Общи високоговорители: формула за изчисление, как да се намали или подобри факторът за качество на високоговорител

Високоговорителят по същество е осцилираща система. Това е основата, на която се правят почти всички изчисления за такива високоговорители. Едно от най-важните свойства на съвременните високоговорители е техният коефициент на качество. Този параметър показва преди всичко качеството на устройствата от този сорт.

Каква характеристика

И така, ефективността на високоговорителите - какво представлява тя?? Като се фокусирате върху тази характеристика, можете да определите най-вече как се отслабва вибрационното движение на високоговорителите. Смята се, че тази цифра не трябва да бъде твърде висока за главите.

Ако коефициентът на мощност на даден драйвер е висок и е равен например на 2 или 3, той ще продължи да вибрира дори след като приложената сила на драйвера е премахната. Това, разбира се, ще доведе до влошаване на качеството на звука. В говорителя ще започнат да се чуват шумове.

При нисък Q-фактор (по-малко от 1) вибрациите в устройството отслабват много бързо. Така че мембраната на драйвера бързо се ускорява до стабилно състояние почти веднага. Това води до по-чист и приятен звук. Поради това въпросът как да се подобри ефективността на оратора рядко е в полезрението на специалистите. Обикновено при проектирането на системи от високоговорители инженерите се опитват да поддържат възможно най-ниско съотношението ролка/височина.

Прецизно определяне

Коефициентът на качество на високоговорител е какво представлява, които сме очертали. по-точно, това е параметър, който показва колко пъти енергията, натрупана във въпросната вибрираща система, превишава загубите при промяна на фазата с 1 радиан. Ето как може да се определи коефициентът на качество от физична гледна точка.

Където в задвижващото устройство се концентрира съхранената енергия

Когато към водача се подаде силен синусоидален сигнал, натрупаната енергия се концентрира в разтеглените пружини, които с отшумяването на вибрациите се стремят да върнат DIV в централното му положение. DIV на съвременните високоговорители може да има различна тежест. Пружините, използвани в конструкцията на водача, имат съответно различна твърдост. С други думи, колкото по-тежък е водачът, толкова по-голяма енергия се съхранява в него.

Загуба на енергия от високоговорителя

Този тип устройство е предназначено предимно да излъчва звук, който може да бъде засечен от човешкото ухо. Предаването на тези вибрации към околна среда е загубата на енергия на високоговорителя. Ефективността на съвременните високоговорители обаче обикновено е много ниска. Поради това предаването на звук представлява само малка част от потреблението на енергия на устройството. Обикновено по-малко от 1 % от всички загуби се случват по този начин.

Звукопоглъщането в драйвера е най-важната променлива. Тези устройства се проектират и произвеждат именно за предаване на звук. Но все пак много повече загуби в такова оборудване са чисто механични. Голяма част от енергията в тези устройства се губи от триенето:

• в суспензии;

• в магнитната междина;

• във въздуха и т.н.

Най-големият разход на енергия на високоговорителя идва от неговия двигател. Съвременните устройства работят по този начин от този тип на принципа на малки генератори, които създават доста голямо съпротивление.

Съотношение между запаси и загуби

Поради това високоговорител с достатъчно силни пружини и тежък подвижен елемент ще акумулира много енергия. Следователно количеството му в устройството също ще надвишава значително загубите. Такъв драйвер може да се счита за високоомен. Колебанията в него ще се разпадат бавно. Лекият модул, който няма особено мощна пружина, съхранява по-малко енергия. Вследствие на това наличната енергия ще бъде малка част от изразходваната енергия. Такъв водач се нарича нискокачествен и следователно е с по-ниско качество.

Електрическа и механична якост

Ефективността на високоговорителя може да се изчисли по следния начин по няколко начина. В някои случаи при определянето на този параметър се вземат предвид само загубите от звук и триене. Използвайки тази методика за изчисление, получаваме механичната реакция.

Понякога при изчислението се взема предвид само дебитът за импеданса на двигателя на водача. Това се нарича коефициент на електрическо качество. Като цяло факторът на качество на високоговорителя е много нисък. Във всеки случай механичната ефективност на високоговорителите винаги е по-голяма от електрическата. Обикновено стойността на високоговорителя е по-голяма от единица.

Забележки

Следните символи се използват при проектирането и изчисляването на акустични системи:

• Qts - общ фактор за качество.

• Qms е коефициентът на механично качество на високоговорителя.

• Qes - електрически.

Във всеки случай коефициентът на качество на даден високоговорител във формулите винаги се обозначава с Q.

От което може да зависи цифрата

Съвременните високоговорители се считат за висококачествени, ако общият им коефициент на качество (електрически и механични загуби) е равен или по-малък от 0,7. Въпреки това тази стойност трябва да характеризира високоговорителя, като отчита, наред с други неща, неговата акустична среда. Следва следното имайте предвид, че последният Винаги се повишава чистото качество на устройството.

Например нерядко акустичният корпус на високоговорител представлява затворена кутия. В този случай еластичността на пружината се допълва от еластичността на въздуха в затвореното пространство. Така че енергията, съхранена в така проектирания високоговорител, ще бъде по-голяма от. Q-факторът ще бъде увеличен и чрез използване на рефлексна кутия, рупор и т.н.

Затова при избора на драйвер винаги трябва да се съобразявате с качеството на акустичната среда. Във всеки случай получената стойност на MF на единицата, която ще бъде закупена, трябва да бъде равна или по-ниска от 0,7. Така ще се получи добре звучащ високоговорител.

Приема се например, че коефициентът на качество на драйвер със затворена кутия трябва да бъде приблизително 0,5-0,6. Когато рефлексният порт се използва като отвор за рефлексен порт, оптималният коефициент на качество на устройството е от 0,3 до 0,5. От друга страна, стрелата трябва да е още по-ниска, защото може да задвижва задвижващите устройства много високо.

Какво е влиянието на качеството на водача?

Влиянието на Q при високоговорителите е предимно върху AFC и импулсната характеристика на високоговорителя. Така че той е важен за определяне на звуковите характеристики на даден високоговорител. Например най-добрата импулсна характеристика може да се постигне при фактор на мощността 0,5. Стойност на Q от 0,707 води до плоска честотна характеристика. Също така в:

• При стойност на Q от 0,5-0,6 високоговорителите възпроизвеждат аудиофилски бас;

• При 0,85-0,9 басът е твърд и отзивчив;

• Q1.0 води до "гърбица" от 1,5 dB в отговора, която човешкото ухо възприема като плосък звук.

С по-нататъшното увеличаване на стойността на Q "гърбицата" в звука нараства и от високоговорителите започват да се появяват типични шумове.

Теория и практика

Така че можете да видите какво отношение има коефициентът на мощност на драйвера към звука. Както установихме, тази стойност трябва да бъде доста ниска, когато се използва акустичен корпус. Точно това е теорията, която стои зад. На практика обаче нискочестотните високоговорители за съжаление не са често срещани. Дори при рефлексната кутия например, която, както видяхме, изисква стойност от 0,5 до 0,6, тя често се използва за задвижващи единици, по-големи от единица.

Всяко устройство, излъчващо звук, има собствена резонансна честота. Именно чрез него мембраните достигат равновесното си състояние след резки сигнали. В много случаи висококачественият високоговорител дори не се разширява и не възпроизвежда ноти. Той просто започва да бръмчи неприятно, когато външният свят спре да работи. Това е начинът, по който например евтините компютърни високоговорители се държат при определени честоти.

Ниското качество често е много добро нещо за един високоговорител. Но дори сравнително скъпите високоговорители могат да бъдат доста високочестотни в наши дни, за съжаление. Например при оборудване, което се продава в магазин за около 5 000 до 6 000 лв. Рубли., Високоговорителите често са доста недостатъчни в това отношение. Те са склонни да бъдат прекалено силни.

Въпреки всичко това е по-вероятно скъпите високоговорители с високо качество да възпроизвеждат добър звук. Причината е, че тези устройства обикновено имат сравнително ниска честота на разкъсване, както и. В това състояние шумът не се възприема от акустично необученото човешко ухо като дразнещ "шум", а просто като много силен звук. Това е особено незабележимо при слушане на проста музика, като например модерен поп. Това означава, че в този случай бръмченето работи на "правилната" честота.

От какво още зависи?

Поради това инструментариумът оказва голямо влияние върху фактора качество на водача. Това също е фактор при такова оборудване:

1. мощността на двигателя. Колкото по-висока е характеристиката, толкова по-нисък е коефициентът на качество на главата.

2. Маси за движение. Когато тази стойност се увеличи, силите на мотора на високоговорителя стават по-слабо забележими. Тогава загубите от триене ще бъдат по-високи, отколкото в долната част на скалата. В резултат на това се повишава коефициентът на качество на устройството.

3. Диаметърът на проводниците. Ако проводниците на високоговорителя са с високо съпротивление, коефициентът на електрическо качество на устройството ще се увеличи. В края на краищата в този случай натоварването на високоговорителя, който е като генератор, пада.

Как се измерва факторът за качество: уравнения

Това често се изчислява в домашни условия с помощта на обикновен миливолтметър. Също така за тази процедура се подготвят платка и резистор от 1000 ома, за да се стабилизира токът през високоговорителя. При тази техника са необходими също така софтуерен осцилатор от компютър и усилвател на мощност (да се храни сигнал към високоговорителя). Процедурата за измерване на коефициента на качество с помощта на това оборудване е следната

• Окачете говорителя свободно, например на някакво въже;

• сглобяване на веригата.

Преди да се сглоби верига, се начертава графика, като по оста y се нанася напрежението в миливолти (100, 200, 300). x показва честотата (10, 20, 30)...140 и t. д). След това съставете схема, в която сигналът от усилвателя се подава към резистор и след това се подава към високоговорителя.

Следваща стъпка:

• включете миливолтметъра във веригата в точките a и c и задайте напрежение 10-20 V при честота 500-1000 Hz;

• Свържете волтметъра към точките c и d, като регулирате генератора, намерете честотата, при която напреженията са максимални (Fs);

• променете честотата нагоре спрямо Fs и намерете точките, в които показанията на волтметъра са значително по-малки от Fs и постоянни (Um).

Чрез измерване на напрежението при определена честота на високоговорителя се построява подходяща графика. В следващата стъпка намерете средната стойност между минималното и максималното напрежение. Използвайте формулата U1/2=Umax*Umin. Получената стойност се пренася като хоризонтална линия на графиката и се намират точките на пресичане с линиите на съотношенията F1 и F2 (със съответните честотни индекси).

След това се изчислява коефициентът на качество по формулата Qa=√Umax/Umin * Fs/F2-F1, където Fs е честотата при максималното показание на миливолтметъра. След това може да се намери коефициентът на електрическо качество:

• Qes=Qa*Umin/(Umax-Umin).

След това изчисляваме общия коефициент на качество на говорителя:

• Qts=Qa*Qes/(Qa+Qes).

На следващия етап се начертава графика за втория говорител и се извършват същите изчисления.

Кои други параметри могат да се измерват

Установихме какъв е факторът за качество на един високоговорител. Обикновено това се определя чрез избиране на най-подходящото разположение при проектирането на високоговорители. Въпреки това, за да се гарантира, че високоговорителите впоследствие ще осигурят най-добрия възможен звук, изчисленията в този случай трябва да се извършат и по някои други показатели.

При избора на окончателния дизайн на високоговорителите винаги се прави справка с характеристиката на Thiele-Small. Една от тези характеристики е именно факторът за качество, който, както установихме, е Qts. Изборът на акустичен кожух се съобразява и с характеристиките на ФК:

• резонансна честота Fs;

• Еластичност на окачването на високоговорителя Vas.

В допълнение към трите основни характеристики инженерите могат да използват и параметри като

• площ и диаметър на конуса;

• индуктивност;

• чувствителност

• импеданс;

• максимална мощност;

• масата на движещата се система;

• двигателна сила;

• механичен импеданс;

• твърдост и др.

Смята се, че повечето от тези характеристики могат лесно да се определят в у дома с измервателен уред, който не е особено усъвършенстван.

Резонансна честота

Задвижващото устройство, както вече установихме, е осцилираща система. Оставен на произвола, дифузорът му осцилира с определена честота. Така че тя се държи по същия начин, както струна след дръпване или камбана след удар, например.

Предполага се, че резонансната честота може да бъде:

• За немонтирани субуфери - 20-50 Hz;

• За среднобасовите високоговорители резонансната честота е 50-120 Hz;

• Писъците са с честота от 1000 до 2000 Hz;

• на конусни високоговорители със средни честоти - 100-200 Hz;

• куполни високоговорители - 400-800Hz.

Можете да определите резонансната честота на даден високоговорител, например като прекарате през него генератор (като поставите последователно резистор) или чрез друг подобен метод. Определя се от пиковия импеданс на устройството.

Vas

Този параметър за високоговорителите може да бъде измерен по два метода:

• добавъчна маса;

• добавен обем.

В първия случай измерванията се извършват с помощта на всякакви тежести (10 грама за всеки инч от диаметъра на конуса). Това могат да бъдат например тежести от аптечни везни или стари монети, чиято номинална стойност съответства на теглото им. Те се използват за натоварване на конуса и измерване на неговата честота. След това се правят необходимите изчисления, като се използват формулите.

При метода на обема звуковият излъчвател е херметически затворен в специален корпус, като магнитът е насочен навън. След това се измерва резонансната честота и се изчислява електрическият и механичният коефициент на качество на високоговорителя, както и общият. След това Vas се определя чрез прилагане на формулата към получените данни.

Общоприето е, че колкото по-нисък е Vas, при равни други условия, толкова по-компактен може да бъде корпусът на високоговорителя. Обикновено малката стойност за същата резонансна честота е резултат от комбинацията от тежка подвижна система и твърдо окачване.

Начини за измерване на допълнителни параметри

Както вече беше споменато, в допълнение към трите основни характеристики на един високоговорител, при проектирането на високоговорителни системи могат да се използват и други фактори. Например, съпротивлението на постояннотоковата намотка Re се измерва при честота, близка до 0Hz, или просто с помощта на омметър.

Площта на дифузора Sd, известна също като ефективна излъчваща повърхност, е същата като проектната излъчваща повърхност при ниски честоти. Това се изчислява по простата формула Sd=nR². Радиусът е половината от разстоянието от центъра на гумената обвивка по ширината на тръбата c едната страна до центъра на противоположния. Това е така най-вече защото половината от ширината на закачалката е и излъчващата повърхност.

Какво трябва да знаете

От съществено значение е да се получат правилните измервания на MTBF и Q-стойността, когато се проектира система от високоговорители. За да се избегнат големи грешки, винаги трябва да "разтягате" водача, преди да направите измерванията. Нови или наскоро спрени от производство високоговорители от този тип могат да имат значителни разлики между техните TC и стойностите, използвани преди да започнем тези изчисления.

"Можете да загреете високоговорителите си преди измерване със синусоидални вълни, проста музика, бял и розов шум или тестови дискове, например. В този случай процедурата за подготовка на такова устройство според експертите трябва да отнеме поне един ден.

Видове акустични кутии

Най-популярните шкафове за високоговорители в момента са затворените кутии и бас финишите. Първият тип дизайн се счита за най-прост. От конструктивна гледна точка затворената кутия е кутия с 6 стени. Основните предимства на тези кутии, според експертите, са преди всичко компактност, лесно сглобяване, добра импулсна реакция, бърз и ясен бас. Недостатъкът на затворените кутии е тяхната ниска ефективност. За създаване на високо звуково налягане такава конструкция не е подходяща. Затворените кутии обикновено се използват за джаз, рок и клубна музика.

Драйверите от типа "точка към точка" са доста сложен тип корпуси. Обикновено те са изработени от пластмаса. басовите драйвери имат висок коефициент на ефективност и позволяват бързо охлаждане на драйвера. Освен това те могат лесно да се преконфигурират при необходимост.

Понякога могат да се използват и задвижващи устройства с отворен задвижващ връх. При това разположение задната стена на излъчващата повърхност на водача не е отделена от предната стена. Отворената кутия най-често е кутия без задна стена (или с няколко отвора).

Задвижващите устройства с рог се използват най-често в комбинация с други видове задвижващи устройства. В някои случаи обаче тези дизайни могат да бъдат и 100% оригинални. Това се използва например за индуктивни задвижвания с ниско Q. Този тип дизайн на кутията има много предимства. Основното му предимство е големият обем. Недостатъците на този тип подредба включват невъзможност за постигане на равномерна честотна характеристика, ниска наситеност на звука и т.н.

Качество и подредба на говорителите

За главите с Fs/Qts се казва, че имат висок рейтинг Fs/Qts>50 трябва да се използва в затворени кутии, Fs/Qts>85 с инвертори, Fs/Qts>105 - с лентови резонатори, Fs/Qts>30 - с екрани и отворени кутии.

Както беше споменато по-горе, възможно е също така да се избере най-доброто разположение за даден драйвер, като се разгледа коефициентът на качество на високоговорителя. Например, Qts heads> 1.2 най-често се използва за отворени кутии. Оптималната стойност на Q е 2,4. Високоговорители с Qts<0,8-1,0 са подходящи за затворени кутии. В този случай оптималната стойност, както установихме по-рано, е 0,5 до 0,6.

Коефициентът на качество на драйвера за басрефлексна кутия трябва да бъде Qts<0,6. Оптималната стойност в този случай е 0,4. Устройства с Qts<0.4 е подходящ за секциите с рогове.

Как да променяте коефициента на качество, да го намалявате или увеличавате

Понякога, за да може оборудването за предаване на звук да работи по-добре, може да се наложи да се повиши или намали Qts. Често срещано явление е например занаятчиите да се чудят, как да намалите ефективност на високоговорителя. Задачата всъщност може да бъде много трудна. За да се намали коефициентът на качество на един високоговорител, обикновено е необходимо драстично да се преработи неговият двигател. И това, разбира се, е доста сложна процедура и в повечето случаи не е много оправдано.

Някои експерти подчертават факта, че е възможно да се намали факторът качество на високоговорителя чрез залепване магнит. В този случай обаче тя би се променила с не повече от 5-10%. Това е възможно само ако собственият магнит на водача е много слаб.

Могат да се използват и други техники за понижаване на коефициента на качество на водача. Това може да стане например чрез:

• използване на резонатори;

• импрегниране на дифузьорите;

• Рязане на сектори, например по метода на Ефруси.

Отговорът на въпроса за, как да се подобри ефективността на високоговорител, има доста проста. За целта, както установихме по-горе, обикновено трябва просто да увеличите масата на движещите се части.