Ce afectează frecvența de rezonanță? Thiel-Parametrii mici și designul acustic al difuzorului. Măsurarea parametrilor Thiel-Small R e, F s, F c, Q es, Q ms, Q ts, Q tc, V as, C ms, S d, M ms

Așa că am decis să scriu și eu un articol, care este foarte important pentru acuștiști. În acest articol vreau să descriu modalități de măsurare a celor mai importanți parametri ai capetelor dinamice - parametrii Thiel-Small.

Tine minte! Tehnica de mai jos este eficientă doar pentru măsurarea parametrilor Thiel-Small ai difuzoarelor cu frecvențe de rezonanță sub 100 Hz (adică woofer-uri), eroarea crește la frecvențe mai mari.

Cei mai de bază parametri Tilya-Smolla, prin care se poate calcula și produce un design acustic (cu alte cuvinte, o cutie) sunt:

Frecvența de rezonanță a difuzorului F s (Hertz)
Volumul echivalent V ca (litri sau picioare cubi)
Factor de calitate total Q ts
Rezistență DC Re (Ohm)

Pentru o abordare mai serioasă, va trebui să știți și:

Factorul de calitate mecanic Q ms
Factorul de calitate electric Q es
Zona difuzorului S d (m 2) sau diametrul acestuia Dia (cm)
Sensibilitate SPL (dB)
Inductanță L e (Henry)
Impedanta Z (Ohm)
Putere de vârf Pe (Watt)
Masa sistemului în mișcare M ms (g)
Rigiditate relativă (flexibilitate mecanică) C ms (metri/newton)
Rezistență mecanică R ms (kg/sec)
Puterea motorului (produsul inducției în spațiul magnetic prin lungimea firului bobinei vocale) BL (Tesla*m)

Majoritatea acestor parametri pot fi măsurați sau calculați acasă folosind instrumente de măsurare nu deosebit de sofisticate și un computer sau un calculator care poate extrage rădăcini și exponenția. Pentru o abordare și mai serioasă a proiectării designului acustic și ținând cont de caracteristicile difuzoarelor, recomand să citești literatură mai serioasă. Autorul acestei „lucrări” nu pretinde nicio cunoaștere specială în domeniul teoriei, iar tot ceea ce este menționat aici este o compilație din diverse surse - atât străine, cât și ruse.

Măsurarea parametrilor Thiel-Small R e, F s, F c, Q es, Q ms, Q ts, Q tc, V as, C ms, S d, M ms.

Pentru a măsura acești parametri veți avea nevoie de următoarele echipamente:

Voltmetru
Generator de semnal de frecvență audio. Programele generatoare care generează frecvențele necesare sunt potrivite. Ca Generator de funcții Marchand sau Generator de tonuri NCH. Deoarece nu este întotdeauna posibil să găsiți un frecvențămetru acasă, puteți avea încredere completă în aceste programe și în placa de sunet instalată pe computer.
Rezistor puternic (cel puțin 5 wați) cu o rezistență de 1000 ohmi
Rezistor precis (+- 1%) de 10 ohmi
Fire, cleme și alte deșeuri pentru a le conecta pe toate într-un singur circuit.

Schema de masuratori

Calibrare:

Mai întâi trebuie să calibrați voltmetrul. Pentru a face acest lucru, în locul unui difuzor, se conectează o rezistență de 10 Ohm și prin selectarea tensiunii furnizate de generator este necesar să se realizeze o tensiune de 0,01 volți. Dacă rezistența are o valoare diferită, atunci tensiunea ar trebui să corespundă cu 1/1000 din valoarea rezistenței în ohmi. De exemplu, pentru o rezistență de calibrare de 4 ohmi, tensiunea ar trebui să fie de 0,004 volți. Tine minte! După calibrare, tensiunea de ieșire a generatorului nu poate fi ajustată până la finalizarea tuturor măsurătorilor.

Găsind R e

Acum, conectând un difuzor în loc de o rezistență de calibrare și setând frecvența generatorului la aproape 0 herți, putem determina rezistența acestuia la curentul continuu Re. Va fi citirea voltmetrului înmulțită cu 1000. Cu toate acestea, Re poate fi măsurată direct cu un ohmmetru.

Găsirea Fs și Rmax

Difuzorul în timpul acestei măsurători și al tuturor măsurătorilor ulterioare trebuie să fie în spațiu liber. Frecvența de rezonanță a unui difuzor se găsește la vârful impedanței sale (caracteristică Z). Pentru a-l găsi, schimbați fără probleme frecvența generatorului și uitați-vă la citirile voltmetrului. Frecvența la care tensiunea de pe voltmetru va fi maximă (o modificare suplimentară a frecvenței va duce la o scădere a tensiunii) va fi frecvența de rezonanță principală pentru acest difuzor. Pentru difuzoarele cu un diametru mai mare de 16 cm, această frecvență ar trebui să fie sub 100 Hz. Nu uitați să înregistrați nu numai frecvența, ci și citirile voltmetrului. Înmulțite cu 1000, acestea vor oferi difuzorului rezistență la frecvența de rezonanță Rmax, necesară pentru calcularea altor parametri.

Găsirea Q ms , Q es și Q ts

Acești parametri se găsesc folosind următoarele formule:

După cum puteți vedea, aceasta este o constatare secvențială a parametrilor suplimentari Ro, R x și măsurarea frecvențelor necunoscute anterior F 1 și F 2. Acestea sunt frecvențele la care impedanța difuzorului este egală cu Rx. Deoarece Rx este întotdeauna mai mic decât Rmax, vor exista două frecvențe - una este puțin mai mică decât Fs, iar cealaltă este puțin mai mare. Puteți verifica acuratețea măsurătorilor dvs. cu următoarea formulă:

Dacă rezultatul calculat diferă de cel găsit anterior cu mai mult de 1 hertz, atunci trebuie să repetați totul din nou și cu mai multă atenție. Deci, am găsit și calculat câțiva parametri de bază și putem trage câteva concluzii pe baza acestora:

Dacă frecvența de rezonanță a difuzorului este peste 50Hz, atunci are dreptul să pretindă că funcționează, în cel mai bun caz, ca un midbass. Puteți uita imediat de subwooferul unui astfel de difuzor.
Dacă frecvența de rezonanță a difuzorului este peste 100Hz, atunci nu este deloc un woofer. Îl puteți folosi pentru a reproduce frecvențele medii în sisteme cu trei căi.
Dacă raportul F s /Q ts al unui difuzor este mai mic de 50, atunci acest difuzor este destinat să funcționeze exclusiv în cutii închise. Dacă mai mult de 100 - exclusiv pentru lucrul cu un reflex bas sau în treceri de bandă. Dacă valoarea este între 50 și 100, atunci trebuie să vă uitați cu atenție la alți parametri - spre ce tip de design acustic gravitează difuzorul. Cel mai bine este să utilizați programe speciale de calculator pentru aceasta, care pot simula grafic ieșirea acustică a unui astfel de difuzor în diferite modele acustice. Adevărat, nu se poate face fără alți parametri, nu mai puțin importanți - V as, S d, C ms și L.

Găsirea Sd

Aceasta este așa-numita suprafață radiantă eficientă a difuzorului. Pentru cele mai joase frecvențe (în zona de acțiune a pistonului) aceasta coincide cu cea de proiectare și este egală cu:

Raza R în acest caz va fi jumătate din distanța de la mijlocul lățimii suspensiei de cauciuc pe o parte la mijlocul suspensiei de cauciuc pe partea opusă. Acest lucru se datorează faptului că jumătate din lățimea suspensiei de cauciuc este, de asemenea, o suprafață radiantă. Vă rugăm să rețineți că unitatea de măsură pentru această suprafață este metri pătrați. În consecință, raza trebuie înlocuită în ea în metri.

Aflarea inductanței bobinei difuzorului L

Pentru a face acest lucru, aveți nevoie de rezultatele uneia dintre citirile de la primul test. Veți avea nevoie de o impedanță (impedanță) a bobinei la o frecvență de aproximativ 1000 Hz. Deoarece componenta reactivă (X L) este separată de R e activ printr-un unghi de 900, putem folosi teorema lui Pitagora:

Deoarece Z (impedanța bobinei la o anumită frecvență) și Re (rezistența bobinei DC) sunt cunoscute, formula se transformă în:

După ce ați găsit reactanța X L la frecvența F, puteți calcula inductanța însăși folosind formula:

V ca măsurători

Există mai multe moduri de a măsura volumul echivalent, dar acasă este mai ușor să folosiți două: metoda „masă suplimentară” și metoda „volum suplimentar”. Prima dintre ele necesită mai multe greutăți de greutate cunoscută din materiale. Puteți folosi un set de greutăți de la cântare de farmacie sau puteți utiliza monede vechi de cupru de 1,2,3 și 5 copeici, deoarece greutatea unei astfel de monede în grame corespunde valorii nominale. A doua metodă necesită o cutie sigilată de un volum cunoscut cu un orificiu corespunzător pentru difuzor. (mospagebreak)

Găsirea V ca folosind metoda masei adăugate

Mai întâi trebuie să încărcați uniform difuzorul cu greutăți și să măsurați din nou frecvența de rezonanță, notându-l ca F" s. Ar trebui să fie mai mic decât F s. Este mai bine dacă noua frecvență de rezonanță este cu 30% -50% mai mică. greutatea greutăților este de aproximativ 10 grame pentru fiecare inch de diametrul difuzorului, adică pentru un cap de 12 inchi aveți nevoie de o greutate de aproximativ 120 de grame.

unde M este masa greutăților adăugate în kilograme.

Pe baza rezultatelor obținute, V ca (m 3) se calculează folosind formula:

Găsirea V ca prin metoda volumului suplimentar

Este necesar să sigilați difuzorul în cutia de măsurare. Cel mai bine este să faceți acest lucru cu magnetul îndreptat spre exterior, deoarece difuzorului nu îi pasă pe ce parte are volumul și vă va fi mai ușor să conectați firele. Și sunt mai puține găuri suplimentare. Volumul cutiei este desemnat V b.

Apoi trebuie să măsurați Fc (frecvența de rezonanță a difuzorului într-o cutie închisă) și, în consecință, să calculați Q mc, Q ec și Q tc. Tehnica de măsurare este complet similară cu cea descrisă mai sus. Apoi volumul echivalent se găsește folosind formula:

Datele obținute ca rezultat al tuturor acestor măsurători sunt suficiente pentru calculul suplimentar al designului acustic al unei legături de joasă frecvență de o clasă suficient de înaltă. Dar modul în care se calculează este o cu totul altă poveste.

Determinarea flexibilității mecanice C ms

Unde S d este aria efectivă a difuzorului cu un diametru nominal D. Cum se calculează este scris mai devreme.

Determinarea masei sistemului mobil Mms

Este ușor de calculat folosind formula:

Puterea motorului (produsul inducției în spațiul magnetic și lungimea firului bobinei vocale) BL

Cel mai important, nu uitați că pentru valori de măsurare mai precise ale parametrilor Thiel-Small, este necesar să efectuați experimentul de mai multe ori și apoi să obțineți valori mai precise prin mediere.

Un subwoofer este un sistem de difuzoare separat conceput pentru a reproduce frecvențele inferioare ale gamei audio (de obicei 20-120Hz).

Pentru a obține frecvențe joase bune pe sistemele de difuzoare convenționale (fără un subwoofer), de obicei sunt necesare difuzoare destul de mari și puternice. În plus, difuzoarele cu „bas” bun vor fi destul de scumpe. Utilizarea unui subwoofer vă va permite să descărcați difuzoarele la frecvențe joase. Și deoarece auzul uman nu poate recunoaște direcția sunetului de joasă frecvență, aveți nevoie doar de un subwoofer și îl puteți plasa în aproape orice loc convenabil din cameră. În același timp, calitatea sunetului va crește oarecum, deoarece nu va trebui să supraîncărcați difuzoarele cu bas de mare putere și, prin urmare, cantitatea de distorsiune va scădea. În plus, difuzoarele se vor dovedi a fi mult mai mici ca dimensiune, deoarece difuzorul de înaltă frecvență (așa-numitul „tweeter”) nu necesită deloc volum, iar driverul de frecvență medie are nevoie de foarte puțin din el.

Subwooferul poate fi folosit și cu difuzoarele pe care le aveți deja, care probabil nu vă permit să vă bucurați de bas puternic. Cred că deja vrei să o faci. Apoi, mai întâi, puțină teorie... Pentru a obține un sunet de înaltă calitate de la orice difuzor de casă, mai întâi trebuie să cunoașteți puțină teorie. Și faceți câteva alegeri. Mă refer la tipul de cutie și cap.

Mai jos vom analiza cele trei tipuri principale de cutii cel mai des folosite atât în subwoofer-uri, cât și în designul capului de joasă frecvență al sistemelor de difuzoare cu mai multe căi. Modelele mai complexe sunt dificil de fabricat și configurat. În plus, ele sunt foarte critice pentru acuratețea calculelor și uneori sunt prea voluminoase pentru uz casnic.

Despre cutii

Aici ne vom uita la cele trei tipuri principale de cutii utilizate în subwoofer-uri (precum și în alte difuzoare). Dar mai întâi, puțin despre scopul și funcția oricărei cutii. Capul acustic emite sunet nu numai „înainte”, ci și înapoi, în timp ce undele sonore din față și din spate sunt opuse în fază. În acest sens, există un termen „închidere acustică”, în care undele de pe ambele părți ale difuzorului se adună și (dacă sunt opuse în fază) se anulează reciproc. În acest caz, în mod ideal, nu veți auzi absolut nimic, dar în practică sunetul va fi foarte departe de original. Cutia de sistem acustic vă permite să eliminați acest scurtcircuit și să dați sunetului caracteristicile necesare în ceea ce privește puterea și frecvența.

Există trei tipuri de design acustic: și anume, Closed Box, Bass Reflex și Bandpass... Să le privim puțin mai detaliat.

Cutie închisă (ZY) - cutie sigilată

Acesta este cel mai ușor tip de design acustic de fabricat pentru difuzoare. Vibrațiile dintr-o astfel de cutie sunt într-un volum închis și sunt în cele din urmă amortizate. Dar, deoarece o undă sonoră este energie, atunci când se degradează, se transformă în căldură. Și, deși cantitatea acestei călduri este mică, ea încă afectează caracteristicile sistemului acustic. (aerul mai cald se extinde și crește rigiditatea sistemului). Pentru a preveni acest efect, miezul este umplut din interior cu material fonoabsorbant, care, în timp ce absoarbe sunetul, absoarbe și căldura. Creșterea temperaturii aerului devine mult mai mică și „se pare” dinamicii că există un volum semnificativ mai mare în spate decât în realitate. În practică, în acest fel se poate crește volumul „acustic” al cutiei față de cel geometric cu 15-20%.

În ciuda simplității acestui design, are multe avantaje. În primul rând, ușurința de a calcula caracteristicile. Există un singur parametru aici - volumul. În al doilea rând, pe întregul interval de frecvență, vibrațiile difuzorului sunt limitate de reacția elastică a volumului de aer. Acest lucru reduce semnificativ probabilitatea supraîncărcării difuzoarelor și a deteriorării mecanice. Nu știu cât de reconfortant sună asta, dar pentru iubitorii pasionați de bas, difuzoarele din cutii închise ard uneori, dar aproape niciodată „scuipă”. În al treilea rând, cu alegerea corectă a parametrilor capului și a volumului pentru aceasta, o cutie închisă nu are egal în domeniul caracteristicilor impulsului, care determină în mare măsură percepția subiectivă a notelor de bas.

Întrebarea firească acum este - care este problema? Dacă totul este atât de bine, de ce sunt necesare toate celelalte tipuri de design acustic? Există o singură captură. K.P.P. Într-o cutie închisă este cel mai mic în comparație cu orice alt tip de design acustic. Mai mult, cu cât reușim să facem mai mic volumul cutiei, păstrând în același timp același interval de frecvență de funcționare, cu atât va fi mai puțin eficient. Nu există creatură mai nesățioasă în ceea ce privește puterea de intrare decât o cutie închisă de volum mic, motiv pentru care difuzoarele din ele, așa cum s-a spus, deși nu scuipă, ard adesea.

Bass reflex (FI) - cutie ventilată

Următorul cel mai comun tip de design acustic. FI este mai uman în raport cu radiația din partea din spate a difuzorului. Într-un reflex bas, o parte din energia care este „pusă pe perete” într-o cutie închisă este folosită în scopuri pașnice. Pentru a face acest lucru, volumul interior al cutiei comunică cu spațiul înconjurător printr-un tunel care conține o anumită masă de aer. Mărimea acestei mase este aleasă în așa fel încât, în combinație cu elasticitatea aerului din interiorul cutiei, să creeze un al doilea sistem oscilator care primește energie din partea din spate a difuzorului și o radiază acolo unde este necesar și în fază cu radiatia difuzorului. Acest efect se realizează într-un interval de frecvență nu foarte larg, de la una la două octave, dar eficiența este în limitele sale. crește semnificativ.

Pe lângă o eficiență mai mare Reflexul de bas are un alt avantaj important - în apropierea frecvenței de acordare, amplitudinea oscilațiilor difuzorului este redusă semnificativ. Acest lucru poate părea la prima vedere un paradox - cum prezența unei găuri puternice în carcasa difuzorului poate restrânge mișcarea conului, dar totuși este un fapt real. În domeniul său de funcționare, reflexul de bas creează condiții complet de seră pentru difuzor, iar exact la frecvența de reglare amplitudinea oscilației este minimă, iar cea mai mare parte a sunetului este emis de tunel. Puterea admisă de intrare este maximă aici, iar distorsiunea introdusă de difuzor este, dimpotrivă, minimă. Peste frecvența de acord, tunelul devine din ce în ce mai puțin „transparent” la vibrațiile sonore, datorită inerției masei de aer conținute în interiorul său, iar difuzorul funcționează ca și cum ar fi închis. Sub frecvența de acordare se întâmplă invers: inerția difuzorului dispare treptat și la frecvențele cele mai joase difuzorul funcționează practic fără sarcină, adică de parcă ar fi fost scos din carcasă. Amplitudinea oscilațiilor crește rapid și, odată cu aceasta, riscul de a scuipa difuzorul sau de a deteriora bobina vocală de la lovirea sistemului magnetic. În general, dacă nu iei măsuri de precauție, alegerea unui difuzor nou devine o perspectivă reală.

Un mijloc de a vă proteja împotriva unor astfel de probleme, pe lângă faptul că aveți grijă în alegerea nivelului de volum, este utilizarea filtrelor infra-low-pass. Prin tăierea părții din spectru în care încă nu există semnal util (sub 25 - 30 Hz), astfel de filtre împiedică difuzorul să intre în dezordine, cu riscul propriei vieți și al portofelului.

Bass reflex este mult mai capricios în selectarea parametrilor și setărilor, deoarece trei parametri sunt supuși selecției pentru un anumit difuzor: volumul casetei, secțiunea transversală și lungimea tunelului. Tunelul este foarte des realizat astfel încât cu un subwoofer gata făcut să fie posibilă reglarea lungimii tunelului prin schimbarea frecvenței de acordare.

Difuzor bandpass-bandpass.

Al treilea tip de subwoofer, destul de des folosit în instalațiile auto (deși mai rar decât precedentele două) este un difuzor bandpass. Dacă o cutie închisă și un reflex de bas sunt filtre acustice de trecere înaltă, atunci un filtru de trecere bandă, după cum sugerează și numele, combină filtrele de trecere înaltă și de jos. Cel mai simplu difuzor cu trecere de bandă este un singur al patrulea ordin (cu ventilație simplă). Este format dintr-un volum închis, așa-numitul. camera din spate si una a doua, dotata cu tunel, ca un bass reflex conventional (camera frontala). Difuzorul este instalat în partiția dintre camere, astfel încât ambele părți ale difuzorului să funcționeze în volume complet sau parțial închise - de unde și termenul „sarcină simetrică”.

Dintre modelele tradiționale, difuzorul bandpass, în orice versiune, este campion în eficiență. Mai mult, eficiența este direct legată de lățimea de bandă. Răspunsul în frecvență al unui difuzor de bandă are forma unui clopot. Prin selectarea volumelor adecvate și a reglajului de frecvență al camerei frontale, este posibil să construiți un subwoofer cu o lățime de bandă largă, dar cu o ieșire limitată, adică clopoțelul va fi scăzut și lat, sau poate fi cu o lățime de bandă îngustă și foarte Eficiență ridicată. în această bandă. În același timp, clopotul se va întinde în înălțime.

Bandpass-ul este un lucru capricios de calculat și cel mai laborios de fabricat. Deoarece difuzorul este îngropat în interiorul carcasei, este necesar să mergeți la unele lungimi pentru a asambla cutia, astfel încât prezența unui panou detașabil să nu încalce rigiditatea și etanșeitatea structurii. Caracteristicile impulsului nu sunt, de asemenea, cele mai bune, mai ales cu o lățime de bandă largă.

Cum se compensează asta? În primul rând, după cum sa spus - cea mai mare eficiență. În al doilea rând, faptul că tot sunetul este emis prin tunel, iar difuzorul este complet închis. La asamblarea unui astfel de subwoofer, se deschid oportunități considerabile pentru instalarea lui într-o mașină. Este suficient să găsiți un loc mic la joncțiunea portbagajului cu habitaclu unde poate fi amplasată gura tunelului - iar calea este deschisă către cel mai puternic bas. În special pentru astfel de instalații, JLAudio, de exemplu, produce manșoane flexibile de tunel din plastic cu care oferă să conecteze ieșirea subwooferului la cabină. Ca un furtun de aspirator, doar mai gros și mai rigid.

Acum puțin despre capete

Înainte de a realiza o cutie pentru un subwoofer, trebuie să selectați un cap, pentru care, de fapt, vor fi calculați parametrii fizici. Pentru a selecta un difuzor, trebuie să cunoașteți cât mai mulți parametri electromecanici ai acestuia.

Datele minime absolute sunt:
- Frecvența de rezonanță a difuzorului Fs
- Factor de calitate Qts complet
- Volum echivalent Vas

Dacă nu cunoașteți cel puțin unul dintre acești parametri și nu aveți ocazia să-i măsurați singur, nu ar trebui să vă ocupați de acest difuzor. Cel mai probabil, nu vei putea face nimic util.

Frecvența de rezonanță (Fs)

Frecvența de rezonanță este frecvența de rezonanță a difuzorului fără nici un design acustic. Așa se măsoară - difuzorul este suspendat în aer la cea mai mare distanță posibilă de obiectele din jur, astfel încât acum rezonanța sa va depinde doar de propriile caracteristici - masa sistemului în mișcare și rigiditatea suspensiei.

Există o părere că, cu cât frecvența de rezonanță este mai mică, cu atât subwooferul va fi mai bun. Acest lucru este doar parțial adevărat pentru unele modele, o frecvență de rezonanță excesiv de scăzută este un obstacol. Pentru referință: scăzut este 20 - 25 Hz. Sub 20 Hz este rar. Peste 40 Hz este considerată ridicată pentru un subwoofer.

Factorul de calitate total (Qts)

Factorul de calitate în acest caz nu este calitatea produsului, ci raportul forțelor elastice și vâscoase existente în sistemul de difuzoare în mișcare în apropierea frecvenței de rezonanță. Sistemul de difuzoare în mișcare seamănă mult cu o suspensie de mașină, unde există un arc și un amortizor. Un arc creează forțe elastice, adică acumulează și eliberează energie în timpul oscilațiilor, iar un amortizor de șoc este o sursă de rezistență vâscoasă nu acumulează nimic, ci absoarbe și disipează sub formă de căldură. Același lucru se întâmplă atunci când difuzorul și tot ce este atașat de acesta vibrează. Un factor de înaltă calitate înseamnă că predomină forțele elastice. Este ca o mașină fără amortizoare. Este suficient să alergi peste o pietricică și roata va începe să sară, nereținută de nimic. Sari la frecventa foarte rezonanta care este inerenta acestui sistem oscilator. În raport cu un difuzor, aceasta înseamnă o depășire a răspunsului în frecvență la frecvența de rezonanță, cu atât este mai mare cu atât factorul de calitate total al sistemului este mai mare. Cel mai mare factor de calitate, măsurat în mii, este cel al unui clopot, care, drept urmare, nu vrea să sune la nicio frecvență în afară de cea de rezonanță, din fericire nimeni nu-i cere asta.

O metodă populară de diagnosticare a suspensiei unei mașini prin balansare nu este altceva decât măsurarea factorului de calitate al suspensiei folosind o metodă de casă. Dacă puneți acum suspensia în ordine, adică atașați un amortizor paralel cu arcul, energia acumulată în timpul comprimării arcului nu va reveni toată, dar va fi parțial distrusă de amortizor. Aceasta este o scădere a factorului de calitate al sistemului. Acum să revenim la dinamică. Este în regulă să mergem înainte și înapoi? Acest lucru, spun ei, este util, totul pare să fie clar cu arcul de pe difuzor. Aceasta este o suspensie difuzor. Dar amortizorul? Există două amortizoare, care lucrează în paralel. Factorul total de calitate al unui difuzor constă din două lucruri: mecanic și electric.

Factorul de calitate mecanică este determinat în principal de alegerea materialului de suspensie, în principal de șaiba de centrare, și nu de ondularea exterioară, așa cum se crede uneori. De obicei nu există pierderi mari aici și contribuția factorului de calitate mecanică la total nu depășește 10 - 15%. Contribuția principală vine din factorul de calitate electrică.

Cel mai rigid amortizor care funcționează în sistemul oscilant al unui difuzor este un ansamblu format dintr-o bobină și un magnet. Fiind un motor electric prin natura sa, acesta, așa cum se cuvine unui motor, poate funcționa ca generator și exact asta face în apropierea frecvenței de rezonanță, când viteza și amplitudinea de mișcare a bobinei sunt maxime.

Mișcându-se într-un câmp magnetic, bobina generează curent, iar sarcina pentru un astfel de generator este impedanța de ieșire a amplificatorului, adică practic zero. Se dovedește a fi aceeași frână electrică cu care sunt echipate toate trenurile electrice. Și acolo, la frânare, motoarele de tracțiune sunt forțate să funcționeze ca generatoare, iar sarcina lor este o baterie de rezistențe de frânare pe acoperiș. Cantitatea de curent generată va fi în mod natural mai mare, cu cât câmpul magnetic în care se mișcă bobina vocală va fi mai puternic. Se dovedește că, cu cât magnetul difuzorului este mai puternic, cu atât factorul de calitate este mai mic, celelalte lucruri fiind egale. Dar, desigur, deoarece atât lungimea firului de înfășurare, cât și lățimea golului din sistemul magnetic sunt implicate în formarea acestei valori, ar fi prematur să se tragă o concluzie finală bazată doar pe dimensiunea magnetului. Iar cea preliminară - de ce nu - Concepte de bază - factorul de calitate total al difuzorului este considerat scăzut dacă este mai mic de 0,3 - 0,35; ridicat - mai mult de 0,5 - 0,6.

Volumul echivalent (Vas)

Majoritatea difuzoarelor moderne se bazează pe principiul „suspensiei acustice”. Conceptul unei suspensii acustice este de a instala un difuzor într-un volum de aer a cărui elasticitate este comparabilă cu elasticitatea suspensiei difuzoarelor. În acest caz, se dovedește că un alt arc a fost instalat în paralel cu arcul deja existent în suspensie. In acest caz, volumul echivalent va fi cel la care arcul nou aparut este egal ca elasticitate cu cel deja existent. Cantitatea de volum echivalent este determinată de rigiditatea suspensiei și de diametrul difuzorului. Cu cât suspensia este mai moale, cu atât perna de aer va fi mai mare, a cărei prezență va începe să deranjeze difuzorul.

Același lucru se întâmplă cu o modificare a diametrului difuzorului. Un difuzor mare la aceeași deplasare va comprima aerul din interiorul cutiei mai puternic, experimentând astfel o forță de răspuns mai mare a elasticității volumului de aer. Această circumstanță determină adesea alegerea dimensiunii difuzorului, pe baza volumului disponibil pentru a se adapta designului său acustic. Difuzoarele mari creează premisele pentru o putere mare de la subwoofer, dar necesită și volume mari. Volumul echivalent are relații interesante cu frecvența de rezonanță, fără conștientizarea căreia este ușor de ratat. Frecvența de rezonanță este determinată de rigiditatea suspensiei și de masa sistemului în mișcare, iar volumul echivalent este determinat de diametrul difuzorului și aceeași rigiditate.

Ca urmare, este posibilă următoarea situație: să presupunem că există două difuzoare de aceeași dimensiune și cu aceeași frecvență de rezonanță. Dar doar unul dintre ei a atins această valoare a frecvenței datorită unui difuzor greu și a unei suspensii rigide, în timp ce celălalt, dimpotrivă, avea un difuzor ușor cu o suspensie moale. Volumul echivalent al unei astfel de perechi, în ciuda tuturor asemănărilor externe, poate diferi foarte semnificativ, iar atunci când este instalat în aceeași cutie, rezultatele vor fi dramatic diferite.

Deci, după ce am stabilit ce înseamnă parametrii vitali, să începem în sfârșit să alegem...

Limita inferioară a intervalului de frecvență reprodus de difuzor este determinată de frecvența de rezonanță principală a capului. Din păcate, sunt foarte rar la vânzare capete care au o frecvență de rezonanță principală sub 60-80 Hz. Prin urmare, pentru a extinde gama de frecvențe de operare a sistemelor acustice, pare foarte relevant să se reducă frecvența de rezonanță principală a capetelor utilizate în acestea. După cum se știe, sistemul cu cap mobil (difuzor cu bobină vocală) în regiunea de rezonanță principală este un sistem oscilator simplu format din masa și flexibilitatea suspensiei. Frecvența de rezonanță a unui astfel de sistem este determinată de formula:

Unde m este masa difuzorului, a bobinei și a masei de aer atașat, g, C este flexibilitatea suspensiei, cm/din.

Astfel, pentru a reduce frecvența de rezonanță principală a capului, este necesară creșterea fie a masei difuzorului și a bobinei, fie a flexibilității suspensiei acestora, fie a ambelor. Cel mai simplu mod este de a crește masa difuzorului prin atașarea unei greutăți suplimentare. Cu toate acestea, creșterea masei sistemului de cap mobil este neprofitabilă, deoarece aceasta va reduce nu numai frecvența de rezonanță, ci și presiunea sonoră creată de cap. Cert este că forța F creată de curentul I în bobina de voce a capului dinamic este egală cu

Unde B este inducția magnetică în spațiu, l este lungimea conductorului bobinei.

Pe de altă parte, conform legilor mecanicii, această forță este egală cu F=m*a, unde este masa sistemului în mișcare, a este accelerația oscilatoare.

Întrucât forța aplicată bobinei depinde pentru un cap dat doar de valoarea curentului, prin creșterea masei, vom reduce accelerația oscilatoare a bobinei și difuzorului cu aceeași valoare; și întrucât presiunea sonoră generată de cap în această regiune de frecvență este proporțională cu accelerația conului, o scădere a accelerației este echivalentă cu o scădere a presiunii sonore. Dacă am încerca să înjumătățim frecvența de rezonanță principală a capului, aceasta ar necesita creșterea masei sistemului în mișcare de patru ori, iar presiunea sonoră creată de cap ar scădea cu aceeași cantitate la un curent constant în bobină. În plus, o creștere a masei ar crește factorul de calitate al sistemului în mișcare și ar crește vârful de rezonanță și, odată cu aceasta, neuniformitatea răspunsului în frecvență, care, la rândul său, ar înrăutăți caracteristicile tranzitorii ale difuzorului.

Prin urmare, pentru a reduce frecvența de rezonanță a capului, este mai oportun să creșteți flexibilitatea suspensiei difuzorului și a discului de centrare, adică pentru a reduce rigiditatea sistemului de mișcare. Acest lucru se face după cum urmează. Mai întâi de toate, dezlipiți sau tăiați gulerul difuzorului cu un bisturiu sau o lamă ascuțită (de-a lungul inelului suport pentru difuzor). Apoi, cablurile flexibile ale bobinei sunt dezlipite, inelul discului de centrare și „păianjenul” getinax (dacă există) sunt deșurubate sau discul de centrare este dezlipit de pe suportul difuzorului.

Flexibilitatea discului de centrare cu ondulații este mărită prin tăierea a trei sau patru găuri în formă de con în acesta uniform în jurul circumferinței (vezi Fig. 1). Suprafața totală a acestor găuri ar trebui să fie de 0,4-0,5 ori suprafața ondulațiilor discului de centrare. Pentru a proteja golul magnetic de praf, tifonul este lipit de decupaje sau de întregul disc folosind lipici de cauciuc obișnuit sau adeziv BF-6. Dacă bobina vocală este centrată cu un „păianjen” getinax (textolit), atunci flexibilitatea este mărită prin reducerea lățimii brațelor sale (prin pilirea lor cu o pila sau mușcându-le cu grijă cu tăietoare de sârmă). După aceasta, o parte a ondulației marginii de la difuzor este tăiată astfel încât să existe un spațiu de aproximativ 200 mm între marginea difuzorului și inelul de suport al difuzorului. Dacă în același timp există o ondulare pe marginea difuzorului, atunci aceasta este îndreptată la o lungime de aproximativ 10 mm și se lipește de ea o suspensie sub formă de brațe din pavinol sau material textil moale. Pentru a crește flexibilitatea, suportul textil sau tricotat trebuie îndepărtat dacă este posibil.

Bratele foarte flexibile si elastice pot fi realizate folosind lipici siliconic - sigilant "Elastosil" din ciorapi subtiri de nailon. Partea superioară a ciorapului este tăiată pe lungime și se fac marcaje pe materialul rezultat de 24-28 cm lățime (vezi Fig. 2). La marcare, arcadele ar trebui să fie amplasate peste ciorap (vezi Fig. 2), deoarece elasticitatea ciorapului este mai mare în direcția longitudinală. Apoi, așezați o bucată de folie de plastic netedă pe o placă sau un carton gros, puneți țesătură pe ea și fixați-o de-a lungul marginilor cu nasturi sau cuie. După aceasta, „Elastosil” se aplică pe tricotaje cu o spatulă sau capătul unei rigle metalice, astfel încât firele tricotajelor să nu fie vizibile. După o zi (timpul de polimerizare a „elastosil”), tricotajele sunt răsturnate și „elastosilul” se aplică pe cealaltă parte.

Pentru a decupa brațele, faceți un șablon de carton. Este recomandabil să atârnați difuzorul pe cel mult trei sau patru brațe, astfel încât fiecare braț să ocupe o treime sau, respectiv, un sfert din circumferința difuzorului. Pe brațe și pe marginea difuzorului, marcați cu un creion suprafețele cu care trebuie lipite lățimea acestor suprafețe să fie de 7-10 mm. Brațele finite sunt unse unul câte unul cu adeziv și lipite de marginea marcată a difuzorului cu „elastosil” sau adeziv siliconic KT-30 sau MSN-7. Arcadele din pavinol sau material textil sunt lipite de suprafața pe care a fost amplasat materialul textil folosind lipici BF-2, 88 sau AB-4. Este recomandat să verificați mai întâi adecvarea (conformitatea) adezivului cu materialul prin lipirea unei bucăți de material pe hârtie groasă.

Articulațiile dintre brațe trebuie, de asemenea, lipite astfel încât să nu existe goluri. Cel mai bine este să faceți acest lucru cu „elastosil” pentru temple de pavinol sau text de vinil, se recomandă fixarea marginilor cu fire și umplerea lor în mai multe etape cu lipici de cauciuc obișnuit.

După ce ați terminat de agățat difuzorul, acesta este instalat în suportul difuzorului, astfel încât bobina vocală să se potrivească în spațiu. Apoi inelul discului de centrare este întărit și bobina mobilă este pre-centrată (înainte de lipirea suspensiei). În continuare, brațele de suspensie a difuzorului sunt lipite unul câte unul de inelul suportului difuzorului. Pentru a îndoi brațele, atunci când aplicați adeziv pe inelul suportului difuzorului, este convenabil să folosiți cleme crocodiș cu mufe unipolare introduse în ele (pentru greutate). După lipirea suspensiei, se realizează alinierea finală a bobinei și se asigură inelele discului de centrare sau „păianjenul” getinaks. Dacă discul de centrare nu are un inel metalic și este dezlipit, atunci lipiți mai întâi suspensia difuzorului și apoi discul de centrare, concentrând simultan bobina vocală în spațiu. În cele din urmă, cablurile bobinei sunt lipite și brațele suport din carton, cauciuc burete sau pâslă sunt lipite de suportul difuzorului.

Dacă difuzorul are o fisură (ruptură), atunci cel mai bine este să-l sigilați cu adeziv „elastosil” sau să-l umpleți în mai multe etape cu adeziv de cauciuc.

Folosind metoda descrisă, este posibilă reducerea frecvenței rezonanței principale a capului de 1,5-2 ori. De exemplu în Fig. Figura 3 prezintă caracteristicile de frecvență ale impedanței capului 4A-18 înainte (linia punctată) și după modificare.

Acest cap a fost fabricat de uzina de echipamente de film din Leningrad „Kinap” în 1954; alterarea acestuia a constat în tăierea a trei ferestre în discul de centrare și înlocuirea ondulației marginii cu arcade de pavinol, iar suportul textil nu a fost îndepărtat. Frecvența de rezonanță a scăzut de la 105 Hz la 70 Hz, adică de 1,5 ori. Este interesant de observat că aceeași scădere a frecvenței de rezonanță dă o greutate suplimentară de 25 g.

unde m este masa difuzorului, a bobinei și a masei de aer atașat, g;
C - flexibilitate suspensie, cm/din.

F=В*l*I,
unde B este inducția magnetică în spațiu;
l este lungimea conductorului bobinei.

Pe de altă parte, conform legilor mecanicii, această forță este egală cu

F=m*a,
unde m este masa sistemului în mișcare; a este accelerația oscilatorie.

Prin urmare, pentru a reduce frecvența de rezonanță a capului, este mai oportun să creșteți flexibilitatea suspensiei difuzorului și a discului de centrare, adică pentru a reduce rigiditatea sistemului de mișcare. Acest lucru se face după cum urmează. Mai întâi de toate, dezlipiți sau tăiați gulerul difuzorului cu un bisturiu sau o lamă ascuțită (de-a lungul inelului suport pentru difuzor). Apoi cablurile flexibile ale bobinei sunt dezlipite, inelul discului de centrare și getinaks sunt deșurubate.<паук" (если таковые имеются) или отклеивают центрирующий диск от диффузородержателя.

Flexibilitatea discului de centrare cu ondulații este mărită prin tăierea a trei sau patru găuri în formă de con în acesta uniform în jurul circumferinței (vezi Fig. 1). Suprafața totală a acestor găuri ar trebui să fie de 0,4-0,5 ori mai mare decât suprafața ondulațiilor discului de centrare. Pentru a proteja golul magnetic de praf, tifonul este lipit de decupaje sau de întregul disc folosind lipici de cauciuc obișnuit sau adeziv BF-6. Dacă bobina vocală este centrată cu un „păianjen” getinax (textolit), atunci flexibilitatea este mărită prin reducerea lățimii brațelor sale (prin pilirea lor cu o pila sau mușcându-le cu grijă cu tăietoare de sârmă). După aceasta, o parte a ondulației marginii de la difuzor este tăiată astfel încât să existe un spațiu de aproximativ 200 mm între marginea difuzorului și inelul de suport al difuzorului. Dacă în același timp există o ondulație pe marginea difuzorului, atunci aceasta este îndreptată la o lungime de aproximativ 10 mm și o suspensie sub formă de brațe din povinol sau material textil moale este lipită de ea. Pentru a crește flexibilitatea, suportul textil sau tricotat trebuie îndepărtat dacă este posibil.

Bratele foarte flexibile si elastice pot fi realizate folosind lipici siliconic - sigilant "Elastosil" din ciorapi subtiri de nailon. Partea superioară a ciorapului este tăiată pe lungime și se fac marcaje pe materialul rezultat de 24-28 cm lățime (vezi fig. 2). La marcare, arcadele ar trebui să fie amplasate peste ciorap (vezi Fig. 2), deoarece elasticitatea ciorapului este mai mare în direcția longitudinală. Apoi, așezați o bucată de folie de plastic netedă pe o placă sau un carton gros, puneți țesătură pe ea și fixați-o de-a lungul marginilor cu nasturi sau cuie. După aceasta, folosind o spatulă sau capătul unei rigle metalice, aplicați elastosil pe tricotaje, astfel încât firele tricotajelor să nu fie vizibile. spre cealaltă parte.

Când aplicați adeziv pe inelul suportului difuzorului, este convenabil să folosiți cleme crocodiș cu mufe unipolare introduse în ele (pentru greutate). După lipirea suspensiei, se realizează alinierea finală a bobinei și se asigură inelele discului de centrare sau „păianjenul” getinaks. Dacă discul de centrare nu are un inel metalic și este dezlipit, atunci lipiți mai întâi suspensia difuzorului și apoi discul de centrare, concentrând simultan bobina vocală în spațiu. În cele din urmă, cablurile bobinei sunt lipite și brațele suport din carton, cauciuc burete sau pâslă sunt lipite de suportul difuzorului.

Dacă difuzorul are o fisură (ruptură), atunci cel mai bine este să-l sigilați cu adeziv „elastosil” sau să-l umpleți în mai multe etape cu adeziv de cauciuc.

M-au forțat să iau stiloul. Permiteți-mi să fac imediat o rezervare că nu mi-am propus să fiu judecătorul de ultimă instanță, ci pur și simplu am decis să adun într-un singur loc diverse opțiuni pentru îmbunătățirea (și nu chiar îmbunătățirea) difuzoarelor HF. În acest caz, vor fi luate în considerare numai opțiunile asociate cu scăderea frecvenței rezonanței principale. Egalizarea răspunsului în frecvență și alte îmbunătățiri nu sunt luate în considerare.

Să definim singuri câteva criterii de evaluare a perspectivelor de îmbunătățire:

Îmbunătățirea nu trebuie să modifice aspectul difuzorului.
În cazul unui rezultat nereușit, ar trebui să fie posibilă revenirea la pozițiile inițiale.
Modificările efectuate nu încalcă autenticitatea vorbitorului.
Repetabilitate bună a îmbunătățirii fără costuri semnificative de material și necesitatea unor măsurători suplimentare. Schimbările trebuie gândite din punct de vedere ingineresc - făcute și uitate.
Modernizarea nu trebuie să se încheie cu pierderea vorbitorului.

În acest moment, cunosc 5 opțiuni pentru rezolvarea problemei rezonanței:

Metoda de subțiere a discului de suspensie.
Metoda de perforare conform .
Metoda de perforare folosind un ac.
Creșterea diametrului interior al inelelor.
Folosind un filtru reglat la frecvența de rezonanță.

Fiecare dintre ele este discutată mai jos într-o măsură mai mare sau mai mică.

Pentru o percepție mai completă, imaginea prezentată arată (începând de la mijloc):

Câmpul albastru este domul difuzorului.
Linia albastră continuă este marginea exterioară a ondulației
Cercurile verzi sunt inele de sprijin
Metoda de subțiere a discului de suspensie

1. Metoda de subțiere a discului de suspensie

Esența metodei este că o anumită cantitate de substanță este îndepărtată cu grijă din suspensie. Ca urmare, flexibilitatea suspensiei crește și, ca urmare, frecvența de rezonanță scade. Recomandat pentru membrane „de mătase”. Pentru produsele din plastic, subțierea este mai dificilă. Lățimea subțierii poate fi luată de la inelul verde interior (diametrul interior al inelelor de susținere) până la marginea exterioară a ondulației (linia solidă albastră) - aceasta este o opțiune ideală. În practică, este imposibil să faci o astfel de procedură cu mijloace improvizate. Prin urmare, ar fi mai avansat din punct de vedere tehnologic să se facă o subțiere de la marginea suspensiei la o anumită linie convențională (linie albastră punctată în diagramă)

In spate. Efectul se realizează fără ca capul să-și piardă aspectul.

Împotriva. Dacă îndepărtați materialul neuniform, echilibrarea dinamică a bobinei în spațiul magnetic poate fi perturbată și pot apărea distorsiuni. Repetabilitate este sub medie. Personal, neavand membrana in stoc, nu mi-as asuma riscul.

Metoda de reducere a frecvenței folosind perforarea nu este în mod inerent nouă. Există difuzoare importate din fabrică care folosesc această metodă. Aplicabil membranelor de orice tip. Principala problemă a acestei metode este ce să faceți cu găurile rezultate și cum să minimizați posibilul lor impact asupra imaginii sonore. Și al doilea punct, etanșeitatea MS este ruptă. Am recomandat să facem perforații fără a depăși cu mai mult de 1,5 mm diametrul interior al inelului. Și este mai bine să rămâneți în lățimea inelelor, ceea ce va asigura etanșarea completă a difuzorului, obținând în același timp o reducere a rigidității suspensiei. Dacă faceți perforații de o lățime mare, atunci cred că puteți sigila găurile rezultate cu un inel de bandă adezivă, lipindu-l de-a lungul suprafeței exterioare.

In spate. Efectul este realizat, capul nu își pierde aspectul, cu excepția perforației.

Împotriva: Procesul este ireversibil. Perforarea trebuie efectuată cu atenție, în limitele dimensiunilor conturate și păstrând simetria. (dacă greșesc, autorul ideii mă va corecta) Repetabilitate este sub medie. Personal, neavand membrana in stoc, nu mi-as asuma riscul.

3. Perforare cu un ac

Această metodă nu este nouă, am citit-o încă din anii 80 într-o revistă. Acolo au discutat despre o metodă de a face un difuzor de casă pentru un receptor radio.

Esența metodei este că în jurul circumferinței, începând de aproape de inelele de fixare, se fac găuri în suspensie cu un ac pentru coasere la o anumită distanță (în figură, aceste perforații sunt descrise în mod convențional ca puncte galben-portocalii). Apoi, retrăgându-se cu aproximativ 1 mm, se face un al doilea cerc de găuri, dar cu o schimbare. Puteți face 3-5 astfel de cercuri.

Această metodă este bună pentru membranele „de mătase” - micropărositatea firelor acoperă găurile și, de fapt, difuzorul își păstrează etanșeitatea.

In spate. Numărul mare de perforații compensează erorile în încălcarea simetriei perforațiilor, iar etanșeitatea difuzorului nu este compromisă. Repetabilitate este peste medie. Nu sunt necesare calificări înalte, doar viziune ascuțită și mâini drepte.

Împotriva. Procesul este ireversibil. Pentru membranele din plastic, va fi necesară arderea.

4. Cresterea diametrului interior al inelelor de prindere

În discuția articolului de mai sus, am sugerat, ca opțiune, să facem inelele mai înguste, ceea ce ar trebui să reducă rezonanța prin creșterea flexibilității suspensiei. Adevărat, îndoieli vagi în această chestiune m-au roade. Totuși, după ce am căutat pe internet, am descoperit pe unul dintre forumuri că ideea cu inele fusese deja folosită! Oamenii au discutat despre asta în 2010. Și ceea ce este cel mai uimitor, după cum subliniază experimentatorul care a condus acest experiment, este suficient pentru a crește diametrul intern al inelelor cu aproximativ 1 mm, astfel încât frecvența de rezonanță să scadă cu 1,5 kHz! Astfel, dacă lățimea inițială a inelului (două cercuri verzi) este redusă prin creșterea diametrului intern (linia întreruptă), atunci problema frecvenței de rezonanță este rezolvată într-un interval acceptabil.

Ieftin și vesel!

Cred că aici s-ar putea experimenta cu materialul pentru inele: piele, cauciuc, țesătură și alte materiale elastice.

In spateȘi împotriva