Jokainen kaiutin on itse asiassa värähtelevä järjestelmä. Tämän perusteella tehdään melkein kaikki tällaisten äänilähteiden parametrien laskelmat. Yksi nykyaikaisten kaiuttimien tärkeimmistä ominaisuuksista on laatutekijä. Tämä parametri osoittaa ennen kaikkea tämän lajikkeen laitteiden laadun.
Mikä ominaisuus
Joten kaiuttimen laatutekijä - mikä tämä indikaattori on? Tähän ominaisuuteen keskittymällä voidaan ensinnäkin määrittää, kuinka äänen lähettäjien värähtelevät liikkeet vaimentuvat. Uskotaan, että tämän indikaattorin ei pitäisi olla liian suuri päille.
Jos kaiuttimen laatukerroin on korkea ja esimerkiksi 2 tai 3, värähtelyt jatkuvat siinä myös sen aiheuttaneen voiman katoamisen jälkeen. Tämä tietysti johtaa äänenlaadun heikkenemiseen. Kaiuttimeen alkaa ilmestyä ärsyttäviä kohinaefektejä.
Kun laatutekijä on alhainen (alle 1), laitteen värähtelyt vaimentuvat hyvin nopeasti. Eli kalvo dynamiikassa sen jälkeenterävä isku tulee lähes välittömästi vakaaseen tilaan. Tämän seurauksena laite tuottaa puhtaamman ja miellyttävämmän äänen. Näin ollen asiantuntijat harvoin ajattelevat kuinka lisätä kaiuttimen laatutekijää. Periaatteessa akustisia järjestelmiä suunnitellessaan mestarit yrittävät pienentää tätä lukua.
Tarkka määritelmä
Kaiuttimen laatutekijä - mikä se on, selvitimme yleisesti. Tarkemmin sanottuna tämä ominaisuus on parametri, joka osoittaa, kuinka monta kertaa tarkasteltavan värähtelyjärjestelmän energiavarastot ylittävät sen häviöt vaiheen muuttuessa 1 radiaanin verran. Näin laatutekijä voidaan määritellä fysiikan kann alta.
Missä energiavarastot keskittyvät dynamiikkaan
Kun voimakas sinimuotoinen signaali kohdistetaan päähän, energiavarastot keskittyvät ensisijaisesti venytettyihin jousiin, ja vaimentuneet värähtelyt pyrkivät palauttamaan DIV:n keskiasentoon. Nykyaikaisissa kaiuttimissa DIV voi olla eri painoisia. Näin ollen äänenlähettimen suunnittelussa olevia jousia käytetään epätasaisella jäykkyydellä. Eli mitä raskaampi kaiutin, sitä enemmän siinä on energiavarastoja.
Kaiuttimen tehohäviö
Tämän tyyppiset laitteet on suunniteltu ensisijaisesti lähettämään ääntä, jonka ihmiskorva havaitsee. Tällaisten värähtelyjen siirtyminen ympäristöön on kaiuttimen energiahäviö. Nykyaikaisten kaiuttimien tehokkuus on kuitenkin yleensä hyvin alhainen. Siksi äänen lähetys muodostaa vain pienen osan laitteen kulutuksesta.energiaa. Tyypillisesti alle 1 % kaikista häviöistä tapahtuu tällä tavalla.
Äänivärähtelyjen hinta dynamiikassa on tärkein indikaattori. Loppujen lopuksi tällaiset laitteet suunnitellaan ja valmistetaan äänen siirtoa varten. Mutta silti paljon enemmän häviöitä tällaisissa laitteissa on puhtaasti mekaanisia. Tällaisissa laitteissa paljon energiaa kuluu kitkaan:
- kielloissa;
- magneettisessa raossa;
- ilmasta jne.
Kaiuttimien suurin virrankulutus on niiden moottorissa. Tämän tyyppiset nykyaikaiset laitteet toimivat pienten generaattoreiden periaatteella, jotka luovat melko paljon vastusta.
Varastojen ja tappioiden suhde
Siksi kaiutin, jossa on riittävän vahvat jouset ja suuri siirtymä, kerää paljon energiaa. Näin ollen sen määrä laitteessa ylittää merkittävästi tappiot. Tällaista kaiutinta voidaan pitää korkealaatuisena. Sen värähtelyt vaimenevat hitaasti. Kevyessä laitteessa, jossa ei ole erityisen voimakkaita jousia, energiaa kertyy vähemmän. Vastaavasti siinä käytettävissä olevan ja kulutetun energian välisen suhteen indikaattori on pieni. Tällaista kaiutinta pidetään huonolaatuisena ja vastaavasti laadukkaampana.
Sähköinen ja mekaaninen suorituskyky
Kaiuttimien laatutekijä voidaan laskea useilla tavoilla. Joissakin tapauksissa tätä parametria määritettäessä otetaan huomioon vain äänihäviöt sekä kitkahäviöt. Käyttämällätällaisesta laskentamenetelmästä saadaan mekaaninen ansioluku.
Joskus vain kaiutinmoottorin vastuksen virtausnopeudet otetaan huomioon laskelmissa. Tätä laatutekijää kutsutaan sähköiseksi. Tällä indikaattorilla dynamiikassa on yleensä pieniä arvoja. Joka tapauksessa äänen lähettäjien mekaaninen laatutekijä ylittää aina sähköisen. Yleensä tällaisen indikaattorin dynamiikassa arvo on suurempi kuin yksi.
Notaatio
Akustisia järjestelmiä suunniteltaessa ja erilaisia laskelmia tehtäessä käytetään seuraavia nimityksiä:
- Qts - täydellinen laatutekijä.
- Qms - kaiuttimen mekaaninen laatutekijä.
-
Qes - sähköinen.
Joka tapauksessa kaiuttimien laatutekijä kaavoissa on aina merkitty Q.
Mistä indikaattori voi riippua
Nykyaikaisten kaiuttimien katsotaan olevan paras laatu, jos niiden yleinen laatutekijä (sähköinen ja mekaaninen häviö) on noin 0,7 tai vähemmän. Tämän arvon tulisi kuitenkin luonnehtia kaiutinta ottaen huomioon muun muassa sen akustisen suunnittelun. On syytä muistaa, että jälkimmäinen nostaa aina laitteen nettolaatutekijää.
Esimerkiksi melko usein kaiuttimen akustinen muotoilu on suljettu laatikko. Tässä tapauksessa jousen joustavuuteen lisätään suljetussa tilassa olevan ilman elastisuus. Eli tällä tavalla suunnitellussa dynamiikassa on enemmän energiavarastoja. Laatutekijä kasvaa jakäytettäessä vaiheinvertteriä, äänitorvea jne.
Akustinen suunnittelu tulee siis aina ottaa huomioon kaiutinta valittaessa. Ostetun laitteen puhtaan laatutekijän tulee joka tapauksessa olla yhtä suuri tai pienempi kuin 0,7. Näin voit luoda kaiutinjärjestelmän korkealaatuisella äänellä.
Uskotaan esimerkiksi, että suljetun laatikon kaiuttimen laatutekijän tulisi olla noin 0,5-0,6, mikä vaatii vielä pienempiä lukuja, koska se voi rasittaa kaiuttimia erittäin kovasti.
Mikä vaikuttaa kaiuttimen laatutekijään
Vaikuttaa Q akustisissa järjestelmissä ensisijaisesti kaiuttimien taajuusvasteeseen ja impulssivasteeseen. Toisin sanoen tämä indikaattori määrittää suurelta osin kaiuttimien äänen ominaisuudet. Esimerkiksi laatukertoimella 0,5 voidaan saavuttaa paras impulssivaste. Indikaattorilla 0,707 saadaan tasainen taajuusvaste. Myös osoitteessa:
- Q-tekijä 0, 5-0, 6 kaiutinta tuottavat audiofiilistä bassoa;
- ilmaisimet 0, 85-0, 9 basso muuttuu joustavaksi ja kohokuvioituksi;
- Laatutekijällä 1, 0, leikkaukseen ilmestyy "kyhmy", jonka amplitudi on 1,5 dB ja jonka ihmiskorva havaitsee purevana äänenä.
Kun Q kasvaa edelleen, äänen "kyhmy" kasvaa ja kaiuttimista alkaa kuulua ominaista surinaa.
Teoria ja käytäntö
Mihin kaiuttimen laatutekijä vaikuttaaymmärrettävästi. Kuten huomasimme, akustista suunnittelua käytettäessä tämän indikaattorin pitäisi olla melko matala. Näin se toimii teoriassa. Käytännössä huonolaatuiset kaiuttimet ovat kuitenkin valitettavasti melko harvinaisia. Jopa esimerkiksi käytettäessä vaiheinvertteriä, joka, kuten havaitsimme, vaatii indikaattorin 0,5-0,6, käytetään usein päitä, joiden ilmaisin on yli yksi.
Kaikella ääntä lähettävillä laitteilla on oma resonanssitaajuus. Ja sen kautta kalvot tulevat tasapainotilaan terävien signaalien jälkeen. Monissa tapauksissa korkean laatutekijän ansiosta kaiutin ei edes pidennä tai lopeta nuottien toistamista. Kun ulkoinen vaikutus lakkaa, se alkaa yksinkertaisesti surinaa epämiellyttävästi. Näin halvat tietokoneen kaiuttimet käyttäytyvät esimerkiksi tietyllä taajuudella.
Kaiuttimien heikko laatutekijä on useimmiten erittäin hyvä kaiutinjärjestelmälle. Valitettavasti meidän aikanamme jopa suhteellisen kalliit äänensiirtolaitteet voivat olla melko korkealaatuisia. Esimerkiksi myymälässä noin 5-6 tuhannen ruplan hintaan myytävissä laitteissa äänenlähettimet ovat usein täysin sopimattomia tälle indikaattorille. Yleensä se on liian korkea.
Kaiken tämän vuoksi kalliit kaiuttimet korkealla laatukertoimella tuottavat usein melko korkealaatuisen äänen. Asia on tässä ensisijaisesti siinä, että tällaisilla laitteilla on yleensä myös melko alhainen resonanssitaajuus. Tässä tilanteessa melua ei havaita erityisen hyvin.akustisesti koulutettu ihmiskorva, ei ärsyttävänä "häiriönä", vaan yksinkertaisesti erittäin voimakkaana äänenä. Tällainen "lika" tulee erityisen huomaamattomasti kuunneltaessa yksinkertaista musiikkia, esimerkiksi modernia popmusiikkia. Eli humina kulkee tässä tapauksessa "oikean" taajuuden läpi.
Mikä muu riippuu
Suunnittelulla on siis suuri vaikutus kaiuttimen laatutekijään. Myös tämä tällaisten laitteiden indikaattori riippuu:
- Hänen moottorin teho. Mitä korkeampi tämä ominaisuus, sitä huonompi pään laatutekijä.
- Liikkeiden massat. Kun tämä indikaattori kasvaa, moottorin ponnistelut äänensiirtolaitteessa muuttuvat vähemmän havaittavissa. Tämän seurauksena kitkahäviöt kasvavat. Kaiken tämän seurauksena laitteen laatutekijä kasvaa.
- Johdon halkaisija. Jos kaiuttimen johdot antavat suuren vastuksen, laitteen sähköinen laatutekijä kasvaa. Todellakin, tässä tapauksessa kaiuttimen, joka on eräänlainen generaattori, kuormitus laskee.
Laatutekijän mittaaminen: kaavat
Kotona tämä kaiutinasetus lasketaan usein käyttämällä yksinkertaista AC-millivolttimittaria. Lisäksi tätä menettelyä varten on valmistettu kortti ja 1000 ohmin vastus stabiloimaan kaiuttimen kautta kulkevaa virtaa. Lisäksi, kun käytät tätä tekniikkaa, tarvitset ohjelmistogeneraattorin tietokoneesta ja tehovahvistimen (signaalin syöttämiseksi kaiuttimeen). Laatutekijän mittausmenettely tällaisilla laitteilla suoritetaan seuraavasti:
- kaiutin on ripustettu vapaasti, esimerkiksi johonkin köyteen;
- suunnitelman kerääminen.
Ennen piirin kokoamista rakennetaan kaavio, jossa jännite millivoltteina (100, 200, 300) piirretään y-akselille. Samanaikaisesti taajuus on merkitty x:llä (10, 20, 30 … 140 jne.). Seuraavaksi he kokoavat piirin, jossa vahvistimen signaali syötetään vastukseen ja sitten kaiuttimeen.
Seuraava vaihe:
- sisällytä millivolttimittari piiriin pisteisiin a ja c ja aseta jännite 10-20 V:iin 500-1000 hertsin taajuudella;
- liitä volttimittari pisteisiin ja c, säätämällä generaattoria, etsi taajuus, jossa volttiarvot ovat maksimissaan (Fs);
- muuta taajuutta ylöspäin suhteessa Fs:iin ja etsi kohdat, joissa volttimittarin lukemat ovat paljon pienempiä kuin Fs ja vakio (Um).
Mittaamalla jännite tietyllä kaiuttimen taajuudella, muodosta vastaava kaavio. Seuraava askel on löytää keskiarvo minimi- ja maksimijännitteen välillä. Tässä tapauksessa käytetään kaavaa U1/2=√UmaxUmin. Tuloksena oleva vaakaviivan muodossa oleva arvo siirretään kuvaajalle ja löydetään leikkauspisteet suhteen F1 ja F2 viivojen kanssa (vastaavilla taajuusilmaisimilla).
Määritä seuraavaksi akustinen laatutekijä kaavalla Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, jossa Fs on taajuusarvo millivolttimittarin maksimilukemilla. Sitten löydät sähköisen laatutekijän:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Sen jälkeen lasketaan kaiuttimen kokonaislaatukerroin:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Seuraava vaihe on rakentaa kaavio toiselle puhujalle ja tehdä samat laskelmat.
Mitä muita parametreja voidaan mitata
Mikä se on - kaiuttimien laatutekijä, saimme selville. Tämä indikaattori määritetään yleensä valittaessa sopivinta suunnittelua, suunniteltaessa akustisia järjestelmiä. Kuitenkin, jotta kaiuttimet voisivat myöhemmin lähettää korkealaatuisimman äänen, laskelmat on tässä tapauksessa tehtävä joidenkin muiden indikaattoreiden mukaan.
Akustista suunnittelua valittaessa otetaan aina huomioon niin sanotut Thiel-Small-parametrit. Yksi näistä ominaisuuksista on juuri laatutekijä, jota kutsutaan, kuten havaitsimme, Qts. Myös akustista suunnittelua valittaessa ajoneuvon ilmaisimet, kuten:
- resonanssitaajuus Fs;
- Vas-kaiuttimen jousitus.
Kolmen pääominaisuuden lisäksi asiantuntijat voivat käyttää akustisten järjestelmien suunnittelua laskeessaan seuraavia parametreja:
- hajottimen pinta-ala ja halkaisija;
- induktanssi;
- herkkyys;
- impedanssi;
- huipputeho;
- mobiilijärjestelmän massa;
- moottoriteho;
- mekaaninen vastus;
- suhteellinen kovuus jne.
Uskotaan, että useimmatnämä ominaisuudet voidaan helposti mitata kotona ei erityisen kehittyneillä mittauslaitteilla.
Resonanssitaajuus
Kaiutin, kuten huomasimme, on värähtelevä järjestelmä. Itseensä jätettynä sen diffuusori värähtelee tietyllä taajuudella altistuessaan sille. Eli se käyttäytyy pitkälti samalla tavalla kuin merkkijono nyppimisen jälkeen tai esimerkiksi kello iskun jälkeen.
Uskotaan, että resonanssitaajuus voi olla:
- subwooferpäille, joita ei ole asennettu kaappiin - 20-50 Hz;
- Mitbass-kaiuttimet - 50-120Hz;
- diskanttikaiuttimet - 1000-2000 Hz;
- hajottimen keskialue - 100-200 Hz;
- kupoli - 400-800 Hz.
Voit mitata kaiuttimen resonanssitaajuutta esimerkiksi ohjaamalla sen läpi äänigeneraattorin signaalin (kytkemällä sen kanssa sarjaan vastuksen) tai muilla vastaavilla menetelmillä. Tämä ilmaisin määräytyy laitteen huippuimpedanssin mukaan.
Vas-pisteet
Tämä kaiuttimien parametri voidaan mitata kahdella menetelmällä:
- lisämassa;
- lisämäärä.
Ensimmäisessä tapauksessa mittaukset tehdään käyttämällä jonkinlaisia painoja (10 grammaa tuumaa kohti diffuusorin halkaisijaa). Se voi olla esimerkiksi apteekkivaakojen painoja tai vanhoja kolikoita, joiden nimellisarvo vastaa niiden painoa. Hajotin on kuormitettu tällaisilla esineillä ja sen taajuus mitataan. Edelleentee tarvittavat laskelmat käyttämällä kaavoja.
Käytettäessä lisävoimakkuuden menetelmää äänilähetin kiinnitetään hermeettisesti erityiseen mittalaatikkoon, jonka ulkopuolella on magneetti. Seuraavaksi mitataan resonanssitaajuus ja lasketaan kaiuttimen sähköiset ja mekaaniset laatutekijät sekä kokonaisarvo. Sitten, ottaen huomioon saadut tiedot, kaava määrittää Vas.
Uskotaan, että mitä pienempi Vas, ceteris paribus, sitä kompaktimpaa rakennetta kaiuttimessa voidaan käyttää. Yleensä tämän parametrin pienet arvot samalla resonanssitaajuudella ovat tulosta raskaan liikkuvan järjestelmän ja jäykän jousituksen yhdistelmästä.
Lisäparametrien mittausmenetelmät
Kuten jo mainittiin, ajoneuvon kolmen pääominaisuuden lisäksi muita indikaattoreita voidaan käyttää akustisten järjestelmien suunnittelussa. Esimerkiksi pääkäämin resistanssi tasavirralle Re mitataan taajuudella, joka on lähellä 0 Hz tai yksinkertaisesti ohmimittarilla.
Hajotinalue Sd tai, kuten sitä kutsutaan myös teholliseksi säteilypinnaksi, osuu rakenteelliseen pintaan matalilla taajuuksilla. Tämä parametri löytyy yksinkertaisella kaavalla Sd=nR2. Tässä tapauksessa säteeksi otetaan puolet etäisyydestä kumiripustuksen keskeltä leveydeltä toiselta puolelta vastakkaisen keskelle. Tämä johtuu ensisijaisesti siitä, että puolet jousituksen leveydestä on myös säteilevää pintaa.
Mitä sinun tulee tietää
Ajoneuvon parametrien, mukaan lukien laatutekijän mittaaminen oikein akustisia järjestelmiä suunniteltaessa on erittäin tärkeää. Välttääsuuria virheitä, kaiutinta on "venytettävä" ennen mittausten tekemistä. Tosiasia on, että tämän tyyppisissä laitteissa, jotka ovat uusia tai joita ei ole käytetty vähään aikaan, ajoneuvon parametrit voivat poiketa merkittävästi ennen laitelaskennan aloittamista käytetyistä indikaattoreista.
Kaiuttimia voi "vaivata" ennen mittauksia esim. sinimuotoisilla signaaleilla, vain musiikilla, valkoisella ja vaaleanpunaisella kohinalla, testilevyillä. Samanaikaisesti laitteen tällaisen valmistelun tulisi asiantuntijoiden mukaan kestää vähintään päivä.
Akustisen suunnittelun tyypit
Tällä hetkellä suosituimpia kaiutinkotelotyyppejä ovat suljetut kotelot ja bassorefleksit. Ensimmäistä suunnittelutyyppiä pidetään yksinkertaisimpana. Rakenteellisesti suljettu laatikko on 6 seinän laatikko. Tällaisen suunnittelun etuja ovat ennen kaikkea kompakti, helppo asentaa, hyvät impulsiiviset ominaisuudet, nopea ja selkeä basso. Suljettujen laatikoiden haittana pidetään alhaista tehokkuutta. Tämä malli ei sovellu korkean äänenpaineen luomiseen. Suljettuja laatikoita käytetään yleensä jazzin, rockin ja klubimusiikin kuunteluun.
Vaiheinvertterit ovat melko monimutkainen rakenne. Ne on yleensä valmistettu muovista. Samanaikaisesti vaiheinverttereillä on korkea hyötysuhde ja ne antavat myös kaiuttimen jäähtyä nopeasti. Lisäksi tämä malli voidaan helposti konfiguroida uudelleen tarvittaessa.
Joskus aukiakustinen muotoilu. Tässä tapauksessa diffuusorin ääntä lähettävän pinnan takaseinä ei ole erotettu edestä. Useimmiten avoin laatikko on laatikko, jossa ei ole takaseinää (tai siinä on paljon reikiä).
Torvimallia päille käytetään useimmiten yhdessä muiden tyyppien kanssa. Joissakin tapauksissa tällaiset mallit voivat kuitenkin olla 100 % alkuperäisiä. Tällaisia järjestelmiä käytetään esimerkiksi matalan Q-kaiuttimissa. Tämän tyyppisellä akustisella suunnittelulla on paljon etuja. Sen tärkein etu on suuri äänenvoimakkuus. Samaan aikaan tämän suunnittelun haittoja ovat yhtenäisen taajuusvasteen saavuttamisen mahdottomuus, alhainen äänenvoimakkuus jne.
Kaiuttimen laatu ja muotoilu
Uskotaan, että päitä, joissa on Fs / Qts>50, tulisi käyttää suljetuissa koteloissa, Fs / Qts>85 - vaiheinverttereillä, Fs / Qts>105 - kaistanpäästöresonaattoreilla, Fs / Qts64334 avoimilla näytöillä ja 2343344.
Voit valita kaiuttimille akustisen suunnittelun, kuten jo mainittiin, ja yksinkertaisesti niiden laatutekijän perusteella. Esimerkiksi päitä, joissa on Qts> 1, 2, käytetään useimmiten avoimissa laatikoissa. Niiden optimaalinen laatukerroin on 2, 4. Qts<0, 8-1, 0 kaiuttimet on suunniteltu suljettuihin laatikoihin. Tässä tapauksessa optimaalinen indikaattori, kuten huomasimme aiemmin, on 0,5-0,6.
Vaiheinvertterin kaiuttimien laatutekijän tulee olla: Qts<0, 6. Optimi tässä tapauksessa on 0,4. Laitteet, joissa on Qts<0.4, sopivatsuukappaleet.
Miten muuttaa laatutekijää, vähentää tai lisätä
Joskus, jotta äänensiirtolaitteet toimisivat paremmin, tätä parametria on suurennettava tai vähennettävä. Melko usein esimerkiksi mestarit ovat kiinnostuneita siitä, kuinka kaiuttimen laatutekijää voidaan vähentää. Tämä tehtävä voi itse asiassa olla erittäin vaikea. Kaiuttimen laatutekijän vähentämiseksi on yleensä tarpeen muuttaa sen moottoria radikaalisti. Ja tämä on tietysti melko monimutkainen menettely, eikä useimmissa tapauksissa ole kovin perusteltua.
Jotkut asiantuntijat huomauttavat, että voit vähentää kaiuttimien laatutekijää liimaamalla magneetin. Tässä tapauksessa sen indikaattori kuitenkin muuttuu enintään 5-10%. Lisäksi tämä menetelmä sopii vain, kun kaiuttimen oma magneetti on erittäin heikko.
Lisäksi vastaus kysymykseen siitä, kuinka kaiuttimen laatutekijää alennetaan, voi olla muitakin tekniikoita. Tämä voidaan tehdä esimerkiksi:
- käytetään resonaattoreita;
- hajotinkyllästys;
- leikkaussektorit esimerkiksi Ephrussi-menetelmän mukaan.
Vastaus kysymykseen kuinka lisätä kaiuttimen laatutekijää on melko yksinkertainen. Kuten olemme jo edellä todenneet, tätä varten sinun on yleensä vain lisättävä laitteen liikkeen massaa.
