Меню

Настройка резонансной частоты сабвуфера

Buster333 › Блог › Измерение собственной резонансной частоты динамика сабвуфера.

Получил наконец новый динамик для сабвуфера под который не так давно рассчитывал корпус:
Wavecor SW310WA02-01

Диаметр динамика — 12¼»(310мм);
Номинальное сопротивление — 4 ом;
Резонансная частота «Fs» — 27.5 Гц;
Полная добротность «Qts» — 0.52;
Эквивалентный объём «Vas» — 64.5 л
Мощность – 250 Вт.

Параметры приведены из даташита, и они весьма достойные. Этот динамик своим 12 дюймовым (с плюсом) «поршнем» способен ну очень хорошо раскачать воздух! А любителям громкого баса и ливер.

Теперь, прежде чем отдавать чертежи корпуса в изготовление, хорошо бы убедиться что в даташите не наврали, что бывает нередко. Иначе «поплывут» все размеры, — и корпуса и порта фазоинвертора.
Известно, что по методике Тиля-Смолла есть тройка основных параметров динамика, от которых считается корпус. Это
— собственная резонансная частота головки (Fs) — базис, фундамент, значение которого определяющее.
— полная добротность динамика (Qts);
— эквивалентный объем (Vas).

Решил проверить первый и главный.
Это можно сделать без специального оборудования. Нужны:
— установленная в компьютере программа SineGen (это генератор синусоидального сигнала заданного уровня и частоты), она бесплатна и её можно скачать в сети;
— усилитель мощности;
— вольтметр в режиме замера переменного напряжения;
— резистор 100 Ом, 2 Вт;
— соединительный кабель.

Динамик рекомендуют закрепить в планируемом положении его работы подальше от резонирующих поверхностей (стен, шкафов и т.д.). Но я положил на стол магнитом, диффузором вверх, так как он изображен на фото. Погрешность в десятые доли герц не так важна.
Схема его подключения (подключение по одному каналу! Не стерео!).

В программе изначально выставляется понижение уровня сигнала около 10 — 20Дб (на всякий случай, чтобы динамик эффектно не выплюнул диффузор наружу при высоком уровне сигнала) и частота 150Гц.

Нажимаем в программе кнопку «Power». Сигнал пошел. Гудит! (Для контроля звука я не отключал колонки от усилителя, а подключил испытуемого параллельно правой из них).
Далее движком уровня устанавливаем напряжение на резисторе 5 — 10 вольт. Стоп.
Теперь движком частоты начинаем изменять её в сторону уменьшения.

Напряжение на резисторе при этом падает. Следим за показаниями вольтметра.
На частоте собственного резонанса головки напряжение будет минимальным. При дальнейшем уменьшении частоты напряжение начинает снова расти.
Итак, что получилось? В точке минимума напряжения реальная частота собственного резонанса моего реального динамика составила — 27,35 Гц.
В даташите — 27,5 Гц. Это просто чудесно!
Всё сходится. Различие мизерное — списываю на погрешность измерения. Теперь спокойно можно отдавать чертежи корпуса саба в работу.
Кстати, я просчитал ещё раз корпус, теперь в программе JBL SpeakerShop. Она более серьезная и авторитетная, чем те калькуляторы, о которых я говорил ранее. Откорректировал по результатам окончательные размеры. Теперь уверен, параметры сабвуфера будут оптимальны и динамик этот отдаст всё, на что он способен.
Вот, как-то так.

Источник

2350 › Блог › Простая методика настройки фазоинвертора

«Колонкостроительством» я начал заниматься ещё в начале 80-х. Вначале это был просто «динамик в ящике», но затем, конечно, я принялся изучать влияния параметров ящика (и фазоинвертора) на звучание динамика.

Попав на этот автомобильный сайт, я увидел много «сабвуферостроителей», и был сильно поражён, что для подавляющего большинства это просто «динамик в ящике», и чем больше размер динамика и ящика, тем лучше. Да, в некоторой степени, для закрытого ящика это верно. Но никак не для фазоинвертора…

Фазоинвертор требует тщательной настройки. А что мы видим на практике? В качестве фазоинвертора люди монтируют канализационные трубы непонятной длины, делают «щелевые фазоинверторы» по образу: «по этим отличным размерам Петя делал», ставят при этом совсем другой динамик. Тот, кто не может сделать по нормальному – изготавливает закрытый ящик (и правильно делает!).

Конечно же, есть такие отличные программы для моделирования акустики, к примеру, JBL SpeakerShop. Но они потребуют от вас введения множества исходных параметров. И даже зная эти параметры, расхождение в реальности получится, просто большое (динамик окажется совсем другой, короб немного различается по размерам, наполнителя не знаем, сколько нужно, фазоинверторная труба немного другая и т.п.)

Есть простой метод для настройки фазоинвертора, при которой не потребуется знать правильные исходные данные для ваших динамиков, ящиков, а также не требуются сложные измерительные приборы или математические расчёты, а также не потребуются очень сложные измерительные приборы или же расчёты математические. Скажу проще, всё уже было давно продумано и проверено на практике!

Методика настройка фазоинвертора, даёт погрешность 5%. И существует более 30-ти лет. Я ей пользовался еще, будучи школьником.

Для начала, нужно разобраться, чем ящик с фазоинвертором отличается от закрытого ящика?

Каждый динамик, как механическая система, обладает собственной резонансной частотой. Выше этой частоты динамик звучит «довольно гладко», а вот ниже – уровень, создаваемого им звукового давления, падает. Причём падает со скоростью 12 дБ на октаву (т.е. в 4 раза на двукратное снижение частоты). За «нижнюю границу воспроизводимых частот» принято считать частоту, на которой уровень падает на 6 дБ (т.е. в 2 раза).

Установив динамик в ящик, его резонансная частота немного повысится, из-за того, что к упругости подвеса самого диффузора добавится упругость сжимаемого в ящике воздуха. Подъём резонансной частоты неминуемо «потянет за собой» вверх и нижнюю границу воспроизводимых частот. Чем меньше объём воздуха в ящике, тем выше его упругость, и, следовательно, выше резонансная частота. Отсюда и возникает желание «сделать ящик побо-о-о-ольше».

Сделать ящик «побольше» в некоторой степени можно не увеличивая его физические размеры. Для этого ящик заполняют демпфирующим материалом, например, ватой. Не будем вдаваться в физику этого процесса, но по мере увеличения количества такого наполнителя, резонансная частота динамика в ящике понижается (увеличивается «эквивалентный объём» ящика). Если же наполнителя будет слишком много, то резонансная частота начинает повышаться снова.

Опустим влияние размеров ящика на другие параметры, такие как добротность. Оставим это опытным «колонкостроителям». В большинстве практических случаев, из-за ограниченного пространства, объём ящика получается довольно близкий к оптимальному (мы же не строим колонки размером со шкаф). И смысл статьи, не загружать вас сложными формулами и расчётами.

Отвлеклись. Ну, с закрытым ящиком теперь всё ясно, а что же даёт нам фазоинвертор? Фазоинвертор – это «труба» (не обязательно круглая, может быть и прямоугольного сечения и узкая щель) причём определённой длины, которая совместно с объёмом воздуха в ящике обладает собственным резонансом. На этом «втором резонансе» поднимается звуковая отдача колонки. Необходимо выбрать частоту резонанса немного ниже частоты резонанса динамика в ящике, т.е. в той области, где у динамика начинается спад звукового давления. Таким образом, там, где у динамика начинается спад, возникает подъём, который в какой-то степени этот спад компенсирует, расширяя нижнюю граничную частоту воспроизводимых частот.

Кстати, ниже частоты резонанса фазоинвертора спад звукового давления будет круче, чем у закрытого ящика и составит 24 дБ на октаву.

Следовательно, фазоинвертор позволяет расширить диапазон воспроизводимых частот в сторону нижних частот. Так как же выбрать частоту резонанса фазоинвертора?

Если частота резонанса фазоинвертора будет выше оптимальной, т.е. она будет находиться близко к резонансной частоте динамика в ящике, то мы получим «перекомпенсацию» в виде выпячивающегося горба на частотной характеристике. Звучание станет бочкообразным. Если частоту выбрать чересчур низкую, то подъём уровня не будет чувствоваться, т.к. на низких частотах отдача динамика падает слишком сильно (недокомпенсировали).

Это очень тонкий момент – или фазоинвертор даст эффект, или не даст ничего, или, наоборот, испортит звучание! Частоту фазоинвертора необходимо выбирать очень точно! Но где взять эту точность в гаражно-домашней ситуации?

На самом деле, коэффициент соразмерности между частотой резонанса динамика в ящике и частотой резонанса фазоинвертора, в подавляющем большинстве реальных конструкций составляет 0,61 – 0,65, и если принять его равным 0,63, то погрешность составит не больше 5%.

Кому интересно почитать теорию рекомендую:
1. Виноградова Э.Л. «Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками», Москва, изд. Энергия, 1978
2. «Ещё о расчёте и изготовлении громкоговорителя», ж. Радио, 1984, №10
3. «Настройка фазоинверторов», ж. Радио, 1986, №8

Теперь перенесём теорию на практику – так нам ближе.

Как же измерить резонансную частоту динамика в ящике? Как известно, на резонансной частоте, «модуль полного электрического сопротивления» (Impedance) звуковой катушки возрастает. Проще говоря – сопротивление возрастает. Если для постоянного тока оно составляет, к примеру, 4 Ома, то на резонансной частоте оно вырастет до 20 — 60 Ом. Как это измерить?

Для этого, последовательно с динамиком нужно включить резистор номиналом на порядок выше собственного сопротивления динамика. Нам подойдёт резистор номиналом 100 – 1000 Ом. Кстати, измеряя напряжение на этом резисторе, мы можем оценивать «модуль полного электрического сопротивления» звуковой катушки динамика. На частотах, где сопротивление динамика будет высокое – напряжение на резисторе будет наименьшим, и наоборот. Так, а чем измерить?

Абсолютные значения нам не важны, нам нужно лишь найти максимум сопротивления (минимум напряжения на резисторе), частоты сравнительно низкие, поэтому можно воспользоваться обычным тестером (мультиметром) в режиме измерения переменного напряжения. А где взять источник звуковых частот?

Конечно, в качестве источника лучше использовать генератор звуковых частот… Но оставим это профессионалам. Проще всего создать компакт-диск с записанными треками звуковых частот, созданный в какой-либо компьютерной программе, например, CoolEdit или Adobe Audition. Даже я, имея измерительные приборы дома, создал CD на 99 треков, по несколько секунд каждый, с рядом частот от 21 до 119 Гц, с шагом 1 Гц. Очень удобно! Переключаешь треки – меняешь частоту. Частота равна номеру трека + 20. Довольно просто!

Процесс измерения резонансной частоты динамика в ящике выглядит следующим образом: «затыкаете» отверстие фазоинвертора (куском фанеры и пластилином) включаете CD на воспроизведение, устанавливаете приемлемую громкость, и, не изменяя её, «прыгаете» по трекам и находите трек, на котором напряжение на резисторе будет минимально. Всё – теперь частота вам известна.

Читайте также:  Dvr для игр настройка

Кстати, параллельно, измеряя резонансную частоту динамика в ящике, вы можете подобрать оптимальное количество наполнителя для вашего ящика! Постепенно добавляя количество наполнителя, смотрите изменение резонансной частоты. Находите то оптимальное количество, при котором резонансная частота будет минимальная.

Зная значение «резонансной частоты динамика в ящике с заполнителем» легко найти оптимальную резонансную частоту фазоинвертора. Просто-напросто умножьте её на 0,63. К примеру, получили резонансную частоту динамика в ящике 62 Гц – следовательно, оптимальная частота резонанса фазоинвертора будет примерно 39 Гц.

Теперь «открываем» отверстие фазоинвертора, и, изменяя длину трубы (тоннеля) или её сечение, настраиваем фазоинвертор на требуемую частоту. Как это сделать?

Да с помощью того же резистора, тестера и CD! Только нужно не забывать, что на частоте резонанса фазоинвертора, наоборот, «модуль полного электрического сопротивления» катушки динамика падает до минимума. Поэтому, искать вам нужно не минимум напряжения на резисторе, а, наоборот максимум – первый максимум, который находится ниже частоты резонанса динамика в ящике.

Конечно, частота настройки фазоинвертора будет отличаться от требуемой. И поверьте – очень сильно… Обычно, в сторону низких частот (недокомпенсация). Для повышения частоты настройки фазоинвертора нужно укорачивать тоннель, либо увеличивать площадь его поперечного сечения (диаметр). Делать это нужно понемногу, по полсантиметра…

Примерно так будет выглядеть в области нижних частот модуль полного электрического сопротивления динамика в ящике с оптимально настроенным фазоинвертором:

Вот, и вся методика. Очень просто, и в то же время, даёт довольно правильный результат.

Источник

Сабвуфер с фазоинвертором – расчет, настройка и типичные ошибки

Теория и практика “на пальцах”. Умельцам, у которых руки растут из плеч, а в голове – опилки.

Рис. 1 (видео) – музыка австралийских аборигенов: диджериду, басовая дудочка:

Что такое фазоинвертор (ФИ) в колонке или сабвуфере? Это – пневмо-акустический РЕЗОНАТОР Гельмгольца. И как у всякого резонатора у него есть резонанс, весьма выраженный, с высокой добротностью и крутыми склонами, дудочка такая, на одной ноте поёт (см. Диджериду). Так, что в корпусе саба у нас два резонатора: активный (динамик) и пассивный (фазоинвертор). Оба они влияют друг на друга через упругую среду (воздух).

Назначение ФИ: уменьшение нижней рабочей частоты сабвуфера. Небольшое уменьшение. Вот и поглядим, стОит ли оно того.

Мнение большинства: сабвуфер с ФИ играет низА в два раза громче, чем ЗЯ вследствие более высокого КПД. Ну-ну.. А если бы он играл низА в четыре раза громче? Или в шесть? Счастье-то какО!

Утверждение, что сабы с фазоинвертором воспроизводят низкие частоты значительно громче, чем сабы типа ЗЯ – это прославление идиотизма безграмотного разработчика. И отчасти своей неграмотности. Да, действительно, сабы с ФИ МОГУТ играть низА громче, чем ЗЯ, НО БЫТЬ ТАКОГО НЕ ДОЛЖНО! Это искажение тонального баланса муз. произведения на частотах близких к резонансу ФИ. Чтобы вам было понятно, это и есть бУхание саба на одной ноте. Зато с высоким КПД, что для некоторых, надо полагать, особо приятно.

В сабе с ФИ басы должны быть НЕ ГРОМЧЕ, А НИЖЕ, чем в ЗЯ.

Рис. 2 – правильно рассчитанный и настроенный ФИ:

Да, именно так: преимущество правильного ФИ над ЗЯ не настолько велико, как его рекламируют. Поэтому и делают горбатые бубнилки подешевле и попроще, чтоб “колбасило”. (boombox – бУхало)

Рис. 3 – не настроенный фазоинвертор:

Типичный представитель сабвуферов с ФИ, бубнящий на одной ноте с высоким КПД. Годится для кинушек и игрушек, совершенно не годен для музона. Для музыки регулировка низких частот должна начинаться с 500-600 Гц и плавно повышаться к 20-40-ка герцам.

Следует уравнять по громкости звучания два резонанса: ФИ и динамика. Перекос излишней громкости ФИ над остальными низами устраняется совершенно кощунственным методом: надо своими ручками уменьшить отдачу фазоинвертора, завалить чрезмерный КПД. Ес-тес-но, на слух низов поубавится, зато они будут ровные, и на 35-40 % ниже, чем в ЗЯ. Как собственно и должен играть хорошо отлаженный ФИ-саб.

Задавить резонанс не сложно: надо уменьшить добротность ФИ созданием небольшого акустического сопротивления, помещая в трубу резонатора волокнистый материал. Какой и сколько подбирается опытным путём, лучше с генератором и можно на слух. Для снижения добротности резонатора (а вовсе не от тараканов), некоторые фирмы ставят в трубу мелкую, эластичную, упругую капроновую сетку, что-то вроде колготок, но в нашем случае можно просто затолкать не самый вонючий носок или шмат синтепона. Получается нечто промежуточное между чистым ФИ и чистым ЗЯ, и это нечто можно регулировать, подбирать. Операция займёт минимум времени: ломать – не строить. 🙂

(ГВЗ, правда чуть побольше будет, но что поделать, если вся конструкция порочна, пусть хоть слух не режет. Зато чуть уменьшится крутизна спада АЧХ)

Примечание. Между прочим, пассивные радиаторы (диффузоры) в сабах как раз это и делают: понижают добротность резонанса, сглаживают его. За счёт своей массы и инертности. Поэтому сабвуферы с пассивными радиаторами не склонны к бубнению, но у них “вялый” бас и большое ГВЗ.

Рис. 4 Неправильный расчёт фазоинвертора. Рваный бас:

Типовой китайский саб. Реально снятая характеристика:

Чрезмерно разнесённые резонансы ФИ и динамика. Резонанс динамика – 58 Гц, фазоинвертора – 27 Гц. Всё объяснимо: на более низких частотах тыльная сторона динамика излучает слабее, и слабее раскачивает резонатор. Чем больше разнос частот, тем ниже пик резонанса ФИ по отношению к общей АЧХ (той, что выше резонанса дина).

Обращаю ваше внимание: АЧХ ФИ (резонанс ФИ) как бы скользит вверх-вниз по ниспадающей наклонной АЧХ динамика, как по горке. В этом и состоит суть выбора частоты резонанса ФИ в любом сабвуфере. Когда вы будете изменять длину трубы ФИ (или её диаметр) именно так и будет меняться АЧХ вашего сабвуфера. Какую частоту резонанса ФИ выберете, так и играть будет.

Пример. Китайцы (и не только они) иногда ставят в саб дешёвенький динамик с высокой резонансной частотой (я встречал Fs = 65 Гц). При установке в корпус его резонанс повышается до 85 Гц. Ес-те-сно, баса такой саб не даст. И тогда в саб ставят ФИ, настроенный на частоту, скажем, 30-35 Гц. Реклама-то какая: 30 герц!

Что получается? Ниже резонансной частоты динамик работает как в закрытом ящике, то есть ниже 80 Гц его звуковое давление плавно падает со скоростью 12 дБ/октаву, значит на 40-ка герцах он будет играть в 4 раза тише, чем на 80-ти. Что делает нормальный человек? Правильно, добавляет громкость саба.

И вот тут начинаются фокусы. Я вам расскажу, как это выглядит.

Включает человек музон, оркестр, к примеру, низов ясен пень мало, и он их добавляет до нужного ему уровня. Всё, оркестр зазвучал, человек наслаждается. И вдруг, в какой-то непредсказуемый момент, одна из нот попадает в резонанс фазоинвертора. В натуре это выглядит так: на фоне ровной музыки, неожиданно закладывает уши, начинает дрожать пол и печень: дудочка ФИ запела. При этом звука практически не слышно, только штанины хлопают и посуда дребезжит. Через 1-2 секунды нота заканчивается, дрожь пропадает, и оркестр продолжает играть, как ни в чём не бывало. До следующей такой ноты. Не музыку слушаешь, а сидишь и ждёшь, когда ещё раз Ухнет.

Ребята, никаких бАек, я слышал такое своими ушами, при чём на фирменной акустике. Просто, в отличие от нормальных людей, я знаю в чём дело и почему так. Приведённый пример, конечно, редкость, но это же пример. Гораздо чаще хоть и менее выражено этот эффект можно наблюдать в массовых бюджетных сабвуферах. Когда резонансы динамика и ФИ через чур разнесены, тогда и будет резонанс ФИ выпирать на ровном месте, как член на поляне, в виде гула на одной ноте. Частота резонанса ФИ должна быть не более чем на 33% ниже резонанса динамика в том же корпусе с закрытым ФИ. Это должно быть всего лишь продолжение затухающей АЧХ динамика, НО НИКАК НЕ ОТРЫВ от неё.

Для чего я это карябаю?

Хотя бы на пальцах объяснить нашим “умельцам”, как это всё. Они ведь что делают: совершенно бездумно понижают частоту резонанса ФИ, удлиняя его трубу, и тем самым ещё больше разнося резонансы. Ещё и опытом на форумах хвастаются: делай как я и низа попрут. Попрут, конечно. На одной ноте, хоть и очень низкой. Получается как бы два раздельных сабвуфера в одном корпусе: плохонький ЗЯ, и отдельно, особнячком 2-3 ноты в ФИ.

Более продвинутые “аудиофилы” специализированными программами рассчитывают на компах новые и пересчитывают готовые сабы с ФИ. Но компьютер туп, какие цифры ему подсунешь, те и посчитает. Тут ведь в чём закавыка: ни в какой программе не выскочит окно с надписью – парень, я, конечно, всё посчитаю, как ты хочешь, но ты делаешь дурь, и звук будет понОсный. Нет таких программ.

Зато какие красивые АЧХ рисует компутер! Загляденье. Это напоминает мне 80-е годы: на морде любой совдеповской колонки шильдик с ровной линией.

А всего-то и надо сблизить резонансы динамика и ФИ до необходимого и уравнять по громкости. Либо заменить дерьмовый динамик на хороший, с более низким резонансом, либо увеличить частоту резонанса ФИ, уменьшив длину или, что лучше, увеличив диаметр трубы. Да, увеличение частоты резонанса фазоинвертора повышает нижнюю рабочую частоту сабвуфера, а что вы хотели с говённым динамиком?

Читайте также:  Параметры настройки изображения телевизора samsung

Какой должна быть частота резонанса фазоинвертора?

Частота резонанса фазоинвертора (в общем случае) должна быть на 2/3 октавы ниже, чем частота резонанса того же динамика в том же ящике при закрытом отверстии ФИ.

Fрез. динамика в ЗЯ = 60 Гц. Октава от 60 Гц = 30 Гц, 2/3 от 30-ти = 20 Гц. 60 – 20 = 40 Гц

Или другими словами частота резонанса фазоинвертора (в общем случае) должна быть на 1/3 (на 33%) ниже, частоты резонанса того же динамика в том же ящике при закрытом отверстии ФИ.

Fрез. дина в ЗЯ = 60 Гц. 60 х 0,33 = 20 Гц. 60 – 20 = 40 Гц

Расчётная резонансная частота ФИ в данном примере должна быть 40 Гц.

Для этой частоты, а НЕ ОТ БАЛДЫ и считаются далее диаметр и длина фазоинвертора под объём данного ящика. Если при этом получится небольшой горб на АЧХ (ошибка 1), его всегда можно приглушить синтепоном (или, хотя это сложнее, НЕМНОГО понизить резонанс удлинением ФИ). Если получите “рваный бас” (ошибка 2), придётся укорачивать трубу ФИ.

Я ещё раз повторяю для лихих “умельцев”: произвольный выбор частоты резонанса фазоинвертора “ОТ ФОНАРЯ”, типа, я хочу сделать ФИ на 30 герц и я так сделаю… ну, делайте, но ни к чему хорошему это не приведёт. Во всяком случае в сабе для музыки. Частота резонанса ФИ не может жить сама по себе, она привязана к резонансу дина и объёму ящика, а не к вашему хотению.

Мне по этому поводу старый анекдот вспомнился:

Встречаются два другана, один другому:
– Ты чё запыхался?
– Да, за трамваем бежал, на проезде сэкономил.
– Ну и дурак. Бежал бы за такси, сэкономил бы больше.

Если вам всё равно, на какой частоте ваш ФИ будет плохо работать, делайте его на 15 герц. Всё-таки 15 герц круче 30-ти. Бегайте за такси, хоть будет, чем похвастаться.

Совет: прежде, чем хвататься за пилу, кошелёк или расчёты, попробуйте для начала приглушить фазоинвертор куском синтепона и послушайте, вдруг этого окажется достаточно. На крайняк, ФИ-саб с неплохим динамиком (Fs не выше 35-40 Гц) лехко переделывается в ЗЯ, надо лишь вместо носка вставить в трубу ФИ плотную затычку, и – прощай гул. Для уродских сабов специально поролоновые продаются.

Примечание. Невозможно сделать хороший сабвуфер на дерьмовом или просто некачественном динамике, как собственно и любые колонки. Но попробовать можно. Вольному – воля, пробуйте. Правда, это ещё уметь надо, для того и пишу. Кое-что по доработке сабвуферов изложено мной в соседней статье: http://samlib.ru/m/makeew_l_a/1806.shtml.

Это даже не ошибка, а какое-то всеобщее поветрие дури.

При самостоятельном конструировании и расчётах ящика сабвуфера с ФИ обычно тщательно подбирается динамик со множеством точно измеренных параметров. Все эти параметры измеряются в открытом пространстве, на воздухе.

Как только вы ставите динамик в ящик, можете смело забыть все ранее измеренные с охрененной точностью параметры дина. Параметры дина в ящике будут о-очень сильно отличаться от его же параметров в открытом пространстве, и чем меньше объём ящика, тем сильнее отличия, аж до 20-40-60 %. После установки дина в ящик все дальнейшие расчёты следует проводить исходя из новых параметров динамика.

Прежде, чем пользоваться прогой для расчёта сабов, желательно знать, кем и для каких целей она написана. Все эти проги написаны производителями сабов для СЕРИЙНОГО производства. Например, решила фирма выпустить саб в определённой ценовой категории на конкретных динамиках с конкретными параметрами Тиля-Смолла. Саб рассчитывается программой, а затем его параметры отшлифовываются, доводятся до ума в опытном экземпляре. И только потом саб запускается в серию, и только на этих динамиках. Для отладки и доведения до кондиции опытного образца саба в приличных фирмах есть лаборатории, КдП, необходимые измерительные приборы. У вас такого оборудования никогда не будет, можете даже не дёргаться.

Эти программы предназначены для ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО и приблизительного расчета сабвуферов. И у каждой фирмы прога своя, они лучше знают погрешности своих программ. В отличие от вас.

Таким образом, великое множество программ для расчёта сабов с ФИ, валяющиеся в Инете, не предназначены для индивидуального использования аудилофилами на Бог весть каких динамиках. Тем более в окончательном варианте, без отладки и доработок.

Некоторые особенности работы фазоинвертора

ГВЗ – групповое время задержки – параметр ни о чём. Примерно, как средняя температура по больнице. Фазовый сдвиг у различных частот в полосе пропускания ФИ меняется в полтора-два раза. Отсюда прямой вывод: время тактового отставания басовых барабанов не будет постоянным. Оно будет меняться в зависимости от характера звучания ударных. О какой верности звукопередачи сложного музыкального сигнала можно говорить?

Переходные процессы. При первичной подаче сигнала или изменении частоты басового сигнала – это первые несколько периодов, когда резонатор ФИ подстраивается под навязанные ему из вне колебания динамика, отличные от резонансной частоты фазоинвертора (т.н. “навязанные колебания резонатора”), к тому же прошедшие через упруго-вязкую среду воздуха саба. В момент подстройки труба ФИ кроме задержки сигнала даёт большие нелинейные искажения, так называемые “переходные искажения”.

При подаче на динамик постоянного синуса в рабочем диапазоне ФИ, между ними устанавливается равновесие. При изменении частоты сигнала на динамике, это равновесие нарушается и требуется некоторое время (иногда значительное), для установления новой точки равновесия между ФИ и динамиком. Это и есть переходные искажения. На быстрых басовых партиях они весьма значительны.

Поскольку эти искажения носят кратковременный характер их сложно измерять. В статическом режиме работы саба с генератора синуса этих искажений нет.

Таким образом, ГВЗ носит более-менее постоянный характер, а искажения переходных процессов пропорционально возрастают при высоком темпе игры басовых и ударных инструментов.

Кроме того, после окончания басовой ноты и остановки диффузора динамика, воздух в резонаторе некоторое время продолжает колебаться, так называемое “послезвучие”. Но, поскольку динамик молчит, и отсутствуют навязанные резонатору колебания, труба фазоинвертора продолжает издавать затухающий звук с частотой собственного резонанса, типа камертон на 30-40 Гц. На слух это воспринимается как звучание сабвуфера на одной ноте. Всегда на одной и той же. И при любом раскладе басовой музыки ФазоИнвертор ВСЕГДА будет стремиться вернуться к собственному резонансу: бубнению на одной ноте. Свой резонанс для ФИ роднее, чем колебания какого-то там динамика, своя рубашка ближе. Громче или тише, но он всегда будет прослушиваться. Ну, и сами понимаете, поскольку эти колебания возникают в трубе ФИ, а не в проводах и схеме, никакой эквалайзер или процессор их не отфильтрует и не задавит.

Я всё-таки надеюсь, что этот текст читают мало-мальски подготовленные люди, поэтому объясню эффект послезвучия чуть подробней.

В усилителях мощности есть такой параметр: коэффициент демпфирования. Он показывает, как быстро может выходной каскад УМ погасить колебания диффузора динамика на его резонансной частоте. И чем выше этот коэффициент, тем лучше, в дорогих усилках аж до 1 000. Время свободного колебания диффузора после прекращения сигнала очень малО, единицы миллисекунд.

Но никто в мире не выпускает даже дорогие сабвуферы с демпфированной трубой фазоинвертора, так как падает его отдача, уменьшается КПД. Поэтому колебания воздуха с частотой резонанса ФИ после прекращения подачи сигнала продолжаются в его трубе ещё долго, до 60 – 80 миллисекунд. Сигнала давно уже нет, а труба всё гудит и гудит. И весь мир эту бяку слушает. Ещё и нахваливают.

Ещё одна небывальщина, “сказочка про белого бычка”

Сабвуфер с фазоинвертором даёт меньше нелинейных искажений, чем саб ЗЯ. Якобы в резонансе ФИ у динамика очень малый ход диффузора, поэтому и искажений он даёт меньше.

Да кто бы спорил! Вот только в рабочей полосе ФазоИнвертора, динамик практически не издаёт звуков, и, спрашивается, зачем мерить искажения возле диффузора, который молчит? Измерять КНИ динамика и фазоинвертора надо раздельно, в той полосе частот, в которой они активно излучают. Но уж никак не наоборот. В рабочей полосе ФИ, возле его резонанса все звуки излучает труба ФИ, порт, дыра. Вот возле дыры и надо мерить искажения: и переходные и нелинейные и прочие. По некоторым данным, на частотах возле резонанса ФИ, на повышенной громкости в дыре нелинейные искажения достигают 3-5 %. В этом случае ФИ уже не просто акустический излучатель звуковых волн, а воздуховод, труба с большой скоростью воздушного потока. Как в пылесосе. Здесь тупо сказывается нелинейное ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ сопротивление трубы.

И в чём здесь преимущества ФИ над ЗЯ?

Перечисленные процессы происходят в сабе с ФИ не просто сами по себе, но ещё и с наложением друг на друга. Если совместить всё это в одном сабвуфере – вот вам и параша. А если эту парашу усилить высоким КПД (рис. 3), то можно вообще захлебнуться. Все ухищрения по расчётам и отладке саба с ФазоИнвертором не более, чем жалкие попытки уменьшить нежелательные следствия физических явлений, возникших от применения резонатора в сабвуфере. Типа, как ни старайся, а “горбатого ФИ” могила исправит. В сабвуфере типа ЗЯ описанные явления отсутствует в принципе, за отсутствием дыры с трубой.

Самый любимый умельцами параметр сабвуфера – АЧХ. Её выравнивают и вылизывают до идеала. Но, идеальная АЧХ не есть гарантия, что басовый инструмент будет похож сам на себя в исполнении сабвуфера с ФазоИнвертором. Гораздо чаще бывает совсем не так, потому, что ФИ даёт много мелких пакостей и ровная АЧХ от них не избавит.

Прежде, чем садиться за расчёты саба, решите, что для вас важнее: громкий звук ФИ, или качественный бас в ЗЯ. Совместить это вам вряд ли удастся, уж больно разные процессы. Мой совет: если решите делать саб с ФИ, просчитайте его так, чтобы заткнув порт ФИ (полностью или частично), можно было получить хотя бы средненький ЗЯ. Глядишь, потом у вас будет выбор.

Читайте также:  Пароль для доступа к настройкам роутера zyxel keenetic

И не надо тыкать мне Алдошиной. Акустика – маленькая-маленькая часть физики, ПОНЯТИЙНОЙ науки. А какое понятие у баб-с, все знают. Тоже мне, Склодовская-Кюри. Смешно-с.

Любителям высокого КПД рекомендую рупорный громкоговоритель: КПД 15 – 20 %:

Ну, позлобствовал и хватит. Раз уж вам приспичило ФИ, плавно перейдём к делу.

Первичный упрощённый расчёт объёма ящика для комнатного напольного сабвуфера с ФИ. Реально для первичного расчёта внутреннего объёма ящика, с учётом добротности динамика нужны только резонанс дина Fs и его эквивалентный объём Vas. И всё.

Внутренний объём такого ящика должен быть равен эквивалентному объёму динамика Vas. При этом резонансная частота дина Fs (в ящике с закрытым отверстием ФИ) должна повыситься в 1,4 раза. От этого повысившегося резонанса дина и следует рассчитывать резонанс ФИ. То есть, согласно приведённым выше расчётам, в данном случае примерно полУчите частоту резонанса ФИ равную частоте резонанса динамика в открытом пространстве Fs. (Да, и ещё: желательно подбирать динамик с не очень высокой или низкой добротностью, средне так.)

Настройка ФИ описана выше. При необходимости последующая настройка добротности дина производится демпфированием саба звукопоглотителем (см. соседнюю статью: http://samlib.ru/m/makeew_l_a/1806.shtml).

Совет: не стОит увлекаться объёмами саба более 50-60 литров. Если вам неизвестен Vas, поройтесь в Инете, там описаны способы определения эквивалентного объёма динамиков. Есть даже несложные. Мне лень. Если вам тоже лень, делайте саб в том ящике, который имеете. Ставите в него дин, измеряете получившийся резонанс и от этого рассчитываете ФИ. ПолУчите лучшее, что можно выжать из этого ящика. Ну, ладно, так и быть, я поборол лень, держИте:

Рис. 7 – график-шпаргалка, масштаб соблюдён:

Приблизительный график увеличения резонанса НЧ динамика (Fb) в разах, при уменьшении объёма реального ящика (Vb) относительно эквивалентного объёма дина (Vas), тоже в разы. Например: если реальный объём ящика Vb в 3 раза меньше эквивалентного объёма динамика Vas, то рез. частота динамика Fs повысится в 2 раза и будет называться Fb. Добротность динамика так же возрастёт в 2 раза.

Более точно можно посчитать. Формула зависимости резонанса динамика от объёма ящика (метод изменения объёма).

Измеряем Fs и внутренний объём Vb первого попавшегося ящика. Ставим динамик в ящик (можно снаружи), измеряем Fb. Полученные цифры подставляем в формулу и находим Vas. Потом, не хватаясь за пилу и фанеру, а просто играясь цифрами и формулой, можно просчитать резонансную частоту динамика в планируемом объёме сабвуфера. Просто, как репа. Желательно, чтобы объём измерительного ящика Vb был приблизительно похож на объём будущего сабвуфера.

Расчёт размеров ФИ под заданную (рассчитанную) частоту его резонанса.

Классическая формула резонатора Гельмгольца для круглого отверстия ФИ:

Все размерности даны в системе СИ:

Ну, если в лом считать или забыли таблицу умножения можно всё необходимое найти по номограмме М.М. Эфрусси, “Громкоговорители и их применение”.

Рис. 10 – номограмма:

Рассчитав оптимальную частоту резонанса ФИ и зная “чистый” внутренний объём ящика находим по номограмме подходящую длину и площадь ФИ. Полученные результаты почти в точности соответствуют расчётам, предложенным Виноградовой Э.Л. в книге “Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками”.

РАСЧЁТ ФАЗОИНВЕРТОРА – электронный калькулятор:

В ссылке три калькулятора: по Тилю-Смоллу, по Виноградовой и по Эфрусси. При расчёте по параметрам Тиля – Смола результаты какие-то сомнительные, не внушают. А Виноградова всё списала у Эфрусси, поэтому результаты совпадают. Если ссылка ещё работает, можете сходить, если нет – не расстраивайтесь, выше приведено всё необходимое для расчетов.

Примечание: не желательно делать площадь ФИ менее 25 % площади диффузора – воздух в дыре свистеть будет.

Приведённый расчёт саба с ФИ весьма прост (особенно если понимаешь, что делаешь), но с динамиками 8-12″ вполне работает. И никаких компьютеров. Jни вам не посчитают, а заморочек полУчите выше крыши.

Купайтесь в ХОРОШИХ басах, не надо плескаться в какашках.

Екатеринбург, 03.10.2015 г.

Всё написанное выше применимо так же к колонкам с “неправильными” ФИ, что тоже не редкость.

ПРИЛОЖЕНИЕ для апологетов звука, неудержимо, но бестолково снимающих АЧХ сабвуфера. Я познакомлю вас с методом прямого измерения, который в отличие от компьютерного, не требует вычислений и даёт более достоверный результат.

Снятие АЧХ саба проводится в АБСОЛЮТОНО заглушенном помещении, вся внутренняя поверхность которого выложена матрасами, причём в два слоя. Но проще это сделать на открытом пространстве, чтобы до ближайшего гаража с розеткой было не менее 10 метров. Если динамик или ФИ направлены в пол, ставим сабвуфер на землю, на щит, если нет – садим как человека, на табуретку. Измерительный микрофон следует устанавливать сбоку от динамика и от ФИ одновременно, на примерно одинаковом расстоянии, и не ближе 1-1,5 метра от корпуса саба. В этом случае вы будете мерить совокупное звуковое давление динамика и ФИ.

Вот когда на открытом пространстве вы выровняете АЧХ саба, только после этого можно заносить его в комнату и выявлять влияние помещения на результирующую АЧХ. А до этого снятие АЧХ саба в ближнем поле и поднесение микрофона на 1 см к динамику, я считаю преждевременными. Да и вообще не нужными: вы ведь не прикладываете ухо к динамику саба и не слушаете саб “в ближнем поле” лёжа на полу? Это вам не СЧ и не ВЧ, которые измеряются и слушаются в пределах прямой видимости, это – Бас-с. Сильно сомневаюсь, что вы сможете правильно состыковать (срастить) АЧХ динамика и ФИ снятые по отдельности в ближних полях. Не получите вы истинную картину совокупного звукового давления ФИ и дина в окружающем сабвуфер пространстве, двигая графики по экрану компа, а саб по комнате.

Так что ступайте-ка ребята на свежий воздух, на травку. Оно и для музыки и для здоровья полезнее будет, т.к. измерения надо проводить в тёплую погоду, дабы подвес у дина не задубел.

Но и это не финиш. Игра продолжится, когда вы внесёте в дупелину настроенный саб в комнату и начнёте бодаться с комнатными резонансами, модами. Очень увлекательно. 🙂

В этом заключается ещё один недостаток сабвуфера с ФИ: он капризен к месту своего расположения в комнате. Небольшое смещение саба приводит к заметному изменению комнатных резонансов, тогда как сабу типа ЗЯ практически по-фигу где стоять, лишь бы симметрия звука не нарушалась.

Сабвуферы с фазоинвертором – это какое-то недоразумение, игра фантазии инженеров-акустиков, которую подхватили и развили коммерсанты от музыки. Мода такая аудиофильская: да у меня в сабе трубы ФИ, как выхлопные в крутой тачке! Даже звук похож.

Поясню. Саб с ФИ бессмысленно, а иногда и вредно подключать к ресиверу для просмотра фильмов и некоторых сортов музыки. В DVD-сигнале присутствуют частоты от 5 Гц. Вся мощь ресивера ниже частоты настройки ФИ (от 5-ти до 30-40 Гц) направлена на выблёвывание диффузора динамика на пол. Ни каких звуков в этой полосе саб не издаёт, в добавок можно покалечить динамик. Если же в ресивере или усилке саба стоит фильтр сабсоника, тогда динамик и диффузор останутся целы, но звуков от 5-ти до 30-40 Гц, саб всё равно не издаст.

Вопрос: зачем тогда городить ФИ? Разве что для поп-музыки? Но для музыки гораздо лучше саб ЗЯ, к тому же он воспроизводит частоты ниже чем ФИ и при этом не идёт вразнос. Саб ЗЯ не бубнит, у него меньше ГВЗ, прекрасные переходные характеристики, он проще в расчётах и не требует настройки. А на КПД мне все-равно, я не собираюсь экономить на громкости и качестве музона 30 Вт из розетки. Так что по всем параметрам саб типа ЗЯ лучше, чем ФИ.

НО, только при условии, что в ЗЯ стоИт хороший, качественный динамик с F резонанса 18-25 Гц, желательно с малой массой диффузора (и возможно двукратным запасом мощности для корректора Линквица).

Вот мы и подошли к сути. Китайцы такие дины делать не умеют, а европейские хорошие динамики стОят ох, не дёшево.

Вывод очевиден: в сабвуферах типа ФИ почти наверняка стоИт паршивый динамик и саб имеет все перечисленные выше недостатки. Зато он громко бУхает, дёшев для невзыскательного потребителя (а таких большинство) и на нём можно сделать прибыльный бизнес. Массовый бизнес. Сабвуфер с ФИ – дешёвка, изделие для тугоухих, скаредных или малообеспеченных.

Акустический фазоинвертор был изобретён Альбертом Турасом в 1932 году, во времена, когда не было приличных басовых динамиков, но сейчас-то зачем?

Во времена винила и живых инструментов с нижней частотой 30-40 Гц фазоинвертор был очень кстати. Но в век электронных синтезаторов и DVD-записи, когда диапазон уходит в область инфразвука, фазоинвертор, мягко говоря, устарел и неспособен воспроизводить современный диапазон частот. Сабвуфер с ФИ – это атавизм, пережиток прошлого. Я ещё раз напоминаю: фазоинвертор – это резонатор. Для прослушивания музыки акустические резонансы вещь вредная и неприятная, от них стараются избавиться всяческими способами: и демпфирование, и эквализация, и фильтры, и пр.

Моё личное предпочтение – саб ЗЯ.

Наличие ФИ может быть в некоторой степени оправдано применением в малогабаритной акустике, но это уже не Звук, и тем более не Бас. Единственное применение сабвуфера с фазоинвертором с минимальным ущербом для качества звука, это имитация взрыво- и громоподобных эффектов в кинушках и игрушках. Там высокий КПД себя оправдывает. Для музыки же ФИ неприемлем. ИМХО.

Источник

Adblock
detector