Измеритель резонансной частоты динамической головки

Измерение параметров Тиля-Смолла в домашних условиях

Измеритель резонансной частоты динамической головки

12 Октября 2006 Автор: Павел

Вот решил сам написать статью, весьма важную для акустиков. В этой статье хочу описать способы измерения самых важных параметров динамических головок – параметры Тиля-Смолла.

Самыми основными параметрами Тиля-Смолла, по которым можно рассчитать и изготовить акустическое оформление (проще говоря – ящик) являются:

  • Резонансная частота динамика Fs (Герц)
  • Эквивалентный объем Vas (литров или кубических футов)
  • Полная добротность Qts
  • Сопротивление постоянному току Re (Ом) 

Для более серьезного подхода понадобится еще знать:

  • Механическую добротность Qms
  • Электрическую добротность Qes
  • Площадь диффузора Sd (м2) или его диаметр Dia (см)
  • Чувствительность SPL (dB)
  • Индуктивность Le (Генри)
  • Импеданс Z (Ом)
  • Пиковую мощность Pe (Ватт)
  • Массу подвижной системы Mms (г)
  • Относительную жесткость (механическая гибкость) Cms (метров/ньютон)
  • Механическое сопротивление Rms (кг/сек)
  • Двигательную мощность (произведение индукции в магнитном зазоре на длину провода звуковой катушки) BL (Тесла*м)

Большинство этих параметров может быть измерено или рассчитано в домашних условиях с помощью не особо сложных измерительных приборов и компьютера или калькулятора, умеющего извлекать корни и возводить в степень.

Для еще более серьезного подхода к проектированию акустического оформления и учета характеристик динамиков рекомендую читать более серьезную литературу.

Автор этого “труда” не претендует на особые знания в области теории, а все тут изложенное является компиляцией из различных источников – как иностранных, так и российских.

Измерение параметров Тиля-Смолла Re, Fs, Fc, Qes, Qms, Qts, Qtc, Vas, Cms, Sd, Mms

Для проведения измерений этих параметров вам понадобится следующее оборудование:

  1. Вольтметр
  2. Генератор сигналов звуковой частоты. Подойдут программы-генераторы, которые генерируют необходимые частоты. Типа Marchand Function Generator или NCH tone generator. Так как дома не всегда можно найти частотомер, можно вполне доверится этим программам и Вашей звуковой карте, установленной на компьютере.
  3. Мощный (не менее 5 ватт) резистор сопротивлением 1000 ом
  4. Точный (+- 1%) резистор сопротивлением 10 ом
  5. Провода, зажимы и прочая дребедень для соединения всего этого в единую схему.

Схема для измерений

Калибровка:

Для начала необходимо откалибровать вольтметр. Для этого вместо динамика подсоединяется сопротивление 10 Ом и подбором напряжения, выдаваемого генератором, надо добиться напряжения 0.01 вольта.

Если резистор другого номинала, то напряжение должно соответствовать 1/1000 номинала сопротивления в Омах. Например, для калибровочного сопротивления 4 Ома напряжение должно быть 0.004 вольта.

Запомните! После калибровки регулировать выходное напряжение генератора НЕЛЬЗЯ до окончания всех измерений.

Нахождение Re

Теперь, подсоединив вместо калибровочного сопротивления динамик и выставив на генераторе частоту, близкую к 0 герц, мы можем определить его сопротивление постоянному току Re. Им будет являться показание вольтметра, умноженное на 1000. Впрочем, Re можно замерить и непосредственно омметром.

Нахождение Fs и Rmax

Динамик при этом и всех последующих измерениях должен находиться в свободном пространстве. Резонансная частота динамика находится по пику его импеданса (Z-характеристике). Для ее нахождения плавно изменяйте частоту генератора и смотрите на показания вольтметра.

Та частота, на которой напряжение на вольтметре будет максимальным (дальнейшее изменение частоты будет приводить к падению напряжения) и будет являться частотой основного резонанса для этого динамика. Для динамиков диаметром больше 16см эта частота должна лежать ниже 100Гц. Не забудьте записать не только частоту, но и показания вольтметра.

Умноженные на 1000, они дадут сопротивление динамика на резонансной частоте Rmax, необходимое для расчета других параметров.

Нахождение Qms, Qes и Qts

Эти параметры находятся по следующим формулам:

Как видно, это последовательное нахождение дополнительных параметров Ro, Rx и измерение неизвестных нам ранее частот F1 и F2. Это частоты, при которых сопротивление динамика равно Rx. Поскольку Rx всегда меньше Rmax, то и частот будет две – одна несколько меньше Fs, а другая несколько больше. Вы можете проверить правильность своих измерений следующей формулой:

Если расчетный результат отличается от найденного ранее больше, чем на 1 герц, то нужно повторить все сначала и более аккуратно. Итак, мы нашли и рассчитали несколько основных параметров и можем на их основании делать некоторые выводы:

  1. Если резонансная частота динамика выше 50Гц, то он имеет право претендовать на работу в лучшем случае как мидбас. О сабвуфере на таком динамике можно сразу забыть.
  2. Если резонансная частота динамика выше 100Гц, то это вообще не низкочастотник. Можете использовать его для воспроизведения средних частот в трехполосных системах.
  3. Если соотношение Fs/Qts у динамика составляет менее 50-ти, то этот динамик предназначен для работы исключительно в закрытых ящиках. Если больше 100 – исключительно для работы с фазоинвертором или в бандпассах. Если же значение находится в промежутке между 50 и 100, то тут нужно внимательно смотреть и на другие параметры – к какому типу акустического оформления динамик тяготеет. Лучше всего для этого использовать специальные компьютерные программы, способные смоделировать в графическом виде акустическую отдачу такого динамика в разном акустическом оформлении. Правда при этом не обойтись без других, не менее важных параметров – Vas, Sd, Cms и L.

Нахождение Sd

Это так называемая эффективная излучающая поверхность диффузора. Для самых низких частот (в зоне поршневого действия) она совпадает с конструктивной и равна:

Радиусом R в данном случае будет являться половина расстояния от середины ширины резинового подвеса одной стороны до середины резинового подвеса противоположной. Это связано с тем, что половина ширины резинового подвеса также является излучающей поверхностью. Обратите внимание, что единица измерения этой площади – квадратные метры. Соответственно и радиус нужно в нее подставлять в метрах.

Для этого нужны результаты одного из отсчетов из самого первого теста. Понадобится импеданс (полное сопротивление) звуковой катушки на частоте около 1000Гц.

Поскольку реактивная составляющая (XL) отстоит от активной Re на угол 900, то можно воспользоваться теоремой Пифагора:
Поскольку Z (импеданс катушки на определенной частоте) и Re (сопротивление катушки по постоянному току) известны, то формула преобразуется к:
Найдя реактивное сопротивление XL на частоте F можно рассчитаь и саму индуктивность по формуле:

Измерения Vas

Есть несколько способов измерения эквивалентного объема, но в домашних условиях проще использовать два: метод “добавочной массы” и метод “добавочного объема”. Первый из них требует из материалов несколько грузиков известного веса.

Можно использовать набор грузиков от аптечных весов или воспользоваться старыми медными монетками 1,2,3 и 5 копеек, поскольку вес такой монетки в граммах соответствует номиналу.

Второй метод требует наличия герметичного ящика заранее известного объема с соответствующим отверстием под динамик.{mospagebreak}

Нахождение Vas методом добавочной массы

Для начала нужно равномерно нагрузить диффузор грузиками и вновь измерить его резонансную частоту, записав ее как F's. Она должна быть ниже, чем Fs. Лучше если новая резонансная частота будет меньше на 30%-50%. Масса грузиков берется приблизительно 10 граммов на каждый дюйм диаметра диффузора. Т.е. для 12″ головки нужен груз массой около 120 граммов.

Читайте также:  Виды клеев

Затем необходимо рассчитать Cms на основе полученных результатов по формуле:

где М – масса добавленных грузиков в килограммах.

Исходя из полученных результатов Vas(м3) рассчитывается по формуле:

Нахождение Vas методом добавочного объема

Нужно герметично закрепить динамик в измерительном ящике. Лучше всего это сделать магнитом наружу, поскольку динамику все равно, с какой стороны у него объем, а вам будет проще подключать провода. Да и лишних отверстий при этом меньше. Объем ящика обозначен как Vb.

Затем нужно произвести измерения Fс (резонансной частоты динамика в закрытом ящике) и, соответственно, вычислить Qmc, Qec и Qtc. Методика измерения полностью аналогична описанной выше. Затем находится эквивалентный объем по формуле:

Полученных в результате всех этих измерений данных достаточно для дальнейшего расчета акустического оформления низкочастотного звена достаточно высокого класса. А вот как оно рассчитывается – это уже совсем другая история.

Определение механической гибкости Cms

Где Sd – эффективная площадь диффузора с номинальным диаметром D. Как вычислять написано ранее.

Определение массы подвижной системы Mms

Она легко рассчитывается по формуле:

Двигательную мощность (произведение индукции в магнитном зазоре на длину провода звуковой катушки) BL

Самое главное не забывайте, что для более точных значений измерения параметров Тиля-Смолла необходимо проводить эксперимент несколько раз, а затем путем усреднения получать более точные значения.

Источник: https://baseacoustica.ru/akustika/3-dinamicheskie-golovki/72-izmerenie-parametrov-tiljasmolla-v-domashnih-uslovijah/

Принцип работы динамической головки ( динамика )

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ

      Принцип работы динамической головки будет наиболее понятен, если головку собрать с самого начала, ПО ПОРЯДКУ.
      Для этого потребуется кольцевой магнит с полюсами, расположенными с плоской стороны кольца:

      Магнитное поле в таком магните будет распологаться следующим образом:

      Теперь с задней стороны закроем магнит стальным, магнитомягким листом, круглой формы и диаметром равным, диаметру магнита

      Магнитное поле уже не будет излучаться в окружающую среду, а пойдет по стальному листу, который теперь выступает в роли магнитопровода:

      Таким же листом закроем магнит с передней части, только в этом листе должно быть отверстие, диаметр которого равен внутреннему диаметру магнита:

      Магнитное поле и с этой стороны замыкается, но магнитные линии внутри магнита нужно распередедить более равномерно, поэтому внуть вставим стальной цилиндр.

Диаметр цилиндра должен быть меньше внутреннего диаметра магнита, причем разница в диаметрах зависит от конструктива используемой магнитной катушки.

Введение цилиндра так же способствует концентрации магнитного в получившимся зазоре, покольку разрывает магнитопровод:

      Далее в зазор помещается катушка индуктивности, причем величина на которую катушка уходит внутрь магнитного зазора равна половине высоты катушки, т.е. катушка погружается ровно на половину своей высоты. Такое расоложение катушки необходимо для обеспечения одинакового хода катушки как внутрь магнитной ситемы, так и наружу:

      Теперь, если к катушке подключить источник напряжения, то катушка будет выталкиваться. если ее магнитное поле будет одной полярности с магнитным полем магнита:

или втягиваться, если ее магнитное поле будет противоположным магнитному полю магнита:

      Теперь закрепим катушку на жектском цилиндре, а его соединим с бумажным конусом:

      При движении катушки в магнитном зазоре это движение будет передавать конусу и тот будет вызывать механическое движение воздуха, т.е. появится звук. Конус называется дифузором и может быть выполнен не только из бумаги, но об этом несколько позже.

      Катушка по сути ничем не закреплена, следовательно она может ударяться и о магнит и о стальной цилиндр, находящийся внутри магните и именуемый керном.

Для того, чтобы исключить эту неприятность катушку фиксируют в простренсте при помощи центрирующей шайбы – спайдера, а с широкой стороны конуса, по периметру крепится дифузородержатель:

      И магнит, и дифузор крепятся к корзине – магнит либо приклеевается, либо прикручивается винтами. Диффузор приклеивается, точнее не диффузор, а диффузородержатель и спайдер:

      Со стороны диффузора остается отверстие и его нужно закрыть, чтобы избежать попадания внутрь пыли и мелкого мусора:

      Для этого используется защитный колпачок. Однако эта технологическая деталь выполняет еще одну функцию – она отвечает за воспроизведение высокочастотной составляющей звукового сигнала. Причина такого разделения труда чисто механическая.

Для воспроизведения ВЧ сигнала необходима небольшая амплитуда, но слишном быстрое возвратно-поступательное движение дифузора. Если дифузор будет слишком тонким, значит он будет легким и решение воспроизведения вроде бы обеспечено.

Однако если дифузор будет тонким он будет слишком мягким и не сможет полноценно воспроизводить НЧ составляющую, где необходимо использование всей площади дифузора. Дифузор попросту будет гнуться в середине:

      Поэтому производители идут на различные компромисы – сами дифузоры могут состоять из нескольких компонентов, например на пропитанную бумагу напыляется алюминий, а защитный колпачок делается из более жесткого материала, его форма изготавливается таким образом, чтобы обеспечить максимальную отдачу на ВЧ. В данном примере бумажный дифузор оснащен пластиковым, металлизированным защитным колпачком:

      Иногда, чтобы еще больше усилить отдачу динамической головки на ВЧ используют защитные колпачки в виде рупора, выполненного из бумаги, но пропитанного более жесткой пропиткой и высушенного под бОльшим давлением:

      Осталось подключить катушку дифузора к клеммам, и делается это многожильным, мишурным проводом, устойчивым к многократным перегибам:

      Обычно вывода катушки тянутся по диффузору примерно до середины его диаметра и запаиваются в специально заштампованные в диффузор клеммы-заклепки.

К этим клемма и подпаивается один конец мишурного провода, а второй подпаивается к установленной на корзине клеммной колодке.

К колдке подпаиваются, или подключаются через специальные самозажимные клеммы провода, идущие на клеммы, установленные на корпусе АС.

     

      Динамические головки работающие во всем диапазоне звуковых частот называются широкополосными и при их производстве приходится решать множество проблем, позволяющих действительно получить более-менее линейную АЧХ. Однако есть еще один вариант решения проблемы воспроизведения всего звукового диапазона – использование нескольких динамических головок:

      Каждая динамическая головка предназначена для воспроизведения только своего частотного диапазона, а акустические системы, использующие такие головки называются многополосными.

Большие динамические головки в таких системах отвечают за воспроизведение НЧ и СЧ диапазона, их паспортная мощность значительно превышает мощность маленьких головок, отвечающих за воспроизведение СЧ и ВЧ диапазона.

Разделение сигнала, подаваемого на головки призводится либо пассивными фильтрами, устанавливаемыми внутри акустической системы, либо фильтры ставятся до усилителей мощности, но в этом случае требуются бОльшие затраты, поскольку для каждой динамической головки требуется свой усилитель.

Разумеется, что у каждого из способов есть свои плюсы и свои минусы.       При использовании пассивных фильтров возникают проблемы согласовани динамиков по фазе, но общий комплект получается значительно проще и дешевле. При использовании отдельных усилителей для каждого диапазона с фазировкой проблемы решаются проще, но довольно ощутимо возрастает стоимость комплекса.

      Ну теперь принцип работы динамической головки должен быть понятен полностью – при подаче переменного напряжения с усилителя мощности катушка то втягивается, то выталкивается из магнитного зазора, а поскольку она жестко соединена с дифузором, то он повторяет все ее движения вызывая движение воздуха с той же частотой, что и подаваемое с усилителя напряжение:

Читайте также:  Самодельная йогуртница

      Осталось выяснить лишь некоторые нюансы, которые лишь на первый взгляд кажутся второстепенными.       Прежде всего следует поговорить о “полостности” акустических систем.существует мнение и оно довольно популярно среди начинающим паяльщиков и рядовых обывателей, что чем больше полос на акустической системе, тем лучше.

      Из вышенного сказанного следует, что прежде всего частотный диапазон зависит от материала дифузора, а так же ситемы его крепления, следовательно, если производитель не стал беспокоится о закупке хорошего сырья для изготовления дифузоров, а пошел по пути разрезания звукового диапазона на 4-5 частей, то уже можно смело говорить о том, что сырье для акустической ситемы было собрано уж если не на мусорке, то совсем не далеко от нее. Главная проблема многополосных акустических систем (АС) это соблюдение фазы звукового сигнала, а для этого уже требуется не примитивный набор конденсаторов, который обычно йстанавливается в подобных многополосных АС, а серьезный набор фильтров с множеством катушек индуктивностей и конедесаторов. В результате получается звуковая каша с совсем низкой дитализацией, поскольку довольно часто получается, что дифузоры двух соседних дианазонов работают в противофазе, чем обеспечивают коверканье не только фазовых характеристик АС, но и провалы на частотных.

      Наиболее оптимально разделение звукового диапазона на 2-3 полосы. В первом случа большая динамическая головка воспроизводит НЧ-СЧ, т.е. от 20 Гц до 6…8 кГц, а маленькая динамическая головка воспроизводит только ВЧ, т.е. от 6…8 кГц до 20 кГц.

На каком участке звукового диапазона делать деление определяет уже производитель и отталкивается от того насколько высокочастотный сигнал способна воспроизводить бОльшая динамическая головка.

При разделении звукового диапазона на 3 части бОльшая головка воспроизводит только НЧ сигнал, среднаяя – среднюю частоту, а самая маленькая, именуемая часто пищалкой – высокую частоту. Разделение частотного диапазона так же остается за производителем.

Источник: http://soundbarrel.ru/akustika/as01.html

О коррекции добротности динамических головок

Добротность динамической головки влияет на её импульсные характеристики. Особенно это существенно для низкочастотных головок, работающих с заходом в область механического резонанса – прежде всего, сабвуферных.

Акустическим оформлением можно воздействовать на добротность громкоговорителя, но лишь в сторону повышения.

Пропорционально растёт при этом и частота механического резонанса, поэтому конструкторам сабвуферов приходится ориентироваться на низкодобротные головки с низкой частотой резонанса.

Qts = (Qms • Qes) / (Qms + Qes)

Дополнительные возможности коррекции появляются в случае использования двухобмоточных головок.

Вопреки устоявшемуся мнению их добротность не зависит от схемы соединения обмоток – при параллельном соединении BL уменьшается вдвое, но вдвое растёт и ток, отдаваемый усилителем в нагрузку, поэтому «мощность» привода остаётся постоянной. Это подтверждается результатами измерений в редакционной лаборатории.

Если использовать только одну обмотку, электрическая добротность головки возрастает вдвое. Поскольку у современных головок полная добротность определяется в основном электрической составляющей, она также вырастет почти в два раза.

А что делать с «холостой» обмоткой, оставшейся не у дел (Гусары, молчать!)? Для неё тоже есть работа. При перемещении звуковой катушки в магнитном зазоре в этой обмотке наводится ЭДС, то есть она становится генератором напряжения.

Безусловно, некоторая часть напряжения будет трансформирована от рабочей обмотки, но из-за малой индуктивности обмоток эффективность этого «трансформатора» на частотах ниже 100 Гц будет близка к нулю.

Поэтому будем считать, что «холостая» обмотка – «чистый» генератор.

Если к этому «генератору» подключить нагрузочное сопротивление, то протекающий по обмотке ток будет создавать торможение – то есть демпфировать перемещение диффузора. Осталось выяснить, насколько эффективен этот метод.

В эксперименте приняла участие головка Audison Prima с FS = 32,7 Гц и RE  = 3,2 Ом, а также древний проволочный реостат изрядной мощности. Результаты измерений – в таблице.

Без шунтаШунт 8 ОмШунт 4 ОмКЗZMAX , Ом

QTS

QMS

QES

10,8 6,6 5,8 4,8
1,31 1,25 1,20 1,13
4,44 2,60 2,20 1,70
1,87 2,42 2,65 3,40

При уменьшении сопротивления шунта, вплоть до короткого замыкания «холостой» обмотки, механическая добротность снижается в 2,6 раза.

Электрическая, правда, при этом растёт – но всего в 1,8 раза, так что можно добиться снижения полной добротности на целых 16%.

Это не фантастический показатель, но важнее то, что метод позволяет «приручить» резонансный горб на Z-характеристике, при этом стабилизируется нагрузка усилителя.

Замыкание выводов «холостой» обмотки накоротко не означает короткого замыкания на выходе усилителя – индуктивная связь обмоток на низких частотах практически отсутствует. Однако шунтовые сопротивления должны иметь мощность рассеяния, соответствующую мощности усилителя.

Как вариант, можно использовать нелинейное сопротивление – лампу накаливания. Сопротивление холодной нити минимально, поэтому при малой амплитуде перемещения диффузора, когда ЭДС мала и лампа не светится, демпфирование будет максимальным, то есть лампа может снизить остаточные колебания диффузора. Бонус – бесплатная «цветомузыка».

Необходимые характеристики шунта можно получить, используя комбинированое соединение ламп. Однако это тема следующего эксперимента.

Автомобильные лампы в режиме нелинейного сопротивления (А. Павлов, Челябинск). Точкой отмечено начало свечения

Источник: http://www.xn--80aeatqv1al.xn--p1ai/az/2018/05/o-korrekcii-dobrotnosti-dinamicheskix-golovok.htm

Чтобы колонки ЗВУЧАЛИ

Высококачественные звуковые колонки для домашней звукоусилительной аппаратуры воспроизводят НЧ-сигналы с частотой 30 — 50 Гц, что соответствует длине звуковой волны 7 — 10 м.

Чтобы эффективно излучать такие колебания, нужны динамические головки с большим диаметром диффузора (существуют экземпляры 0 400 мм). Однако на практике чаще всего применяются «динамики» размером от 200 до 300 мм.

Их собственная резонансная частота составляет 15 — 30 Гц.

Когда на головку подают звуковой сигнал, ее подвижная система колеблется, излучая в обе стороны одинаковые по силе, но противоположные по фазе звуковые колебания, которые имеют ненаправленный характер. Корпус «динамика» не в состоянии изолировать одну от другой области сжатия и разрежения воздуха. В результате в точке слушания звуковое давление имеет низкий уровень.

Это явление известно в технике как акустическое короткое замыкание. Устраняют его, помещая акустический излучатель в закрытый ящик (рис. 1). (Символы на рисунках обозначают: а — ширину, b — глубину, с — высоту ящика, х — толщину материала, d — толщину планки). Часто в нем делают одно или даже несколько отверстий, располагая их в определенных местах корпуса (рис. 2).

Такие отверстия называются фазоинвер-торами, или басрефлекторами. Их разновидность — пассивный излучатель (рис. 3), представляющий собой неподключенную динамическую головку. Расположение отверстий на передней панели корпуса звуковой колонки выбирают таким образом, чтобы обратное излучение совпадало с фронтальным, повышая тем самым низкочастотное звуковое давление.

Читайте также:  Как получить 5 вольт от порта rs-232

Важное значение для акустических колонок имеют их размеры, форма и материалы, из которых они сделаны, внутренняя «начинка» и оформление лицевой панели.

Тем самым корпус влияет на технические параметры установленной в нем динамической головки и прежде всего на повышение ее собственной резонансной частоты. Немаловажную роль здесь играют диаметр диффузора и «литраж» корпуса.

С увеличением его объема и уменьшением размеров подвижной системы резонансная частота изменяется незначительно.

Если же головку с большим диффузором установить в сравнительно небольшой ящик, резонансная частота заметно изменится — низкие частоты «срезаются», и в результате эффективный частотный диапазон колонки сужается. Иными словами, неправильно подобранный по объему корпус может ухудшить качество воспроизведения даже очень хорошей динамической головки.

Для эффективной отдачи головки на низких частотах болгарские радиолюбители рекомендуют выбирать объемы колонки, исходя из приведенных в таблице данных.

При использовании фазоинвертора также необходимо выполнять определенные требования. Отверстие под него должно быть расположено на расстоянии не менее 60 — 80 мм от НЧгго-ловки и в 40 — 50 мм от задней стенки корпуса. На таком же расстоянии от отверстия укладывают и звукопоглощающий материал. Лучше, если фазоин-вертор расположен под НЧ-головкой.

Рекомендуемые размеры для фазо-инверторов зависят от «литража» колонки и диаметра диффузора головки. Так, с головкой 0 125 мм, установленной в корпусе с внутренним объемом 8 дм3, труба фазоинвертора имеет 0 50 (46) мм и L = 60 мм.

Для громкоговорителя объемом 16 дм3, диаметр диффузора которого равен 160 мм, нужна труба 0 50 мм и длиной 100 мм. Соответственно для головки 0 200 мм при объеме V = 30 дм3 размеры трубы составят 0 75 мм, L= 100 мм.

У громкоговорителя 0 300 мм, при V = 60 дм3 труба должна иметь 0 75 мм и L = 220 мм.

Форма корпуса, как внутренняя, так и наружная, также влияет на частот- ную характеристику громкоговорителя.

Наиболее приемлема — сферическая, а самая неподходящая — куб, когда динамическая головка расположена в геометрическом центре одной из его сторон.

В цилиндрическом корпусе наиболее благоприятное расположение головки — поперечное (рис. 4а), а не продольное (рис. 46), хотя крепить ее в последнем случае намного про.цс.

Если корпус имеет наиболее распространенную форму параллелепипеда, низкочастотный «динамик» лучше всего установить несимметрично относительно сторон отражательной доски (рис. 1).

Разновидность колонки в форме параллелепипеда показана на рисунке 5.

Диаметр диффузора, см

Резонансная частота, ГЦ

Объем корпуса,

ДМ3

12

60…70

8…12

16

50…60

14…18

20

35…40

28…35

25

25…32

45…50

30

20…25

55…60

Хорошие акустические данные у громкоговорителя с корпусом в виде треугольной призмы (рис. 6) или усеченной пирамиды (рис. 7, 8).

Обычно корпуса для колонок изготавливают из дерева: фанеры, древесностружечных плит (ДСП), дуба, мореного бука или сосны, имеющих значительные внутренние акустические потери.

Чем толще материал, тем прочнее стенки и возможность возникновения резонансных колебаний уменьшается.

Эти паразитные колебания действуют обычно противофазе с прямым излучаемым сигналом, приводят к неприятным изменениям тембра звучания громкоговорителя.

Для объема 5 — 10 дм3 и мощности «динамика» 6 — 10 Вт достаточна толщина стенок ящика 8 — 10 мм, а для V = 40 — 60 дм3 и мощности 40 — 100 Вт — 18 — 25 мм. Чтобы улучшить излучение низкочастотных сигналов, корпуса громкоговорителей делают из более толстых материалов. Особенно это касается мощных динамических головок и акустических преобразователей с высоким КПД.

Вибродемпферные качества материала можно улучшить путем установки деревянных ребер-брусков с внутренней стороны ящика (рис. 9) или наклеивания на часть стенок микропористой резины толщиной 4 — 5 мм. В этом случае для корпуса можно использовать материал и меньшей толщины. Применение фанеры с наклеенным на нее слоем микропористой резины также дает хорошие результаты.

Переднюю и заднюю стенки корпуса колонки рекомендуется изготавливать из более плотного материала, а все остальные — из фанеры или ДСП.

Однако при больших габаритах корпуса и значительной мощности динамической головки в нем все же могут возникать нежелательные вибрации.

Чтобы их избежать, стенки колонки стягивают деревянными рейками сечением 40X40 мм или металлическими прутками 0 6 — 10 мм (рис 10).

Фазоинверторы изготавливают из пластмассовых или металлических (например, дюралюминиевых) труб с толщиной стенок не менее 2 мм.

Минералы также применяют в качестве материала для постройки колонок. На первом месте стоит мрамор. Благо-дар» слоистой структуре ем хорошо гасит звук, и поэтому в нем не возникают резонансные колебеник Мрамор легко обрабатывается, но как недостаток следует отметить, что он- тяжел и хрупок.

Стенки корпуса соединяют между собой одним из способов, показанных на рисунке 11. Легче изготовить ящик со съемными передней и задней панелями.

Сначала вырезают боковые стенки. Перед сборкой к ним необходимо приклеить и затем прибить мелкими гвоздями ограничительные Монтажные рейки размером 1-5X15 или 20X20 мм и длиной, указанной на рисунке 12.

Стенки корпуса склеивают клеем «Универсал» или С-200 и через каждые 15 — 20 мм вбивают тонкие гвозди для большей надежности крепяения. Ящик будет еще крепче, если- по его углам вклеить дополнительные бруски (рис. 13).

Свободные места заливают эпоксидкой. По собранной таким образом обтяжке определяют размеры лицевой и задней панелей. Их изготавливают из дерева хвойных пород.

Исходя из имеющихся динамических головок, намечают расположение отверстий под них (рис. 14).

Колонки часто украшают декоративными рамками из деревянных реек сечением 15X15 мм. Радиоткань натягивают на отражательную доску и закрепляют кнопками или мебельными гвоздями.

Чтобы снизить паразитные колебания, стараются не допускать прямой связи основания, на котором крепится головка, с остальным корпусом. То же самое относится и к крепежным элементам — винтам, гайкам и шайбам.

Внутренний объем колонки заполняют каким-нибудь звукопоглощающим материалом, например стекловатой. Количество ее определяют путем измерения резонансной частоты.

Наполнение корпуса считается нормальным, если она снизилась на 10 — 12%. Опытным путем установлено, что для этого потребуется 30 — 40 г стекловаты или 10 — 15 г полиэстероновой ваты (ямболека) на 1 дм3.

Можно использовать и ветошь. Звукопоглощающий материал помещают в чехол из плотной ткани.

Если размеры корпуса правильно выбраны и он тщательно уплотнен, то при аккуратном нажатии на диффузор низкочастотной головки ее подвижная система плавно возвращается в первоначальное положение. Отсутствие такого явления свидетельствует о наличии акустических потерь, снижающих звуковое давление на низких частотах на t — 2 дБ.

По материалам журнала «Радио, телевизия, електроника», НРБ

Моделист-конструктор

OCRPirat

Источник: http://nauchebe.net/2010/05/chtoby-kolonki-zvuchali/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector