Orice difuzor, de fapt, este un sistem oscilator. Pe baza acestui lucru, se fac aproape toate calculele parametrilor unor astfel de emițători de sunet. Una dintre cele mai importante caracteristici ale difuzoarelor moderne este factorul de calitate. Acest parametru indică, în primul rând, calitatea dispozitivelor din această varietate.
Ce caracteristică
Deci, factorul de calitate al difuzorului - care este acest indicator? Concentrându-ne pe această caracteristică, se poate determina în primul rând modul în care mișcările oscilatorii ale emițătorilor de sunet sunt amortizate. Se crede că acest indicator nu ar trebui să fie prea mare pentru capete.
Dacă factorul de calitate al difuzorului este mare și egal, de exemplu, cu 2 sau 3, atunci vibrațiile din acesta vor continua chiar și după ce forța care le-a cauzat dispare. Acest lucru, desigur, va duce la o scădere a calității sunetului. În difuzor vor începe să apară efecte de zgomot enervant.
Când factorul de calitate este scăzut (mai mic de 1), oscilațiile din dispozitiv se diminuează foarte repede. Adică membrana în dinamică dupăimpactul puternic ajunge aproape imediat la o stare stabilă. Drept urmare, dispozitivul produce un sunet mai curat și mai plăcut. În consecință, experții rareori se gândesc la cum să crească factorul de calitate al vorbitorului. Practic, atunci când proiectează sisteme acustice, maeștrii încearcă să reducă această cifră.
Definiție exactă
Factorul de calitate al difuzorului - ce este, am aflat în termeni generali. Mai exact, această caracteristică este un parametru care indică de câte ori rezervele de energie din sistemul oscilator considerat depășesc pierderile acestuia atunci când faza se schimbă cu 1 radian. Acesta este modul în care factorul de calitate poate fi definit în termeni de fizică.
Unde rezervele de energie sunt concentrate în dinamică
Atunci când pe cap este aplicat un semnal sinusoidal puternic, rezervele de energie vor fi concentrate în primul rând în arcurile întinse, oscilațiile amortizate având tendința de a readuce DIV în poziția centrală. DIV în difuzoarele moderne poate avea greutăți diferite. În consecință, arcurile din designul emițătorului de sunet sunt utilizate cu rigiditate inegală. Adică, cu cât difuzorul este mai greu, cu atât are mai multe rezerve de energie.
Pierdere de putere difuzor
Dispozitivele de acest tip sunt concepute în primul rând pentru a emite sunet care este perceput de urechea umană. Transmiterea unor astfel de vibrații către mediu este pierderea de energie a difuzorului. Cu toate acestea, eficiența boxelor moderne este de obicei foarte scăzută. Prin urmare, transmisia sunetului reprezintă doar o mică parte din consumul dispozitivului.energie. De obicei, mai puțin de 1% din toate pierderile au loc în acest fel.
Costul vibrațiilor sonore în dinamică este cel mai important indicator. La urma urmei, astfel de dispozitive sunt proiectate și fabricate pentru transmiterea sunetului. Dar totuși, mult mai multe pierderi în astfel de echipamente sunt pur mecanice. O mulțime de energie în astfel de dispozitive este cheltuită cu frecare:
- în suspensii;
- în spațiul magnetic;
- despre aer etc.
Cel mai mare consum de energie al difuzoarelor este motorul lor. Dispozitivele moderne de acest tip funcționează pe principiul generatoarelor mici care creează destul de multă rezistență.
Rata stoc/pierdere
Astfel, un difuzor cu arcuri suficient de puternice și deplasare grea va acumula multă energie. În consecință, cantitatea sa în dispozitiv va depăși semnificativ pierderile. Un astfel de difuzor poate fi considerat de în altă calitate. Oscilațiile din ea se vor descrește lent. Într-un dispozitiv ușor, cu arcuri nu deosebit de puternice, se acumulează mai puțină energie. În consecință, indicatorul raportului dintre energia disponibilă și cea consumată din acesta va fi mic. Un astfel de difuzor este considerat de calitate scăzută și, în consecință, de o calitate mai bună.
Performanță electrică și mecanică
Factorul de calitate al difuzoarelor poate fi calculat în mai multe moduri. În unele cazuri, la determinarea acestui parametru, sunt luate în considerare doar pierderile de sunet, precum și pierderile prin frecare. Folosinda unei astfel de metode de calcul se obține o cifră mecanică de merit.
Uneori doar debitele pentru rezistența motorului difuzorului sunt luate în considerare în calcule. Acest factor de calitate se numește electric. Acest indicator în dinamică are de obicei valori mici. În orice caz, factorul de calitate mecanic la emițătorii de sunet îl depășește întotdeauna pe cel electric. De obicei, un astfel de indicator în dinamică are o valoare mai mare decât unu.
Notație
La proiectarea sistemelor acustice și la efectuarea diferitelor tipuri de calcule, se folosesc următoarele denumiri:
- Qts - factor de calitate complet.
- Qms - factorul de calitate mecanic al difuzorului.
- Qes - electric.
În orice caz, factorul de calitate al difuzoarelor din formule este întotdeauna notat cu Q.
De ce poate depinde indicatorul
Difuzoarele moderne sunt considerate a fi de cea mai bună calitate dacă au un factor de calitate general (pierdere electrică și mecanică) de aproximativ 0,7 sau mai puțin. Cu toate acestea, această valoare ar trebui să caracterizeze difuzorul, ținând cont, printre altele, de designul său acustic. Trebuie avut în vedere că acesta din urmă ridică întotdeauna factorul net de calitate al dispozitivului.
De exemplu, destul de des, designul acustic al unui difuzor este o cutie închisă. În acest caz, la elasticitatea arcului se adaugă elasticitatea aerului din spațiul închis. Adică vor exista mai multe rezerve de energie în dinamica astfel concepută. Factorul de calitate va crește șicând utilizați un inversor de fază, un claxon etc.
Astfel, designul acustic ar trebui să fie întotdeauna luat în considerare atunci când alegeți un difuzor. Factorul de calitate pură al dispozitivului achiziționat ar trebui, în orice caz, să fie egal sau mai mic de 0,7. Acest lucru vă va permite să creați un sistem de difuzoare cu sunet de în altă calitate.
Se crede, de exemplu, că factorul de calitate al unui difuzor pentru o cutie închisă ar trebui să fie de aproximativ 0,5-0,6. Acest lucru necesită numere și mai mici, deoarece poate conduce foarte greu difuzoarele.
Ce afectează factorul de calitate al difuzorului
Influențează Q în sistemele acustice în primul rând asupra răspunsului în frecvență și asupra răspunsului la impuls al difuzoarelor. Adică, acest indicator determină în mare măsură caracteristicile sunetului difuzoarelor. Cu un factor de calitate de 0,5, de exemplu, se poate obține cel mai bun răspuns la impuls. Cu un indicator de 0,707, se obține un răspuns uniform în frecvență. De asemenea la:
- Factor Q 0, 5-0, 6 difuzoare produc un bas audiofil;
- indicatoare 0, 85-0, 9 basul devine elastic și în relief;
- cu un factor de calitate de 1, 0, în tăietură apare o „cocoașă” cu o amplitudine de 1,5 dB, percepută de urechea umană ca un sunet de mușcătură.
Pe măsură ce Q crește și mai mult, „cocoașul” din sunet crește și zgomote caracteristice încep să emane din difuzoare.
Teorie și practică
Ce afectează, prin urmare, factorul de calitate al difuzoruluilesne de înțeles. După cum am aflat, atunci când utilizați designul acustic, acest indicator ar trebui să fie destul de scăzut. Așa funcționează în teorie. Cu toate acestea, în practică, difuzoarele de calitate scăzută sunt, din păcate, destul de rare. Chiar și, de exemplu, când se utilizează un inversor de fază, care, după cum am descoperit, necesită un indicator de 0,5-0,6, sunt adesea folosite capete cu un indicator peste unul.
Orice dispozitiv care emite sunet are propria frecvență de rezonanță. Și prin ea membranele, după semnale ascuțite, ajung la o stare de echilibru. În multe cazuri, cu un factor de în altă calitate, difuzorul nici măcar nu va prelungi sau nu va termina de redat nicio notă. Când influența externă se oprește, va începe pur și simplu să bâzâie neplăcut. Așa se comportă difuzoarele de computer ieftine la o anumită frecvență, de exemplu.
Factorul de calitate scăzută al difuzoarelor este cel mai adesea foarte bun pentru sistemul de difuzoare. Cu toate acestea, în vremea noastră, din păcate, chiar și dispozitivele de transmitere a sunetului relativ scumpe pot fi destul de de în altă calitate. De exemplu, în echipamentele vândute într-un magazin la un preț de aproximativ 5-6 mii de ruble, emițătorii de sunet sunt adesea complet nepotriviți pentru acest indicator. De obicei, o au prea mare.
Cu toate acestea, difuzoarele scumpe cu un factor de în altă calitate produc adesea un sunet destul de de în altă calitate. Ideea aici constă în primul rând în faptul că astfel de dispozitive au, de obicei, și o frecvență de rezonanță destul de scăzută. În această condiție, zgomotul nu este perceput deosebit de bine.urechea umană antrenată acustic, nu ca „interferență” enervantă, ci pur și simplu ca un sunet foarte puternic. O astfel de „murdărie” devine deosebit de imperceptibilă atunci când ascultați muzică simplă, de exemplu, muzică pop modernă. Adică, zumzetul trece în acest caz prin frecvența „corectă”.
Ce mai depinde de
Design are astfel o mare influență asupra factorului de calitate al difuzorului. De asemenea, acest indicator pentru astfel de echipamente depinde de:
- Puterea motorului lui. Cu cât această caracteristică este mai mare, cu atât factorul de calitate al capului este mai scăzut.
- Mase de mișcare. Odată cu creșterea acestui indicator, eforturile motorului în dispozitivul de transmitere a sunetului devin mai puțin vizibile. Pierderile prin frecare cresc ca urmare. Ca urmare a tuturor acestora, factorul de calitate al dispozitivului crește.
- Diametrul firului. În cazul în care firele din difuzor oferă o rezistență mare, factorul de calitate electrică al dispozitivului va crește. Într-adevăr, în acest caz, sarcina pe difuzor, care este un fel de generator, scade.
Cum se măsoară factorul de calitate: formule
În casă, această setare a difuzorului este adesea calculată folosind un milivoltmetru AC simplu. De asemenea, pentru această procedură, sunt pregătite o placă și un rezistor de 1000 Ohm pentru a stabiliza curentul prin difuzor. În plus, atunci când utilizați această tehnică, veți avea nevoie de un generator de software de la un computer și un amplificator de putere (pentru a furniza un semnal difuzorului). Procedura de măsurare a factorului de calitate utilizând astfel de echipamente se realizează după cum urmează:
- difuzorul este suspendat în stare liberă, de exemplu, pe o frânghie;
- adunarea schemei.
Înainte de asamblarea circuitului, se construiește un grafic, unde tensiunea în milivolți (100, 200, 300) este reprezentată de-a lungul axei y. În același timp, frecvența este indicată pe x (10, 20, 30 … 140 etc.). Apoi, ei asamblează un circuit în care semnalul de la amplificator este transmis la rezistor și apoi merge la difuzor.
Pasul următor:
- includeți un milivoltmetru în circuit la punctele a și c și setați tensiunea la 10-20 V la o frecvență de 500-1000 herți;
- conectați un voltmetru la punctele din și c, prin reglarea generatorului, găsiți frecvența la care valorile volților sunt maxime (Fs);
- schimbați frecvența în sus în raport cu Fs și găsiți puncte în care citirile voltmetrului sunt mult mai mici decât Fs și constante (Um).
Măsurând tensiunea la o anumită frecvență a difuzorului, construiți graficul corespunzător. Următorul pas este să găsiți valoarea medie dintre tensiunea minimă și cea maximă. În acest caz, se utilizează formula U1/2=√UmaxUmin. Valoarea rezultată sub forma unei linii orizontale este transferată pe grafic și se găsesc punctele de intersecție cu liniile raportului F1 și F2 (cu indicatorii de frecvență corespunzători).
În continuare, găsiți factorul de calitate acustică cu formula Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, unde Fs este valoarea frecvenței la valorile maxime ale milivoltmetrului. Apoi puteți găsi factorul de calitate electrică:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
După aceea, se calculează factorul de calitate total al difuzorului:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Următorul pas este să construiți un grafic pentru al doilea difuzor și să faceți aceleași calcule.
Ce alți parametri pot fi măsurați
Ce este - factorul de calitate al difuzoarelor, am aflat. Acest indicator este de obicei determinat la alegerea celui mai potrivit design, proiectarea sistemelor acustice. Cu toate acestea, pentru ca difuzoarele să transmită ulterior sunetul de cea mai în altă calitate, calculele în acest caz trebuie făcute în funcție de alți indicatori.
La alegerea unui design acustic, sunt întotdeauna luați în considerare așa-numiții parametri Thiel-Small. Una dintre aceste caracteristici este tocmai factorul de calitate, notat, după cum am aflat, Qts. De asemenea, atunci când alegeți designul acustic, astfel de indicatori ai vehiculului ca:
- frecvența de rezonanță Fs;
- Vas elasticitatea suspensiei difuzoarelor.
Pe lângă cele trei caracteristici principale, atunci când calculează proiectarea sistemelor acustice, specialiștii pot folosi parametri precum:
- zona și diametrul difuzorului;
- inductanță;
- sensibilitate;
- impedanță;
- putere maximă;
- masa sistemului mobil;
- putere motor;
- rezistență mecanică;
- duritate relativă etc.
Se crede că majoritateaaceste caracteristici pot fi măsurate cu ușurință acasă, cu instrumente de măsurare nu deosebit de sofisticate.
Frecvența de rezonanță
Difuzorul, după cum am aflat, este un sistem oscilator. Fiind lăsat singur, difuzorul său oscilează cu o anumită frecvență atunci când este expus acestuia. Adică, se comportă aproape în același mod ca o coardă după o lovitură sau, de exemplu, un clopoțel după o lovitură.
Se crede că frecvența de rezonanță poate fi:
- pentru capete subwoofer neinstalate în dulap - 20-50 Hz;
- Difuzoare Mitbass - 50-120Hz;
- tweetere - 1000-2000 Hz;
- difuzor mediu - 100-200 Hz;
- dom - 400-800 Hz.
Puteți măsura frecvența de rezonanță a unui difuzor, de exemplu, conducând un semnal generator de sunet prin acesta (prin conectarea unui rezistor în serie cu acesta) sau prin orice alte metode similare. Acest indicator este determinat de impedanța de vârf a dispozitivului.
Scor Vas
Acest parametru pentru difuzoare poate fi măsurat prin două metode:
- masă suplimentară;
- volum suplimentar.
În primul caz, măsurătorile se fac folosind un fel de greutăți (10 grame pe inch de diametrul difuzorului). Pot fi, de exemplu, greutăți de la cântare de farmacie sau monede vechi, a căror denumire corespunde greutății lor. Difuzorul este încărcat cu astfel de obiecte și se măsoară frecvența acestuia. Mai departefaceți calculele necesare folosind formulele.
La utilizarea metodei volumului suplimentar, emițătorul de sunet este fixat ermetic într-o cutie specială de măsurare cu magnet în exterior. În continuare, se măsoară frecvența de rezonanță și se calculează factorii de calitate electrici și mecanici ai difuzorului, precum și totalul. Apoi, ținând cont de datele obținute, formula determină Vas.
Se crede că cu cât Vas mai mic, ceteris paribus, cu atât designul mai compact poate fi folosit pentru difuzor. De obicei, valori mici ale acestui parametru la aceeași frecvență de rezonanță sunt rezultatul unei combinații între un sistem greu de mișcare și o suspensie rigidă.
Metode pentru măsurarea parametrilor suplimentari
După cum sa menționat deja, pe lângă cele trei caracteristici principale ale vehiculului, în proiectarea sistemelor acustice pot fi utilizați și alți indicatori. De exemplu, rezistența înfășurării capului la curentul continuu Re este măsurată la o frecvență apropiată de 0 Hz sau pur și simplu folosind un ohmmetru.
Zona difuzorului Sd sau, cum se mai numește și suprafața radiantă efectivă, coincide cu cea constructivă la frecvențe joase. Acest parametru este găsit folosind formula simplă Sd=nR2. În acest caz, jumătate din distanța de la mijlocul suspensiei de cauciuc de-a lungul lățimii de la o parte la mijlocul opusului este luată ca rază. Acest lucru se datorează în primul rând faptului că jumătate din lățimea suspensiei este și o suprafață radiantă.
Ce trebuie să știți
Măsurarea corectă a parametrilor vehiculului, inclusiv a factorului de calitate, la proiectarea sistemelor acustice este foarte importantă. A evitaerori mari, difuzorul trebuie să fie „întins” înainte de a efectua măsurători. Cert este că pentru dispozitivele de acest tip care sunt noi sau nu au fost folosite de ceva timp, parametrii vehiculului pot diferi semnificativ de indicatorii utilizați înainte de începerea calculelor echipamentelor.
Puteți „frământa” difuzoarele înainte de măsurători, de exemplu, cu semnale sinusoidale, doar muzică, zgomot alb și roz, discuri de testare. În același timp, procedura pentru o astfel de pregătire a dispozitivului ar trebui, potrivit experților, timp de cel puțin o zi.
Tipuri de design acustic
Cele mai populare tipuri de boxe de difuzoare în acest moment sunt casetele închise și reflexele de bas. Primul tip de design este considerat cel mai simplu. Din punct de vedere structural, o cutie închisă este o cutie de 6 pereți. Avantajele unui astfel de design sunt, în primul rând, compactitatea, ușurința de asamblare, caracteristicile impulsive bune, basul rapid și clar. Dezavantajul cutiilor închise este considerat a fi un nivel scăzut de eficiență. Acest design nu este potrivit pentru crearea unei presiuni sonore ridicate. Cutiile închise sunt de obicei folosite pentru a asculta muzică jazz, rock, club.
Invertoarele de fază sunt un tip de design destul de complex. De obicei sunt fabricate din plastic. În același timp, invertoarele de fază au o eficiență ridicată și, de asemenea, permit difuzorului să se răcească rapid. De asemenea, acest design poate fi reconfigurat cu ușurință dacă este necesar.
Uneori un deschisdesign acustic. În acest caz, peretele din spate al suprafeței care emite sunet a difuzorului nu este separat de față. Cel mai adesea, o cutie deschisă este o cutie care nu are un perete din spate (sau are multe găuri în ea).
Designul cornului pentru capete este cel mai des folosit în combinație cu alte tipuri. Cu toate acestea, în unele cazuri, astfel de modele pot fi 100% originale. Astfel de sisteme sunt utilizate, de exemplu, pentru difuzoarele cu Q scăzut. Designul acustic de acest tip are o mulțime de avantaje. Principalul său avantaj este volumul mare. În același timp, dezavantajele acestui design includ imposibilitatea obținerii unui răspuns uniform în frecvență, volum scăzut al sunetului etc.
Calitate și design difuzor
Se crede că capete cu Fs/Qts>50 ar trebui folosite în carcase închise, Fs/Qts>85 - cu invertoare de fază, Fs/Qts>105 - cu rezonatoare bandpass, Fs/Qts>30 - cu ecrane deschise.
Puteți alege designul acustic pentru difuzoare, așa cum sa menționat deja, și pur și simplu prin factorul lor de calitate. De exemplu, capete cu Qts> 1, 2 sunt cel mai des folosite pentru cutiile deschise. Factorul de calitate optim pentru ei este 2, 4. Difuzoarele cu Qts<0, 8-1, 0 sunt proiectate pentru cutii închise. În acest caz, indicatorul optim, după cum am aflat mai devreme, este 0,5-0,6.
Factorul de calitate al difuzoarelor pentru un invertor de fază ar trebui să fie: Qts<0, 6. Optimul în acest caz va fi 0,4. Dispozitivele cu Qts<0.4 sunt potrivite pentrupiese bucale.
Cum se schimbă factorul de calitate, se reduce sau se mărește
Uneori, pentru ca echipamentele de transmisie a sunetului să funcționeze mai bine, acest parametru trebuie mărit sau micșorat. Destul de des, maeștrii, de exemplu, sunt interesați de cum să reducă factorul de calitate al unui difuzor. Această sarcină poate fi de fapt foarte dificilă. Pentru a reduce factorul de calitate al difuzorului, este de obicei necesară modificarea radicală a motorului acestuia. Și aceasta, desigur, este o procedură destul de complicată și, în majoritatea cazurilor, nu foarte justificată.
Unii experți notează faptul că puteți reduce factorul de calitate al difuzoarelor prin lipirea unui magnet. Cu toate acestea, în acest caz, indicatorul său se va modifica cu cel mult 5-10%. În plus, această metodă este potrivită numai atunci când magnetul propriu al difuzorului este foarte slab.
De asemenea, răspunsul la întrebarea cum să scadă factorul de calitate al difuzorului, pot exista și alte tehnologii. De exemplu, acest lucru se poate face prin:
- folosind rezonatoare;
- impregnare cu difuzor;
- sectoare de tăiere, de exemplu, conform metodei Ephrussi.
Răspunsul la întrebarea cum să creșteți factorul de calitate al difuzorului este destul de simplu. Pentru a face acest lucru, așa cum am aflat deja mai sus, de obicei trebuie doar să creșteți masa mișcării dispozitivului.
