Резонансная частота сабвуфера что это?

Содержание

Домашний сабвуфер

Резонансная частота сабвуфера что это?

Домашний сабвуфер — началось все с того, что полтора года назад купил двенадцатидюймовый низкочастотный динамик с целью собрать автомобильный сабвуфер. Но времени не хватало, и динамик залежался у меня в квартире. И вот полтора года спустя, наконец, решился собрать, но не автомобильный, а активный домашний сабвуфер. В этой статье буду описывать пошаговую инструкцию по расчету и сборке сабвуферов такого типа.

1. Расчет и конструирование корпуса (ящика) сабвуфера

Для расчета корпуса сабвуфера нам понадобятся:

  • Параметры Тиля-Смолла для громкоговорителя,
  • Программа для расчета акустических оформлений JBL Speakershop

1.1.Измерение параметров Тиля-Смолла для громкоговорителя

Обычно эти параметры указываются производителем в паспорте громкоговорителя или на их сайте. Но сейчас большинство громкоговорителей, продающихся на рынках (в том числе и мой громкоговоритель), не имеют указанных этих параметров или не соответствуют им (несмотря на многочисленные попытки, мне так и не удалось найти мой динамик в интернете, а о параметрах Тиля-Смолла уже и речи не могло быть). Поэтому, чтобы изготовить домашний сабвуфер нам придется измерять все самому.

Для этого нам понадобится:

  • Компьютер или ноутбук с ХОРОШЕЙ (то есть с линейной АЧХ) звуковой картой,
  • Программный генератор звукового сигнала, использующий выход наушников звуковой карты (мне лично нравится программа NCH Tone Generator),
  • Вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ,
  • Ящик с фазоинвертором,
  • Резистор 150-220 Ом,
  • Разъемы, провода и т д……..

1.1.1. Сначала проверим линейность АЧХ звуковой карты

Существует большое количество программ, которые автоматически измеряют АЧХ в диапазоне 20-20000Гц (при подключенном состоянии выхода наушников к входу микрофона звуковой карты). Но здесь я буду описывать ручной метод измерения АЧХ в диапазоне 10-500Гц (для измерения параметров Тиля Смолла низкочастотного излучателя важен только этот диапазон).

Если под рукой не оказался вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ, не расстраивайтесь, можно использовать обычный недорогой мультиметр (Тестер). Обычно такие мультиметры измеряют переменное напряжение с точностью 0,1В а постоянное напряжение с точностью 0,1 мВ.

Чтобы измерять переменное напряжение порядка несколько мВ, нужно всего лишь поставить диодный мост перед входом мультиметра и измерять в режиме вольтметра постоянного напряжения в диапазоне до 200мВ.

Сначала подключаем вольтметр к выходу наушников (Или к правому, или к левому каналу).

Отключаем все звуковые эффекты и эквалайзеры, открываем свойства динамиков и ставим уровень громкости на 100%

Открываем программу NCH Tone Generator, нажимаем “Options”, в “Tone Interval” выбираем “Frequency”, и ставим шаг на 1Гц.

Закрываем “Options”, ставим уровень громкости на 100%, ставим начальную частоту на 10Гц и нажимаем “Play”. Кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц.

При этом смотрим на значение напряжения на вольтметре. Если максимальная разница амплитуды находится в пределах 2дБ (1,259 раза), то такая звуковая карта годится для измерения параметров динамика. У меня, например, максимальное значение составляло 624мВ, а минимальное 568мВ, 624/568=1,09859 (0,4дБ), что вполне допустимо.

Параметры Тиля-Смолла

1.1.2. Перейдем к долгожданным параметрам Тиля-Смолла. Минимум параметров, по которым можно рассчитать и сконструировать акустическое оформление (в данном случае сабвуфер) это:

  • Резонансная частота (Fs),
  • Полная электромеханическая добротность (Qts),
  • Эквивалентный объем (Vas).

Для того, чтобы создать домашний сабвуфер с более профессиональным расчетом понадобится еще больше параметров, такие как механическая добротность (Qms), электрическая добротность (Qes), чувствительность (SPL), и т д.

1.1.2.1. Определение резонансной частоты (Fs) громкоговорителя

Собираем вот такую схему.

Динамик при этом должен находиться в свободном пространстве как можно подальше от стен, пола и потолка (я повесил его с люстры). Снова открываем программу NCH Tone Generator, настаиваем громкости так, как было описано выше, ставим начальную частоту на 10Гц и начинаем плавно, шагом 1Гц увеличивать частоту.

При этом опять же смотрим на значение вольтметра, которое сначала будет возрастать, достигнет максимальной точки (Umax) на частоте собственного резонанса (Fs), и начнет уменьшаться до минимальной точки (Umin). При дальнейшем увеличении частоты напряжение будет плавно возрастать.

График зависимости напряжения (активного сопротивления динамика) от частоты сигнала имеет такой вид.

Та частота, на которой значение вольтметра максимальная, и есть приблизительная резонансная частота (при шаге 1Гц). Чтобы определить точную резонансную частоту, нужно в области приблизительной резонансной частоты менять частоту шагом уже не на 1Гц, а 0,05Гц (точность 0,05Гц). Записываем резонансную частоту (Fs), минимальное значение вольтметра (Umin), значение вольтметра на резонансной частоте (Umax) (в дальнейшем они пригодятся для расчета следующих параметров).

1.1.2.2. Определение полной электромеханической добротности (Qts) громкоговорителя

Находим UF1,F2 по следующей формуле.

Изменяя частоту, добиваемся значений вольтметра соответствующих напряжению UF1,F2. Частот будет две. Одна ниже резонансной частоты(F1), другая выше (F2).

Проверять правильность расчетов можно этой формулой.

Если разница Fs’ и Fs не превышает 1Гц, то смело можно продолжить измерения. Если нет, то надо все сделать сначала. Находим механическую добротность (Qms) по этой формуле.

Электрическую добротность (Qes) находим по этой формуле.

И наконец, определяем полную электромеханическую добротность (Qts) по этой формуле.

1.1.2.3. Определение эквивалентного объема (Vas) громкоговорителя

Для определения точного эквивалентного объема, перед тем как начнем собирать домашний сабвуфер, нам понадобится заранее изготовленный, прочный, герметичный ящик-фазоинвертор с отверстием для нашего динамика.

Объем ящика зависит от диаметра динамика, и выбирается согласно этой таблицы.

Закрепляем динамик к ящику и подключаем к схеме описанной выше (Рис.9). Опять открываем программу NCH Tone Generator, ставим начальную частоту на 10Гц и кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц. При этом смотрим на значение вольтметра, которое опять же начнет возрастать до частоты FL ,потом уменьшаться, достигнув минимальной точки на частоте настройки фазоинвертора (), снова возрастать и достичь максимальной точки на частоте FH, потом уменьшатся и снова медленно возрастать. График зависимости напряжения от частоты сигнала имеет вид двугорбого верблюда.

И наконец, находим эквивалентный объем (Vas) по этой формуле (где Vb-объем ящика с фазоинвертором).

Повторяем все наши измерения 3-5 раз и берем среднее арифметическое значение всех параметров. Например, если мы получили значения Fs соответственно 30,45Гц 30,75Гц 30,55Гц 30,6Гц 30,8Гц, то берем (30,45+30,75+30,55+30,6+30,8)/5=30,63Гц.

В результате всех моих измерений я получил следующие параметры для моего динамика:

  • Fs=30.75 Гц
  • Qts=0.365
  • Vas=112.9≈113 л

1.2.Моделирование и расчет корпуса, в который будет установлен домашний сабвуфер выполнять программой JBL Speakershop

Существует несколько вариантов акустических оформлений, из которых наиболее распространены следующие варианты.

  • Vented box-ящик с фазоинвертором,
  • Band-pass 4-го, 6-го и 8-го порядка,
  • Passive radiator-ящик с пассивным излучателем,
  • Closed box-закрытый ящик.

Тип акустического оформления выбирается исходя от параметров Тиля-Смолла громкоговорителя. Если Fs/Qts100, то исключительно в Vented box или Band-pass или Closed box. Если 50

Сначала скачиваем и устанавливаем программу JBL Speakershop. Эта программа написана для Windows XP и не работает в Windows 7. Чтобы заставить программу работать в Windows 7, нужно скачать и установить виртуальную машину Windows Virtual PC-XP Mode (скачать можно с официального сайта Microsoft), и запустить установку JBL Speakershop через нее. Открывать JBL Speakershop тоже нужно через виртуальную машину. После открывания программы видим вот такой интерфейс.

Нажимаем “Loudspeaker” и выбираем “Parameters—minimum”, в открытом окне пишем, соответственно, значение резонансной частоты (Fs), значение эквивалентного объема (Vas), значение полной электромеханической добротности (Qts) и нажимаем “Accept”.

При этом программа предложит два оптимальных (с наиболее ровной АЧХ) варианта, один в закрытом оформлении (Closed box), другой в Vented box (ящик с фазоинвертором). Нажимаем “plot”(и в области Vented box и в области Closed box) и смотрим на график АЧХ. Выбираем то оформление, АЧХ которого наиболее подходит к нашим задачам, и которое требует домашний сабвуфер.

В моем случае это Vented box, поскольку на низких частотах (20-50Гц) у Closed box спад амплитуды намного больше, чем у Vented box (Рисунок выше).

Если объем ящика в оптимальном варианте устраивает, то можно построить ящик с таким объемом и насладится звучанием сабвуфера. Если нет (при слишком больших объемах), то нужно задать свой объем (чем ближе к оптимальному объему, тем лучше) и рассчитать оптимальную частоту настройки фазоинвертора.

Для этого в области Vented box нажимаем “Custom”, в открывшемся окне пишем свой объем ящика, нажимаем “Optimum ” (при этом программа рассчитает оптимальную частоту настройки фазоинвертора, при котором АЧХ акустического оформления будет наиболее линейной) а потом “Accept”.

Нажимаем “Box” и выбираем “Vent…”, в открывшемся окне в области “Custom” пишем диаметр трубы (Dv), который будем использовать в качестве фазоинвертора. Если будем использовать два фазоинвертора, то ставим точку на “Area” и пишем суммарную площадь сечения труб.

Домашний сабвуфер, не забываем рассчитать минимальный диаметр трубы фазоинвертора по этой формуле, где Ds-диаметр динамика (от центра подвеса) (мм), Xmax-максимальный ход подвижной системы (мм), -частота настройки фазоинвертора (Гц).

Нажимаем “Accept” и в области “Custom” на строке Lv появится длина трубы фазоинвертора. Теперь, когда мы знаем внутренний объем ящика, диаметр и длину трубы фазоинвертора, то смело можно перейти к конструированию акустического оформления, однако если уж очень хочется узнать оптимальное соотношение сторон ящика то можно нажать “Box”, выбрать “Dimensions…”.

1.3.Конструирование корпуса (ящика) сабвуфера

Для получения высококачественного звучания необходимо не только правильно рассчитать, но и тщательно изготовить домашний сабвуфер, а именно корпус акустического оформления. После определения внутреннего объема ящика, длины и диаметра трубы фазоинвертора, можно смело поступить к изготовлению корпуса сабвуфера.

Материал ящика должен быть достаточно прочным и жестким. Наиболее подходящий материал для корпусов акустических оформлений большой мощности является двадцатимиллиметровый МДФ. Стены ящика крепятся друг к другу саморезами, а щели между ними намазываются герметиком или силиконом.

После изготовления ящика делаются отверстия для ручек, и приступают к отделке внешней поверхности.

Все неровности выровняются с помощью замазки или эпоксидной смолы (в замазку я добавляю немножко клея ПВА, что предотвращает появление трещин со временем и снижает уровень вибраций). После высыхания замазки поверхности нужно отшлифовать до получения идеально ровных стен.

Готовый ящик можно как покрасить, так и покрыть самоклеющейся декоративной пленкой, или просто приклеить плотную ткань. Изнутри к стенам ящика клеится звукопоглощающий материал, состоящий из ваты и марли (в моем случае я приклеил ватину). В качестве фазоинвертора можно использовать пластиковую канализационную трубу или бумажную стержень от разных рулонов, а так же готовый фазоинвертор который можно купить почти в любом музыкальном магазине.

Домашний сабвуфер состоит из двух отсеков. В первом отсеке располагается собственно громкоговоритель, а во втором вся электрическая часть (формирователь сигнала, усилитель, блок питания……). В моем случае я расположил блок сумматоров и блок фильтров в отдельном отсеке от блока усилителя мощности, блока питания и блока охлаждения. Изнутри к стенам отсека блока сумматоров и блока фильтров приклеил фольгу, которую подключил к земле (GND). Фольга предотвращает воздействие внешних полей и уменьшает уровень шумов.

Если будете использовать мои печатные платы, то эти отсеки должны иметь следующие размеры.

Читайте также  Trc выключен на rav4 что это?

2. Электрическая часть активного сабвуфера

Перейдем к электрической части активного сабвуфера. Общая схема и принцип работы устройства представляется этой схемой.

Устройство состоит из четырех блоков, собранных на отдельных печатных платах.

  • Блок сумматоров (Summators),
  • Блок фильтров (Subwoofer driver),
  • Блок усилителя мощности (Power amplifier),
  • Блок питания (Power supply) и блок охлаждения (Heatsink fun).

Сначала звуковой сигнал поступает в блок сумматоров (Summators), где происходит суммирование сигналов правого и левого каналов. Потом поступает в блок фильтров (Subwoofer driver), где идет формирование сигнала сабвуфера, что включает в себя регулятор громкости, subsonic filter (фильтр инфра низких частот), bass booster (увеличение громкости на определенной частоте) и Crossover (фильтр нижних частот). После формирования сигнал поступает в блок усилителя мощности (Power amplifier), а потом в громкоговоритель.

Источник: https://usilitelstabo.ru/domashniy-sabvufer.html

FAQ по динамикам и сабвуферам

Резонансная частота сабвуфера что это?

В последнее время стало слышно очень много вопросов про динамики и сабвуферы. Подавляющее большинство ответов можно получить на первых трех страницах любой книги, написанной профессионалами. Материал адресован в первую очередь начинающим , ленивым 😉 и сельским самодельщикам, подготовлен на основе книг И.А.Алдощиной, В.К.Иоффе, отчасти Эфрусси, журнальных публикаций в Wireless Worrld , АМ и (немного) личного опыта . HЕ использовалась информация из Интернета и ФИДОнета. Материал никоим образом не претендует на полноту освещения проблемы, а представляет собой попытку объяснить на пальцах азы акустики.

Чаще всего вопрос звучит примерно так: «нашел динамик, что с ним делать?», или «Товарищч, а говорят такие сабвуферы бывают›». Здесь мы рассмотрим только один вариант решения этой проблемы: По имеющемуся динамику сделать ящик , с оптимальными параметрами на HЧ, насколько это возможно. Этот вариант сильно отличается от задачи заводского конструктора-натянуть нижнюю частоту системы до необходимой по ТУ величины

Hужно измерить его T/S параметры. Hа основании этих данных принимать решение о виде HЧ оформления.

Минимальный набор параметров для расчета HЧ оформления, предложенный Тиллем и Смоллом.

Для этого нужно собрать схему из генератора, вольтметра, резистора и исследуемого динамика. Динамик подключается к выходу генератора с выходным напряжением несколько вольт через резистор сопротивлением порядка 1 кОм.

1. Снимаем V(F)=АЧХ сопротивления динамика в области резонанса. Динамик должен во время этого измерения находиться в свободном пространстве(вдали от отражающих поверхностей) . Hаходим сопротивление динамика на постянном токе (пригодится), записываем частоту резонанса в воздухе Fs (это та частота, на которой показания вольтметра максимальны 🙂 , показания вольтметра Uo на минимальной частоте (ну к примеру 10 Гц) и Um на частоте резонанса Fs.

2. Hаходим частоты F1 и F2, в которых кривая V(F) пересекается с уровнем V=SQRT(Vo*Vm).

3. Hаходим Qts=SQRT(F1*F2)*SQRT(Uo/Um) / (F2-F1) это полная добротность динамика, можно сказать, важнейшая величина.

4. Для нахождения Vas нужно взять небольшой закрытый яшик объема Vc, с отверстием, немного меньшим диаметра диффузора. Плотно прислонить динамик к отверстию и повторить измерения. От этих измерений понадобится резонансная частота динамика в корпусе Fc. Hаходим Vas=Vc*((Fc/Fs)2-1).

Эта методика написана в Магазине •4 за 99 год. Я ее не проверял.. Есть и другие, когда измеряются механические параметры головки, масса, гибкость и т.п.

[A]

Каждый динамик при проектировании затачивается под определенный вид акустического оформления. Чтобы узнать, подо что именно, посмотрим на добротность.

Правильнее будет сортировать головки не по добротности, а по величине Fs/Qts. Приведу по памяти, неохота формулы просчитывать.

Упругость, мясистость, сухость и др. подобные характеристики звука, издаваемого басовой колонкой, во многом определяются переходной характеристикой системы, образованной динамиком, нч оформлением и окружающей средой. Чтобы в этой системе не было выброса на импульсной характеристике, ее добротность должна быть меньше 0,7 для систем с излучением одной стороной динамика (закрытые и фазоинверторы) и 1,93 для двухсторонних систем (оформление типа экран и открытый ящик)

Заключение

Если после прочтения всего этого у Вас еще осталось желание что-то склепать самому, то можно взять в Интернете какую-нибудь програмку типа WinspeakerZ : http://www.trueaudio.com/downloads/winspkse.exe и расчитать все это самому, памятуя о том, что из Г.. конфетку не сделать . Hе следует увлекаться снижением частоты среза, ни в коем случае не нужно пытаться скомпенсировать спад АЧХ усилителем.

АЧХ может чуть чуть и выровняется, а вот звук обогатится массой гармоник и субгармоник. Hапротив , лучшие результаты, в смысле приятности для уха, можно достичь принудительно загубив на входе УМ самые низшие частоты, т.е. частоты ниже частоты среза HЧ колонки. Еще одно замечание, касающееся фазоинверторов, ошибка в настройке частоты резонанса фазоинвертора в 20% приводит к всплеску или спаду АЧХ на 3 дБ.

Да, чуть не забыл сказать про сабвуферы, которые на самом деле полосовые резонаторы. Добротность динамиков для них должна быть еще ниже. Простейший бандпасс тоже поддается расчету, но на этом моя любезность заканчивается.

Источник: https://www.qrz.ru/schemes/contribute/radioland/audio/acoustic/13.html

Резонансная частота динамика что это?

Резонансная частота сабвуфера что это?

26 Июня 2006 В. ЖБАНОВ

Радиолюбители, занимающиеся самостоятельным изготовлением громкоговорителей-фазоинверторов (далее для краткости – просто фазоинвертор), часто сталкиваются с тем, что повторенные ими конструкции не обеспечивают приведенных в описаниях технических характеристик. Происходит это из-за значительного технологического разброса параметров низкочастотных головок, поэтому каждый изготовленный громкоговоритель необходимо настроить.

При настройке фазоинверторов радиолюбители пользуются обычно той же методикой, что и при их расчете [1, 2].

В результате оказываются неучтенными имеющие место в реальной конструкции акустические потери, различие между эквивалентным и физическим объемами ящика и ряд других влияющих на точность настройки факторов.

Предлагаемая методика настройки учитывает эти факторы, поэтому ее точность значительно выше.

Настройка любого фазоинвертора сводится, как известно, к нахождению определенной комбинации значений частоты его настройки fф и выходного сопротивления усилителя Rвых при которой обеспечивается гладкая АЧХ излучения на низших звуковых частотах.

Найти эти значения можно, воспользовавшись зависимостью, существующей между параметрами фазоинвертора и закрытого ящика.

Если в фазоинверторе с гладкой АЧХ закрыть отверстие туннеля, то полная добротность системы головка – закрытый ящик окажется равной 0,6, а резонансная частота головки в таком ящике fр будет связана с частотой настройки фазоинвертора зависимостью fф=0,61… 0,65 fр.

[/su_box]

Коэффициент пропорциональности указанных величин зависит от отношения эквивалентного объема головки к полезному объему ящика, и если принять его равным 0,63, то ошибка в определении частоты fф не превысит 5 % при любых отношениях указанных объемов, встречающихся в реальных конструкциях.

Настройку фазоинвертора следует начать с определения оптимального количества размещаемого в нем звукопоглощающего материала.

Для этого, закрыв отверстие туннеля (например, фанерным кружком, смазанным по краям пластилином), подбирают такое количество материала, при котором частота fр минимальна.

Затем, закрепив поглощающий материал на стенках ящика, измеряют резонансную частоту системы головка – закрытый ящик и, пользуясь соотношением fф=0,63 fр, определяют частоту настройки фазоинвертора, а затем длину его туннеля:

где V – свободный объем ящика фазоинвертора в литрах, a S – площадь отверстия туннеля фазоинвертора в кв.см.

Обычно эквивалентный объем акустического оформления при размещении в нем оптимального количества звукопоглощающего материала оказывается больше геометрического, поэтому длину туннеля при настройке фаэоинвертора приходится уменьшать.

Для определения уточненной величины 1' в приведенную выше формулу подставляют значение частоты настройки фазоинвертора, получившееся при длине туннеля 1 и находят эквивалентный объем оформления Vэ.

Затем, заменив в той же формуле V на Vэ вычисляют уточненное значение длины туннеля.{mospagebreak}

Добротность системы головка – ящик-фазоинвертор определяют способом, принятым для систем головка – закрытый ящик [1,2], но все необходимые измерения проводят вблизи частоты высокочастотного резонанса АЧХ входного сопротивления громкоговорителя fр (см. рисунок).

[/su_box]

Для повышения точности последующих расчетов, параметры АЧХ входного сопротивления громкоговорителя следует измерять со стороны разъема для подключения его к усилителю.

В этом случае оказывается учтенным влияние активного сопротивления соединительного провода и катушки разделительного фильтра на параметры громкоговорителя.

https://www..com/watch?v=TY5inf2PObw

Вычислив акустическую добротность [3] 

если найденное значение Qп отличается от единицы не более чем на 10 %, то АЧХ фазоинвертора будет достаточно гладкой при совместной работе практически с любым транзисторным усилителем с низким выходным сопротивлением.

Если же Qп>1,1 (именно этот случай в радиолюбительской практике встречается чаще всего), то для работы с фазоинвертором следует использовать усилитель с отрицательным выходным сопротивлением.

Чтобы получить гладкую АЧХ излучения громкоговорителя,

необходимо настроить цепь обратной связи, формирующую отрицательное выходное сопротивление усилителя [4]. Для этого предварительно определяют коэффициент демпфирования Кд=Qп/Qп.

опт, который показывает, во сколько раз нужно уменьшить полную добротность системы головка – ящик-фазоинвертор, чтобы получить оптимальное демпфирование. Поскольку условие оптимального демпфирования фазоинвертора предполагает Qп.опт=1, то Кд=Qп.

Далее, подключив громкоговоритель к усилителю и подав на последний звуковой сигнал частотой fэм балансируют мост цепи обратной связи и измеряют напряжение на выходе усилителя.

Затем, перестроив генератор на частоту fр и изменяя коэффициент передачи цепи обратной связи, добиваются уменьшения напряжения на выходе усилителя в Кд раз. В результате такой настройки устанавливается именно то значение выходного сопротивления усилителя, при котором получается гладкая АЧХ излучения громкоговорителя на низших частотах.

При расчете усилителя мощности требуемое выходное сопротивление желательно определить заранее. Его рассчитывают по формуле

Приведенная выше методика без каких-либо изменений применима и для настройки громкоговорителей, в которых установлены сдвоенные или несколько однотипных головок.

Литература 

  1. Виноградова Э. Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками.- М.: Энергия, 1978
  2. Эфруссм М. Еще о расчете и изготовлении громкоговорителя.- Радио, 1984, N 10, с. 32-33.
  3. Попов П., Шоров В. Повышение качества звучания громкоговорителей.- Радио, 1983. N 6, с. 50-53.
  4. ЭМОС или отрицательное выходное сопротивление? – Радио, 1981, N 1, с. 40- 44.

(РАДИО 8-86, с.

51-52)

← О басах и корпусах (рукопись)

Источник:

Корпус Акустической Системы с фазоинвертором

 Стремление получить достаточно хорошее воспроизведение низких частот при умеренном объеме акустического оформления довольно хорошо достигается в так называемых фазоинверсных системах. Их конструкция достаточно проста. В корпусе закрытой системы делается щель или отверстие. В последнее может быть вставлена трубка

Упругость объема воздуха в оформлении резонирует на какой-то частоте с массой воздуха в отверстии или трубке. Эта частота называется резонансной частотой фазоинвертора. Таким образом, акустическая система в целом становится состоящей как бы из двух резонансных систем – громкоговорителя и оформления с отверстием.

При правильно выбранном соотношении резонансных частот этих систем воспроизведение низких частот значительно улучшается по сравнению с закрытым оформлением такого же объема. Недостатком таких систем является резкий спад звукового давления на частотах ниже резонансной.

Несмотря на очевидные преимущества акустических систем с фазоинвертором, очень часто такие системы, изготовленные даже опытными людьми, не дают ожидаемых от них результатов. Причина в том, что для получения необходимого эффекта фазоинвертор должен быть правильно рассчитан и настроен.

Разновидностью фазоинвертора являются акустические системы с пассивным излучателем. Вспомогательный низкочастотный излучатель представляет собой низкочастотную головку громкоговорителя, лишенную магнита и звуковой катушки.

Основным достоинством фазоинвертора с пассивным излучателем является возможность настройки его на требуемую частоту при меньших размерах корпуса путем изменения массы пассивного излучателя.

По сравнению с закрытым корпусом у фазоинвертора больше вариантов аппроксимации частотной характеристики. В зависимости от добротности головки Qts (и желания получить гладкую АЧХ) этих вариантов может быть три:

аппроксимация квазитретьего порядка. Наиболее часто применяется при полной добротности головки (включая сопротивление разделительных фильтров) меньше 0,383. Частота среза АС в этом случае выше собственной резонансной частоты головки. АЧХ носит гладкий характер;

аппроксимация по Баттерворту четвертого порядка. Применяется при полной добротности головки (включая сопротивление разделительных фильтров) равной 0,383. При этом частота настройки фазоинвертора совпадает с резонансной частотой головки Fs. АЧХ носит гладкий характер.

аппроксимация по Чебышеву четвертого порядка. Применяется при полной добротности головки (включая сопротивление разделительных фильтров) больше 0,383. Частота настройки фазоинвертора ниже собственной резонансной частоты головки. АЧХ носит колебательный характер с заданной неравномерностью.

Переходная характеристика для всех случаев аппроксимации носит колебательный характер. Максимум КПД достигается при значении полной добротности Qts около 0.5 и неравномерности АЧХ около 0.2 дБ.

Источник: https://himediadom.ru/obzor/prostoj-sposob-nastrojki-akusticheskoj-sistemy-s-fazoinvertorom.html

Резонансная частота: формула

Галилео Галилей, исследуя маятники и музыкальные струны, описал явление, которое впоследствии стали называть резонансом. Оно проявляется не только в акустике, но и в механике, электронике, оптике и астрофизике. Резонансный эффект имеет как положительные, так и отрицательные воздействия на колебательные системы.

Читайте также  Сигнал на приору какой лучше?

Эффект резонанса

Ярким примером механического класса резонаторов является пружинный маятник. Профессор из технологического Массачусетского института (в Америке), В. Левин, акцентирует внимание своих студентов на то, что резонанс (resonance) – это эффект, сопряжённый с увеличением амплитуды. Для демонстрации явления используется установка. Она состоит из следующих компонентов:

  • электродвигатель;
  • механизм, превращающий вращение в возвратно-поступательное движение;
  • ЛАТР – лабораторный автотрансформатор;
  • медная пружина из проволоки с набором грузиков;
  • направляющая для пружины.

Направление колебания пружины – вертикальное. Вращение вала мотора заставляет пружину совершать колебания. С помощью автотрансформатора присутствует возможность регулировать напряжение. Регулировка позволяет варьировать частоту вращения вала и колебаний маятника. При изменении частоты вращения вала амплитуда возвратно-поступательного движения остаётся неизменной.

Перед опытом замеряется удлинение медной пружины под действием грузиков (для оценки резонансной частоты пружины). Изменение скорости вращения вала заставляет амплитуду колебания конца пружины с грузом изменяться. Амплитуда увеличивается и на 1-м герце частоты становится максимальной (~30 см).

Важно! При дальнейшем увеличении скорости вращения вала амплитуда конца пружины начинает уменьшаться. Это означает, что resonance пройден. Если уменьшать напряжение, а с ним и частоту вращения двигателя, снова можно наблюдать эффект resonance колебания пружины.

Добротность пружины Q определяется как отношение амплитуды колебания пружины Aпр к амплитуде колебания вынуждающей силы Aвс. В этом случае Q = Aпр/Aвс = 30/5 = 6, где Aвс = 5.

Определение колебательного контура

Частота вращения: формула

Резонансные явления, отмеченные в электротехнике, ярко выражены в схемах колебательных контуров (КК). Подобные конструкции представляют собой элементарные системы, способные осуществлять свободные колебания электромагнитной природы. Сам КК в цепи состоит из следующих элементов:

  • конденсатора;
  • катушки индуктивности;
  • источника тока.

Внимание! Выводы элементов схемы могут соединяться друг с другом параллельно или последовательно. Все зависит от того, какого результата нужно добиться от резонанса в КК.

Подключение к цепи индуктивной катушки

Резонанс в электрической цепи

Включение в ёмкостную цепь катушки индуктивности сразу превращает её в КК. В зависимости от схемы подключения, различают два вида КК 1 класса: параллельный и последовательный.

Параллельный КК

В данной схеме конденсатор С соединён с катушкой L параллельно. Если заряженный конденсатор присоединить к катушке, то энергия, запасённая в нём, передастся ей. Через индуктивную катушку L потечёт ток, вызывая электродвижущую силу (ЭДС).

ЭДС самоиндукции L будет направлена на снижение тока в параллельной цепи. Ток, созданный этой ЭДС, и ток разряда ёмкости сначала одинаковы, а их суммарное значение равно нулю. Конденсатор передаст свою энергию Ec в катушку и полностью разрядится. Индуктивность, получив максимальную магнитную энергию EL, начнёт заряжать ёмкость напряжением уже другой полярности. Когда вся энергия из индуктивности перейдёт в ёмкость, конденсатор будет полностью заряжен. В цепи появляются колебания, такой контур называется колебательным.

К сведению. Если бы в такой цепи отсутствовали потери, то такие колебания никогда не стали затухать. На практике, продолжительность процесса зависит от потери энергии. Чем больше потери, тем меньше длительность колебаний.

Параллельное соединение C и L вызывает резонанс токов. Это значит, что токи, проходящие через C и L, выше по значению, чем ток через сам контур, в конкретное число раз. Это число носит название добротности Q. Оба тока (емкостной и индуктивный) остаются внутри цепи, потому что они находятся в противофазе, и происходит их обоюдная компенсация.

Источник: https://22am.ru/rezonansnaya-chastota-dinamika-chto-eto/

Баса много не бывает: как работает сабвуфер

Резонансная частота сабвуфера что это?

Сабвуферы давно и плотно вошли в жизнь современных меломанов. Но существует великое множество предубеждений, в отношении тех или иных конструкций сабвуферов, их необходимого количества, частотного диапазона и вообще в полезности этого изобретения для человечества.

Знатоки, эксперты и просто “очень знающие люди” часто считают предпочтительнее использование или неиспользование тех или иных технологий, иные вообще принципиально не хотят использовать отдельную НЧ-акустику, ибо не кошерно не соответствует представлениям о т.н. тру АС. Также есть люди, которые убеждены, что сабвуферов должно быть 2 (или более по количеству каналов воспроизведения), для них даже выпускают соответствующие продукты.

В этом материале мы постараемся отделить «мух» от «котлет», мифы от реальности, домыслы от существующих физических явлений, чтобы помочь нашим читателям сделать наиболее подходящий выбор. Мы постараемся обстоятельно рассказать о том, почему сабвуферы подходят почти всем, а также коснусь вопросов акустического оформления и частотного диапазона.

Каналов много — сабвуфер один

Нередко мне приходится слышать о том, что системы оснащенные сабвуферами — это “устройства для дилетантов” и ”эти жуткие бубнелки”, так как сабвуфер, как правило, один, а каналов несколько, соответственно, разделение каналов на низких частотах не происходит, что, якобы, вредит верности воспроизведения. Такие люди в большинстве своем приобретают классическую двухполосную акустику с НЧ-секциями в каждой колонке.

Естественно, разделение каналов происходит в системах с конфигурацией 2.1, 5.1, 7.1 и пр. только на средних и высоких частотах. При этом, существует ли смысл в разделении каналов в НЧ-спектре, сторонники низкочастотной многоканальности либо не знают, либо умалчивают.

Первыми, для кого не имеют смысла НЧ в стерео, должны стать любители винила. Дело в том, что технология грамзаписи в принципе не предполагает многоканальный НЧ-звук, все виниловые басы пишутся в моно, и для винила вполне естественным было бы использование одного сабвуфера и двух сателлитов. Поэтому для меня остаётся не понятным, зачем в некоторых хайэнд системах, которые позиционируются как якобы идеально адаптированные для винила, используются 2 мощных сабвуфера вместо одного.

Кроме того, психоакустические исследования демонстрируют крайне низкую восприимчивость к локализации источников на низких частотах. При частотах ниже 300 Гц, чувствительность слуха к локализации источника существенно снижается. Подавляющее большинство людей не способны определить направление с частотой ниже 150 Гц. Следовательно, для большинства стерео в НЧ практически бесполезно.

Зависимости разности интенсивности звука от угла его прихода для разных частот

Безусловно, для удовлетворения тех немногих, кто способен различать направление звука в низкочастотном спектре, созданы системы с двумя и более сабвуферами (НЧ-секциями), но таких людей крайне мало.

Совершенно логичным будет звучать вопрос, а почему при фактической невосприимчивости слуха человека к локализации низкочастотного источника 2.0 системы не потеряли актуальности. Дело в том, что многие из них (чаще полочные) строятся по двухполосной схеме и имеют НЧ/СЧ-секции, которые воспроизводят как низкие, так и средние частоты (в диапазоне значительно выше и 150 Гц и 300 Гц). Кроме того, наличие второго НЧ-драйвера увеличивает звуковое давление на НЧ, что также может оказаться полезным.

Частотный диапазон

Для классических АС, чем шире частотный диапазон, тем лучше, но это правило не действует для сабвуферов, для них лучше применить более специфический термин «оптимальный частотный диапазон». В идеале такой диапазон должен начинаться от т.н. “глубоких” 20 — 30 Гц и заканчиваться пороговой частотой, выше которой мы можем локализовать источник, т.е. 150 Гц.

Такими характеристиками обладают не все сабвуферы, среди бюджетных образцов нередко встречаются сабы с диапазоном от 80-90 до 300 Гц и выше. Более широкий диапазон говорит о том, что устройство рассчитано на более приземленного пользователя, который не будет вслушиваться в детали и заморачиваться по нюансам стереопанорамирования в НЧ-спектре.

Для астрономически дорогой хайэнд техники иногда создают сабвуферы, способные воспроизводить частоты ниже 20 Гц, которые не слышны, но можно ощутить кожей и внутренними органами, в качестве вибраций волн давления (акустический резонанс). Такие частоты практически не используются в музыке, поэтому мне неизвестно, зачем это нужно.

Акустическое оформление

От акустического оформления сабвуфера зависит большинство его свойств, таких как громкость, габариты, АЧХ и ряд особенностей в звучании. Сегодня принято использовать такие конструкции как закрытый ящик, фазоинвертор, саб с пассивным излучателем и акустический лабиринт.

Фазоинвертор

Этот тип самый распространённый, при этом с ним часто возникают проблемы. Фазоинверторный тип полюбился производителям за сравнительно высокий КПД, что также нередко подкупает пользователей. Но технически грамотные меломаны часто пишут о том, что такие сабвуферы могут вносить существенные искажения.

Не секрет, что низкие частоты в сабвуфере усиливаются за счет акустического резонанса. Саб с ФИ как раз и представляет собой вариацию на тему классического резонатора Гельмгольца. Совершенно естественно, что у резонатора существует резонансная частота. В неправильно рассчитанных, как правило, бюджетных сабвуферах эта частота может представлять собой большую проблему, так как ноты на частоте резонанса звучат значительно громче прочих. Существует правило для хорошего саба с ФИ, гласящее, что:

“Частота резонанса ФИ должна быть не более чем на 33% ниже резонанса динамика в том же корпусе с закрытым ФИ”

Правильно рассчитанный сабвуфер с фазоинвертором

Также некоторые проблемы с такими сабвуферами возникают в связи с турбулентными процессами в трубе фазоинверов. В качественных сабах эти проблемы решают при помощи специальных ухищрений, таких как конические рассекатели от Polk и нарезки в трубе фазоинвертора, устраняющей турбулентные потоки у Monitor Audio.

Как и в прочих вариантах акустического оформления для ФИ-саба важно оптимальное демпфирование

Таким образом, наиболее приемлемыми сферами применения ФИ-сабов являются кино и цирк игры.

Подробнее о распространенных ошибках при создании ФИ-сабвуферов в одной крайне полезной статье.

Закрытый ящик

Один из самых простых и самых эффективных типов акустического оформления для сабвуфера. Лишен практически всех недостатков фазоинверторного типа, равно как и его достоинств. Обладает сравнительно низким КПД, ровной АЧХ, большими габаритами и массой. Не слишком сильно искажает звук. Этот тип один из наиболее распространенных среди компаний, специализирующихся на выпуске сабвуферов. Как правило, закрытые ящики пользуются популярностью у критичных и притязательных аудиофилов.

Лабиринт

Сравнительно редкий вид акустического оформления сабвуферов, основанный на принципе резонанса. КПД — выше, чем у закрытого ящика, и сравним с фазоинверторным типом. При этом искажений значительно меньше. В связи с тем, что конструкция такого корпуса сложна при проектировании и производстве, стоимость лабиринтных сабвуферов не бывает низкой. Подробнее о лабиринтах можно узнать здесь и здесь.

Акустический лабиринт

Пассивный излучатель

Оригинальный тип акустического оформления, где установлен второй не подключенный излучатель, который работает в качестве пассивного резонатора. Такой тип оформления позволяет уменьшить габаритные размеры по сравнению с закрытым ящиком, работающим с теми же частотами. Также очевидным плюсом является отсутствие резонансных и других паразитных призвуков от фазоинвертора.

Схема работы пассивного излучателя

К недостаткам можно отнести достаточно большие потери, соответственно, более низкую чувствительность, а также то, что большая масса пассивного излучателя негативно сказывается на передаточной характеристике.

Итог

Мы ничего не имеем против классических 2.0 стерео АС, но применение сабвуфера, мне (как человеку с ушами не локализующими источники в НЧ-спектре) кажется значительно более рациональным. Искренне надеюсь, что материал окажется полезным, даст необходимые представления о некоторых критериях выбора сабвуфера. Если тема заинтересует читателей, можно будет продолжить тему сабов и особенности коммутации оных, мощность и чувствительность, особенности акустического оформления помещений, где планируется установка мощных НЧ-колонок.

Источник: https://www.pult.ru/articles/sabvufery/neskolko-slov-o-sabvuferakh-i-tom-pochemu-oni-podoydut-pochti-vsem/

Простой способ настройки акустической системы с фазоинвертором

Резонансная частота сабвуфера что это?

26 Июня 2006 В. ЖБАНОВ

Радиолюбители, занимающиеся самостоятельным изготовлением громкоговорителей-фазоинверторов (далее для краткости – просто фазоинвертор), часто сталкиваются с тем, что повторенные ими конструкции не обеспечивают приведенных в описаниях технических характеристик. Происходит это из-за значительного технологического разброса параметров низкочастотных головок, поэтому каждый изготовленный громкоговоритель необходимо настроить.

При настройке фазоинверторов радиолюбители пользуются обычно той же методикой, что и при их расчете [1, 2].

В результате оказываются неучтенными имеющие место в реальной конструкции акустические потери, различие между эквивалентным и физическим объемами ящика и ряд других влияющих на точность настройки факторов.

Предлагаемая методика настройки учитывает эти факторы, поэтому ее точность значительно выше.

Настройка любого фазоинвертора сводится, как известно, к нахождению определенной комбинации значений частоты его настройки fф и выходного сопротивления усилителя Rвых при которой обеспечивается гладкая АЧХ излучения на низших звуковых частотах.

Найти эти значения можно, воспользовавшись зависимостью, существующей между параметрами фазоинвертора и закрытого ящика.

Если в фазоинверторе с гладкой АЧХ закрыть отверстие туннеля, то полная добротность системы головка – закрытый ящик окажется равной 0,6, а резонансная частота головки в таком ящике fр будет связана с частотой настройки фазоинвертора зависимостью fф=0,61… 0,65 fр.

Читайте также  Как настроить время на брелке Старлайн а91?
[/su_box]

Коэффициент пропорциональности указанных величин зависит от отношения эквивалентного объема головки к полезному объему ящика, и если принять его равным 0,63, то ошибка в определении частоты fф не превысит 5 % при любых отношениях указанных объемов, встречающихся в реальных конструкциях.

Настройку фазоинвертора следует начать с определения оптимального количества размещаемого в нем звукопоглощающего материала.

Для этого, закрыв отверстие туннеля (например, фанерным кружком, смазанным по краям пластилином), подбирают такое количество материала, при котором частота fр минимальна.

Затем, закрепив поглощающий материал на стенках ящика, измеряют резонансную частоту системы головка – закрытый ящик и, пользуясь соотношением fф=0,63 fр, определяют частоту настройки фазоинвертора, а затем длину его туннеля:

где V – свободный объем ящика фазоинвертора в литрах, a S – площадь отверстия туннеля фазоинвертора в кв.см.

Обычно эквивалентный объем акустического оформления при размещении в нем оптимального количества звукопоглощающего материала оказывается больше геометрического, поэтому длину туннеля при настройке фаэоинвертора приходится уменьшать.

Для определения уточненной величины 1' в приведенную выше формулу подставляют значение частоты настройки фазоинвертора, получившееся при длине туннеля 1 и находят эквивалентный объем оформления Vэ.

Затем, заменив в той же формуле V на Vэ вычисляют уточненное значение длины туннеля.{mospagebreak}

Добротность системы головка – ящик-фазоинвертор определяют способом, принятым для систем головка – закрытый ящик [1,2], но все необходимые измерения проводят вблизи частоты высокочастотного резонанса АЧХ входного сопротивления громкоговорителя fр (см. рисунок).

[/su_box]

Для повышения точности последующих расчетов, параметры АЧХ входного сопротивления громкоговорителя следует измерять со стороны разъема для подключения его к усилителю.

В этом случае оказывается учтенным влияние активного сопротивления соединительного провода и катушки разделительного фильтра на параметры громкоговорителя.

https://www..com/watch?v=TY5inf2PObw

Вычислив акустическую добротность [3] 

где Uр – напряжение на частоте fр, Uэм – напряжение на частоте электромеханического резонанса fэм, f1 и f2 – частоты среза по уровню напряжения U1,2=корень(UрUэм), находят электрическую и полную добротности системы:

если найденное значение Qп отличается от единицы не более чем на 10 %, то АЧХ фазоинвертора будет достаточно гладкой при совместной работе практически с любым транзисторным усилителем с низким выходным сопротивлением.

Если же Qп>1,1 (именно этот случай в радиолюбительской практике встречается чаще всего), то для работы с фазоинвертором следует использовать усилитель с отрицательным выходным сопротивлением.

Чтобы получить гладкую АЧХ излучения громкоговорителя,

необходимо настроить цепь обратной связи, формирующую отрицательное выходное сопротивление усилителя [4]. Для этого предварительно определяют коэффициент демпфирования Кд=Qп/Qп.

опт, который показывает, во сколько раз нужно уменьшить полную добротность системы головка – ящик-фазоинвертор, чтобы получить оптимальное демпфирование. Поскольку условие оптимального демпфирования фазоинвертора предполагает Qп.опт=1, то Кд=Qп.

Далее, подключив громкоговоритель к усилителю и подав на последний звуковой сигнал частотой fэм балансируют мост цепи обратной связи и измеряют напряжение на выходе усилителя.

Затем, перестроив генератор на частоту fр и изменяя коэффициент передачи цепи обратной связи, добиваются уменьшения напряжения на выходе усилителя в Кд раз. В результате такой настройки устанавливается именно то значение выходного сопротивления усилителя, при котором получается гладкая АЧХ излучения громкоговорителя на низших частотах.

При расчете усилителя мощности требуемое выходное сопротивление желательно определить заранее. Его рассчитывают по формуле

Приведенная выше методика без каких-либо изменений применима и для настройки громкоговорителей, в которых установлены сдвоенные или несколько однотипных головок.

Сабвуферы

Резонансная частота сабвуфера что это?

Сабвуферы знакомы и любимы многими меломанами. И уж конечно невозможно представить сцену, на которой бы не был установлен саб. В данной статье постараемся разобраться, зачем нужен сабвуфер, какой именно, как его правильно установить.

Слово «сабвуфер» дословно означает «ниже низкочастотного динамика», поэтому данным термином может быть описана любая система, выполненная в отдельном корпусе и имеющая низкочастотную головку. Определим сразу, что сабвуфер представляет собой громкоговоритель, способный воспроизводить самые низкие частоты, которые может воспринимать человеческое ухо, но которые не входят в частотный диапазон широкополосных акустических систем.

Зачем нужен сабвуфер?

Спектр большинства фонограмм наиболее ярко проявляется в низких частотах слышимого диапазона, которые так важны для восприятия звука. Поэтому, если вы привыкли слушать качественные записи и предпочитаете «полноценный» звук, то сабвуфер вам просто необходим. Сабвуфер является важнейшей частью акустического оформления домашнего кинотеатра, необходим во время выступлений на сцене и особо почитаем многими любителями автомобильной акустики.

Особенности конструкции

«Официальный» диапазон слышимости для человека 20 Гц — 20 кГц, но с возрастом границы сдвигаются, и диапазон становится уже, что особо заметно в верхних частотах. Длина волны верхних частот мала, поэтому диффузоры имеют малые размеры, в связи с чем воспроизвести эти самые высокие частоты несложно и любая акустическая система легко справится с этой задачей. Конструкции среднечастотных и высокочастотных составляющих акустических систем давно и успешно отработаны, выйдя на качественный уровень воспроизведения.

Сложнее обстоит дело с достоверным воспроизведением частот в диапазоне 20 — 400 Гц, что связано с необходимостью использовать большие и тяжелые диффузоры, размер которых определяет высокую механическую жесткость, позволяющую избежать изгиба при колебаниях. Использование диффузоров больших размеров позволяет увеличить сопротивление и сжимаемость воздуха и при этом требует использования мощной катушки индуктивности, которая располагается в зазоре огромного магнита специальной формы.

Мощность, подводимая к катушке, может достигать сотен ватт, поэтому необходимо своевременно и эффективно отводить тепло от усилителя и звуковой катушки. Источник питания для такого усилителя требуется качественный и, как следствие, дорогой. Довольно остро стоят проблемы резонансов и интерференции (наложения прямых и отраженных волн), что также связано с большой длиной волны, которая сопоставима с размерами корпуса и помещения.

Таким образом, для низких частот предпочтительно разместить акустическую систему в отдельном корпусе. При этом конструкция сабвуфера довольно проста: крупный кубический (редко округлый) корпус, низкочастотная головка и мощный усилитель, способный воспроизводить частоты 20 — 500 Гц.

В отношении сабвуфера смело можно сказать: чем больше диффузор, тем мощнее бас вы получите. Диффузор располагается внутри корпуса сабвуфера, который, соответственно, тоже будет иметь внушительные размеры.

Глобально сабвуферы можно разделить на активные и пассивные. В активных имеются встроенные разделительный фильтр, усилитель мощности и низкочастотный динамик, пассивные же требую подключения отдельного усилителя.

Конструкция сабвуферов, как и технология воспроизведения, кардинально не изменялись уже более 70 лет.

Основные характеристики

1. Частотный диапазон (Гц). Одна из важнейших характеристик сабвуфера. Частотный диапазон можно разделить на несколько октав:

  • глубокие басы 20-40 Гц,

  • средние басы 40-80 Гц,

  • высокие басы 80-160 Гц.

Большинство моделей могут похвастать диапазоном 40-200 Гц, воспроизвести частоты от 20 Гц способны единичные топовые модели.

2. Частота разделения кроссовера — это частота, на которой происходит разделение спектра кроссовером. Что это означает? Например, если саб имеет частоту разделения 80 Гц, все составляющие сигнала с частотами выше этого значения будут ослаблены и поданы на основные акустические системы.

3. Максимальное звуковое давление – это максимальная громкость сабвуфера, если говорить в двух словах.

4. Чувствительность (дБ).  Чем выше чувствительность динамика, тем меньше нагружен усилитель и тем большее звуковое давление при равной мощности.

5. Диаметр НЧ-динамика. 

Конструкция корпуса сабвуфера существенно влияет на его акустические свойства. Существует три основных вида акустического оформления низкочастотной динамической головки сабвуфера, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки: закрытый, фазоинверторный и полосовой.

Закрытые сабвуферы имеют самую простую и эффективную конструкцию.

Достоинства:

  • Не дают утечки звука со стороны излучающей поверхности.

  • Обеспечивают глубокий бас

  • Имеют ровную АЧХ и малую задержку сигнала.

  • Не искажают звук.

Недостатки:

  • Сравнительно низкий КПД.

  • Громоздкие и тяжелые.

Сабвуферы фазоинверторного типа имеют отверстие, располагающееся обычно с тыльной стороны. В усилении низких частот главную роль играет акустический резонанс со своей резонансной частотой, на которой ноты звучат существенно громче остальных. Иногда это может стать проблемой, когда резонансная частота рассчитана неверно. Существует правило хорошего сабвуфера с фазоинвертором:  частота резонанса фазоинвертора должна быть не более чем на 33% ниже резонанса динамика в том же корпусе с закрытым фазоинвертором.

Достоинства:

  • Выдают более низкие басы (т.к. увеличен ход диффузора).

  • Обладают высокой громкостью, поэтому отлично подходят для больших помещений.

  • Сравнительно высокий КПД.

Недостатки:

  • Сложны в настройке.

  • Могут вносить в звук существенные искажения.

Сабвуфер с полосовым фильтром совмещает в себе свойства закрытого и фазоинверторного типа и, соответственно, их достоинства и недостатки. Его корпус разделен на две части, одна из которых — закрытый ящик, а друга — фазоинвертор. Таким образом, повышается звуковое давление, но при этом уменьшается диапазон частот.

Менее распространенным, если не сказать редким, является вид акустического оформления сабвуфера под названием «Лабиринт», который также основан на принципе акустического резонанса. Сабвуферы такого типа имеют сложную конструкцию, что удорожает их производство.

Достоинства:

  • КПД сравним с фазоинверторным типом, выше чем у закрытого.

  • Меньшие искажения по сравнению с фазоинверторным сабом.

Недостаток: высокая стоимость.

Сабвуфер с пассивным излучателем – довольно оригинальный тип акустического оформления, имеющий в своей конструкции второй излучатель, который не подключен, а работает в качестве пассивного резонатора.

Достоинства:

  • Меньшие размеры по сравнению с закрытым типом.

  • Отсутствуют резонаторные и другие посторонние звуки, как у фазоинверторных сабов.

Недостатки:

  • Большие потери мощности.

  • Низкая чувствительность.

  • Большая масса пассивного излучателя негативно сказывается на передаточной характеристике.

Расположение сабвуферов на концертной площадке

Традиционно сабвуферы располагают на полу перед сценой или даже под ней.

Такое расположение позволяет сэкономить на количестве сабвуфером, но при этом имеет существенные недостатки, рассмотренные ниже.

  • «Обрезая» нижнюю часть акустического пространства для распространении звуковой энергии, вы увеличиваете звуковое давление на передние ряды, что покажется не совсем комфортным для слушателей, сидящих близко к сцене.

  • Разница в звуковом давлении между первыми и последними рядами может достигать 26 дБ, что особо ощутимо на открытых площадках.

  • Появляется задержка (в небольшом диапазоне частот в общем спектре вблизи частоты раздела кроссовера) между сигналами, идущими от линейного массива, расположенного над сценой, и сабвуферами, расположенными под сценой. Необходимо их синхронизировать и компенсировать временную разницу между ними. Однако проблема в том, что задержка для передних и задних рядов снова будет существенно отличаться. Так на кого же ориентироваться, производя настройку?

  • Такой задержки иногда оказывается достаточно, чтобы вызвать серьезные аномалии и искажения в общей АЧХ системы, что связано с фазовыми сдвигами в сигнале.

Поэтому, руководствуясь физическими законами, логичнее расположить сабвуферы на одной высоте с линейными массивами. К сожалению, эффективность работы сабвуферов уменьшится, поэтому их количество придется увеличить, но такая конфигурация позволит предотвратить временные задержки и частотные искажения, что приведет к более гладкой АЧХ без принятия компромиссного решения относительно каких рядов слушателей настраивать всю систему. Как результат: однородная звуковая картина в области частоты среза на всей площади концертного помещения или площадки.

Выбираем сабвуфер

При выборе сабвуфера постарайтесь руководствоваться следующими факторами:

  1. Финансовые возможности. Принцип «чем дороже – тем лучше» работает, так как средства, вложенные производителем в материалы и технологии, окупятся хорошим звуком.

  2. Площадь помещения и место установки. От этих фактор можно выбирать мощность сабвуфера: чем она выше, тем лучше будет передаваться звук.

  3. Диапазон выдаваемых частот. Можно руководствоваться следующим правилом: чем ниже граница частотного диапазона и чем уже сам диапазон, тем более качественные басы можно получить. На верхнюю границу можно не обращать внимание, только при подсчете ширины диапазона.

  4. Наличие регуляторов. К основным и необходимым относятся: Уровень (Level), Частота среза (Frequence) и Фаза (Phase).

Несмотря на стандартность конструкции сабвуфера и предельно четкие задачи, выбрать его не так-то просто. В первую очередь, необходимо определиться с требованиями к сабвуферу, с типом, характеристиками и заглянуть в кошелек. Даже если увиденное вас не особо порадует, то и за небольшие деньги можно найти подходящую под ваши запросы модель.

Источник: https://pop-music.ru/articles/sabvufery/