt a tévhitet szülte, hogy ezt a frekvenciát így kell mérni, és a lelkesek arra törekedtek, hogy a hangszórókat valóban drótokra, kötelekre akassza fel. Az akusztikai paraméterek mérését a „BB” külön kiadásának szenteljük, vagy akár többnek is, de itt megjegyzem: az illetékes laboratóriumokban a hangszórókat a mérések során satuba szorítják, és nem függesztik fel a csillárra.

Egy számítási kísérlet eredményei, amelyek segítenek azoknak, akik szeretnék megérteni, hogy az elektromos és mechanikai minőségi tényezők nagysága hogyan fejeződik ki impedanciagörbékben. Vettünk teljes készlet egy valós hangszóró elektromechanikus paramétereit, majd ezek egy részét megváltoztatni kezdte. Először is - a mechanikai minőségi tényező, mintha a hullámosítás és a központosító alátét anyagát kicserélték volna. Ezután - elektromos, ehhez már meg kellett változtatni a hajtás és a mozgó rendszer jellemzőit. Íme, mi történt:

A mélysugárzó valós impedanciagörbéje. A három fő paraméter közül kettőt számít ki

Az impedanciagörbék a teljes minőségi tényező különböző értékeire vonatkoznak, miközben az elektromos Qes azonos, egyenlő 0,5, a mechanikai pedig 1-től 8-ig változik. A Qts teljes minőségi tényező úgy tűnik, nem sokat változik, és a magasság Az impedancia grafikonon a dudor erős, és nagyon , míg minél kisebb Qms, annál élesebb lesz

Hangnyomás a frekvencia függvényében ugyanazon Qts esetén. A hangnyomás mérésénél csak a teljes Qts minőségi tényező a fontos, így teljesen eltérő impedanciagörbék felelnek meg a frekvencia függvényében nem annyira eltérő hangnyomásgörbéknek.

Ugyanazok a Qt-értékek, de most mindenhol Qms = 4, és a Qes úgy változik, hogy ugyanazokat a Qt-értékeket érje el. A Qts értékek megegyeznek, de a görbék teljesen eltérőek, és sokkal kevésbé különböznek egymástól. Az alsó, piros görbéket azokra az értékekre kaptuk, amelyeket az első kísérletben nem lehetett elérni fix Qes = 0,5 mellett

Hangnyomásgörbék a különböző Qt-ekhez, amelyeket a Qek megváltoztatásával kapunk. A felső négy görbe pontosan olyan alakú, mint amikor megváltoztattuk a Qms-t, alakjukat a Qts értékek határozzák meg, és ugyanazok maradnak. A 0,5-nél nagyobb Qt-ekre kapott alsó, piros görbék természetesen eltérőek, és a megnövekedett minőségi tényező miatt púp kezd kinőni rajtuk.

De most figyelj: a lényeg nem csak az, hogy magas Qt-nél púp jelenik meg a karakterisztikán, miközben a hangszóró érzékenysége csökken a rezonáns feletti frekvenciákon. A magyarázat egyszerű: ha más dolgok nem változnak, a Qe csak a mozgó rendszer tömegének növekedésével vagy a mágnes erejének csökkenésével nőhet. Mindkettő az érzékenység csökkenéséhez vezet közepes frekvenciákon. Tehát a rezonanciafrekvencia dudora inkább a rezonancia feletti frekvenciák süllyedésének a következménye. A hangban semmi sincs ingyen...

Junior Partner hozzájárulás

Egyébként: a módszer alapítója A.N. Thiel a számításoknál csak az elektromos minőségi tényezőt kívánta figyelembe venni, úgy vélte (korához képest jogosan), hogy a mechanikai veszteségek aránya elenyésző a hangszóró "elektromos fékjének" működése okozta veszteségekhez képest. A nem egyedüli junior partner hozzájárulása azonban a Qms figyelembe vétele volt, mára ez vált fontossá: a modern fejek fokozott veszteségű anyagokat használnak, amelyek a 60-as évek elején még nem voltak elérhetőek, és olyan hangszórókkal találkoztunk, ahol a Qms érték csak 2-3 volt, elektromos alegységgel. Ilyen esetekben hiba lenne nem figyelembe venni a mechanikai veszteségeket. Ez pedig különösen fontossá vált a ferrofluidos hűtés bevezetésével a nagyfrekvenciás fejekben, ahol a folyadék csillapító hatása miatt a Qms részaránya a teljes minőségi tényezőben meghatározóvá válik, a rezonanciafrekvencián lévő impedanciacsúcs pedig szinte láthatatlanná válik, mint a számítási kísérletünk első grafikonján.

Három lapot tárt fel Thiel és Small

1. Fs - a hangszóró fő rezonanciájának frekvenciája minden eset nélkül. Csak magát a hangszórót jellemzi, az erre épülő kész hangfalrendszert nem. Bármilyen kötetre telepítve csak növekedhet.

2. A Qts a hangszóró teljes minőségi tényezője, egy dimenzió nélküli érték, amely a hangszóró relatív veszteségeit jellemzi. Minél alacsonyabb, annál jobban elnyomja a sugárzási rezonanciát, és annál nagyobb az ellenálláscsúcs az impedanciagörbén. Zárt dobozba szerelve növekszik.

3. Vas - egyenértékű hangszóró hangereje. Egyenlő a levegő térfogatával, ugyanolyan merevséggel, mint a felfüggesztés. Minél merevebb a felfüggesztés, annál kevesebb Vas. Ugyanilyen merevség esetén a Vas a diffúzor területével növekszik.

A 2. kártya két fele

1. A Qes a teljes minőségi tényező elektromos összetevője, amely az elektromos fék teljesítményét jellemzi, amely megakadályozza, hogy a diffúzor a rezonanciafrekvencia közelében lengjen. Általában minél erősebb a mágneses rendszer, annál erősebb a „fék”, és annál kisebb a Qes számértéke.

2. Qms - a teljes minőségi tényező mechanikai összetevője, a felfüggesztés rugalmas elemeinek veszteségeit jellemzi. A veszteségek itt sokkal kisebbek, mint az elektromos komponensben, és számszerűen a Qms sokkal nagyobb, mint a Qes.

Miért szól a csengő

Mi a közös a harangokban és a hangszórókban? Nos, az a tény, hogy mindkettő hangzik, nyilvánvaló. Ennél is fontosabb, hogy mindkettő oszcillációs rendszer. És mi a különbség? A harang, akárhogy is verjük, a kánon által előírt egyetlen frekvencián szólal meg. És külsőleg a hangszóró nem annyira különbözik tőle - széles frekvenciatartományban, és kívánt esetben egyszerre ábrázolhatja a csengő csengetését és a csengő puffanását. Tehát: a három Thiel-Small paraméter közül kettő csak kvantitatívan írja le ezt a különbséget.

Csak határozottan emlékeznie kell, vagy jobb, ha újra el kell olvasnia az alapító idézetét a történelmi és életrajzi információkban. Azt írja ki, hogy "alacsony frekvencián". A Till, Small és paramétereiknek semmi köze ahhoz, hogy a hangszóró hogyan viselkedik a magasabb frekvenciákon, ezért nem vállalnak felelősséget. Mely hangszóró frekvenciái alacsonyak és melyek nem? És ezt mondja a három paraméter közül az első.

Az első térkép hertzben mérve

Tehát: az 1. számú Thiel-Small paraméter a hangszóró természetes rezonanciafrekvenciája. Mindig Fs-vel jelöljük, függetlenül a közzététel nyelvétől. A fizikai jelentése rendkívül egyszerű: mivel a hangszóró egy oszcillációs rendszer, ez azt jelenti, hogy kell lennie egy frekvenciának, amelyen a diffúzor oszcillálni fog, magára hagyva. Mint harangszó ütés után vagy húr pengetés után. Ez azt jelenti, hogy a hangszóró teljesen „meztelen”, semmi esetre sincs telepítve, mintha az űrben lógna. Ez azért fontos, mert minket maga a hangszóró paraméterei érdekelnek, nem pedig az, ami körülveszi.

A rezonancia körüli frekvenciatartomány, két oktáv felfelé, két oktáv lefelé - ez az a terület, ahol a Thiel-Small paraméterek működnek. A tokba még nem szerelt mélynyomófejeknél az Fs 20-50 Hz, a középmély hangsugárzóknál 50-től (basszus "hatos") 100-120-ig ("négyes") terjedhet. Diffúzoros középkategóriás hangszórókhoz - 100 - 200 Hz, dómokhoz - 400 - 800, magassugárzókhoz - 1000 - 2000 Hz (vannak kivételek, nagyon ritka).

Hogyan határozható meg a hangszóró természetes rezonanciafrekvenciája? Nem, amint azt leggyakrabban megállapítják - egyértelműen olvasható a kísérő dokumentációban vagy a vizsgálati jelentésben. Nos, honnan tudhatta meg először? Csengővel egyszerűbb lett volna: adtam neki valamit, és megmértem a zümmögés gyakoriságát. A hangszóró kifejezett formában nem zümmög semmilyen frekvencián. Azaz akarja, de nem kapja meg a diffúzor rezgésének csillapítását, ami a tervezésében rejlik. Ebben az értelemben a hangszóró nagyon hasonlít egy autó felfüggesztésére, és ezt a hasonlatot nem egyszer alkalmaztam, és fogom is használni. Mi történik, ha üres lengéscsillapítókkal ringat egy autót? Legalább néhányszor a saját rezonanciafrekvenciáján leng (ahol van rugó, ott lesz frekvencia). A csak részben elhalt lengéscsillapítók egy-két periódus után leállítják a vibrációt, a szervizelhetőek pedig - az első dobás után. A dinamikában a lengéscsillapító fontosabb, mint a rugó, sőt kettő is van belőle.

Az első, gyengébb, amiatt működik, hogy a felfüggesztésben energiaveszteség van. Nem véletlen, hogy a hullámosítás speciális gumiból készül, az ilyen anyagból készült golyó aligha pattan le a padlóról, a központosító alátéthez speciális, nagy belső súrlódású impregnálást is választanak. Olyan ez, mint a diffúzor rezgésének mechanikus fékje. A második, sokkal erősebb - elektromos.

Íme, hogyan működik. A hangszóró hangtekercse a motorja. Befolyik váltakozó áram az erősítőtől, és a mágneses térben elhelyezett tekercs a bevitt jel frekvenciájával mozogni kezd, megmozgatva természetesen az egész mozgó rendszert, akkor itt van. De a mágneses térben mozgó tekercs generátor. Ami minél több áramot termel, annál erősebben mozog a tekercs. És amikor a frekvencia elkezd megközelíteni a rezonanciát, amelynél a diffúzor „rezegni akar”, a rezgések amplitúdója megnő, és a hangtekercs által termelt feszültség nő. Pontosan a rezonancia frekvencián csúcsosodik ki. Mi köze ennek a fékezéshez? Eddig egyik sem. De képzeljük el, hogy a tekercs következtetései zárva vannak egymás előtt. Most egy áram fog átfolyni rajta, és olyan erő keletkezik, amely Lenz iskolai szabálya szerint akadályozza a mozgást, amely ezt kiváltotta. De a hangtekercs a való életben zárva van az erősítő kimeneti impedanciájához, amely közel van a nullához. Kiderül, mintegy egy elektromos fék, amely alkalmazkodik a helyzethez: minél többet próbál előre-hátra mozogni a diffúzor, ezt annál jobban megakadályozza a hangtekercsben érkező áram. A harangnak nincs fékje, kivéve a rezgések csillapítását a falaiban, és a bronzban - milyen csillapítás ...

A második kártya, nem mérhető semmiben

A hangszóró fékerejét számszerűen a második Thiel-Small paraméter fejezi ki. Ez a hangszóró teljes minőségi tényezője, Qts-vel jelölve. Számszerűen kifejezve, de nem szó szerint. Bizonyos értelemben minél erősebbek a fékek, annál kisebb a Qts érték. Innen származik az orosz "minőségi tényező" elnevezés (vagy angolul minőségi tényező, amelyből ennek a mennyiségnek a megjelölése keletkezett), amely mintegy egy oszcillációs rendszer minőségének értékelése. Fizikailag a minőségi tényező a rendszerben lévő rugalmas erők és a viszkózus erők, más szóval a súrlódási erők aránya. Az elasztikus erők energiát tárolnak a rendszerben, felváltva adják át az energiát a potenciálból (összenyomott vagy feszített rugó vagy hangszóró felfüggesztés) a kinetikai (mozgó diffúzor energiája) felé. A viszkózusok arra törekszenek, hogy bármilyen mozgás energiáját hővé alakítsák, és helyrehozhatatlanul eloszlanak. A magas minőségi tényező (és ugyanannál a harangnál több tízezerben mérik) azt jelenti, hogy sokkal nagyobb a rugalmas erő, mint a súrlódási erő (viszkózus, ez ugyanaz). Ez azt is jelenti, hogy a rendszerben tárolt energiának csak egy kis része alakul át hővé minden rezgésnél. Ezért egyébként a minőségi tényező az egyetlen érték a Thiel-Small paraméterek hármasában, amely nem rendelkezik méretekkel, ez az egyes erők aránya a többihez képest. Hogyan oszlatja el a harang az energiát? A bronz belső súrlódása révén, többnyire lassan. Hogyan csinálja ezt a hangszóró, amelynek minőségi tényezője jóval alacsonyabb, vagyis sokkal nagyobb az energiaveszteség mértéke? Kétféleképpen, a „fékek” száma szerint. Egy alkatrész a felfüggesztés rugalmas elemeinek belső veszteségein keresztül disszipálódik, és ez a veszteséghányad a minőségi tényező külön értékével becsülhető meg, ezt mechanikusnak nevezzük, amelyet Qms-sel jelölünk. Másodszor, nagy része hőként disszipálódik a hangtekercsen áthaladó áramból. Jelenleg is fejlődött. Ez a Qes elektromos minőségi tényező. A fékek összhatása nagyon könnyen meghatározható lenne, ha nem a minőségi tényező értékei lennének használatban, hanem éppen ellenkezőleg, a veszteségek értékei. Csak összeraknánk őket. És mivel olyan értékekkel van dolgunk, amelyek inverzek a veszteségekkel, akkor össze kell adnunk a reciprok értékeket, ezért derül ki, hogy 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes.

Tipikus Q-tényezők: mechanikus - 5-10. Elektromos - 0,2-1. 1-5. Nyilvánvaló, hogy az eredményt elsősorban az elektromos minőségi tényező határozza meg, vagyis a hangszóró főfékje elektromos.

Tehát hogyan lehet kiragadni a „három kártya” nevét a hangszóróból? Nos, legalább az első kettő, a harmadikhoz eljutunk. Fölösleges pisztollyal fenyegetőzni, mint Hermann, a beszélő nem öregasszony. Ugyanaz a hangtekercs, tüzes hangszórómotor jön a segítségre. Hiszen már rájöttünk: tüzes motor tüzes generátorként világít a holdon. És ebben a minőségében mintegy a diffúzor rezgésének amplitúdójáról beszél. Minél több feszültség jelenik meg a hangtekercsen a diffúzorral együtt járó rezgések következtében, annál nagyobb tehát az oszcilláció amplitúdója, tehát annál közelebb vagyunk a rezonanciafrekvenciához.

Hogyan kell mérni ezt a feszültséget, annak ellenére, hogy az erősítő jele a hangtekercshez van csatlakoztatva? Vagyis hogyan lehet elválasztani azt, amit a motor táplál a generátor által generálttól, ugyanazon a következtetésen? Osztani helyett mérni kell a kapott összeget.

Erre így csinálják. A hangszóró a lehető legnagyobb kimeneti impedanciájú erősítőhöz csatlakozik, ez a való életben azt jelenti: a hangszóróval sorba kapcsolva a hangszóró névleges ellenállásánál jóval, legalább százszor nagyobb névleges ellenállású ellenállást csatlakoztatunk. . Mondjuk 1000 ohm. Most, amikor a hangszóró működik, a hangtekercs ellen-EMF-et generál, mintegy az elektromos fék működéséhez, de fékezés nem történik meg: a tekercs vezetékei nagyon nagy ellenálláson keresztül záródnak egymáshoz, az áram kevés, a fék használhatatlan. Másrészt a feszültség Lenz szabálya szerint ellentétes polaritású a betáplált feszültséggel („mozgást generál”), az ellenfázisban hozzáadódik hozzá, és ha ebben a pillanatban megmérjük a hangtekercs látszólagos ellenállását. , úgy tűnik, hogy nagyon nagy. Valójában ugyanakkor a back-EMF nem engedi, hogy az erősítőből érkező áram szabadon átfolyjon a tekercsen, ezt a készülék megnövekedett ellenállásként értelmezi, de hogyan másként?

Az impedancia mérése révén ugyanaz a „látszólagos” (de valójában összetett, mindenféle aktív és reaktív komponenssel, ennek most nincs itt az ideje) ellenállás és háromból két kártya nyílik. Bármelyik kúpos hangszóró impedanciagörbéje Kelloggtól és Rice-tól napjainkig elvileg ugyanúgy néz ki, még valamelyik elektroakusztikus tudományos közösség logójában is megjelenik, most már elfelejtettem, melyik. Az alacsony frekvenciákon (ennél a hangsugárzónál) lévő púp a fő rezonancia frekvenciáját jelzi. Ahol maximum van - ott az áhított Fs. Nincs elemibb. A rezonancia felett van egy minimális impedancia, amelyet általában a hangszóró névleges ellenállásának vesznek, bár, mint látható, ez csak egy kis frekvenciasávban marad meg. Fent az impedancia ismét növekedni kezd, ezúttal annak köszönhető, hogy a hangtekercs nem csak egy motor, hanem egy induktivitás is, melynek ellenállása a frekvenciával nő. De most nem megyünk oda, nem ott élnek a minket érdeklő paraméterek.

A minőségi tényezővel sokkal nehezebb, de ennek ellenére az impedanciagörbe is átfogó információt tartalmaz a "második kártyáról". Kimerítő, mert egy görbével külön-külön számítható az elektromos Qes és a Qms mechanikai minőségi tényező is. Azt már tudjuk, hogyan lehet belőlük teljes Qt-t készíteni, ami a tervezésnél nagyon szükséges, ez egyszerű dolog, nem Newton binomiális.

Hogy pontosan hogyan határozzák meg a kívánt értékeket az impedanciagörbéből, arról egy másik alkalommal fogunk beszélni, amikor a paraméterek mérési módszereiről lesz szó. Most abból indulunk ki, hogy valaki (az akusztika gyártója vagy engedelmes szolgájának munkatársai) megtette ezt Ön helyett. De ezt kiemelem. Két tévhit kapcsolódik ahhoz, hogy a Thiel-Small paraméterek elemzését az impedanciagörbe formájában próbálják kifejezni. Az első teljesen Lokhov, most nyomtalanul eloszlatjuk. Ilyenkor ránéznek egy impedanciagörbére, amelynek rezonanciája hatalmas domborulattal rendelkezik, és felkiált: „Hú, a minőségi tényező!” Magas fajta. A görbén lévő apró pattanásokra nézve pedig arra a következtetésre jutnak: mivel az impedancia csúcs olyan sima, ez azt jelenti, hogy a hangszórónak magas a csillapítása, vagyis alacsony a minőségi tényezője.

Tehát: a legegyszerűbb változatban ennek pont az ellenkezője. Mit jelent a nagy impedancia csúcs rezonanciafrekvencián? Hogy a hangtekercs sok vissza-emf-et generál, amelyet arra terveztek, hogy elektromosan fékezze a kúp oszcillációit. Csak ezzel a beépítéssel, nagy ellenálláson keresztül nem folyik a fék működéséhez szükséges áram. És amikor egy ilyen hangszórót nem mérésre, hanem normál esetben közvetlenül az erősítőből kapcsolnak be, a fékezőáram jó egészségre megy, a tekercs erőteljes akadály lesz a diffúzor mértéktelen oszcillációi előtt a kedvenc frekvenciáján.

Ceteris paribus, nagyjából meg lehet becsülni a minőségi tényezőt a görbe mentén, és ne feledjük: az impedanciacsúcs magassága jellemzi a hangszóró elektromos fékének potenciálját, ezért minél magasabb, annál ALACSONYABB a minőségi tényező. Kimerítő lesz egy ilyen értékelés? Nem egészen úgy, ahogy mondták, goromba marad. Valójában az impedanciagörbében, amint már említettük, mind a Qes-re, mind a Qms-re vonatkozó információ el van temetve, ami kiásható (manuálisan vagy segítségével számítógépes program), miután a rezonáns púp nemcsak magasságát, hanem „vállszélességét” is elemezte.

És hogyan befolyásolja a minőségi tényező a hangszóró frekvenciamenetének alakját, ez érdekel minket? Hogyan hat – döntő módon hat. Minél alacsonyabb a minőségi tényező, vagyis minél erősebbek a hangszóró belső fékei a rezonanciafrekvencián, annál alacsonyabb és egyenletesebben csökkenő, a hangszóró által keltett hangnyomást jellemző görbe megy át a rezonancia közelében. A minimális egyenetlenség ebben a frekvenciasávban Qts értéke 0,707 lesz, amit általában Butterworth-karakterisztikának neveznek. A minőségi tényező magas értékeinél a hangnyomásgörbe a rezonancia közelében „púpos” kezd, egyértelmű, hogy miért: a fékek gyengék.

Létezik „jó” vagy „rossz” teljes minőségi tényező? Önmagában - nem, mert ha a hangszórót akusztikus kivitelben szerelik be, amit most csak zárt doboznak tekintünk, akkor mind a rezonanciafrekvenciája, mind a teljes minőségi tényezője eltérő lesz. Miért? Mert ez is, meg ez is függ a hangszóró felfüggesztésének rugalmasságától. A rezonancia frekvencia csak a mozgó rendszer tömegétől és a felfüggesztés merevségétől függ. A merevség növekedésével az Fs növekszik, a tömeg növekedésével pedig csökken. Amikor a hangszórót zárt dobozba szerelik, a benne lévő, rugalmas levegő a felfüggesztésben további rugóként kezd működni, az általános merevség nő, az Fs nő. A teljes minőségi tényező is nő, hiszen ez a rugalmas erők aránya a késleltető erőkhöz. A hangszóró fékeinek képességei egy bizonyos térfogatra történő telepítéstől nem változnak (miért nem?), És a teljes rugalmasság nő, a minőségi tényező elkerülhetetlenül nő. És soha nem lesz alacsonyabb, mint a „meztelen” hangszóróé. Soha, ez az alsó határ. Mennyivel fog ez növekedni? És ez attól függ, mennyire merev a hangszóró saját felfüggesztése. Nézd: ugyanazt az Fs értéket kaphatjuk könnyű diffúzorral lágy felfüggesztésen vagy nehéz diffúzorral keményen, a tömeg és a merevség ellentétes irányba hat, és az eredmény számszerűen azonos lehet. Most, ha egy merev felfüggesztésű hangszórót teszünk valamilyen térfogatba (amelynek rugalmassága ennek a térfogatnak köszönhető), akkor nem fog észrevenni a teljes merevség enyhe növekedését, az Fs és Qts értékei nem sokat változnak. Tegyünk ugyanoda egy puha felfüggesztésű hangszórót, aminek a merevségéhez képest már a "légrugó" is jelentős lesz, és látni fogjuk, hogy a teljes merevség sokat változott, ami azt jelenti, hogy Fs és Qts, kezdetben ugyanaz, mint az első hangszóróé, jelentősen megváltozik.

A sötét "csempék előtti" időkben a rezonanciafrekvencia és a minőségi tényező új értékeinek kiszámításához (ezeket nem szabad összetéveszteni a "csupasz" hangszóró paramétereivel, Fc-vel és Qtc), közvetlenül kellett ismerni (vagy mérni) a felfüggesztés rugalmasságát, milliméter per newton az alkalmazott erőre, ismerni a mobil rendszer tömegét, majd okosan kellett számolni a számítási programokkal. Thiel javasolta az "ekvivalens térfogat" fogalmát, vagyis olyan levegőmennyiséget egy zárt dobozban, amelynek rugalmassága megegyezik a hangszóró felfüggesztésének rugalmasságával. Ez a Vas névvel jelölt érték a harmadik varázskártya.

Térkép három, háromdimenziós

Hogy Vast miként mérik, az egy külön sztori, vannak vicces fordulatok, és ez, mint harmadszorra mondom, a sorozat különszámában lesz. A gyakorláshoz két dolgot fontos megérteni. Először is: az a szélsőségesen Lochi-féle téveszme (sajnos, mégis előfordul), hogy a kísérődokumentumokban megadott Vas értéke a beszélőnek az a hangerő, amelybe a beszélőt el kell helyezni. És ez csak a hangszóró sajátossága, ami csak két mennyiségtől függ: a felfüggesztés merevségétől és a kúp átmérőjétől. Ha a hangszórót egy Vas hangerejű dobozba helyezi, akkor a rezonancia frekvencia és a teljes minőségi tényező 1,4-szeresére nő (ez a kettő négyzetgyöke). Ha a Vas felével egyenlő térfogatban - 1,7-szer (három gyökér). Ha egyharmadnyi vas térfogatú dobozt csinálsz, akkor minden más megduplázódik (négy gyöke, képletek nélkül már világosnak kell lennie a logikának).

Ennek eredményeként valóban, minél kisebb, egyéb tényezők azonossága mellett a hangsugárzó Vas értéke, annál kompaktabb kialakítás várható, miközben a tervezett Fc és Qtc mutatók megmaradnak. A kompaktság azonban nem jár ingyen. Az akusztikában egyáltalán nincs szabad. A Vas kis értéke a hangszóró azonos rezonanciafrekvenciáján a merev felfüggesztés és a nehéz mozgó rendszer kombinációjának eredménye. Az érzékenység pedig leginkább a „mozgás” tömegétől függ. Ezért minden mélynyomófejet, amelyre jellemző a kompakt zárt tokban való munkavégzés képessége, szintén alacsony érzékenység jellemzi a könnyű kúpos társaikhoz képest, de magas Vas-érték. Tehát Vasnak sincs jó és rossz értéke, mindennek megvan az ára.

Készült az "Avtozvuk" magazin anyagai alapján, 2005. március.www.avtozvuk.com