Двухполосный громкоговоритель с фазоинвертором. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы

 Комментарии к статье

Динамические головки датской фирмы Peerless ранее были мне известны из литературы. Кроме того, на страницах американского журнала "SPEAKER BUILDER" публиковалось описание нескольких громкоговорителей высокого класса с применением головок этой фирмы. Увидев образцы "живьем" на выставке "Российский Hi-End 99" (в экспозиции фирмы "Аркада"), я решил использовать такие же в новом двухполосном громкоговорителе. Наиболее предпочтительными для моих целей при оптимальном соотношении качество/цена оказались динамические головки НЧ-СЧ диаметром 176 мм и головки ВЧ диаметром 105 мм. В технической документации указывается полное название динамических головок, содержащее информацию о их назначении и конструктивных особенностях. Считаю полезным в данном случае привести исчерпывающую расшифровку названий головок (в скобках - номенклатурный номер, используемый в коммерческой документации).

Головка НЧ-СЧ - 176 WR 33 102 SD AL 8 (850122):

• 176 - габаритный диаметр в мм;
• WR - "басовая" головка с резиновым подвесом диффузора;
• 33 - диаметр звуковой катушки в мм;
• 102 - диаметр магнита в мм;
• SD - трехслойный диффузор из композитного материала;
• AL - наличие специального устройства, ограничивающего искажения при больших амплитудах колебания диффузора;
• 8 - номинальное сопротивление в Ом.

Головка ВЧ - 105 DT 26 72 SF FF 8 (812774):

• 105 - габаритный диаметр в мм;
• DT - "купольная" высокочастотная головка;
• 26 - диаметр звуковой катушки в мм;
• 72 - диаметр магнита в мм;
• SF - купол из ткани с пропиткой;
• FF - наличие магнитной жидкости в зазоре магнитной системы;
• 8 - номинальное сопротивление в Ом.

Максимальная долговременная мощность этих головок составляет 100 и 70 Вт соответственно.

Проектирование громкоговорителя начинают с расчета акустического оформления НЧ-СЧ динамической головки. Для этого автором использованы параметры, измеренные на двух образцах головок (см. табл. 1).

Таблица 1

С учетом активного сопротивления катушки фильтра и подводящих проводов (0,7 Ом) для расчета была принята величина добротности Qts=0,44. По результатам компьютерного моделирования в качестве акустического оформления был выбран фазоинвертор с рабочим объемом 18 л и частотой настройки 42 Гц. Указанная частота настройки обеспечивается с помощью трубы длиной 11,5 см и внутренним диаметром 5 см, склеенной из бумаги до толщины стенок около 5 мм.

Чертеж корпуса показан на рис. 1. Корпус изготовлен из мебельной фанеры толщиной 18 мм. С целью снижения вибрации стенок корпус оклеен изнутри гидростеклоизолом. Для повышения жесткости конструкции в корпусе имеются две перемычки, которые делят внутренний объем на три отсека. Два верхних заполнены максимально распушенным куском синтепона низкой плотности (площадью 1,4 м2 на один корпус). Нижний отсек, где расположена труба фазоинвертора, изнутри поверх гидростеклоизола покрыт искусственным мехом с длиной ворса 10 мм.

На рис. 2 показаны АЧХ по звуковому давлению, снятые на синусоидальном сигнале в ближнем поле и характеризующие работу фазоинвертора. Штриховой и серой линиями показаны АЧХ излучения головки и трубы фазоинвертора соответственно, а сплошной линией показана результирующая АЧХ громкоговорителя. Провал на АЧХ головки позволяет оценить область снижения амплитуды колебаний диффузора (и нелинейных искажений) за счет действия фазоинвертора. Заметное ограничение хода диффузора происходит в интервале частот от 30 до 45 Гц.

АЧХ громкоговорителя в области низких частот получается как результат взаимодействия излучения динамической головки и трубы фазоинвертора с учетом фазовых соотношений, и на каждой частоте вычисляется как векторная сумма указанных излучений. Надо отметить, что результирующую АЧХ нельзя получить путем суммирования ординат двух нижних кривых. Завал АЧХ громкоговорителя на частоте 40 Гц относительно частоты 150 Гц составляет 6,5 дБ, что представляется вполне приемлемым для громкоговорителя с полезным объемом 18л.

Разработка разделительного фильтра для применяемых динамических головок существенно облегчается, во-первых, за счет ровной АЧХ головки НЧ-СЧ вплоть до 5 кГц с плавным спадом на краю диапазона и во-вторых, за счет хорошего демпфирования резонанса головки ВЧ. Резонансная частота ВЧ головки равна 1170 Гц, что позволяет выбрать частоту раздела около 2500 Гц. На рис. 3 показана электрическая схема первого варианта разделительного фильтра. Фильтр включает в себя цепь R1C2 компенсации индуктивности звуковой катушки головки НЧ-СЧ, делитель R2R3, выравнивающий головки по отдаче, и два звена первого порядка, включенных последовательно с головками.

На первый взгляд, необычным является противофазное включение головок, характерное для фильтров второго порядка. С точки зрения электрических соотношений, в разделительном фильтре такое включение головок должно привести к провалу АЧХ вблизи частоты раздела. Однако при разработке громкоговорителя существенно более важным является учет влияния на результирующую АЧХ по звуковому давлению неравномерности излучения головок, работающих совместно со звеньями фильтра. На рис. 4 приведены АЧХ отдельных головок (тонкие линии) и результирующая АЧХ громкоговорителя, снятые на синусоидальном сигнале. Интервал частот, в котором результирующая АЧХ формируется излучением двух головок, назовем областью совместного излучения.

Для рассматриваемого случая область совместного излучения практически ограничена в пределах 1 ...3,6 кГц. Частота раздела лежит внутри области совместного излучения, и ее значение может быть условно принято в точке пересечения исходных АЧХ, т. е. на частоте около 2,5 кГц. Вблизи частоты раздела наклон АЧХ близок к 12 дБ на октаву, что характерно для фильтров второго порядка. Рис. 4 наглядно показывает, что фильтр с электрическими звеньями первого порядка акустически вместе с головками проявляет себя как фильтр второго порядка. Этим и объясняется противофазное включение головок.

На рис. 5 показана электрическая схема второго варианта фильтра, в котором последовательно с головкой ВЧ включено звено третьего порядка.

Характеристики на рис. 6 аналогичны показанным на рис. 4, но АЧХ сняты для второго варианта фильтра. Он разработан с целью сокращения области совместного излучения. Из опыта предыдущих разработок мне известно, что сокращение этой области в большинстве случаев улучшает локализацию источников звука в стереопанораме. Это оказалось справедливым и в данном случае. Кроме того, изменился тональный баланс - появилась некоторая подчеркнутость в верхней части среднечастотного спектра. Моя оценка, конечно, субъективна, поэтому читатели, которые рискнут повторить эту разработку, имеют возможность выбрать вариант фильтра в соответствии с собственными предпочтениями.

Охарактеризовать качество звучания разработанного громкоговорителя лучше всего в сравнении с другим - на динамических головках фирмы VIFA ("Радио", 1999,№ 2). Наиболее заметна разница в воспроизведении звуков низших частот: с головками Peerless бас значительно более мощный, но несколько уступает головкам VIFA по проработке подробностей звукового образа. В остальном трудно отдать предпочтение одному из громкоговорителей, поскольку звучание комплекта VIFA кажется мне более мягким и комфортным, а звучание с головками Peerless более открытым и динамичным. Безусловно, эти отличия позволяют выбрать ту или иную АС в соответствии с музыкальными предпочтениями слушателей.

Подводя итог проделанной работе, остается привести краткий перечень основных параметров разработанного громкоговорителя.

Таблица 2

На рис. 7 показана амплитудно-частотная характеристика громкоговорителя в третьоктавных полосах шума. Там же приведена характеристика модуля полного сопротивления.

Автор: С.Бать, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Акустические системы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Твердотельные батареи Panasonic 04.10.2025

Твердотельные аккумуляторы считаются следующим шагом в эволюции энергосистем: в отличие от традиционных литиево-ионных, они не содержат жидкого электролита, что существенно снижает риск возгорания и утечки. Именно на это делает ставку Panasonic, намереваясь завершить подготовку первых образцов к марту 2027 года, то есть к концу 2027 финансового года. Как сообщил технический директор подразделения Panasonic Energy Сеичиро Ватанабе, после выпуска опытных моделей клиенты проведут тесты, которые могут занять около двух лет, прежде чем начнется полноценное серийное производство. Хотя основным направлением для компании по-прежнему остаются литиево-ионные аккумуляторы, Panasonic стремится использовать свой опыт в сфере электромобильных технологий, чтобы выйти на новые рынки - прежде всего в области роботов и промышленных систем. На этом направлении японская корпорация намерена соперничать с такими компаниями, как TDK, уже закрепившимися в сегменте твердотельных решений. Интерес к новой ...>>

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Случайная новость из Архива Дождь можно высушить 10.11.2001 До сих пор для того, чтобы предотвратить дождь, облака засевали йодистым серебром либо сухим льдом. Это позволяло вызывать в них конденсацию мельчайших капель в более крупные, неспособные держаться в воздухе и выпадающие на подходе к тому объекту, который надо защитить от осадков. Теперь появился другой способ: облака можно высушить. Американская фирма Dyn-O-Mat разработала полимерный порошок, каждая крупица которого впитывает в 2000 раз больше воды, чем весит сама. Разбросав с самолета 4 тонны этого порошка над грозовой тучей размерами 4000 на 1600 метров, специалисты фирмы заставили ее исчезнуть прямо на глазах. Напитавшись водой, частицы полимера падают на землю и постепенно разлагаются, не причиняя вреда людям и окружающей среде.

Другие интересные новости:

▪ Спрос на LCD-панели возрастает

▪ Энергоэффективные процессоры Intel Atom x3

▪ Сегодня самый депрессивный день в году

▪ Искусственный глаз размером с мушиный

▪ Внешние видеокарты для ноутбуков с интерфейсом Thunderbolt 3

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Любителям путешествовать - советы туристу. Подборка статей

▪ статья Бывали хуже времена, но не было подлей. Крылатое выражение

▪ статья Что такое почва? Подробный ответ

▪ статья Электромонтер по обслуживанию и ремонту электропитающих устройств. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Автомобильная радиостанция диапазона 144-146 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой ИБП на основе электронного трансформатора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025