Jaka jest podstawowa częstotliwość rezonansowa głośnika. Rezonans informacyjny systemu mobilnego. Podstawowa częstotliwość rezonansowa. Fs. V jako pomiary

Cześć wszystkim! Dzisiaj spróbuję porozmawiać o głównych parametrach subwooferów samochodowych. Do czego mogą być potrzebne? Są one potrzebne do prawidłowego montażu pudełka na głośnik. Jeśli nie obliczysz przyszłego pudełka, subwoofer będzie szumiał i nie będzie głośnego i głębokiego basu. Ogólnie rzecz biorąc, subwoofer jest niezależnym systemem akustycznym odtwarzającym niskie częstotliwości od 20 Hz do 80 Hz. Można śmiało powiedzieć, że bez subwoofera nigdy nie uzyskasz wysokiej jakości basu w samochodzie. Głośniki oczywiście próbują zastąpić głośnik niskotonowy, ale wychodzi słabo, delikatnie mówiąc. Subwoofer może pomóc odciążyć głośniki, przejmując zakres niskich częstotliwości, podczas gdy głośniki przednie i tylne będą musiały odtwarzać tylko średnie i wysokie częstotliwości. Dzięki temu można pozbyć się zniekształceń w dźwięku i uzyskać bardziej harmonijne brzmienie muzyki.

Omówmy teraz główne parametry głośnika niskotonowego. Zrozumienie ich będzie bardzo przydatne przy budowie subwoofera. Minimalny zestaw danych wygląda następująco: FS (częstotliwość rezonansowa głośnika), VAS (równoważna głośność) i QTS (całkowity współczynnik jakości). Jeśli wartość chociaż jednego parametru jest nieznana, lepiej porzucić ten głośnik, bo... Obliczenie objętości pudełka nie będzie możliwe.

Częstotliwość rezonansowa (Fs)

Częstotliwość rezonansowa to częstotliwość rezonansowa głowicy głośnika niskotonowego bez konstrukcji, tj. bez półki, pudełka... Mierzone jest w następujący sposób: głośnik jest zawieszony w powietrzu, jak najdalej od otaczających obiektów. Zatem jego rezonans będzie zależał tylko od niego samego, tj. od masy jego ruchomego układu i sztywności zawieszenia. Istnieje opinia, że niska częstotliwość rezonansowa pozwala na wykonanie doskonałego subwoofera. Nie jest to do końca prawdą, w przypadku niektórych konstrukcji zbyt niska częstotliwość rezonansowa będzie jedynie przeszkodą. Dla porównania: niska częstotliwość rezonansowa wynosi 20-25 Hz. Rzadko zdarza się znaleźć głośnik, którego częstotliwość rezonansowa jest niższa niż 20 Hz. Cóż, powyżej 40 Hz będzie za wysoka dla subwoofera.

Całkowity współczynnik jakości (Qts)

W tym przypadku nie chodzi o jakość produktu, ale o stosunek sił lepkości i sprężystości występujących w układzie ruchomym głowicy LF w pobliżu częstotliwości rezonansowej. Układ ruchomy głośnika jest bardzo podobny do zawieszenia samochodu, które zawiera amortyzator i sprężynę. Sprężyna wytwarza siły sprężyste, czyli gromadzi i uwalnia energię podczas ruchu. Z kolei amortyzator jest źródłem oporu lepkiego, nie gromadzi niczego, a jedynie pochłania i rozprasza w postaci ciepła. Podobny proces zachodzi, gdy dyfuzor i wszystko, co jest do niego przymocowane, wibruje. Im wyższy współczynnik jakości, tym więcej przeważają sił sprężystych. To jak samochód bez amortyzatorów. Natrafiasz na małą nierówność i koła podskakują na jednej sprężynie. Jeśli mówimy o dynamice, oznacza to przekroczenie odpowiedzi częstotliwościowej przy częstotliwości rezonansowej, tym większe, im większy jest całkowity współczynnik jakości systemu. Najwyższy współczynnik jakości mierzony jest w tysiącach i tylko dla dzwonu. Brzmi wyłącznie na częstotliwości rezonansowej. Powszechnym sposobem sprawdzenia zawieszenia samochodu jest kołysanie nim na boki, co jest domowym sposobem pomiaru współczynnika jakości zawieszenia. Amortyzator niszczy energię, która pojawiła się przy ściśnięciu sprężyny, tj. Nie wszystko wróci. Ilość marnowanej energii jest czynnikiem jakości systemu. Wydaje się, że ze sprężyną wszystko jest jasne – jej rolę pełni zawieszenie dyfuzora. Ale gdzie jest amortyzator? A jest ich dwóch i działają równolegle. Całkowity współczynnik jakości składa się z dwóch: elektrycznego i mechanicznego.

O współczynniku jakości mechanicznej decyduje zazwyczaj dobór materiału zawieszenia, głównie podkładki centrującej. Z reguły straty są tutaj minimalne, a całkowity współczynnik jakości składa się tylko z 10-15% mechanicznych.

Większość to jakość elektryczna. Najsztywniejszym amortyzatorem dostępnym w układzie napędowym głośnika jest magnes tandemowy i cewka drgająca. Będąc zasadniczo silnikiem elektrycznym, działa jako generator w pobliżu częstotliwości rezonansowej, gdy prędkość i amplituda ruchu cewki drgającej są maksymalne. Poruszając się w polu magnetycznym, cewka generuje prąd, a obciążeniem generatora jest rezystancja wyjściowa wzmacniacza, tj. zero. Rezultatem jest taki sam hamulec elektryczny, jak w pociągach elektrycznych. Tam w przybliżeniu w ten sam sposób silniki trakcyjne zmuszane są do pracy jako generatory, a baterie rezystorów hamowania na dachu pełnią rolę obciążenia. Ilość generowanego prądu będzie zależała od pola magnetycznego. Im silniejsze pole magnetyczne, tym większy będzie prąd. W rezultacie okazuje się, że im silniejszy magnes głośnika, tym niższy jest jego współczynnik jakości. Ale ponieważ Obliczając tę wartość, należy wziąć pod uwagę zarówno długość drutu uzwojenia, jak i szerokość szczeliny w układzie magnetycznym, wyciąganie ostatecznego wniosku na podstawie wielkości magnesu nie będzie prawidłowe;

Dla porównania: Q niskiego głośnika będzie mniejsze niż 0,3, a wysokie Q będzie większe niż 0,5.

Objętość równoważna (Vas)

Większość nowoczesnych głośników opiera się na zasadzie „zawieszenia akustycznego”. Chodzi o to, żeby dobrać taką ilość powietrza, przy której jego sprężystość będzie odpowiadać sprężystości zawieszenia głośnika. Oznacza to, że do zawieszenia głośnika dodana jest kolejna sprężyna. Jeśli nowa sprężyna będzie miała taką samą sprężystość jak stara, objętość ta będzie równoważna. O jego wartości decyduje średnica głośnika i sztywność zawieszenia.

Im bardziej miękkie zawieszenie, tym większa będzie poduszka powietrzna, której obecność zacznie wibrować głową. To samo dzieje się przy zmianie średnicy dyfuzora. Większy dyfuzor o tej samej wydajności będzie mocniej sprężał powietrze w skrzynce, a tym samym zapewniał większą wydajność. Właśnie na to należy zwrócić uwagę przy wyborze głośnika, ponieważ od tego zależy głośność pudełka. Im większy dyfuzor, tym większa moc wyjściowa subwoofera, ale wielkość obudowy również będzie imponująca. Równoważna głośność jest silnie powiązana z częstotliwością rezonansową, nie wiedząc, który można popełnić błąd. Częstotliwość rezonansową wyznacza masa układu ruchomego i sztywność zawieszenia, a objętość zastępczą wyznacza ta sama sztywność zawieszenia i średnica dyfuzora. Może się to skończyć tak: są dwa głośniki niskotonowe tej samej wielkości i o tej samej częstotliwości rezonansowej, ale dla jednego z nich częstotliwość rezonansowa zależy od ciężkiego dyfuzora i twardego zawieszenia, a dla drugiego - od lekkiego dyfuzora i miękkie zawieszenie. W tym przypadku równoważna objętość może się znacznie różnić, a po zainstalowaniu w tym samym pudełku wyniki będą bardzo różne.

Mam nadzieję, że choć trochę pomogłem w zrozumieniu podstawowych parametrów głośników niskotonowych.

Postanowiłem więc sam napisać artykuł, który jest bardzo ważny dla akustyków. W tym artykule chcę opisać sposoby pomiaru najważniejszych parametrów głowic dynamicznych – parametrów Thiela-Small’a.

Pamiętać! Poniższa technika jest skuteczna tylko w przypadku pomiaru parametrów Thiela-Small głośników o częstotliwościach rezonansowych poniżej 100 Hz (tj. głośników niskotonowych), błąd wzrasta przy wyższych częstotliwościach.

Najbardziej podstawowe parametry Tilya-Smolla, dzięki którym możliwe jest obliczenie i wykonanie projektu akustycznego (inaczej skrzynki), to:

Częstotliwość rezonansowa głośnika F s (herc)
Równoważna objętość V jako (litry lub stopy sześcienne)
Całkowity współczynnik jakości Q ts
Rezystancja DC Re (Ohm)

Aby uzyskać bardziej poważne podejście, musisz także wiedzieć:

Współczynnik jakości mechanicznej Q ms
Współczynnik jakości elektrycznej Q es
Powierzchnia nawiewnika S d (m2) lub jego średnica Dia (cm)
Czułość SPL (dB)
Indukcyjność Le (Henry)
Impedancja Z (om)
Moc szczytowa Pe (W)
Masa poruszającego się układu M ms (g)
Sztywność względna (elastyczność mechaniczna) C ms (metry/niuton)
Wytrzymałość mechaniczna R ms (kg/s)
Moc silnika (iloczyn indukcji w szczelinie magnetycznej przez długość drutu cewki drgającej) BL (Tesla*m)

Większość tych parametrów można zmierzyć lub obliczyć w domu przy użyciu niezbyt wyrafinowanych przyrządów pomiarowych oraz komputera lub kalkulatora, który potrafi wyodrębnić pierwiastki i potęgować. Dla jeszcze poważniejszego podejścia do projektowania konstrukcji akustycznej i uwzględnienia charakterystyki głośników polecam przeczytać poważniejszą literaturę. Autor tej „pracy” nie rości sobie żadnych specjalnych wiedzy z zakresu teorii, a wszystko, co tu podano, jest kompilacją z różnych źródeł - zarówno zagranicznych, jak i rosyjskich.

Pomiar parametrów Thiela-Small'a Re, F s, F c, Q es, Q ms, Q ts, Q tc, V as, C ms, S d, M ms.

Do pomiaru tych parametrów potrzebny będzie następujący sprzęt:

Woltomierz
Generator sygnału częstotliwości audio. Odpowiednie są programy generatorów, które generują niezbędne częstotliwości. Tak jak Generator funkcji Marchanda Lub Generator tonów NCH. Ponieważ nie zawsze można znaleźć w domu miernik częstotliwości, możesz całkowicie zaufać tym programom i karcie dźwiękowej zainstalowanej na komputerze.
Mocny (co najmniej 5 watów) rezystor o rezystancji 1000 omów
Dokładny (+- 1%) rezystor 10 omów
Przewody, zaciski i inne śmiecie, aby połączyć to wszystko w jeden obwód.

Schemat pomiarów

Kalibrowanie:

Najpierw musisz skalibrować woltomierz. Aby to zrobić, zamiast głośnika podłącza się rezystancję 10 omów i wybierając napięcie dostarczane przez generator, konieczne jest osiągnięcie napięcia 0,01 wolta. Jeżeli rezystor ma inną wartość, napięcie powinno odpowiadać 1/1000 wartości rezystancji w omach. Na przykład dla rezystancji kalibracyjnej 4 omów napięcie powinno wynosić 0,004 wolta. Pamiętać! Po kalibracji nie można regulować napięcia wyjściowego generatora, dopóki nie zostaną zakończone wszystkie pomiary.

Znalezienie Re

Teraz podłączając głośnik zamiast rezystora kalibracyjnego i ustawiając częstotliwość na generatorze na bliską 0 Hz, możemy określić jego rezystancję na prąd stały Re. Będzie to odczyt woltomierza pomnożony przez 1000. Jednakże Re można zmierzyć bezpośrednio za pomocą omomierza.

Znalezienie Fs i Rmax

Głośnik podczas tego i wszystkich kolejnych pomiarów musi znajdować się w wolnej przestrzeni. Częstotliwość rezonansowa głośnika znajduje się na szczycie jego impedancji (charakterystyka Z). Aby go znaleźć, płynnie zmieniaj częstotliwość generatora i spójrz na wskazania woltomierza. Częstotliwość, przy której napięcie na woltomierzu będzie maksymalne (dalsza zmiana częstotliwości doprowadzi do spadku napięcia) będzie główną częstotliwością rezonansową tego głośnika. W przypadku głośników o średnicy większej niż 16 cm częstotliwość ta powinna wynosić poniżej 100 Hz. Nie zapomnij zapisać nie tylko częstotliwości, ale także odczytów woltomierza. Pomnożone przez 1000 dadzą rezystancję głośnika przy częstotliwości rezonansowej Rmax, niezbędnej do obliczenia innych parametrów.

Znajdowanie Q ms, Q es i Q ts

Parametry te można znaleźć za pomocą następujących wzorów:

Jak widać, jest to sekwencyjne znajdowanie dodatkowych parametrów R o, R x i pomiar nieznanych wcześniej częstotliwości F 1 i F 2. Są to częstotliwości, przy których impedancja głośnika jest równa Rx. Ponieważ Rx jest zawsze mniejsze niż Rmax, będą dwie częstotliwości - jedna jest nieco mniejsza niż Fs, a druga nieco większa. Dokładność pomiarów możesz sprawdzić za pomocą następującego wzoru:

Jeśli obliczony wynik różni się od wcześniej znalezionego o więcej niż 1 herc, należy wszystko powtórzyć od nowa i ostrożniej. Znaleźliśmy i obliczyliśmy kilka podstawowych parametrów i na ich podstawie możemy wyciągnąć pewne wnioski:

Jeśli częstotliwość rezonansowa głośnika przekracza 50 Hz, ma on prawo twierdzić, że działa co najwyżej jako bas średni. W takim głośniku od razu można zapomnieć o subwooferze.
Jeśli częstotliwość rezonansowa głośnika przekracza 100 Hz, to w ogóle nie jest to głośnik niskotonowy. Można go używać do odtwarzania średnich częstotliwości w systemach trójdrożnych.
Jeśli stosunek F s/Q ts głośnika jest mniejszy niż 50, wówczas głośnik ten przeznaczony jest do pracy wyłącznie w zamkniętych obudowach. Jeśli więcej niż 100 - wyłącznie do pracy z bass-refleksem lub w pasmach pasmowych. Jeśli wartość mieści się w przedziale od 50 do 100, należy dokładnie przyjrzeć się innym parametrom - do jakiego rodzaju konstrukcji akustycznej skłania się głośnik. Najlepiej jest do tego użyć specjalnych programów komputerowych, które mogą graficznie symulować moc akustyczną takiego głośnika w różnych konstrukcjach akustycznych. To prawda, że \u200b\u200bnie można obejść się bez innych, nie mniej ważnych parametrów - V as, S d, C ms i L.

Znalezienie Sd

Jest to tzw. efektywna powierzchnia promieniująca dyfuzora. Dla najniższych częstotliwości (w strefie działania tłoka) pokrywa się ona z obliczeniową i wynosi:

Promień R w tym przypadku będzie stanowił połowę odległości od środka szerokości gumowego zawieszenia po jednej stronie do środka gumowego zawieszenia po przeciwnej stronie. Wynika to z faktu, że połowa szerokości gumowego zawieszenia jest jednocześnie powierzchnią promieniującą. Należy pamiętać, że jednostką miary tej powierzchni są metry kwadratowe. W związku z tym promień należy zastąpić nim w metrach.

Znalezienie indukcyjności cewki głośnika L

Aby to zrobić, potrzebujesz wyników jednego z odczytów z pierwszego testu. Będziesz potrzebować impedancji (impedancji) cewki drgającej przy częstotliwości około 1000 Hz. Ponieważ składnik reaktywny (X L) jest oddzielony od aktywnego Re o kąt 900, możemy skorzystać z twierdzenia Pitagorasa:

Ponieważ znane są Z (impedancja cewki przy określonej częstotliwości) i Re (rezystancja cewki DC), wzór przekształca się w:

Po znalezieniu reaktancji X L przy częstotliwości F można obliczyć samą indukcyjność, korzystając ze wzoru:

V jako pomiary

Istnieje kilka sposobów pomiaru objętości zastępczej, ale w domu łatwiej jest zastosować dwa: metodę „dodatkowej masy” i metodę „dodatkowej objętości”. Pierwszy z nich wymaga kilku odważników o znanej masie z materiałów. Możesz użyć zestawu odważników z wag aptecznych lub użyć starych miedzianych monet o nominałach 1,2,3 i 5 kopiejek, ponieważ waga takiej monety w gramach odpowiada nominałowi. Druga metoda wymaga zapieczętowanego pudełka o znanej objętości z odpowiednim otworem na głośnik. (mospagebreak)

Znajdowanie V przy użyciu metody masy dodanej

Najpierw należy równomiernie obciążyć dyfuzor ciężarkami i ponownie zmierzyć jego częstotliwość rezonansową, zapisując ją jako F" s. Powinna być ona mniejsza niż F s. Lepiej, jeśli nowa częstotliwość rezonansowa jest o 30% -50% mniejsza. waga odważników wynosi około 10 gramów na każdy cal średnicy dyfuzora, czyli do głowicy 12" potrzebny jest odważnik o wadze około 120 gramów.

gdzie M jest masą dodanych odważników w kilogramach.

Na podstawie uzyskanych wyników oblicza się V as (m 3) korzystając ze wzoru:

Znajdowanie V metodą dodatkowej objętości

Konieczne jest uszczelnienie głośnika w skrzynce pomiarowej. Najlepiej to zrobić z magnesem skierowanym na zewnątrz, ponieważ głośnikowi jest obojętne, z której strony ma głośność, a łatwiej będzie podłączyć przewody. I jest mniej dodatkowych dziur. Objętość pudełka oznaczono jako Vb.

Następnie musisz zmierzyć Fc (częstotliwość rezonansową głośnika w zamkniętym pudełku) i odpowiednio obliczyć Q mc, Q ec i Q tc. Technika pomiaru jest całkowicie podobna do opisanej powyżej. Następnie równoważną objętość oblicza się za pomocą wzoru:

Dane uzyskane w wyniku wszystkich tych pomiarów są wystarczające do dalszych obliczeń projektu akustycznego łącza niskiej częstotliwości o odpowiednio wysokiej klasie. Ale sposób, w jaki to się oblicza, to już zupełnie inna historia.

Wyznaczanie elastyczności mechanicznej C ms

Gdzie S d jest efektywną powierzchnią nawiewnika o średnicy nominalnej D. Sposób obliczenia został napisany wcześniej.

Wyznaczanie masy układu mobilnego Mms

Można to łatwo obliczyć za pomocą wzoru:

Moc silnika (iloczyn indukcji w szczelinie magnetycznej i długości drutu cewki drgającej) BL

Co najważniejsze, nie zapominaj, że w celu dokładniejszego pomiaru wartości parametrów Thiela-Small konieczne jest kilkukrotne przeprowadzenie eksperymentu, a następnie uzyskanie dokładniejszych wartości poprzez uśrednienie.

Dolną granicę zakresu częstotliwości odtwarzanych przez głośnik wyznacza główna częstotliwość rezonansowa głowicy. Niestety bardzo rzadko w sprzedaży pojawiają się głowice posiadające główną częstotliwość rezonansową poniżej 60-80 Hz. Dlatego też, aby rozszerzyć zakres częstotliwości pracy systemów akustycznych, bardzo istotne wydaje się zmniejszenie głównej częstotliwości rezonansowej stosowanych w nich głowic. Jak wiadomo, układ ruchomej głowicy (dyfuzor z cewką drgającą) w głównym obszarze rezonansowym jest prostym układem oscylacyjnym, na który składa się masa i elastyczność zawieszenia. Częstotliwość rezonansową takiego układu określa wzór:

gdzie m jest masą dyfuzora, cewki drgającej i dołączonej masy powietrza, g;
C - elastyczność zawieszenia, cm/din.

Zatem, aby zmniejszyć główną częstotliwość rezonansową głowicy, konieczne jest zwiększenie albo masy dyfuzora i cewki drgającej, albo elastyczności ich zawieszenia, albo obu. Najłatwiej jest zwiększyć masę dyfuzora poprzez dołączenie do niego dodatkowego obciążnika. Jednakże zwiększanie masy układu ruchomej głowicy jest nieopłacalne, ponieważ zmniejszy to nie tylko częstotliwość rezonansową, ale także ciśnienie akustyczne wytwarzane przez głowicę. Faktem jest, że siła F wytworzona przez prąd I w cewce drgającej głowicy dynamicznej jest równa

F=В*l*I,
gdzie B jest indukcją magnetyczną w szczelinie;
l to długość przewodu cewki drgającej.

Z drugiej strony, zgodnie z prawami mechaniki, siła ta jest równa

F=m*a,
gdzie m jest masą poruszającego się układu; a jest przyspieszeniem oscylacyjnym.

Ponieważ siła przyłożona do cewki drgającej zależy dla danej głowicy tylko od wartości prądu, zwiększając masę, zmniejszymy o tę samą wartość przyspieszenie oscylacyjne cewki i dyfuzora; a ponieważ ciśnienie akustyczne generowane przez głowicę w tym zakresie częstotliwości jest proporcjonalne do przyspieszenia stożka, zmniejszenie przyspieszenia jest równoznaczne ze spadkiem ciśnienia akustycznego. Gdybyśmy próbowali zmniejszyć o połowę główną częstotliwość rezonansową głowicy, wymagałoby to czterokrotnego zwiększenia masy układu ruchomego i o tę samą wartość ciśnienie akustyczne wytwarzane przez głowicę zmniejszyłoby się przy stałym prądzie w cewce. Ponadto wzrost masy zwiększyłby współczynnik jakości ruchomego układu i zwiększyłby szczyt rezonansowy, a wraz z nim nierówność odpowiedzi częstotliwościowej, co z kolei pogorszyłoby charakterystykę przejściową głośnika.

Dlatego w celu zmniejszenia częstotliwości rezonansowej głowicy celowe jest zwiększenie elastyczności zawieszenia dyfuzora i tarczy centrującej, czyli zmniejszenie sztywności układu ruchomego. Odbywa się to w następujący sposób. W pierwszej kolejności ostrym skalpelem lub ostrzem odklej lub odetnij kołnierz dyfuzora (wzdłuż pierścienia uchwytu dyfuzora). Następnie odlutowuje się elastyczne przewody cewki drgającej, odkręca się pierścień tarczy centrującej i getinaki.<паук" (если таковые имеются) или отклеивают центрирующий диск от диффузородержателя.

Elastyczność tarczy centrującej z karbami zwiększa się poprzez wycięcie w niej równomiernie na obwodzie trzech lub czterech otworów w kształcie stożka (patrz rys. 1). Całkowita powierzchnia tych otworów powinna być 0,4-0,5 razy większa niż powierzchnia fałd tarczy centrującej. Aby zabezpieczyć szczelinę magnetyczną przed kurzem, do wycięć lub całego dysku przykleja się gazę zwykłym klejem gumowym lub klejem BF-6. Jeśli cewka drgająca jest wyśrodkowana za pomocą „pająka” getinaxu (tekstolitu), wówczas elastyczność zwiększa się poprzez zmniejszenie szerokości jej ramion (piłując je pilnikiem lub ostrożnie przygryzając przecinakami drutu). Następnie odcina się część fałd krawędziowych nawiewnika, tak aby między krawędzią nawiewnika a pierścieniem mocującym dyfuzora pozostała szczelina około 200 mm. Jeśli jednocześnie na krawędzi dyfuzora pojawi się fałd, wówczas należy go wyprostować do długości około 10 mm i przykleić do niego zawieszenie w postaci ramion wykonanych z povinolu lub miękkiej tkaniny. Aby zwiększyć elastyczność, należy w miarę możliwości usunąć podłoże tekstylne lub dzianinowe.

Bardzo elastyczne i elastyczne ramiona można wykonać za pomocą kleju silikonowego - uszczelniacza „Elastosil” z cienkich nylonowych pończoch. Górę pończochy rozcina się wzdłuż i na powstałym materiale wykonuje się oznaczenia o szerokości 24-28 cm (patrz ryc. 2). Podczas znakowania łuki powinny znajdować się w poprzek pończochy (patrz ryc. 2), ponieważ elastyczność pończochy jest większa w kierunku wzdłużnym. Następnie, kładąc kawałek gładkiej folii z tworzywa sztucznego na desce lub grubym kartonie, nałóż na niego tkaninę pończoszniczą i zabezpiecz ją wzdłuż krawędzi guzikami lub gwoździami. Następnie za pomocą szpatułki lub końca metalowej linijki nałóż elastosil na dzianinę tak, aby nitki dzianiny nie były widoczne. Po jednym dniu (czas polimeryzacji elastosilu) dzianinę odwraca się i nakłada olastosil na drugą stronę.

Aby wyciąć ramiona, wykonaj szablon z tektury. Wskazane jest zawieszenie nawiewnika na nie więcej niż trzech lub czterech ramionach, tak aby każde ramię zajmowało odpowiednio jedną trzecią lub jedną czwartą obwodu nawiewnika. Na ramionach i krawędzi dyfuzora zaznacz ołówkiem powierzchnie, którymi należy je skleić; szerokość tych powierzchni powinna wynosić 7-10 mm. Gotowe ramiona smarujemy jedno po drugim klejem i przyklejamy do zaznaczonej krawędzi dyfuzora za pomocą „elastosilu” lub kleju silikonowego KT-30 lub MSN-7. Łuki wykonane z pavinolu lub tkaniny przykleja się do powierzchni, na której znajdowała się tkanina, za pomocą kleju BF-2, 88 lub AB-4. Zaleca się najpierw sprawdzić przydatność (zgodność) kleju z materiałem poprzez przyklejenie kawałka materiału do grubego papieru.

Połączenia między ramionami również należy skleić, aby nie było szczelin. Najlepiej zrobić to za pomocą „elastosilu”, w przypadku zauszników z pavinolu lub winylu tekstowego zaleca się przymocowanie krawędzi nitkami i wypełnienie ich w kilku etapach zwykłym klejem gumowym.

Podczas nakładania kleju na pierścień uchwytu dyfuzora wygodnie jest zastosować zaciski krokodylkowe z włożonymi w nie wtyczkami jednobiegunowymi (ze względu na wagę). Po sklejeniu zawieszenia przeprowadza się ostateczne ustawienie cewki drgającej i zabezpiecza pierścienie tarczy centrującej czyli „pająka” getinaków. Jeżeli krążek centrujący nie posiada metalowego pierścienia i jest odklejony, należy najpierw przykleić zawieszenie dyfuzora, a następnie krążek centrujący, jednocześnie centrując cewkę drgającą w szczelinie. Na koniec lutowane są przewody cewki drgającej, a do uchwytu dyfuzora przyklejane są ramiona nośne wykonane z tektury, gumy gąbczastej lub filcu.

Jeśli dyfuzor ma pęknięcie (rozdarcie), najlepiej uszczelnić go klejem „elastosil” lub wypełnić go w kilku etapach klejem gumowym.

Stosując opisaną metodę, można zmniejszyć częstotliwość głównego rezonansu głowicy 1,5-2 razy. Na przykład na ryc. Na rysunku 3 przedstawiono charakterystykę częstotliwościową impedancji głowicy 4A-18 przed (linia przerywana) i po modyfikacji.

Głowica ta została wyprodukowana w Leningradzkiej fabryce sprzętu filmowego „Kinap” w 1954 roku; jego modyfikacja polegała na wycięciu trzech okienek w tarczy centrującej i zastąpieniu fałd krawędziowych łukami pavinolowymi, przy czym nie usunięto podkładu tekstylnego. Częstotliwość rezonansowa spadła ze 105 Hz do 70 Hz, czyli 1,5 razy. Warto zauważyć, że to samo zmniejszenie częstotliwości rezonansowej daje dodatkową masę 25 g.

Gdzie m to masa dyfuzora, cewki i dołączonej masy powietrza, g, C to elastyczność zawieszenia, cm/din.

Gdzie B jest indukcją magnetyczną w szczelinie, l jest długością przewodu cewki drgającej.

Natomiast zgodnie z prawami mechaniki siła ta jest równa F=m*a, gdzie jest masą poruszającego się układu, a jest przyspieszeniem oscylacyjnym.

Dlatego w celu zmniejszenia częstotliwości rezonansowej głowicy celowe jest zwiększenie elastyczności zawieszenia dyfuzora i tarczy centrującej, czyli zmniejszenie sztywności układu ruchomego. Odbywa się to w następujący sposób. W pierwszej kolejności ostrym skalpelem lub ostrzem odklej lub odetnij kołnierz dyfuzora (wzdłuż pierścienia uchwytu dyfuzora). Następnie odlutowuje się elastyczne przewody cewki drgającej, odkręca się pierścień krążka centrującego i „pająka” getinax (jeśli występuje) lub zdejmuje się krążek centrujący z uchwytu dyfuzora.

Elastyczność tarczy centrującej z karbami zwiększa się poprzez wycięcie w niej równomiernie na obwodzie trzech lub czterech otworów w kształcie stożka (patrz rys. 1). Całkowita powierzchnia tych otworów powinna być 0,4-0,5 razy większa niż powierzchnia fałd tarczy centrującej. Aby zabezpieczyć szczelinę magnetyczną przed kurzem, do wycięć lub całego dysku przykleja się gazę zwykłym klejem gumowym lub klejem BF-6. Jeśli cewka drgająca jest wyśrodkowana za pomocą „pająka” getinaxu (tekstolitu), wówczas elastyczność zwiększa się poprzez zmniejszenie szerokości jej ramion (piłując je pilnikiem lub ostrożnie przygryzając przecinakami drutu). Następnie odcina się część fałd krawędziowych nawiewnika, tak aby między krawędzią nawiewnika a pierścieniem mocującym dyfuzora pozostała szczelina około 200 mm. Jeśli jednocześnie na krawędzi dyfuzora pojawi się fałd, wówczas należy go wyprostować do długości około 10 mm i przykleić do niego zawieszenie w postaci ramion wykonanych z pavinolu lub miękkiej tkaniny. Aby zwiększyć elastyczność, należy w miarę możliwości usunąć podłoże tekstylne lub dzianinowe.

Bardzo elastyczne i elastyczne ramiona można wykonać za pomocą kleju silikonowego - uszczelniacza „Elastosil” z cienkich nylonowych pończoch. Górę pończochy rozcina się wzdłuż i na powstałym materiale wykonuje się oznaczenia o szerokości 24-28 cm (patrz ryc. 2). Podczas znakowania łuki powinny znajdować się w poprzek pończochy (patrz ryc. 2), ponieważ elastyczność pończochy jest większa w kierunku wzdłużnym. Następnie, kładąc kawałek gładkiej folii z tworzywa sztucznego na desce lub grubym kartonie, nałóż na niego tkaninę pończoszniczą i zabezpiecz ją wzdłuż krawędzi guzikami lub gwoździami. Następnie na dzianinę nakłada się „Elastosil” za pomocą szpatułki lub końca metalowej linijki, tak aby nitki dzianiny nie były widoczne. Po jednym dniu (czas polimeryzacji „elastosilu”) dzianinę odwraca się i na drugą stronę nakłada się „elastosil”.

Po zakończeniu zawieszania dyfuzora montuje się go w uchwycie dyfuzora tak, aby cewka drgająca weszła w szczelinę. Następnie wzmacnia się pierścień tarczy centrującej i wstępnie centruje się cewkę drgającą (przed sklejeniem zawieszenia). Następnie ramiona zawieszenia dyfuzora przykleja się jedno po drugim do pierścienia uchwytu dyfuzora. Do wyginania ramion podczas nakładania kleju na pierścień uchwytu dyfuzora wygodnie jest zastosować zaciski krokodylkowe z włożonymi w nie wtyczkami jednobiegunowymi (ze względu na wagę). Po sklejeniu zawieszenia przeprowadza się ostateczne ustawienie cewki drgającej i zabezpiecza pierścienie tarczy centrującej czyli „pająka” getinaków. Jeżeli krążek centrujący nie posiada metalowego pierścienia i jest odklejony, należy najpierw przykleić zawieszenie dyfuzora, a następnie krążek centrujący, jednocześnie centrując cewkę drgającą w szczelinie. Na koniec lutowane są przewody cewki drgającej, a do uchwytu dyfuzora przyklejane są ramiona nośne wykonane z tektury, gumy gąbczastej lub filcu.

Jeśli dyfuzor ma pęknięcie (rozdarcie), najlepiej uszczelnić go klejem „elastosil” lub wypełnić go w kilku etapach klejem gumowym.

- Jak! Masz babcię, która odgaduje trzy karty z rzędu, a wciąż nie nauczyłeś się od niej jej kabalistyki?
JAK. Puszkin, „Dama pik”

Dzisiaj porozmawiamy o tym, co naprawdę warto wiedzieć o akustyce. Mianowicie o słynnych parametrach Thiela-Small, których znajomość jest kluczem do wygranej w hazardowej grze car audio. Bez zniesławienia i kabalizmu.

Według legendy pewien wybitny matematyk podczas wykładu dla studentów powiedział: „A teraz zaczniemy dowodzić twierdzenia, którego imię mam zaszczyt nosić”. Kto miał zaszczyt nosić nazwiska parametrów Thiela i Smalla? O tym też pamiętajmy. Pierwszym z nich jest Albert Neville Thiele (w oryginale A. Neville Thiele „A” prawie nigdy nie jest rozszyfrowane). Zarówno pod względem wieku, jak i bibliografii. Thiel ma obecnie 84 lata, a w wieku 40 lat opublikował przełomowy artykuł, w którym zapoczątkował możliwość obliczania wydajności głośników przy użyciu jednego zestawu parametrów w wygodny i powtarzalny sposób.

Tam, w artykule z 1961 roku, stwierdzono częściowo: „Wydajność głośnika w niskich częstotliwościach można odpowiednio opisać trzema parametrami: częstotliwością rezonansową, objętością powietrza odpowiadającą elastyczności akustycznej głośnika oraz stosunek oporu elektrycznego do oporu ruchu przy częstotliwości rezonansowej Te same parametry służą do określenia sprawności elektroakustycznej. Zachęcam producentów głośników do publikowania tych parametrów w ramach podstawowych informacji o swoich produktach.”

Prośba Neville'a Thiela została wysłuchana przez branżę dopiero dziesięć lat później, kiedy Thiel współpracował już z pochodzącym z Kalifornii Richardem Smallem. Richard Small pisze się po kalifornijsku, ale z jakiegoś powodu szanowany lekarz woli niemiecką wymowę własnego nazwiska. Small kończy w tym roku 70 lat, co, nawiasem mówiąc, jest rocznicą ważniejszą niż większość. Na początku lat siedemdziesiątych Thiel i Small w końcu sfinalizowali proponowane podejście do obliczania głośników.

Neville Thiel jest obecnie emerytowanym profesorem na uniwersytecie w swojej rodzinnej Australii, a ostatnim stanowiskiem zawodowym doktora Small'a, jakie udało nam się wyśledzić, był główny inżynier działu samochodowego sprzętu audio Harman-Becker. I oczywiście obaj są członkami kierownictwa Międzynarodowego Stowarzyszenia Inżynierów Akustycznych (Audio Engineering Society). Ogólnie rzecz biorąc, obaj żyją i mają się dobrze.

Po lewej stronie Thiel, po prawej Small, według wkładu w elektroakustykę. Nawiasem mówiąc, zdjęcie jest rzadkie, mistrzowie nie lubili być fotografowani

Wieszać czy nie wieszać?

Przenośne zdefiniowanie warunków pomiaru Fs jako częstotliwości rezonansowej głośnika wiszącego w powietrzu spowodowało błędne przekonanie, że tak należy mierzyć tę częstotliwość, a entuzjaści faktycznie próbowali wieszać głośniki na drutach i linach. Pomiarom parametrów akustycznych poświęcony będzie osobny numer „BB”, a nawet więcej, ale tutaj zaznaczę: w kompetentnych laboratoriach głośniki podczas pomiarów są zaciskane w imadle, a nie zawieszane na żyrandolu.

Wyniki eksperymentu obliczeniowego, które pomogą tym, którzy chcą zrozumieć, w jaki sposób wartości współczynnika jakości elektrycznej i mechanicznej wyrażają się w krzywych impedancji. Wzięliśmy pełen zestaw parametrów elektromechanicznych prawdziwego głośnika, a następnie zaczęliśmy zmieniać niektóre z nich. Po pierwsze jakość mechaniczna, jakby wymieniono materiał fałdy i podkładki centrującej. Następnie - elektryczny, w tym celu konieczna była zmiana charakterystyki napędu i układu ruchomego. Oto co się stało:

Rzeczywista krzywa impedancji głośnika niskotonowego. Oblicza dwa z trzech głównych parametrów

Krzywe impedancji dla różnych wartości całkowitego współczynnika jakości, przy czym elektryczny Qes jest taki sam, równy 0,5, a mechaniczny waha się od 1 do 8. Całkowity współczynnik jakości Qts nie wydaje się zbytnio zmieniać, ale wysokość garbu na wykresie impedancji zmienia się znacznie i bardzo, przy czym im niższy Qms, tym staje się ostrzejszy

Zależność ciśnienia akustycznego od częstotliwości przy tych samych wartościach Qts. Przy pomiarze ciśnienia akustycznego ważny jest tylko całkowity współczynnik jakości Qts, więc zupełnie innym krzywym impedancji odpowiadają nie tak różne krzywe ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości

Te same wartości Qts, ale teraz Qms = 4 wszędzie, a Qes zmienia się, aby osiągnąć te same wartości Qts. Wartości Qts są takie same, ale krzywe są zupełnie inne i różnią się od siebie znacznie mniej. Dolne, czerwone krzywe uzyskano dla tych wartości, których nie udało się uzyskać w pierwszym eksperymencie przy ustalonym Qes = 0,5

Krzywe ciśnienia akustycznego dla różnych Qts uzyskane poprzez zmianę Qes. Cztery górne krzywe mają dokładnie taki sam kształt, jak przy zmianie Qms, ich kształt wyznaczają wartości Qts, ale pozostają takie same. Dolne, czerwone krzywe uzyskane dla Qts większych niż 0,5 są oczywiście odmienne i zaczyna na nich rosnąć garb ze względu na zwiększony współczynnik jakości.

Teraz zwróć uwagę: nie chodzi tylko o to, że przy wysokich Qts na charakterystyce pojawia się garb, a czułość głośnika przy częstotliwościach powyżej częstotliwości rezonansowej maleje. Wyjaśnienie jest proste: przy niezmienionych pozostałych czynnikach Qes może wzrosnąć jedynie wraz ze wzrostem masy poruszającego się układu lub ze spadkiem mocy magnesu. Obydwa prowadzą do zmniejszenia czułości w zakresie średnich częstotliwości. Zatem garb przy częstotliwości rezonansowej jest raczej konsekwencją spadku przy częstotliwościach powyżej częstotliwości rezonansowej. W akustyce nie ma nic za darmo...

Wkład młodszego partnera

Nawiasem mówiąc: twórca metody A.N. Thiel zamierzał uwzględnić w obliczeniach jedynie współczynnik jakości elektrycznej, uważając (słusznie jak na swoje czasy), że udział strat mechanicznych jest znikomy w porównaniu ze stratami spowodowanymi działaniem „hamulca elektrycznego” głośnika. Wkład młodszego partnera nie był jednak jedyny, jednak uwzględnienie Qms, teraz stało się to istotne: nowoczesne przetworniki wykorzystują materiały o podwyższonych stratach, które nie istniały na początku lat 60-tych i natrafiliśmy na głośniki, w których Wartość Qms wynosiła tylko 2 - 3, przy zasilaniu elektrycznym pod jednostką. W takich przypadkach błędem byłoby nieuwzględnienie strat mechanicznych. Stało się to szczególnie ważne wraz z wprowadzeniem chłodzenia ferrofluidem w głowicach RF, gdzie na skutek tłumiącego działania cieczy udział Qms w całkowitym współczynniku jakości staje się decydujący, a pik impedancji przy częstotliwości rezonansowej staje się prawie niewidoczny, ponieważ na pierwszym wykresie naszego eksperymentu obliczeniowego.

Trzy karty odkryte przez Thiela i Smalla

1. Fs - główna częstotliwość rezonansowa głośnika bez obudowy. Charakteryzuje jedynie sam głośnik, a nie gotowy system głośnikowy na nim oparty. Po zainstalowaniu w dowolnym woluminie może się tylko zwiększać.

2. Qts – całkowity współczynnik jakości głośnika, bezwymiarowa wielkość charakteryzująca względne straty dynamiki. Im niższa, tym bardziej tłumiony jest rezonans promieniowania i tym wyższy jest pik rezystancji na krzywej impedancji. Zwiększa się po zainstalowaniu w zamkniętej skrzynce.

3. Vas - równoważna głośność głośnika. Równa objętości powietrza przy tej samej sztywności co zawieszenie. Im sztywniejsze zawieszenie, tym mniejszy Vas. Przy tej samej sztywności Vas wzrasta wraz ze wzrostem powierzchni dyfuzora.

Dwie połówki tworzące kartę nr 2

1. Qes - składowa elektryczna całkowitego współczynnika jakości, charakteryzuje moc hamulca elektrycznego, która zapobiega kołysaniu się dyfuzora w pobliżu częstotliwości rezonansowej. Zwykle im mocniejszy układ magnetyczny, tym silniejszy „hamulec” i mniejsza wartość liczbowa Qes.

2. Qms - składnik mechaniczny całkowitego współczynnika jakości, charakteryzujący straty w elementach sprężystych zawieszenia. Straty są tutaj znacznie mniejsze niż w elemencie elektrycznym, a Qms jest liczbowo znacznie większe niż Qes.

Jak długo dzwoni dzwonek?

Co mają wspólnego dzwonek i głośnik? No cóż, to, że oba brzmią, jest oczywiste. Co ważniejsze, oba są układami oscylacyjnymi. Co za różnica? Dzwon, niezależnie od tego, jak go uderzysz, zabrzmi z jedyną częstotliwością przepisaną przez kanon. A na zewnątrz głośnik nie różni się od niego zbytnio - w szerokim zakresie częstotliwości i może, w razie potrzeby, jednocześnie przedstawiać zarówno bicie dzwonu, jak i sapanie dzwonnika. Zatem: dwa z trzech parametrów Thiela-Small'a dokładnie opisują tę różnicę ilościowo.

Wystarczy dokładnie zapamiętać, a najlepiej ponownie przeczytać cytat założyciela w notatce historyczno-biograficznej. Jest napisane „przy niskich częstotliwościach”. Thiel, Small i ich parametry nie mają nic wspólnego z tym, jak głośnik zachowuje się przy wyższych częstotliwościach i nie ponoszą za to żadnej odpowiedzialności. Które częstotliwości głośników są niskie, a które nie? I o tym mówi pierwszy z trzech parametrów.

Mapa pierwsza, mierzona w hercach

Zatem: parametr Thiela-Small nr 1 to własna częstotliwość rezonansowa głośnika. Jest zawsze oznaczony jako Fs, niezależnie od języka publikacji. Fizyczne znaczenie jest niezwykle proste: ponieważ głośnik jest systemem oscylacyjnym, oznacza to, że musi istnieć częstotliwość, z jaką dyfuzor będzie oscylował, gdy zostanie pozostawiony samemu sobie. Jak dzwonek po uderzeniu lub sznurek po szarpnięciu. Oznacza to, że głośnik jest absolutnie „nagi”, nie jest montowany w żadnej obudowie, jakby wisiał w przestrzeni. To ważne, bo interesują nas parametry samego głośnika, a nie to, co go otacza.

Zakres częstotliwości wokół rezonansowej, dwie oktawy w górę, dwie oktawy w dół – to obszar, w którym działają parametry Thiela-Small. W przypadku głowic subwoofera, które nie zostały jeszcze zainstalowane w obudowie, Fs może wynosić od 20 do 50 Hz, dla głośników średniotonowych od 50 (basowe „szóstki”) do 100–120 („czwórki”). Dla średnich częstotliwości dyfuzora - 100 - 200 Hz, dla kopułek - 400 - 800, dla głośników wysokotonowych - 1000 - 2000 Hz (są wyjątki, bardzo rzadkie).

Jak określa się naturalną częstotliwość rezonansową głośnika? Nie, jak to jest najczęściej definiowane - wyraźnie przeczytaj w dołączonej dokumentacji lub w raporcie z testu. Jak została początkowo rozpoznana? Łatwiej byłoby z dzwonkiem: uderz go czymś i zmierz częstotliwość wytwarzanego dźwięku. Głośnik nie będzie wyraźnie nucił na żadnej częstotliwości. To znaczy chce, ale tłumienie drgań dyfuzora nieodłącznie związane z jego konstrukcją nie pozwala mu na to. W tym sensie głośnik jest bardzo podobny do zawieszenia samochodowego, z tej analogii korzystałem nie raz i nadal będę to robił. Co się stanie, jeśli rozbujasz samochód z pustymi amortyzatorami? Będzie się kołysać co najmniej kilka razy z własną częstotliwością rezonansową (tam, gdzie jest sprężyna, będzie również częstotliwość). Amortyzatory, które są tylko częściowo martwe, zatrzymają oscylacje po jednym lub dwóch okresach, natomiast te, które są w dobrym stanie, zatrzymają się po pierwszym wahaniu. W dynamice amortyzator jest ważniejszy od sprężyny, a tutaj jest ich nawet dwa.

Ten pierwszy, słabszy, działa dzięki temu, że w zawieszeniu następuje utrata energii. To nie przypadek, że fałdy wykonane są ze specjalnych rodzajów gumy, kulka wykonana z takiego materiału prawie nie odbije się od podłogi; na podkładkę centrującą wybrano również specjalną impregnację o wysokim tarciu wewnętrznym. To jakby mechaniczny hamulec drgań dyfuzora. Drugi, znacznie mocniejszy, jest elektryczny.

Oto jak to działa. Cewka drgająca głośnika jest jego silnikiem. Przepływa przez niego prąd przemienny ze wzmacniacza, a cewka umieszczona w polu magnetycznym zaczyna się poruszać z częstotliwością dostarczonego sygnału, poruszając oczywiście cały ruchomy układ, wtedy już jest. Ale cewka poruszająca się w polu magnetycznym jest generatorem. Co wygeneruje więcej energii elektrycznej, im bardziej porusza się cewka. A kiedy częstotliwość zacznie zbliżać się do częstotliwości rezonansowej, przy której dyfuzor „chce” oscylować, amplituda oscylacji wzrośnie, a napięcie wytwarzane przez cewkę drgającą wzrośnie. Osiąganie maksimum dokładnie przy częstotliwości rezonansowej. Co to ma wspólnego z hamowaniem? Jeszcze nic. Ale wyobraź sobie, że przewody cewki są ze sobą połączone. Teraz przepłynie przez niego prąd i powstanie siła, która zgodnie ze szkolną zasadą Lenza utrudni ruch, który go wygenerował. Ale w prawdziwym życiu cewka drgająca jest zamknięta na impedancję wyjściową wzmacniacza, która jest bliska zeru. Okazuje się, że jest to hamulec elektryczny, który dostosowuje się do sytuacji: im bardziej dyfuzor próbuje poruszać się do przodu i do tyłu, tym bardziej zapobiega temu przeciwprąd w cewce drgającej. Dzwon nie ma hamulców, poza tłumieniem drgań w ściankach, a w brązie - cóż za tłumienie...

Druga mapa, nie mierzona w niczym

Moc hamowania głośnika wyrażona jest liczbowo w drugim parametrze Thiela-Small. Jest to całkowity współczynnik jakości głośnika, oznaczony jako Qts. Wyrażone liczbowo, ale nie dosłownie. Mam na myśli, że im mocniejsze hamulce, tym niższa wartość Qts. Stąd nazwa „czynnik jakości” w języku rosyjskim (lub współczynnik jakości w języku angielskim, od którego wzięło się oznaczenie tej wielkości), która jest niejako oceną jakości układu oscylacyjnego. Fizycznie czynnikiem jakości jest stosunek sił sprężystych w układzie do sił lepkich, w przeciwnym razie - do sił tarcia. Siły sprężyste magazynują energię w układzie, naprzemiennie przenosząc energię od potencjalnej (ściśniętej lub rozciągniętej sprężyny lub zawieszenia głośnika) do kinetycznej (energia poruszającego się dyfuzora). Lepkie starają się zamienić energię każdego ruchu w ciepło i nieodwracalnie rozproszyć. Wysoki współczynnik jakości (a dla tego samego dzwonu będzie mierzony w dziesiątkach tysięcy) oznacza, że sił sprężystych jest znacznie więcej niż sił tarcia (lepkich, to to samo). Oznacza to również, że przy każdym oscylacji tylko niewielka część energii zmagazynowanej w układzie zostanie zamieniona na ciepło. Nawiasem mówiąc, współczynnik jakości jest jedyną wartością w trzech parametrach Thiela-Small, która nie ma wymiaru; jest to stosunek jednej siły do drugiej. Jak dzwon rozprasza energię? Poprzez tarcie wewnętrzne w brązie, głównie powoli. Jak robi to głośnik, którego współczynnik jakości jest znacznie niższy, a co za tym idzie, tempo utraty energii jest znacznie większe? Na dwa sposoby, w zależności od ilości „hamulców”. Część jest rozpraszana przez straty wewnętrzne w elementach sprężystych zawieszenia, a ten udział strat można oszacować za pomocą osobnej wartości współczynnika jakości, zwanego mechanicznym, oznaczanego Qms. Druga, większa część jest rozpraszana w postaci ciepła z prądu przepływającego przez cewkę drgającą. Prąd wytwarzany przez nią. Jest to współczynnik jakości elektrycznej Qes. Całkowity efekt hamulców można by bardzo łatwo określić, gdyby nie zastosowano wartości współczynnika jakości, a wręcz przeciwnie, wartości strat. Po prostu je złożyliśmy. A ponieważ mamy do czynienia z wielkościami będącymi odwrotnością strat, to będziemy musieli dodać wielkości odwrotne i dlatego okazuje się, że 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes.

Typowe wartości współczynnika jakości: mechaniczne - od 5 do 10. Elektryczne - od 0,2 do 1. Ponieważ w grę wchodzą wartości odwrotne, okazuje się, że sumujemy udział mechaniczny w stratach rzędu 0,1 - 0,2 z wkład elektryczny, który wynosi od 1 do 5. Oczywiste jest, że o wyniku będzie decydował głównie współczynnik jakości elektrycznej, to znaczy główny hamulec głośnika jest elektryczny.

Jak więc wyrwać rozmówcy nazwy „trzech kart”? Cóż, przynajmniej pierwsze dwa, przejdziemy do trzeciego. Nie ma sensu grozić pistoletem, jak Hermann, mówca nie jest starą kobietą. Na ratunek przychodzi ta sama cewka drgająca, ognisty silnik głośnika. W końcu już zdaliśmy sobie sprawę: silnik płomieniowy działa również jako generator płomienia. I w tym charakterze zdaje się przemycać amplitudę drgań dyfuzora. Im większe napięcie pojawia się na cewce w wyniku jej oscylacji wraz z dyfuzorem, tym większy jest zakres oscylacji, czyli im bliżej częstotliwości rezonansowej się znajdujemy.

Jak zmierzyć to napięcie, skoro sygnał ze wzmacniacza jest podłączony do cewki drgającej? Czyli jak oddzielić to co dostarczane jest do silnika od tego co generowane jest przez generator, czy jest to na tych samych zaciskach? Nie musisz dzielić, musisz zmierzyć otrzymaną kwotę.

Dlatego to robią. Głośnik podłączony jest do wzmacniacza o możliwie najwyższej impedancji wyjściowej, co w praktyce oznacza: szeregowo z głośnikiem połączony jest rezystor o wartości co najmniej stukrotności nominalnej rezystancji głośnika. Powiedzmy 1000 omów. Teraz, gdy głośnik działa, cewka drgająca będzie generować wsteczne pole elektromagnetyczne, coś w rodzaju działania hamulca elektrycznego, ale hamowanie nie nastąpi: przewody cewki są ze sobą zwarte dzięki bardzo dużej rezystancji, prąd jest znikomy, hamulec jest bezużyteczny. Ale napięcie, zgodnie z regułą Lenza, ma przeciwną biegunowość do dostarczonego („ruch generujący”), będzie z nim w przeciwfazie i jeśli w tym momencie zmierzysz pozorną rezystancję cewki drgającej, wydaje się, że jest bardzo duży. W rzeczywistości w tym przypadku tylne pole elektromagnetyczne nie pozwala na swobodny przepływ prądu ze wzmacniacza przez cewkę, urządzenie interpretuje to jako zwiększoną rezystancję, ale co jeszcze?

Mierząc impedancję, ten sam „pozorny” (ale w rzeczywistości złożony, z różnego rodzaju składnikami aktywnymi i reaktywnymi, nie czas teraz o tym mówić) opór, odkrywane są dwie karty z trzech. Krzywa impedancji każdego głośnika stożkowego, od Kellogga i Rice'a po współczesność, wygląda w zasadzie tak samo, pojawia się nawet w logo jakiegoś elektroakustycznego środowiska naukowego, już nie pamiętam jakiego. Garb przy niskich (dla tego głośnika) częstotliwościach wskazuje na częstotliwość jego podstawowego rezonansu. Tam, gdzie jest maksimum, jest pożądane Fs. To nie mogłoby być bardziej elementarne. Powyżej rezonansu znajduje się impedancja minimalna, którą zwykle przyjmuje się jako impedancję nominalną głośnika, choć jak widać tak pozostaje tylko w niewielkim paśmie częstotliwości. Wyżej całkowity opór zaczyna ponownie rosnąć, teraz ze względu na fakt, że cewka drgająca to nie tylko silnik, ale także indukcyjność, której rezystancja rośnie wraz z częstotliwością. Ale teraz tam nie pójdziemy; nie ma tam parametrów, które nas interesują.

Dużo bardziej skomplikowana jest sprawa z wartością współczynnika jakości, niemniej jednak wyczerpująca informacja o „drugiej karcie” zawarta jest także w krzywej impedancji. Kompleksowe, ponieważ z jednej krzywej można obliczyć oddzielnie zarówno elektryczny Qes, jak i mechaniczny współczynnik jakości Qms. Wiemy już, jak zrobić z nich pełny Qts, co jest naprawdę konieczne przy obliczaniu projektu. To prosta sprawa, a nie dwumian Newtona.

O tym, jak dokładnie wyznaczane są wymagane wartości z krzywej impedancji, porozmawiamy innym razem, gdy będziemy mówić o metodach pomiaru parametrów. Załóżmy teraz, że ktoś (producent głośników lub współpracownicy Twojego pokornego sługi) zrobił to za Ciebie. Ale zwrócę na to uwagę. Z próbami jednoznacznej analizy parametrów Thiela-Small’a na podstawie kształtu krzywej impedancji wiążą się dwa błędne przekonania. Pierwsza jest całkowicie fałszywa, teraz rozwiejemy ją bez śladu. To wtedy patrzą na krzywą impedancji z ogromnym garbem w rezonansie i wykrzykują: „Wow, dobra jakość!” Trochę wysoki. A patrząc na mały guzek na krzywej, dochodzą do wniosku: skoro szczyt impedancji jest tak bardzo wygładzony, oznacza to, że głośnik ma wysokie tłumienie, czyli niski współczynnik jakości.

Zatem: w najprostszej wersji jest dokładnie odwrotnie. Co oznacza szczyt wysokiej impedancji przy częstotliwości rezonansowej? Że cewka drgająca wytwarza dużo wstecznego pola elektromagnetycznego, zaprojektowanego do elektrycznego hamowania oscylacji stożka. Tylko przy takim połączeniu przez duży opór nie płynie prąd niezbędny do działania hamulca. A kiedy taki głośnik zostanie włączony nie do pomiarów, ale zwykle bezpośrednio ze wzmacniacza, prąd hamowania będzie płynął, będzie zdrowy, cewka stanie się potężną przeszkodą dla nadmiernych oscylacji dyfuzora na jego ulubionej częstotliwości.

Przy wszystkich pozostałych parametrach można z grubsza oszacować współczynnik jakości na podstawie krzywej i pamiętając: wysokość szczytu impedancji charakteryzuje potencjał hamulca elektrycznego głośnika, zatem im jest on wyższy, tym NIŻSZY jest współczynnik jakości. Czy taka ocena będzie wyczerpująca? Nie do końca, jak powiedziano, pozostanie niegrzeczna. Rzeczywiście, w krzywej impedancji, jak już wspomniano, ukryte są informacje zarówno o Qes, jak i Qms, które można wykopać (ręcznie lub za pomocą programu komputerowego), analizując nie tylko wysokość, ale także „szerokość barku” rezonansu garb.

A jak współczynnik jakości wpływa na kształt pasma przenoszenia głośnika. To właśnie nas interesuje, prawda? Jak to wpływa - ma decydujący wpływ. Im niższy współczynnik jakości, to znaczy im mocniejsze wewnętrzne hamulce głośnika przy częstotliwości rezonansowej, tym niższa i płynniejsza będzie krzywa w pobliżu rezonansu, charakteryzująca ciśnienie akustyczne wytwarzane przez głośnik. Minimalne tętnienie w tym paśmie częstotliwości będzie wynosić Qts równe 0,707, co jest powszechnie nazywane charakterystyką Butterwortha. Przy wysokich wartościach Q krzywa ciśnienia akustycznego zacznie „garbić się” w pobliżu rezonansu. Jasne jest, dlaczego: hamulce są słabe.

Czy istnieje „dobry” lub „zły” współczynnik jakości całkowitej? Sam w sobie nie, ponieważ gdy głośnik zostanie zainstalowany w konstrukcji akustycznej, którą teraz będziemy rozważać tylko jako zamkniętą obudowę, zarówno jego częstotliwość rezonansowa, jak i ogólny współczynnik jakości ulegną zmianie. Dlaczego? Ponieważ jedno i drugie zależy od elastyczności zawieszenia głośnika. Częstotliwość rezonansowa zależy wyłącznie od masy układu ruchomego i sztywności zawieszenia. Wraz ze wzrostem sztywności wzrasta Fs, a wraz ze wzrostem masy maleje. Kiedy głośnik jest zainstalowany w zamkniętej obudowie, znajdujące się w nim powietrze, które ma elastyczność, zaczyna działać jak dodatkowa sprężyna w zawieszeniu, zwiększa się ogólna sztywność, wzrasta Fs. Wzrasta również całkowity współczynnik jakości, ponieważ jest to stosunek sił sprężystych do sił hamowania. Możliwości hamowania głośnika nie zmienią się po zainstalowaniu go na określoną głośność (dlaczego?), Ale całkowita elastyczność wzrośnie, współczynnik jakości nieuchronnie wzrośnie. I nigdy nie będzie niższa niż dynamika „naga”. Nigdy, to dolna granica. O ile to wszystko wzrośnie? A to zależy od tego, jak sztywne jest zawieszenie własne głośnika. Spójrz: tę samą wartość Fs można uzyskać przy lekkim dyfuzorze na miękkim zawieszeniu lub przy ciężkim na twardym zawieszeniu, masa i sztywność działają w przeciwnych kierunkach, a wynik może okazać się liczbowo równy. Jeśli teraz umieścimy głośnik ze sztywnym zawieszeniem w jakiejś objętości (która ma wymaganą dla tej objętości sprężystość), to nie odczuje on lekkiego wzrostu sztywności całkowitej, wartości Fs i Qts niewiele się zmienią. Postawmy tam głośnik z miękkim zawieszeniem, w porównaniu do którego sztywność „pneumatyczna” będzie już znacząca i zobaczymy, że sztywność całkowita uległa znacznej zmianie, co oznacza, że Fs i Qts, początkowo takie same jak te pierwszego mówcy, ulegną znaczącym zmianom.

W ciemnych czasach „przed płytką”, aby obliczyć nowe wartości częstotliwości rezonansowej i współczynnika jakości (które, aby nie mylić z parametrami „gołego” głośnika, są oznaczone jako Fc i Qtc ), trzeba było znać (lub mierzyć) bezpośrednio sprężystość zawieszenia w milimetrach na niuton przyłożonej siły, znać masę poruszającego się układu, a następnie pobawić się programami obliczeniowymi. Thiel zaproponował koncepcję „objętości równoważnej”, czyli objętości powietrza w zamkniętym pudełku, której elastyczność jest równa sprężystości zawieszenia głośnika. Ta wartość, oznaczona Vas, jest trzecią magiczną kartą.

Mapa trzy, trójwymiarowa

To, jak Vas jest mierzony, to osobna historia, są zabawne zwroty akcji, a o tym, jak mówię po raz trzeci, będzie w specjalnym numerze serii. W praktyce ważne jest zrozumienie dwóch rzeczy. Po pierwsze: skrajnie błędne przekonanie Lochowa (niestety jednak napotkane), że wartość Vas podana w dokumentach towarzyszących głośnikowi jest objętością, w której głośnik powinien zostać umieszczony. A to tylko charakterystyka głośnika, zależna tylko od dwóch wielkości: sztywności zawieszenia i średnicy dyfuzora. Jeśli umieścisz głośnik w pudełku o głośności równej Vas, częstotliwość rezonansowa i ogólny współczynnik jakości wzrosną 1,4-krotnie (jest to pierwiastek kwadratowy z dwóch). Jeśli w objętości równej połowie Vas - 1,7 razy (pierwiastek z trzech). Jeśli zrobisz pudełko o objętości jednej trzeciej Vas, wszystko inne się podwoi (pierwiastek z czterech, logika powinna być już jasna bez formuł).

W efekcie im mniejsza wartość Vas głośnika, przy wszystkich innych parametrach niezmienionych, tym na bardziej zwartą konstrukcję można liczyć, zachowując jednocześnie zaplanowane wskaźniki Fc i Qtc. Kompaktowość nie jest jednak darmowa. W akustyce nie ma czegoś takiego jak wolność. Niska wartość Vas przy tej samej częstotliwości rezonansowej głośnika jest wynikiem połączenia sztywnego zawieszenia z ciężkim układem ruchomym. A czułość w największym stopniu zależy od masy „ruchu”. Dlatego wszystkie głowice subwooferowe, wyróżniające się możliwością pracy w kompaktowych obudowach zamkniętych, charakteryzują się także niską czułością w porównaniu do kolegów z lekkimi dyfuzorami, ale wysokimi wartościami Vas. Zatem nie ma dobrych i złych wartości Vas, wszystko ma swoją cenę.

Opracowano na podstawie materiałów z magazynu „Avtozvuk”, marzec 2005.www.avtozvuk.com