Громкоговорители с дипольными излучателями. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы

 Комментарии к статье

Автором предложена оригинальная конструкция АС с дипольными излучателями. Конструкция акустического оформления динамических головок, предназначенных в основном для автомобильных АС, изготовлена из пластмассовых труб. Допустимо также использовать трубы из картона или папье-маше достаточной толщины и подходящего диаметра. Для настройки и проверки параметров изготовленной АС автор использовал компьютерную программу SpectraLab.

Статьи, опубликованные в последнее время в журнале "Радио", показывают, что уровень разработок конструкций акустических систем аудиофилов поднялся на новую ступень. Очевидно, это не в последнюю очередь связано с доступностью головок более высокого качества. Ныне в продаже наиболее распространены динамические головки для автомобильных АС различной мощности, обеспечивающие достаточно высокое качество звучания. Описываемая в статье акустическая система может быть выполнена с динамическими головками, доступными любителю, и использование готовых комплектов головок для автомобильных АС значительно упрощает их выбор.

Целью разработки этой конструкции послужило желание изготовить акустическую систему с хорошим звучанием и оригинальным оформлением; кроме того, интересно было послушать разные варианты акустического оформления головок. В частности, предполагалось сравнить особенное ти звучания биполярных и дипольных громкоговорителей, различающихся диаграммой направленности и фазовой характеристикой излучения (об особенностях их работы - далее по тексту). В результате анализа устройства различных АС (биполярные "Mirage" [1], дипольные "Alon" производства ACARIAN SYSTEMS и др.) автор разработал конструкцию описываемой здесь АС.

Корпуса акустической системы (рис. 1) изготовлены из полиэтиленовой трубы с внешним диаметром 160 мм и толщиной стенок 9 мм. Громкоговорители АС - трехполосные; каждый состоит из трех отдельных боксов, объединенных в одной конструкции. Динамическая головка НЧ установлена горизонтально в верхней торцевой плоскости основного бокса. Его внутренний объем снизу (до труб фазоинвертора, выведенных на заднюю сторону корпуса) заполнен синтепоном низкой плотности, а выше труб расположены два кольца из плотного поролона шириной 5 см, уменьшающие стоячие волны в корпусе. Расстояние между кольцами - около 50 см.

Установленный над головкой НЧ бокс СЧ одновременно служит "рассеивателем" для излучателя НЧ. Этот бокс выполнен из отрезка аналогичной трубы. Внутренний объем заполнен трехслойной набивкой средней плотности (синтепон-вата-синтепон). С торцевых сторон к нему прикреплены (клеем или винтами) одинаковые установочные пластиковые держатели головок со съемными защитными сетками Крепится бокс, как видно из чертежа, с помощью изогнутых шпилек, пропущенных через выступающие крепления головки НЧ (если таких выступов нет, можно использовать, например, дюралюминиевый кронштейн толщиной 2...3 мм с необходимыми выступами), и через стенки верхнего блока. Высоту крепления бокса регулируют фигурными либо обычными гайками.

Бокс ВЧ выполнен из отрезка полиэтиленовой трубы диаметром 40 мм и установлен на двух декоративных шпильках, создающих зазор между боксами около 15 мм. Головки ВЧ установлены с обеих сторон отрезка трубы и фиксированы только плотной посадкой.

Внешний вид АС - на рис. 2.

Трубы нужного диаметра можно изготовить из папье-маше по методике, описанной в "Радио" [2], а также подобрать из имеющихся в продаже труб различного назначения. В крайнем случае можно изготовить прямоугольные корпуса квадратного сечения из ДСП или MDF (плита из прессованной древесной пыли).

В конструкции (схема громкоговорителя показана на рис. 3) использованы динамические головки трех типов. Для полосы НЧ (ВА5) - головка фирмы Kenwood KW-160-1374 с параметрами Тиля-Смолла (T-S): резонансная частота Fs= 45 Гц, полная добротность Qts= 0,5...0,55. В полосе СЧ (ВАЗ, ВА4) применены головки P130LU15-08-4 Рязанского радиозавода с частотой резонанса Fs = 75 Гц и чувствительностью 89 дБ [3]. В полосе ВЧ (ВА1, ВА2) использованы головки LANZAR (для автоакустики): полоса эффективного излучения - 1...24 кГц, чувствительность - 94 дБ и практически ровная, без видимого резонанса характеристика комплексного сопротивления. В этих головках купол выполнен из титана, а в магнитный зазор введена ферромагнитная жидкость.

Головки СЧ, ВЧ можно использовать и иные - из компонентных автомобильных АС различных производителей. Нежелательно применять головки со встроенным дополнительным ВЧ рупором.

Компактные головки НЧ достаточной мощности с диаметром 6...6,5 дюйма, вероятно, также проще найти среди предназначенных для автомобильных АС. Допустимо использовать и другие доступные "басовички", но тогда крепление головки НЧ и бокса СЧ, возможно, придется изменить.

Расчетные размеры корпуса с фазоинвертором для используемой головки НЧ оказались неприемлемо большими (объем Vb, = 42 л), поэтому размеры и нижняя частота полосы воспроизведения были скорректированы для корпуса с меньшим объемом. Две трубы фазоинвертора использованы для уменьшения длины резонатора при расчетной площади сечения.

Настройка резонатора фазоинвертора была произведена без фильтра НЧ по критерию наилучшего воспроизведения звучания низких частот при сохранении ясного звучания в среднечастотной области. Затем была проверена характеристика комплексного сопротивления, которая показала равенство максимумов характеристики и частоту настройки трубы Fb= 42 Гц.

Если в АС применять отечественные головки НЧ, то параметры элементов конструкции (объем корпуса, размеры трубы фазоинвертора и т. д.) можно найти в [4] и в описаниях конструкций с подобными головками.

В данной конструкции использованы фильтры второго (для головки НЧ) и первого (для головок СЧ, ВЧ) порядков. Для фильтров 3-го порядка (СЧ и ВЧ) оказалось трудным получить в избранном акустическом оформлении согласованное звучание и приемлемую фазовую характеристику комплексного сопротивления.

При изготовлении фильтров автор использовал конденсаторы К73-17 емкостью 4.7 мкФ на 63 В, оксидные конденсаторы емкостью 100 и 47 мкФ фирмы Jamicon (неполярные группы NP). Катушка L1 имеет 110 витков и намотана проводом ПЭЛ 0,72 мм без каркаса на оправке диаметром 20 мм при ширине намотки 10 мм. Для уменьшения потерь катушка L2 (100 витков провода ПЭЛ 0,9) выполнена с магнитопроводом из пакета Ш-образных пластин сечением 3,5...4 см2 (без перемычек) и намотана на каркасе трансформатора УЗЧ старого телевизора. Индуктивность катушки L2 подбирают сматыванием части витков.

Неоценимую помощь в измерении всех параметров головок и системы может оказать программа "SpectraLab" [5] и несложная приставка, подключенная к звуковой карте компьютера (рис. 4). С помощью такого устройства можно наблюдать АЧХ и ФЧХ комплексного сопротивления непосредственно в процессе измерения параметров головок, настройки резонатора фазоинвертора и фильтров.

В программе в разделе "Settings" необходимо установить режим просмотра частного от деления напряжения на входе правого канала на аналогичное левого канала (или наоборот), а также включить линейный вход карты в режим "Запись". В результате на экране увидим АЧХ и ФЧХ исследуемого четырехполюсника. Звуковая карта компьютера должна быть полнодуплексной, т. е. допускающей одновременную работу с ее входом и выходом. Во всех режимах нужно включать встроенный генератор "розового" шума из раздела "Utilities" (дополнительные сведения - в разделе "help" программы).

Переключив программу в режим просмотра спектра и выбрав микрофонный вход звуковой карты, можно снять АЧХ и ФЧХ головки (системы) по звуковому давлению с точностью, определяемой качеством микрофона. АЧХ электретных микрофонов для компьютеров достаточно линейна для оценки неравномерности АЧХ головок и АС, кроме того, в программе имеются возможности для компенсации нелинейности АЧХ используемого микрофона.

Для акустических измерений был использован микрофон "YOGA" ЕМ-195 с чувствительностью 64±3 дБ (О дБ = 1 В/мкбар на 1 кГц) и полосой 20... 16000 Гц.

При изготовлении фильтров для данной акустической системы основные затруднения вызвало согласование головок СЧ и ВЧ, и в итоге самое простое решение оказалось самым результативным. Для примененных в конструкции головок фильтры второго и первого порядков позволили получить гладкую АЧХ. На рис. 5 показаны представленные программой "SpectraLab" АЧХ громкоговорителя, снятые при установке микрофона на оси излучения 0 град, (верхняя кривая) и под углом 90 град, (нижняя кривая).

Частотная характеристика модуля комплексного сопротивления громкоговорителя, приведенная на рис. 6, изменяется плавно в интервале 3,8...8 Ом. Отклонения в линейности ФЧХ не выходят за пределы ±45 град. Следует заметить, что использованная для измерения звуковая карта имеет спад ФЧХ выше частоты 10 кГц до -90 град. Поэтому перед измерением нужно провести калибровку измерительного тракта, подключив вместо головки переменный резистор (со шкалой регулируемого сопротивления). Одновременно с его помощью можно измерять комплексное сопротивление АС.

При прослушивании изготовленной акустической системы были опробованы два варианта включения головок в боксах СЧ и ВЧ.

Первый вариант - когда фронтальные и тыловые головки включены (с учетом их физического расположения) противофазно. При этом полученную характеристику излучения можно рассматривать как биполярную (излучение вперед и назад в фазе). Ее АЧХ (в статье не приведена) одинаково ровная в положениях 0 и 90 град. На НЧ (ниже 300 Гц) появляется волнистость, но звук это не портит. Звучание приобретает большую, в сравнении с обычным громкоговорителем, "объемность". Наибольший эффект достигается при расстоянии между колонками более 3...4 м. Например, при установке АС по диагональным углам комнаты стереобаланс достигается соответствующим регулятором в усилителе, обеспечивая комфортный звук и для домашнего кино, и легкой музыки, и компьютерных игр.

Второй вариант включения - когда головки включены синфазно. В результате получаем дипольную акустическую систему, диаграмму направленности которой можно определить как "восьмерку", так как боковое излучение в диапазоне СЧ-ВЧ подавляется. Реально этот эффект проявлялся незначительно: АЧХ при установке микрофона сбоку, на 90 град., - как и для осевой (0 град.), тоже ровная, но с плавным снижением уровня звукового давления на СЧ и ВЧ (см. рис. 5).

Такое включение головок можно рассматривать как изобарическое, не повышающее резонансную частоту головок в акустическом оформлении и дополнительно снижающее четные гармоники. В этом случае звучание вместе с объемностью приобрело большую точность в проработке звуковой сцены и отчетливость; этот вариант и был предпочтен автором.

В обоих случаях звучание качественно отличается от привычного глубиной сцены и ее построением и малой зависимостью тонального баланса от места прослушивания. Это позволяет перемещаться по комнате как перед "звуковой сценой", так и непосредственно внутри нее, в отличие от обычной достаточно узкой зоны стереоэффекта.

Громкоговорители АС должны отстоять от ближайших отражающих звук поверхностей не менее чем на 40...50 см, а сами эти поверхности, по возможности, закрыты поглощающими материалами (например, шторами).

В многоканальной системе "домашнего театра" формата Dolby Surround ProLogic для создания диффузного поля, передающего акустическую атмосферу, программа лицензирования "Ноmе ТНХ" рекомендует использовать дипольные излучатели в качестве тыловых громкоговорителей, которые следует ориентировать на слушателей не передним или задним лепестком, а "нулем".

Литература

1. Козырев В. Акустические системы "MIRAGE 595is". - АудиоМагазин, 1998, № 6, с. 18-23.
2. Сиротюк М. Простой громкоговоритель с акустическим лабиринтом. - Радио, 2000, № 2, с 13, 14.
3. Головки громкоговорителей для бытовой радиоаппаратуры. - Радио, 1998, № 10, С. 81,82.
4. Шихатов А. Громкоговорители в автомобиле. - Радио, 1999, № 12, с. 20-22.
5. soundtechnology.com/ downlosd-center.htm.

Автор: С.Аликов, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Акустические системы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Гибридный кроссовер BMW Concept XM 02.12.2021 Подразделение BMW M известного немецкого автопроизводителя представило концепт подключаемого гибрида BMW Concept XM, который превратится в серийный кроссовер BMW XM уже в следующем году. Немцы отметили, что это будет первая самостоятельная модель бренда BMW M после спорткара BMW M1 и у него не будет аналогов в основном модельном ряду BMW. Модель получила гибридную двигательную установку в составе бензинового двигателя V8 и электродвигателя, которые в сумме выдают 550 кВт / 750 л.с. и 1000 Нм крутящего момента. Исключительно на электротяге кроссовер сможет проезжать до 80 км, благодаря чему его можно будет без проблем использовать в "зеленых" зонах. Кроссовер BMW Concept XM получил новый дизайн с двухцветной окраской, черты которого будут использоваться будущими флагманскими моделями бренда. Во фронтальной части автомобиль сохранил характерные "ноздри", при этом решетка радиатора с двойными ламелями в стиле М формирует практически восьмиугольный контур, а контурная подсветка создает особый визуальный эффект, хорошо различимый ночью. Характерная для BMW M форма капота повторяет очертания решетки радиатора, а воздухозаборники стилистически перекликаются со светодиодными элементами на крыше. Треугольные секции по бокам бампера также содержат вертикальные воздуховоды, указывающие на спортивный характер модели. При виде сбоку сочетание длинного капота и покатой линии крыши формирует классический двухобъемный профиль, при этом линия остекления сужается к задней части, усиливая визуальную динамичность автомобиля. Крышка зарядного разъема позади переднего левого колеса указывает на наличие гибридной силовой установки M Hybrid с возможностью зарядки от внешней электросети. Традиционная для моделей BMW X черная облицовка над колесами и боковыми порогами создает четкий нижний контур и визуально приподнимает кузов над дорогой. Сзади обращают на себя внимание заднее стекло сложной формы и фирменные L-образные фонари в затемненном дизайне. В бампер интегрированы четыре патрубка выхлопной системы, при этом было выбрано вертикальное расположение и шестиугольная форма патрубков. В интерьере интересно разделение водительского места с наклонной центральной консолью и изогнутым экраном BMW Curved Display, а также пространство для пассажиров M Lounge с дополнительным комфортом и рельефным потолком с подсветкой.

Другие интересные новости:

▪ Компактная систему Shuttle DS57U на базе Broadwell

▪ Психологическая подготовка родителей поможет их детям

▪ Простуда и самочуствие

▪ Корабль для космического туризма Blue Origin

▪ Гибридный кроссовер BMW Concept XM

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Зрительные иллюзии. Подборка статей

▪ статья Ученье - вот чума, ученость - вот причина. Крылатое выражение

▪ статья Что такое фотосинтез и какое значение он имеет для жизни на Земле? Подробный ответ

▪ статья Подсолнечник. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Регулировка Uвых бестрансформаторного блока питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Загадочные карты. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026