Russian Arabic English French German Hungarian Japanese Romanian Turkish Ukrainian

Требования к громкоговорителям низших звуковых частот.

   Изготовление хорошего усилителя НЧ достаточной мощности в настоящее время не представляет трудностей. Значительно сложнее сделать акустическую систему, отвечающую требованиям высококачественного воспроизведения звука. Легче всего решается задача воспроизведения высших звуковых частот путем применения в установке высококачественных  громкоговорителей, способных воспроизводить необходимую область частот. Значительно труднее обеспечить воспроизведение низших частот, поскольку решение этой задачи зависит не только от наличия низкочастотных громкоговорителей, но и от их акустического оформления. Между тем воспроизведение низших частот, охватывающих область от 30...50 до 200...300 Гц, оказывает очень большое влияние на качество звучания акустической системы.
   Как писал в свое время М. Эфрусси (Р-8/72), для хорошего  воспроизведения низших звуковых частот необходим громкоговоритель с возможно более низкой частотой основного (первого) резонанса. Требование это вызывается тем, что ниже резонансной частоты резко падает отдача громкоговорителя, то есть создаваемое им звуковое давление. Низшая частота, воспроизводимая установкой, использующей данный громкоговоритель, равна 0,8...0,9 частоты его основного резонанса. Это, однако, может быть только при правильно выполненном внешнем оформлении громкоговорителя, устраняющем излучение обратной стороны диффузора. В настоящее время только три вида внешнего оформления позволяют обеспечить эффективное воспроизведение низших частот при использовании громкоговорителей с достаточно низкой частотой основного резонанса: закрытый ящик, фазоинвертор и лабиринт. Наиболее доступен для изготовления радиолюбителями   закрытый ящик и фазоинвертор, поэтому в этой статье мы ограничимся рассмотрением этих двух вариантов внешнего оформления. Закрытый ящик полностью исключает излучение задней стороны диффузора. Однако упругость находящегося в нем воздуха, особенно если объем его не слишком велик (меньше 1 м3 = 1000 литров), складываясь с упругостью подвижной системы громкоговорителя, повышает его основную резонансную частоту, и таким образом ухудшает отдачу на низших частотах.  
   Расчеты показывают, что основным условием использования закрытого ящика небольших габаритов для воспроизведения самых низших частот является наличие громкоговорителя с очень низкой частотой основного резонанса и небольшим диаметром диффузора. Невыполнение этих условий ухудшает к. п. д. громкоговорителя и его отдачу. Чтобы скомпенсировать уменьшение отдачи таких громкоговорителей, повышают их мощность, увеличивая размеры звуковых катушек.
   Закрытый ящик, кроме смещения частоты основного резонанса, вызывает дополнительные резонансные явления на высших звуковых частотах, которые уменьшают равномерность частотной характеристики громкоговорителя. Для устранения резонансов внутренние поверхности ящика покрывают или даже заполняют часть объема звукопоглощающим материалом.
   Некоторое влияние на частотную характеристику   громкоговорителя оказывает внешняя конфигурация ящика вследствие аффекта дифракции (огибание волной препятствия). Чем более обтекаемую форму имеет поверхность, прилегающая к громкоговорителю, тем слабее эффект дифракции и тем ровнее частотная характеристика. Наилучшей формой поверхности (в смысле отсутствия дифракции) будет сфера или цилиндр.
   Фазоинвертор является разновидностью закрытого ящика и отличается от него наличием отверстия на одной из его сторон, чаще на одной стороне с громкоговорителем. Закрытый ящик с отверстием представляет собой резонансную систему (резонатор Гельмгольца), образованную упругостью (гибкостью) воздуха в ящике и массой воздуха в отверстии. В области резонанса этой системы масса воздуха в отверстии, зависящая от его площади и толщины краев, ведет себя подобно диффузору, являясь дополнительным излучателем, причем фаза колебаний воздуха в отверстии оказывается повернутой на 180° относительно колебаний задней стороны диффузора, т. е. колебания воздуха синфазны с колебаниями передней стороны диффузора. Это обстоятельство и послужило основанием для названия такого акустического устройства - фазоинвертором.
   Правильно сделанный фазоинвертор не только обеспечивает воспроизведение низших звуковых частот, но и способствует уменьшению нелинейных искажений вблизи частоты основного резонанса громкоговорителя. В области основного резонанса громкоговорителя вследствие возрастания амплитуды движения звуковой катушки и диффузора начинает сказываться нелинейность их подвеса (центрирующая шайба, краевой гофр) и в воспроизводимом сигнале появляются гармонические составляющие, увеличивая нелинейные искажения. Вследствие значительного акустического сопротивления фазоинвертора при его резонансе, амплитуда движений диффузора уменьшается, а звуковое давление создается главным образом отверстием фазоинвертора. Поскольку при атом не происходит нелинейных эффектов (нарушение пропорциональности между перемещением диффузора и возбуждающей силой), звук получается менее искаженным. Выше резонансной частоты фазоинвертор ведет себя как закрытый ящик. Известно, что увеличение гибкости воздушного объема и массы воздуха в отверстии снижают резонансную частоту фазоинвертора. Увеличение гибкости может быть достигнуто увеличением объема ящика; увеличение массы - увеличением объема отверстия: его площади и толщины краев. Звуковое давление, создаваемое отверстием фазоинвертора, пропорционально колебательной скорости массы воздуха в отверстии, которая зависит от колебательной скорости диффузора и размеров отверстия.
   Для удобства расчета объема ящика фазоинвертора, в зависимости от желаемой частоты его резонанса и длины прохода, на рис.1 приведена номограмма. При расчете надо иметь в виду, что длина прохода не должна превышать 0,1 длины волны соответствующей резонансной частоты, то есть L<3400/fф, см, а площадь отверстия должна быть от 0,8 до 0,2 площади диффузора, что соответствует диаметру отверстия приблизительно от 0,9 до 0,45 полного диаметра диффузора. Если длина прохода равна только толщине краев отверстия панели, то во избежание падения эффективности фазоинвертора, его площадь должна соответствовать приблизительно 0,8 площади диффузора. А так как площадь отверстия фазоинвертора при одной и той же резонансной частоте связана с объемом, то необходимо использовать фазоинвертор определенного объема в зависимости от размеров громкоговорителя, в том случае, если толщина краев отверстия равна толщине стенок ящика. Иллюстрацией зависимости отдачи фазоинвертора от площади его отверстия могут служить частотные характеристики громкоговорителя с основным резонансом на частоте 30 Гц при неизменном объеме ящика фазоинвертора, но различных   площадях   отверстия (рис.2). Из рисунка видно, что увеличение площади отверстия (площадь увеличивается с номером характеристики) повышает резонансный пик и, следовательно, отдачу громкоговорителя, причем это сопровождается и повышением частоты резонанса.
   Конфигурация ящика фазоинвертора при отношении его сторон до 1 : 3 не влияет существенно на частоту резонанса; не следует, однако, делать его кубом или колонкой. Лучшим соотношением сторон будет 1:1,41:2 или 1:1,5:2,5. Ящик фазоинвертора может быть и не прямоугольной формы. Конечно, щели в ящике недопустимы. У правильно настроенного фазоинвертора на частотной характеристике полного сопротивления в области низших частот должно быть два пика приблизительно равной высоты. Провал между максимумами соответствует основной резонансной частоте громкоговорителя. Если в результате проверки окажется необходимым перестроить резонансную частоту, то удобнее всего это сделать, изменив длину прохода: удлинение прохода снизит, а укорочение повысит резонансную частоту. В случае очень короткого прохода (толщина панели) фазоинвертор можно перестроить при помощи передвигаемой шторки или поворачиваемого козырька, изменяющих площадь отверстия.
   В фазоинверторе могут быть дополнительно установлены высокочастотные громкоговорители. В этом случае он превратится в двухполосный звукоизлучатель. Если высокочастотные громкоговорители не рупорные, а диффузорные, то их следует изолировать от внутреннего объема ящика жестким колпаком (кожухом).
   При этом нужно учитывать уменьшение объема ящика всеми установленными в нем громкоговорителями и проходом, если таковой имеется. Приблизительный объем громкоговорителя в зависимости от диаметра диффузора будет: при диффузоре 15 см - 2,5 л; 20 см - 4 л; 25 см - 6,5 л; 30 см - 10 л.  Для устранения или ослабления отражений звука и образования стоячих волн, ухудшающих равномерность частотной характеристики громкоговорителя, внутреннюю поверхность ящика фазоинвертора (заднюю сторону, дно и одну из боковых сторон) следует покрыть звукопоглощающим материалом. Хорошие результаты дает покрытие звукопоглощающим материалом НЧ громкоговорителя и подвес звукопоглощающего материала поперек ящика. Звукопоглощающее покрытие способно изменить также отдачу на низших частотах и тембр звучания. При малом звукопоглощении на частоте второго максимума полного сопротивления громкоговорителя (более высокого) звук может быть бубнящим. В этом случае звукопоглощающий материал следует поместить около отверстия. Степень
Требования к громкоговорителям низших звуковых частот.
Рис.1
Требования к громкоговорителям низших звуковых частот.
Рис.2

 демпфирования удобно регулировать на слух по тембру щелчка при подключении к громкоговорителю элемента напряжением 1,5 В.

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика