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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Синтез костей и эмали 08.02.2020 Команда исследователей из Университета Королевы Марии в Лондоне сегодня представили свою новую работу, посвященную исследованию нового способа роста эмали на зубах - известно, что это один из тех видов твердых тканей, который не восстанавливается сам по себе. Наоборот, с возрастом эмаль претерпевает значительные изменения, нередко изнашиваясь под действием множества вредных факторов. И несмотря на традиционные синтетические инструменты и подходы к росту эмали, сегодняшнее исследование посвящено использованию специализированных нанокристаллов, которые запускают процесс восстановления и распространения новой эмали по всей поверхности зубов. На данный момент наиболее используемой техникой по восстановлению эмали является лазерное воздействие на низких частотах, однако даже у такого современного подхода имеется множество недостатков и побочных эффектов - в том числе неравномерное распределение эмали на зубах. Команда лондонских исследователей представила свое исследование, в основе которого лежит использование специального белкового компонента, который, будучи разложенным на поверхности зубов, формирует особые апатитные нанокристаллы, которые структурно напоминают эмаль. Результаты предварительных тестов уже продемонстрировали, что данная нанокристаллическая структура обладает куда более высокой степенью прочности и устойчивости ко внешним факторам в сравнении с обычной естественной эмалью, что является многообещающим результатом исследования. Однако специалисты отмечают, что им предстоит провести еще немало тестов и экспериментов вокруг представленного метода покрытия зубов. Синтетическая структура нанокристаллов хоть и весьма близко напоминает естественную эмаль, все же в ней еще присутствует немало особенностей и побочных эффектов, которые необходимо изолировать и удалить прежде чем такая методика появится на рынке стоматологических услуг в Великобритании и в Европе в целом.

Другие интересные новости:

▪ Управление волнами в магните с помощью сверхпроводников

▪ NXP открыла в Сингапуре дизайн-центр для развития технологии W-USB

▪ Нитроглицерин может вызвать мигрень и аномальные сердечно-сосудистые реакции

▪ Огни в ночном море

▪ Голодание повышает качество жизни

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Моделирование. Подборка статей

▪ статья Ветроагрегат Ромашка для подъема воды. Чертеж, описание

▪ статья Какие два персонажа Симпсонов имеют по пять пальцев на руках и ногах? Подробный ответ

▪ статья Слесарь по ремонту КИПиА. Должностная инструкция

▪ статья Квартирный звонок из сотового телефона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Деньги не горят. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026