Jebkurš skaļrunis patiesībā ir svārstību sistēma. Pamatojoties uz to, tiek veikti gandrīz visi šādu skaņas izstarotāju parametru aprēķini. Viena no svarīgākajām mūsdienu skaļruņu īpašībām ir kvalitātes faktors. Šis parametrs, pirmkārt, norāda uz šīs šķirnes ierīču kvalitāti.
Kāda funkcija
Tātad, skaļruņa kvalitātes faktors - kāds ir šis rādītājs? Koncentrējoties uz šo raksturlielumu, vispirms var noteikt, kā tiek slāpētas skaņas emitētāju svārstību kustības. Tiek uzskatīts, ka šis rādītājs nedrīkst būt pārāk liels galvām.
Ja skaļruņa kvalitātes koeficients ir augsts un vienāds, piemēram, ar 2 vai 3, tad vibrācijas tajā turpināsies arī pēc tam, kad izzudīs spēks, kas tās izraisījis. Tas, protams, novedīs pie skaņas kvalitātes samazināšanās. Skaļrunī sāks parādīties kaitinoši trokšņu efekti.
Kad kvalitātes koeficients ir zems (mazāks par 1), ierīces svārstības ļoti ātri samazinās. Tas ir, membrāna dinamikā pēcasa ietekme gandrīz nekavējoties nonāk stabilā stāvoklī. Rezultātā ierīce rada tīrāku un patīkamāku skaņu. Attiecīgi eksperti reti domā par to, kā palielināt skaļruņa kvalitātes faktoru. Būtībā, projektējot akustiskās sistēmas, meistari cenšas šo skaitli padarīt zemāku.
Precīza definīcija
Skaļruņa kvalitātes faktors - kas tas ir, noskaidrojām vispārīgi. Precīzāk, šis raksturlielums ir parametrs, kas norāda, cik reižu enerģijas rezerves aplūkotajā svārstību sistēmā pārsniedz tās zudumus, kad fāze mainās par 1 radiānu. Šādi kvalitātes faktoru var definēt fizikas izteiksmē.
Kur enerģijas rezerves koncentrējas dinamikā
Kad galvai tiek piemērots spēcīgs sinusoidāls signāls, enerģijas rezerves galvenokārt tiks koncentrētas izstieptajās atsperēs, un slāpētām svārstībām ir tendence atgriezt DIV centrālajā pozīcijā. DIV mūsdienu skaļruņos var būt dažāds svars. Attiecīgi skaņas izstarotāja konstrukcijā esošās atsperes tiek izmantotas ar nevienlīdzīgu stingrību. Tas ir, jo smagāks skaļrunis, jo vairāk tam ir enerģijas rezerves.
Skaļruņa jaudas zudums
Šāda veida ierīces galvenokārt ir paredzētas cilvēka auss uztveramās skaņas izstarošanai. Šādu vibrāciju pārnešana uz vidi ir skaļruņa enerģijas zudums. Tomēr mūsdienu skaļruņu efektivitāte parasti ir ļoti zema. Tāpēc skaņas pārraide veido tikai nelielu daļu no ierīces patēriņa.enerģiju. Parasti mazāk nekā 1% no visiem zaudējumiem rodas šādā veidā.
Skaņas vibrāciju izmaksas dinamikā ir vissvarīgākais rādītājs. Galu galā šādas ierīces ir paredzētas un ražotas skaņas pārraidīšanai. Bet tomēr daudz vairāk zaudējumu šādās iekārtās ir tīri mehāniski. Daudz enerģijas šādās ierīcēs tiek tērēta berzei:
- apturējumā;
- magnētiskajā spraugā;
- par gaisu utt.
Lielākais skaļruņu enerģijas patēriņš ir to motorā. Mūsdienu šāda veida ierīces darbojas pēc mazu ģeneratoru principa, kas rada diezgan lielu pretestību.
Krājumu un zaudējumu attiecība
Tādējādi skaļrunis ar pietiekami spēcīgām atsperēm un lielu nobīdi uzkrās daudz enerģijas. Attiecīgi tā daudzums ierīcē ievērojami pārsniegs zaudējumus. Šādu skaļruni var uzskatīt par kvalitatīvu. Svārstības tajā lēnām samazināsies. Vieglā ierīcē ar ne īpaši jaudīgām atsperēm tiek uzkrāts mazāk enerģijas. Attiecīgi tajā pieejamās un patērētās enerģijas attiecības rādītājs būs mazs. Šāds skaļrunis tiek uzskatīts par zemas kvalitātes un attiecīgi labākas kvalitātes.
Elektriskā un mehāniskā veiktspēja
Skaļruņu kvalitātes koeficientu var aprēķināt vairākos veidos. Dažos gadījumos, nosakot šo parametru, tiek ņemti vērā tikai skaņas zudumi, kā arī berzes zudumi. Izmantojotno šādas aprēķina metodes iegūst mehānisku nopelnu skaitli.
Dažreiz aprēķinos tiek ņemti vērā tikai skaļruņa motora pretestības plūsmas ātrumi. Šo kvalitātes faktoru sauc par elektrisko. Šim rādītājam dinamikā parasti ir mazas vērtības. Jebkurā gadījumā skaņas izstarotāju mehāniskais kvalitātes koeficients vienmēr pārsniedz elektrisko. Parasti šādam rādītājam dinamikā ir vērtība, kas lielāka par vienu.
Apzīmējums
Projektējot akustiskās sistēmas un veicot dažāda veida aprēķinus, tiek izmantoti šādi apzīmējumi:
- Qts - pilns kvalitātes faktors.
- Qms - skaļruņa mehāniskās kvalitātes faktors.
-
Qes - elektrisks.
Jebkurā gadījumā skaļruņu kvalitātes koeficients formulās vienmēr ir apzīmēts kā Q.
No kā indikators var būt atkarīgs
Mūsdienu skaļruņi tiek uzskatīti par vislabākās kvalitātes, ja to kopējais kvalitātes koeficients (elektriskais un mehāniskais zudums) ir aptuveni 0,7 vai mazāks. Tomēr šai vērtībai vajadzētu raksturot skaļruni, cita starpā ņemot vērā tā akustisko dizainu. Jāpatur prātā, ka pēdējais vienmēr paaugstina ierīces neto kvalitātes koeficientu.
Piemēram, diezgan bieži skaļruņa akustiskais dizains ir slēgta kaste. Šajā gadījumā atsperes elastībai tiek pievienota gaisa elastība slēgtajā telpā. Tas ir, šādi veidotā dinamikā būs vairāk enerģijas rezervju. Kvalitātes faktors palielināsies unizmantojot fāzes invertoru, skaņas signālu utt.
Tādējādi, izvēloties skaļruni, vienmēr jāņem vērā akustiskais dizains. Iegādātās ierīces tīrās kvalitātes koeficientam jebkurā gadījumā jābūt vienādam vai mazākam par 0,7. Tas ļaus jums izveidot skaļruņu sistēmu ar augstas kvalitātes skaņu.
Tiek uzskatīts, ka, piemēram, skaļruņu kvalitātes koeficientam slēgtai kastei jābūt aptuveni 0,5–0,6. Tas prasa vēl mazākus skaitļus, jo tas var ļoti noslogot skaļruņus.
Kas ietekmē skaļruņa kvalitātes faktoru
Ietekmē Q akustiskajās sistēmās galvenokārt uz frekvences reakciju un skaļruņu impulsa reakciju. Tas ir, šis indikators lielā mērā nosaka skaļruņu skaņas īpašības. Piemēram, ar kvalitātes koeficientu 0,5 var sasniegt vislabāko impulsa reakciju. Ar indikatoru 0,707 tiek iegūta vienmērīga frekvences reakcija. Arī šeit:
- Q koeficients 0, 5-0, 6 skaļruņi rada audiofīlus basus;
- rādītāji 0, 85-0, 9 bass kļūst elastīgs un reljefs;
- ar kvalitātes koeficientu 1, 0 griezumā parādās “kupris” ar amplitūdu 1,5 dB, ko cilvēka auss uztver kā kodīgu skaņu.
Palielinoties Q vēl vairāk, skaņas “kupris” pieaug, un no skaļruņiem sāk atskanēt raksturīgi dūkojoši trokšņi.
Teorija un prakse
Ko ietekmē skaļruņa kvalitātes faktors, tādējādisaprotami. Kā noskaidrojām, izmantojot akustisko dizainu, šim rādītājam vajadzētu būt diezgan zemam. Teorētiski tas darbojas šādi. Tomēr praksē zemas kvalitātes skaļruņi diemžēl ir diezgan reti. Pat, piemēram, izmantojot fāzes invertoru, kuram, kā noskaidrojām, nepieciešams rādītājs 0,5-0,6, bieži tiek izmantotas galviņas ar indikatoru virs viena.
Jebkurai skaņu izstarojošai ierīcei ir sava rezonanses frekvence. Un tieši caur to membrānas pēc asiem signāliem nonāk līdzsvara stāvoklī. Daudzos gadījumos ar augstu kvalitātes faktoru skaļrunis pat nepagarinās vai nepabeigs atskaņot notis. Kad ārējā ietekme apstājas, tā vienkārši sāks nepatīkami buzz. Lēti datoru skaļruņi darbojas, piemēram, noteiktā frekvencē.
Skaļruņu zemais kvalitātes faktors visbiežāk ir ļoti labs skaļruņu sistēmai. Tomēr mūsu laikos, diemžēl, pat salīdzinoši dārgas skaņas pārraidīšanas ierīces var būt diezgan augstas kvalitātes. Piemēram, iekārtās, ko veikalā pārdod par aptuveni 5-6 tūkstošiem rubļu, skaņas izstarotāji bieži vien ir pilnīgi nepiemēroti šim rādītājam. Parasti tas ir pārāk augsts.
Ņemot to vērā, dārgie skaļruņi ar augstu kvalitātes koeficientu bieži rada diezgan augstas kvalitātes skaņu. Lieta galvenokārt ir tajā, ka šādām ierīcēm parasti ir arī diezgan zema rezonanses frekvence. Šādos apstākļos troksnis netiek uztverts īpaši labi.akustiski trenēta cilvēka auss, nevis kā kaitinoša "traucēšana", bet vienkārši kā ļoti spēcīga skaņa. Šādi “netīrumi” kļūst īpaši nemanāmi, klausoties vienkāršu mūziku, piemēram, mūsdienu popmūziku. Tas nozīmē, ka dūkoņa šajā gadījumā iet caur “pareizo” frekvenci.
No kā vēl ir atkarīgs
Tādējādi dizainam ir liela ietekme uz skaļruņa kvalitātes faktoru. Arī šis rādītājs šādam aprīkojumam ir atkarīgs no:
- Viņa motora jauda. Jo augstāks šis raksturlielums, jo zemāks ir galvas kvalitātes faktors.
- Kustību masas. Palielinoties šim indikatoram, motora pūles skaņas pārraides ierīcē kļūst mazāk pamanāmas. Līdz ar to palielinās berzes zudumi. Tā visa rezultātā palielinās ierīces kvalitātes faktors.
- Stieples diametrs. Gadījumā, ja skaļruņa vadi rada lielu pretestību, palielinās ierīces elektriskās kvalitātes koeficients. Patiešām, šajā gadījumā skaļruņa, kas ir sava veida ģenerators, slodze samazinās.
Kā izmērīt kvalitātes koeficientu: formulas
Mājās šo skaļruņu iestatījumu bieži aprēķina, izmantojot vienkāršu maiņstrāvas milivoltmetru. Arī šai procedūrai ir sagatavots dēlis un 1000 omu rezistors, lai stabilizētu strāvu caur skaļruni. Turklāt, izmantojot šo paņēmienu, jums būs nepieciešams programmatūras ģenerators no datora un jaudas pastiprinātājs (lai piegādātu signālu skaļrunim). Procedūra kvalitātes koeficienta mērīšanai, izmantojot šādu aprīkojumu, tiek veikta šādi:
- skaļrunis ir piekārts brīvā stāvoklī, piemēram, uz kādas virves;
- shēmas apkopošana.
Pirms ķēdes montāžas tiek izveidots grafiks, kurā pa y asi ir attēlots spriegums milivoltos (100, 200, 300). Tajā pašā laikā frekvence ir norādīta uz x (10, 20, 30 … 140 utt.). Pēc tam viņi saliek ķēdi, kurā signāls no pastiprinātāja tiek padots uz rezistoru un pēc tam nonāk skaļrunī.
Nākamā darbība:
- iekļaujiet milivoltmetru ķēdē punktos a un c un iestatiet spriegumu uz 10-20 V ar frekvenci 500-1000 herci;
- pievienojiet voltmetru punktiem in un c, regulējot ģeneratoru, atrodiet frekvenci, kurā voltu vērtības ir maksimālās (Fs);
- mainiet frekvenci uz augšu attiecībā pret Fs un atrodiet punktus, kur voltmetra rādījumi ir daudz mazāki par Fs un konstanti (Um).
Mērot spriegumu pie noteiktas skaļruņa frekvences, izveidojiet atbilstošo grafiku. Nākamais solis ir atrast vidējo vērtību starp minimālo spriegumu un maksimālo. Šajā gadījumā tiek izmantota formula U1/2=√UmaxUmin. Iegūtā vērtība horizontālas līnijas veidā tiek pārnesta uz grafiku un tiek atrasti krustošanās punkti ar attiecības F1 un F2 līnijām (ar atbilstošajiem frekvences indikatoriem).
Pēc tam atrodiet akustiskās kvalitātes koeficientu pēc formulas Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, kur Fs ir frekvences vērtība pie maksimālajiem milivoltmetra rādījumiem. Tad jūs varat atrast elektriskās kvalitātes koeficientu:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Pēc tam tiek aprēķināts skaļruņa kopējais kvalitātes koeficients:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Nākamais solis ir izveidot grafiku otrajam runātājam un veikt tos pašus aprēķinus.
Kādus citus parametrus var izmērīt
Kas tas ir - skaļruņu kvalitātes faktors, noskaidrojām. Šo rādītāju parasti nosaka, izvēloties piemērotāko dizainu, projektējot akustiskās sistēmas. Tomēr, lai skaļruņi pēc tam pārraidītu visaugstākās kvalitātes skaņu, aprēķini šajā gadījumā jāveic pēc dažiem citiem rādītājiem.
Izvēloties akustisko dizainu, vienmēr tiek ņemti vērā tā sauktie Thiel-Small parametri. Viens no šiem raksturlielumiem ir tieši kvalitātes faktors, ko, kā mēs noskaidrojām, apzīmē ar Qts. Tāpat, izvēloties akustisko dizainu, jāņem vērā tādi transportlīdzekļa rādītāji kā:
- rezonanses frekvence Fs;
- Vas skaļruņu piekares atsperīgums.
Papildus trim galvenajiem raksturlielumiem, aprēķinot akustisko sistēmu konstrukciju, speciālisti var izmantot tādus parametrus kā:
- difuzora laukums un diametrs;
- induktivitāte;
- jutīgums;
- pretestība;
- maksimālā jauda;
- mobilās sistēmas masa;
- motora jauda;
- mehāniskā pretestība;
- relatīvā cietība utt.
Tiek uzskatīts, ka lielākā daļa nošos raksturlielumus var viegli izmērīt mājās ar ne īpaši sarežģītiem mērinstrumentiem.
Rezonanses frekvence
Skaļrunis, kā mēs noskaidrojām, ir svārstību sistēma. Paliekot sev, tā difuzors svārstās ar noteiktu frekvenci, kad tas tiek pakļauts tam. Tas ir, tas darbojas līdzīgi kā stīga pēc sitiena vai, piemēram, zvans pēc sitiena.
Tiek uzskatīts, ka rezonanses frekvence var būt:
- zemfrekvences skaļruņu galviņām, kas nav uzstādītas skapī - 20-50 Hz;
- Mitbass skaļruņi - 50-120Hz;
- augstfrekvences skaļruņi - 1000–2000 Hz;
- difuzora vidējais diapazons - 100-200 Hz;
- kupols - 400–800 Hz.
Skaļruņa rezonanses frekvenci var izmērīt, piemēram, virzot caur to skaņas ģeneratora signālu (savienojot ar to virknē rezistoru) vai ar citām līdzīgām metodēm. Šo indikatoru nosaka ierīces maksimālā pretestība.
Vas rezultāts
Šo skaļruņu parametru var izmērīt ar divām metodēm:
- papildu masa;
- papildu apjoms.
Pirmajā gadījumā mērījumus veic, izmantojot sava veida svarus (10 grami uz difuzora diametra collu). Tie var būt, piemēram, atsvari no aptiekas svariem vai vecas monētas, kuru nomināls atbilst to svaram. Difuzors ir noslogots ar šādiem objektiem un tiek mērīts tā frekvence. Tālākveiciet nepieciešamos aprēķinus, izmantojot formulas.
Izmantojot papildu skaļuma metodi, skaņas izstarotājs tiek hermētiski fiksēts speciālā mērkārbā ar magnētu ārpusē. Tālāk tiek mērīta rezonanses frekvence un aprēķināti skaļruņa elektriskie un mehāniskie kvalitātes koeficienti, kā arī kopsumma. Tad, ņemot vērā iegūtos datus, formula nosaka Vas.
Tiek uzskatīts, ka jo mazāks Vas, ceteris paribus, jo kompaktāku dizainu var izmantot skaļrunim. Parasti nelielas šī parametra vērtības pie vienas rezonanses frekvences ir smagas kustīgas sistēmas un stingras balstiekārtas kombinācijas rezultāts.
Papildu parametru mērīšanas metodes
Kā jau minēts, papildus trim galvenajām transportlīdzekļa īpašībām akustisko sistēmu projektēšanā var izmantot arī citus rādītājus. Piemēram, galvas tinuma pretestību līdzstrāvai Re mēra ar frekvenci, kas ir tuvu 0 Hz, vai vienkārši izmantojot ommetru.
Izkliedētāja laukums Sd jeb, kā to sauc arī par efektīvo izstarojošo virsmu, zemās frekvencēs sakrīt ar konstruktīvo. Šis parametrs tiek atrasts, izmantojot vienkāršu formulu Sd=nR2. Šajā gadījumā par rādiusu tiek ņemta puse attāluma no gumijas balstiekārtas vidus gar platumu no vienas puses līdz pretējās puses vidum. Tas galvenokārt ir saistīts ar faktu, ka puse no balstiekārtas platuma ir arī izstarojoša virsma.
Kas jums jāzina
Izstrādājot akustiskās sistēmas, ir ļoti svarīgi pareizi izmērīt transportlīdzekļa parametrus, tostarp kvalitātes koeficientu. Izvairītieslielas kļūdas, skaļrunis pirms mērījumu veikšanas ir “jāizstiepj”. Fakts ir tāds, ka šāda veida ierīcēm, kas ir jaunas vai kādu laiku nav lietotas, transportlīdzekļa parametri var būtiski atšķirties no rādītājiem, kas tika izmantoti pirms aprīkojuma aprēķinu sākšanas.
Jūs varat "mīcīt" skaļruņus pirms mērījumiem, piemēram, ar sinusoidāliem signāliem, tikai mūziku, b altu un rozā troksni, testa diskiem. Tajā pašā laikā šādas ierīces sagatavošanas procedūrai, pēc ekspertu domām, vajadzētu būt vismaz vienu dienu.
Akustiskā dizaina veidi
Šobrīd populārākie skaļruņu kārbu veidi ir slēgtās kastes un basa refleksi. Pirmais dizaina veids tiek uzskatīts par visvienkāršāko. Strukturāli slēgta kaste ir kaste ar 6 sienām. Šādas konstrukcijas priekšrocības, pirmkārt, ir kompaktums, viegla montāža, labas impulsīvās īpašības, ātri un skaidri basi. Slēgto kastu trūkums tiek uzskatīts par zemu efektivitātes līmeni. Šis dizains nav piemērots augsta skaņas spiediena radīšanai. Slēgtās kastes parasti tiek izmantotas džeza, roka, klubu mūzikas klausīšanai.
Fāzes invertori ir diezgan sarežģīts konstrukcijas veids. Tie parasti ir izgatavoti no plastmasas. Tajā pašā laikā fāzes invertoriem ir augsta efektivitāte, un tie arī ļauj skaļrunim ātri atdzist. Turklāt šo dizainu var viegli pārkonfigurēt, ja nepieciešams.
Dažreiz atvērtsakustiskais dizains. Šajā gadījumā difuzora skaņu izstarojošās virsmas aizmugurējā siena nav atdalīta no priekšpuses. Visbiežāk atvērta kaste ir kaste, kurai nav aizmugurējās sienas (vai tajā ir daudz caurumu).
Ragu dizains galvām visbiežāk tiek izmantots kombinācijā ar citiem veidiem. Tomēr dažos gadījumos šādi dizaini var būt 100% oriģināli. Šādas sistēmas tiek izmantotas, piemēram, zema Q skaļruņiem. Šāda veida akustiskajam dizainam ir daudz priekšrocību. Tās galvenā priekšrocība ir lielais apjoms. Tajā pašā laikā šīs konstrukcijas trūkumi ietver neiespējamību iegūt vienotu frekvences reakciju, zemu skaņas skaļumu utt.
Skaļruņu kvalitāte un dizains
Tiek uzskatīts, ka galviņas ar Fs / Qts>50 jāizmanto slēgtos korpusos, Fs / Qts>85 - ar fāzes invertoriem, Fs / Qts>105 - ar frekvenču joslas rezonatoriem, Fs / Qts64333 ar atvērtu ekrānu 2.
Varat izvēlēties skaļruņu akustisko dizainu, kā jau minēts, un vienkārši pēc to kvalitātes faktora. Piemēram, galviņas ar Qts> 1, 2 visbiežāk izmanto atvērtām kastēm. Optimālais kvalitātes koeficients tiem ir 2, 4. Skaļruņi ar Qts<0, 8-1, 0 ir paredzēti slēgtām kastēm. Šajā gadījumā optimālais rādītājs, kā noskaidrojām iepriekš, ir 0,5-0,6.
Skaļruņu kvalitātes koeficientam fāzes pārveidotājam jābūt: Qts<0, 6. Optimālais šajā gadījumā būs 0,4. Ierīces ar Qts<0.4 ir piemērotasiemuti.
Kā mainīt kvalitātes koeficientu, samazināt vai palielināt
Dažreiz, lai skaņas pārraides iekārtas darbotos labāk, šis parametrs ir jāpalielina vai jāsamazina. Diezgan bieži meistari, piemēram, interesējas par to, kā samazināt skaļruņa kvalitātes faktoru. Šis uzdevums patiesībā var būt ļoti grūts. Lai samazinātu skaļruņa kvalitātes koeficientu, parasti ir radikāli jāmaina tā motors. Un šī, protams, ir diezgan sarežģīta procedūra un vairumā gadījumu ne pārāk pamatota.
Daži eksperti atzīmē faktu, ka skaļruņu kvalitātes koeficientu var samazināt, pielīmējot magnētu. Tomēr šajā gadījumā tā rādītājs mainīsies ne vairāk kā par 5-10%. Turklāt šī metode ir piemērota tikai tad, ja paša skaļruņa magnēts ir ļoti vājš.
Arī atbilde uz jautājumu, kā pazemināt skaļruņa kvalitātes koeficientu, var būt arī citas tehnoloģijas. Piemēram, to var izdarīt:
- izmantojot rezonatorus;
- difuzora impregnēšana;
- ciršanas sektorus, piemēram, pēc Ephrussi metodes.
Atbilde uz jautājumu, kā palielināt skaļruņa kvalitātes koeficientu, ir pavisam vienkārša. Lai to izdarītu, kā mēs jau noskaidrojām iepriekš, parasti jums vienkārši jāpalielina ierīces kustības masa.
