Акустическое короткое замыкание в громкоговорителе и его преодоление

В громкоговорителе при колебаниях диффузора головки электродинамического типа его фронтальная и тыльная поверхности приводят в движение воздух, создавая попеременно его сжатие и разрежение. Таким образом, когда с одной стороны диффузора давление возрастает, то с другой стороны, наоборот, уменьшается. На низких частотах, если динамическая головка не имеет акустического оформления (в свободном пространстве), из-за дифракции звуковых волн происходит процесс акустического короткого замыкания и результирующее звуковое давление в окружающем пространстве сильно ослабляется.

Для исключения этого вредного явления динамическую головку помещают в акустический экран, устраняющий компенсирующее действие противофазных колебаний сжатия-разряжения. Основные конструкции таких экранов и их особенности описаны в [1—3]. Напомним кратко эти известные варианты.

Щит, размеры которого должны быть достаточно большими и, по крайней мере, соизмеримы с длиной акустической волны на самой низкой воспроизводимой частоте. На низших частотах (десятки герц) размеры щита велики — несколько метров, что для практических конструкций неприемлемо.

Ящик с открытой задней стенкой представляет собой "свернутый" щит. Такое акустическое оформление громкоговорителя широко применялось в 30—60-х годах минувшего столетия, когда требования к полосе воспроизводимых звуковых колебаний были невелики.

Ящик с лабиринтом, длина которого равна половине длины волны на низких частотах [1], по конструкции и технологии изготовления неоправданно сложен и поэтому практически не распространен.

Рупор, представляющий собой расходящийся волновод, также используется для увеличения звуковой отдачи. На низких же частотах размеры рупора слишком велики.

Закрытый ящик, обычно заполненный звукопоглощающим материалом во избежание стоячих и других волн. При этом акустическая энергия, излучаемая тыльной поверхностью диффузора, рассеивается внутри ящика.

Закрытый ящик с фазоинвертором — ныне один из популярных типов акустического оформления, предложенного еще в 1930 г. Фазоинвертор представляет собой трубу или отверстие, выполненное в ящике. Фазоинвертор работает в очень узкой полосе частот, а при достаточно широком спектре сигналов низких частот происходит затягивание переходных процессов в виде "окрашивания" звуков басового регистра. Вследствие этого различные по тембру музыкальные инструменты звучат весьма сходно, т. е. Фазоинвертор фактически искажает реальные звучания. Как и в предыдущем варианте, примерно половина акустической мощности теряется в ящике. Отсутствие другого эффективного акустического оформления заставляет разработчиков акустических систем (АС) использовать это техническое решение [2, 3].

Преодоление акустического короткого замыкания в АС при создании простого и энергетически эффективного акустического оформления громкоговорителей, действующего в широкой полосе звуковых частот практически без звуковых потерь, является в настоящее время важной и нерешенной проблемой [2, 4].

Описываемые в статье технические решения, исключающие акустическое короткое замыкание, позволяют использовать озвучиваемое помещение для повышения эффективности работы АС на низких частотах. При этом снижаются требования к конструкции акустического оформления ввиду исключения в ящике стоячих волн, поскольку звуковая энергия тыльного излучения головки выходит из ящика в пространство, озвучивая его. В этих конструкциях уменьшается или вовсе исчезает влияние упругости воздуха, ограниченного объемом ящика, и возрастание резонансной частоты громкоговорителя.

Звуковая энергия в твердых материалах распространяется в виде потока, причем ортогональное по отношению к оси излучения распространение намного меньше (до -30 дБ), чем по оси излучения [5]. В воздушной среде тоже действуют принципы векторного сложения колебательной скорости вне зависимости от частоты и фазы суммируемых потоков звуковых колебаний. Из теории колебаний [6] известно также, что два гармонических колебания, имеющих одинаковую частоту и произвольную фазу между собой и распространяющихся взаимно перпендикулярно, не взаимодействуют между собой. В ближней зоне излучателей оказываются важными соотношения колебательной скорости и скорости распространения, а также длины волны а и диаметра излучателя d (отверстия излучения). Разделение звуковых потоков прямого и обратного излучения головки и перевод их в ортогональные относительно друг друга потоки позволяет устранить акустическое короткое замыкание излучателя.

Комментарии 

Misha

19.09.2006 22:22 #

0

Уважаемый автор,если я вас правильно понял,то ваша конструкция АС интересна еще и тем,
что не требует точной настройки ящика?если это так,то не могли бы вы рассказать(исхо дя из опыта)на что нужно обращать особое внимание при изготовлении АС.К примеру есть головки типа'4А-28',которые временно установленны в корпуса'электроника 25АС-227'+tweeter'SONY'5w,8ом. Оправданно ли будет строить под них ящик вашей конструкции? Как они звучат под Jazz,Classica,R ock?
зы:кажется это напоминает вашу АС?

http://www.classicaudio.ru/images/articles/ger_audiovector.jpg

http://www.classicaudio.ru/static.php?type=articles_germany

Спасибо Ответить

PaLyCH

20.09.2006 10:01 #

0

К сожалению автора я не знаю. Я взял статью из журнала 'Радио'. Поэтому по поводу звучания я ни чего не могу скзать. Хотя сам бы с удовольствием оценил на сколько хорошо данный тип звукого оформления. Лично я знаисаюсь в основном акустикой с оформлением типа фазоинвертор. А статей по рупорным и TQWT очень мало на русском языке. Если у вас етсь пару статей, то я бы с удовльствием добавил на свой сайт с ссылкой на ваш. Ответить

Svarshik

20.09.2006 21:49 #

+1

Вот несколько интересных ссылок:

http://www.vegalab.ru/index.php?option=content&task=view&id=176&Itemid=56&limit=1&limitstart=1

http://www.vegalab.ru/index2.php?option=com_content&task=view&id=174&Itemid=56&pop=1&page=0

http://audioportal.ru/acoustics/p2_articleid/25

http://www.classicaudio.ru/static.php?type=articles_leather

Еще есть статья'Пример проектирования TQWT'откуда не помню(не пью,
не курю ;-)),могу выложить если надо. Ответить

PaLyCH

21.09.2006 10:01 #

0

Давай. Высылай. С удовольствием выложу Ответить

Svarshik

21.09.2006 13:22 #

0

вот еще бы знать куда выкладывать.... Ответить

PaLyCH

21.09.2006 13:56 #

0

Два варианта:
1) Могу сделать автором, и тогда сможешь сам выкладывать статьи
2) Выслать мне на почту тексты и картинки. И я сам выложу на сайт с ссылкой Ответить

Svarshik

21.09.2006 17:01 #

0

лучше на email.высылай мне свой email,
а я тебе всякости-интересности.
сайт очень хороший,но как-то безлюдно
тут у тебя.а нельзя прямо со статей
ссылочку на форум с обсуждениями,по -
моему удобно. Ответить

PaLyCH

21.09.2006 17:09 #

0

Для этого и коментарии я сделал для каждой статьи. ПО поводу ссылки на форум буду езе работать. Сайт у меня работате с начала июня. Еще не успел народ прижитьяс. Но не чего, приживемся. Пиши на piyandex.ru Ответить

Svarshik

21.09.2006 17:38 #

0

уже отправил,зацени .
а сайт интересный-так держать!(как?) Ответить

PaLyCH

21.09.2006 17:46 #

0

ВОт как раз таких статей и не хватало. Спасибо огромное. Выложу на выходных. Ссылку гарантирую Ответить

Eugen Komissarov

14.02.2007 00:37 #

0

Забавно. Мой опыт построения рупорных систем полностью подтверждает изложенное в статье. За последние шесть-семь лет я сделал четыре конструкции рупорных АС (бэк лоад так называемый) на разных динамиках, и во всех них применил выход рупора, перпендикулян
рный или близко к перпендикулярно у оси излучения передней стороны диффузора. Такие АС обладают наилучшим звуком. И, действительно, акустическое КЗ отсутствует, в диапазоне сложения переднего излучения с задним АЧХ получается ровной, без обычных для НЧ-рупоров "Змеек".

Благодарю автора статьи за раскрытие "тайн" подобных констукций.

Вот фото моей последней АС:
http://www.mith2.nm.ru/voronej2.jpg

С уважением, Евгений Комиссаров, Москва. Ответить

VVF

14.02.2007 09:25 #

0

Некий гибрид фазоинвертора и рупора + поворот на 90 градусов с присущими им недостатками.
При типичном КПД динамиков около процента борьба с мощностью усилителей выглядит странно. Ответить

Обновить список комментариев

Добавить комментарий

Имя (обязательное)

E-Mail (обязательное)

Сайт

Отправить

Отменить