|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Розрахунок та конструювання акустичних систем. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Акустичні системи Футляр без задньої стінки Основна частота резонансу такого футляра
де I – глибина ящика, м; S - площа отвору, м2. Збільшення акустичної потужності на основній частоті резонансу на 3-6 дБ при порівняно плоских і 6-10 дБ при глибоких футлярах надає звуку, що вивчається, неприродний тембр. Якщо fЯ = fГ, то збільшення акустичної потужності на нижніх частотах є найбільш значним. Доцільно використовувати гучномовець із частотою резонансу нижче частоти резонансу ящика; Найчастіше зустрічається співвідношення fГ/fЯ = 0,5 - 0,7. Футляр без задньої кришки як акустичне оформлення у високоякісних системах відтворення нині не використовують. Якщо ж немає альтернативи, то футляр повинен бути більш плоским. Футляр без задньої кришки з гучномовцем слід розташовувати не ближче 20 см від стіни, яку рекомендується задемпфувати важким килимом. Якщо гучномовець повинен бути розміщений вздовж однієї зі стін, то бажано вздовж короткої ближче до її середини. Розрахунок закритого футляра Установка гучномовця в закритому футлярі досить великого обсягу дозволяє отримати задовільний відтворення нижніх частот, так як передня сторона дифузора повністю захищається від випромінювання задньої сторони. Це призводить до повільнішого зменшення акустичної потужності на нижніх частотах, ніж при установці гучномовця в акустичному екрані кінцевих розмірів. Частоту резонансу гучномовця, встановленого у закритому футлярі середніх розмірів fР за умови, що гучномовець займає менше третини площі стінки, де він укріплений, визначають у порядку: 1) визначають гнучкість підвісів рухомий системи гучномовця СР; 2) обчислюють гнучкість об'єму повітря футлярі за формулою
де V - обсяг повітря у футлярі, м3, що дорівнює його внутрішньому об'єму за вирахуванням об'єму гучномовця, який у першому наближенні дорівнює 0,4 d4; d – діаметр дифузора, м; 3) стосовно СГ/СВ за допомогою номограми на рис. 4-20 визначають відношення fР/fГ, що забезпечується футляром даного обсягу V. Частоту механічного резонансу гучномовця в акустичному екрані можна взяти з табл. 4-11. Якщо потрібно з наявним гучномовцем отримати акустичну систему у вигляді закритого футляра з резонансною частотою fР, необхідний обсяг футляра визначають у такому порядку: 1) беруть значення резонансної частоти гучномовця fГ в акустичному екрані з табл. 4-11; 2) визначають гнучкість підвісів рухомий системи гучномовця СГ; 3) задавшись бажаним ставленням fР/fГ, визначають за графіком на рис. 4-20 відповідне йому відношення СГ/СВ та знаходять необхідну гнучкість об'єму повітря Сд у закритому футлярі;
4) обчислюють необхідний об'єм повітря усередині футляра у кубічних метрах за формулою Повний внутрішній обсяг футляра одержують, додавши до обчисленого значення V обсяг гучномовця. Якщо значення fГ невідомо чи важко його визначити в акустичному екрані досить великого розміру, то можна виміряти частоту механічного резонансу гучномовця fБ, без екрана та при розрахунку користуватися кривою fР/fБ на рис. 4-20. Наведений розрахунок справедливий лише для частот f<;40/L (L – глибина футляра в метрах). У зв'язку з цим задню сторону дифузора гучномовця в закритому футлярі потрібно захищати від відбитих внутрішніми стінками звукових хвиль, що відповідають вищим частотам, покриттям цих стінок матеріалом . Габарити закритого футляра можна зменшити, заповнивши його скловатою або іншим подібним матеріалом. Таке заповнення дорівнює збільшення обсягу футляра на 40%.
Якщо отримана розрахунком частота /р досить низька, то гучномовець повинен мати Q близько 1. Якщо частота fР неприпустимо висока, то хороші результати виходять при зниженні добротності до значення Q близько 0,1; при цьому, звичайно, необхідний підйом нижніх частот у підсилювачі приблизно на 6 дБ/октава починаючи з частоти
Розрахунок фазоінвертора Фазоінвертор являє собою футляр 1 (рис. 4-21) з додатковим отвором 3, розташованим поруч із укріпленим на тій же стінці гучномовцем 2 і мають площу, як правило, рівну площі дифузора. Задавшись глибиною фазоінверсного отвору, ставленням його сторін, підрахувавши ефективну площу дифузора (визначальну площу отвору) і приймаючи резонансну частоту фазоінвертора f = f, по номограмі на рис. 4-22 можна визначити необхідний об'єм футляра.
Відстань від кінця тунелю до задньої стінки ящика не повинна бути меншою за dГ /2. На частоті fФ фазоінвертор можна розглядати як акустичний трансформатор, що покращує узгодження гучномовця з повітряним навантаженням. Хоча акустична потужність, що віддається передньою стороною дифузора, зменшується на цій частоті, загальна акустична потужність може значно зрости. Разом з тим суттєво зменшуються нелінійні спотворення та збільшується номінальна потужність гучномовця внаслідок зменшення амплітуди зміщення дифузора.
Глибина фазоінверсного отвору може змінюватись від товщини стінки футляра (рис. 4-21, а) до величини, приблизно рівної 30 / fФ при використанні тунелю 5 (рис. 4-21, б). Значна довжина тунелю дозволяє застосувати невелику скриньку. На частотах нижче fФ реакція гнучкості повітряного об'єму збільшується та утворює жорсткий зв'язок між масою повітря в отворі та масою рухомої системи гучномовця. Маса повітря таким чином додається до маси рухомої системи і разом з гнучкістю підвісів утворює механічний контур з резонансною частотою f1 < fФ . Коли дифузор на цій частоті зміщується вперед, повітря в отворі рухається (і навпаки) і ефективність випромінювання мізерна. На частотах вище fФ опір маси повітря в отворі стає високим і фазоінвертор можна розглядати як повністю закритий футляр. Жорсткість повітряного об'єму додається до жорсткості підвісів і разом з масою рухомої системи утворює контур із резонансною частотою f2 > fФ. Випромінювання фазоінверсним отвором на частоті f2 дуже мало. Повний електричний опір гучномовця RГ у фазоінверторі зазвичай має два максимуми (суцільна крива на рис. 4-23) на частотах f1 і f2, розташованих по обидва боки від частоти резонансу гучномовця в плоскому акустичному екрані fГ (штрихова лінія на рис. 4-23, де R - опір котушки гучномовця постійному струму).
Піки повного опору гучномовця у фазоінверторі істотно нижчі від піку гучномовця в акустичному екрані, проте відповідні їм значення Q1 і Q2 вище Qr - гучномовця в акустичному екрані. Цей недолік особливо сильно проявляється на частоті f1, так як збільшення швидкості руху дифузора призводить до збільшення нелінійних спотворень, помітність яких сприяє відсутність корисного випромінювання на цій частоті. З цим явищем можна боротися обмеженням вихідної потужності підсилювача на частотах, близьких до f1. Якщо бажано, щоб частотна характеристика гучномовця у фазоінверторі була горизонтальна в нижній частині робочого діапазону частот, починаючи від /г, необхідно виконати умову QГ = 0,6. При збільшенні QГ значення Qg зростає, а значення QФ зменшується і це викликає нерівномірність частотної характеристики. Якщо зменшити Qr немає можливості, необхідно хоча б придушити пік частотної характеристики на частоті f2, що виникає при QГ > 0,6 . Це досягається введенням у ящик звукопоглинаючого матеріалу 4 (див. рис. 4-21). Іноді весь обсяг заповнюють скловатою. І тут площа фазоинверсного отвору, отриману розрахунком по номограмі на рис. 4-22 слід збільшити в 2,5 рази. Введення в фазоінвертор великої кількості звукопоглинаючого матеріалу призводить до послаблення випромінювання нижніх частот, і при бажанні продовжити характеристику у бік цих частот, хоча б до fГ, слід забезпечити суттєвий підйом нижніх частот у підсилювачі. Налаштування фазоінвертора здійснюється зміною площі отвору (наприклад, пластиною, укріпленою так, щоб її поворот змінював площу отвору) або глибини тунелю. Необхідно прагнути до того, щоб частотний інтервал, що розділяє резонансні піки повного опору, значно не відрізнявся від октави; амплітуди піків дорівнювали; будь-які додаткові піки, викликані виникненням стоячих хвиль у ящику, ліквідувалися шляхом додавання матеріалу, що демпфує. Перевага фазоінвертора в порівнянні з закритим ящиком того ж обсягу полягає у збільшенні акустичної потужності приблизно на 5 дБ в діапазоні від однієї до двох октав і зменшення нелінійних спотворень в діапазоні частот fФ - 2/ф при тій же акустичної потужності. Недоліком фазоінвертора є швидше зменшення акустичної потужності на частотах нижче fФ, ніж у закритому ящику, і необхідність налаштування. Конструювання футлярів У футлярі, де змонтований гучномовець, на одній або кількох частотах звукового діапазону можливий резонанс, що призводить до неприємної зміни звукового звуку. Це явище проявляється найбільше в частково або повністю закритих футлярах. Зменшенню вібрацій стін сприяє застосування матеріалів з великою щільністю. Фанера, що використовується для цих цілей, повинна мати товщину не менше 20 мм. Хороший результат дає сухий річковий пісок, що засипається між двома тонкими фанерними листами. Стінки, особливо задня та частково передня, мають бути посилені дерев'яними брусками. Можливе використання деревинно-стружкової плити. Демпфування стінок футляра Внутрішні поверхні футляра 1 (рис. 4-24) покриті шаром звукопоглинального матеріалу 6 завтовшки не менше 10 мм (або одна з пар паралельних поверхонь шаром подвійної товщини). Однак стоячі хвилі на нижніх частотах не усуваються. Кращий результат дає поділ обсягу футляра однією або декількома звукопоглинаючими перегородками 2, наприклад, з повсті товщиною 5-10 мм. Секції ящика, які відокремлені від гучномовця однією чи декількома перегородками, у разі вимагають дуже слабкої акустичної обробки. Верхньочастотний гучномовець 4 повинен бути захищений від випромінювання задньої сторони дифузора нижньочастотного гучномовця кількома шарами звукопоглинаючого матеріалу, або металевим ковпаком 5. Нижньочастотний гучномовець 3 розміщується внизу футляра.
Розміщення гучномовця Отвір, у якому розміщується гучномовець, поводиться як труба, довжина якої дорівнює товщині стіни чи дошки. Резонанси та антирезонанси цієї труби, а також відбиття від країв отвору викликають нерівномірність частотної характеристики. Очевидні поради: скошування країв отвору або встановлення гучномовця в більш тонкому екрані, який потім розміщується в стіні або в екрані нормальної товщини.
Форма скриньки На нижніх частотах гучномовець випромінює сферичні хвилі, і ребра ящика, особливо ті, які складає фронтальна стінка, утворюють перешкоди по дорозі звукових хвиль. Це спричиняє викривлення фронту хвилі (дифракцію) та вторинне випромінювання від ребер, що призводить до виникнення інтерференційних явищ, викликаючи появу на частотній характеристиці піків та провалів до ±5 дБ. З погляду боротьби з вторинним випромінюванням ідеальна форма - сфера, найгірша - куб із гучномовцем у центрі однієї зі сторін. Прямокутний паралелепіпед з гучномовцем, розміщеним ближче до однієї з коротких сторін - краще куба. Однак найкраще наближення до ідеалу дає прямокутна зрізана піраміда, поставлена на прямокутний паралелепіпед (рис. 4-25). За будь-якої форми бажано, щоб ящик мав різні значення лінійних розмірів; жоден з лінійних розмірів не був набагато більшим або набагато меншим за інших; максимальний розмір ящика не повинен перевищувати 1/4 довжини хвилі нижньої частоти робочого діапазону. Декоративна тканина має викликати значних втрат акустичної потужності. Найбільш придатна тканина з твердих, міцних (бавовняних або пластикових) вільно переплетених ниток. Застосування тканин з м'яких та пухнастих ниток небажане. З'єднання в групи та фазування гучномовців Групове з'єднання утворюють кілька однакових динаміків, розміщених близько один до одного в одному акустичному екрані. Група гучномовців має велику площу випромінювання на нижніх частотах (що вимагало б при використанні одного гучномовця значного збільшення розмірів та маси рухомої системи); разом з тим зберігаються переваги окремого гучномовця з порівняно легкою рухомою системою з точки зору перехідного режиму та відтворення високих частот. Опір повітря випромінюванню кожного гучномовця групи зростає на нижніх частотах в п раз (га - число гучномовців групи). Це дозволило б отримати значний виграш в акустичній потужності, якби одночасно не збільшувалася в кв.корінь з n разів маса повітря, що коливається. В результаті при п == 2 -: - 4 акустична потужність збільшується значно, але все ж таки не в раз (при тій же електричної потужності), а подальше зростання п виграшу майже не дає. Збільшення маси повітря, що коливається, знижує частоти резонансу кожного гучномовця групи і, отже, розширює робочий діапазон частот, особливо значно при великому я. Найбільш задовільний з'єднання гучномовців до групи - паралельне; тоді Q системи не відрізнятиметься від QГ. Якщо необхідно, щоб опір групи дорівнював опору одного гучномовця, то з точки зору кращого Q групи краще застосувати послідовно-паралельне з'єднання гучномовців (число яких має бути дорівнює n2, де п = 1, 2, 3 ...). При будь-якому з'єднанні гучномовців до групи вони повинні бути правильно сфазовані: при підключенні джерела постійного струму (наприклад, низьковольтної батареї) до вхідних затискачів дифузори всіх динаміків повинні зміщуватися в одному напрямку. Зміна напряму усунення дифузора гучномовця здійснюється зміною порядку включення його вхідних кінців. Якщо розміщення групи гучномовців у закритому ящику зустрічає утруднення - необхідний обсяг футляра з розрахунку виходить неприпустимо великим, то гучномовці можна розмістити в малому акустичному екрані або ящику меншого об'єму, заповненому поглинаючим матеріалом, компенсуючи ослаблення випромінювання на нижніх. До недоліків групового з'єднання відноситься значна нерегулярність частотної характеристики та характеристики спрямованості на верхніх частотах. Дво- та трисмугові акустичні системи Вибір гучномовців. Звуковідтворення з якістю класу I зазвичай можна отримати, застосовуючи широкосмуговий гучномовець, наприклад 4ГД4, 4ГД7 або 4ГД28, або розділяючи повний діапазон частот, відповідний цьому класу, на дві смуги. Для забезпечення звуковідтворення з якістю за класом "вищий" трапляється необхідність розділяти повний діапазон на три смуги. Номінальний діапазон частот гучномовця, призначеного для відтворення тієї чи іншої смуги, повинен бути ширшим за цю смугу на дві октави при використанні фільтрів з крутістю 6 дБ/октава і на одну октаву при використанні фільтрів з крутизною 12 дБ/октава. Частоту поділу двосмугової системи вибирають зазвичай від 400 до 1 Гц. У трисмуговій системі нижньочастотна ланка може працювати до 200-300 Гц, середньочастотна - до 600-2 Гц. Поблизу частоти поділу часто виникають значні спотворення, спричинені спільною роботою гучномовців. Якщо відстані від кожного з гучномовців до слухача нерівні, то частотна характеристика системи може мати значну нерівномірність, що визначається фазовими співвідношеннями сигналів, що приходять. Роздільні фільтри. Найбільш просте підключення верхньочастотного гучномовця - через конденсатор, що захищає верхньочастотний гучномовець від навантаження на нижніх частотах. Таке включення застосовується, коли основний динамік має недостатньо широкий частотний діапазон. Ємність конденсатора розраховується за формулою
де fР – частота поділу, Гц; RР - повний опір гучномовця на частоті fР, Ом. При правильно побудованому фільтрі кожен гучномовець повинен працювати лише області частот, яку він розрахований. Втрати у фільтрі у смузі пропускання мають бути мінімальними. Індуктивності та ємності фільтра при різній крутості зрізу, яка визначається як зміна згасання при зміні частоти на октаву, обчислюються за такими формулами.
Для крутості спаду 6 дБ/октава (фільтр по схемою на рис. 4-26) Для крутості спаду 12дБ/октава (фільтр за схемою на рис. 4-27)
У формулах (4-11) та (4-12) індуктивності мають розмірність мілігенрі та ємності - мікрофарад.
На основі розрахунку вибирають конденсатори з найближчими більшими стандартними номінальними ємностями. Для підбору ємності можливе паралельне з'єднання кількох конденсаторів. Очевидно, що при відхиленні ємності конденсатора від отриманої розрахунком величини частота поділу відрізнятиметься від заданої.
Якщо для фільтра потрібні ємності порядку десятків мікрофарад і вище, то для зменшення його габаритів доцільно використовувати електролітичні конденсатори. Так як останні полярні, а працюватимуть у ланцюзі змінного струму, то в кожній ланці фільтра доведеться застосувати по два зустрічно включених конденсатора, кожен з яких повинен мати ємність, можливо ближчу до отриманої розрахунком. У ланках роздільного фільтра транзисторного безтрансформаторного підсилювача можна застосувати по одному електролітичному конденсатору, дотримуючись правильну полярність їх включення. Фільтр для трисмугового акустичного агрегату (рис. 4-28) є комбінацією двох розглянутих вище фільтрів. Перший відокремлює нижньочастотну область від середньочастотної; остання потім ділиться другим фільтром. Обидва фільтри не повинні мати однакову крутість зрізу; вони повинні лише розраховуватись для одного опору.
Методика розрахунку розділових фільтрів базується на припущенні рівності та активного характеру гучномовців у смугах, що розділяються. Так як повний опір гучномовця на частоті поділу може мати значну індуктивну складову, щоб уникнути частотних спотворень в області перекриття слід враховувати при розрахунку індуктивність середньо-і нижньочастотного гучномовців як частина фільтра, тобто виготовляти котушку фільтра, що включається послідовно з менше розрахункової на індуктивність гучномовця. Якщо опори гучномовців у ланках багатосмугової системи не рівні, слід спробувати підібрати рівні опори ланок шляхом групового з'єднання (допустимо послідовне з'єднання верхньочастотних гучномовців) . Паралельне з'єднання двох-трьох верхньочастотних гучномовців дає можливість використовувати їх у поєднанні практично з будь-яким нижчечастотним гучномовцем. Можлива розбіжність у величинах повних опорів ланок акустичної системи може бути усунена збільшенням вхідного опору верхньочастотної ланки за допомогою дільника напруги з резисторів. Якщо у дво- або триланковій системі використовується кілька верхньочастотних гучномовців (наприклад, 1ГД-3), їх слід розташовувати у футлярі так, щоб кут між осями в горизонтальній площині мав величину близько 20-30°. Якщо ж у багатосмуговій звуковідтворювальній системі використовується тільки один верхньочастотний гучномовець, що має повний опір більше, ніж у гучномовця нижньочастотної ланки, то з метою вирівнювання опору навантаження роздільного фільтра в області верхніх частот верхньочастотний гучномовець слід шунтувати резистором відповідності. Стереофонічні акустичні системи Гучномовці двоканальної стереофонічної системи мають бути суворо ідентичні. Їх слід розташовувати відповідно до рис. 4-29, де зона оптимального стереофонічного ефекту заштрихована.
Орієнтування гучномовців залежить від їх характеристик спрямованості та має бути визначено експериментально. Осі гучномовців не повинні перетинатися в зоні розташування слухачів. Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Колекція батарей від Шумахера ▪ Тварини бачать людську агресію ▪ Сміттєпровід для порятунку під час пожежі ▪ Домашній помічник Alibaba Tmall Genie ▪ Стародавні люди могли бачити динозаврів
▪ Розділ сайту Мобільний зв'язок. Добірка статей ▪ стаття Перший раз у перший клас. Крилатий вислів ▪ стаття Наскільки достовірні прогнози погоди? Детальна відповідь ▪ стаття Воронець колосистий. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Енергія Сонця. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Застосування тунельних діодів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Коментарі до статті: Анатолій Дуже корисна стаття для реального конструювання АС. Євген Олексійович Повчальна та корисна стаття. Багато зрозуміло. Дякую автору! Дмитро Коли я був маленький, то була вже дуже стара книжка. Але все одно дякую, посміхнувся. Ігор Чудово! Так тримати! Гість Класика не старіє. Дякую за добірку.
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page