Всеки говорител всъщност е осцилаторна система. Въз основа на това се правят почти всички изчисления на параметрите на такива излъчватели на звук. Една от най-важните характеристики на съвременните високоговорители е факторът на качеството. Този параметър показва преди всичко качеството на устройствата от този сорт.
Каква функция
И така, коефициентът на качество на високоговорителя - какъв е този индикатор? Фокусирайки се върху тази характеристика, на първо място може да се определи как се заглушават осцилаторните движения на излъчвателите на звук. Смята се, че този индикатор не трябва да е твърде голям за главите.
Ако коефициентът на качество на високоговорителя е висок и равен, например, на 2 или 3, тогава вибрациите в него ще продължат дори след като силата, която ги е причинила, изчезне. Това, разбира се, ще доведе до намаляване на качеството на звука. Досадните шумови ефекти ще започнат да се появяват в високоговорителя.
Когато коефициентът на качество е нисък (по-малко от 1), осцилациите в устройството намаляват много бързо. Тоест мембраната в динамика следрязкото въздействие почти веднага идва в стабилно състояние. В резултат на това устройството произвежда по-чист и приятен звук. Съответно, експертите рядко мислят как да увеличат качествен фактор на високоговорителя. По принцип, когато проектират акустични системи, майсторите се опитват да направят тази цифра по-ниска.
Точно определение
Коефициентът на качество на високоговорителя - какво представлява, разбрахме най-общо. По-точно, тази характеристика е параметър, показващ колко пъти енергийните резерви в разглежданата осцилаторна система превишават загубите й при промяна на фазата с 1 радиан. Ето как факторът на качеството може да се определи от гледна точка на физиката.
Където енергийните резерви са концентрирани в динамика
Когато към главата се приложи силен синусоидален сигнал, енергийните резерви ще бъдат концентрирани предимно в разтегнатите пружини, като заглушените трептения имат тенденция да върнат DIV в централна позиция. DIV в съвременните високоговорители може да има различно тегло. Съответно пружините в дизайна на звукоизлъчвателя се използват с неравномерна твърдост. Тоест, колкото по-тежък е високоговорителят, толкова повече енергийни резерви има.
Загуба на мощност на високоговорителя
Устройствата от този тип са предназначени основно да излъчват звук, който се възприема от човешкото ухо. Предаването на такива вибрации към околната среда е загуба на енергия на високоговорителя. Въпреки това, ефективността на съвременните високоговорители обикновено е много ниска. Следователно предаването на звук представлява само малка част от потреблението на устройството.енергия. Обикновено по-малко от 1% от всички загуби се случват по този начин.
Цената на звуковите вибрации в динамиката е най-важният индикатор. В крайна сметка такива устройства са проектирани и произведени за предаването на звук. Но все пак много повече загуби в такова оборудване са чисто механични. Много енергия в такива устройства се изразходва за триене:
- в суспензия;
- в магнитната междина;
- за въздух и др.
Най-голямата консумация на енергия на високоговорителите е в техния двигател. Съвременните устройства от този тип работят на принципа на малки генератори, които създават доста голямо съпротивление.
Соотношение запас към загуба
По този начин високоговорител с достатъчно силни пружини и голямо изместване ще натрупа много енергия. Съответно количеството му в устройството значително ще надхвърли загубите. Такъв високоговорител може да се счита за висококачествен. Трептенията в него ще затихват бавно. В леко устройство с не особено мощни пружини се натрупва по-малко енергия. Съответно индикаторът за съотношението между наличната и консумираната енергия в него ще бъде малък. Такъв говорител се счита за нискокачествен и съответно с по-добро качество.
Електрически и механични характеристики
Коефициентът на качество на високоговорителите може да се изчисли по няколко начина. В някои случаи при определяне на този параметър се вземат предвид само загубите на звук, както и загубите от триене. Използвайкиот такъв метод на изчисление се получава механична стойност.
Понякога при изчисленията се вземат предвид само скоростите на потока за съпротивлението на двигателя на високоговорителя. Този качествен фактор се нарича електрически. Този индикатор в динамиката обикновено има малки стойности. Във всеки случай, механичният коефициент на качество в излъчвателите на звук винаги надвишава електрическия. Обикновено такъв индикатор в динамиката има стойност, по-голяма от една.
Нотация
При проектиране на акустични системи и извършване на различни видове изчисления се използват следните обозначения:
- Qts - пълен качествен фактор.
- Qms - механичен качествен фактор на високоговорителя.
- Qes - електрически.
Във всеки случай, коефициентът на качество на високоговорителите във формулите винаги се обозначава като Q.
От какво може да зависи индикаторът
Модерните високоговорители се считат за най-добро качество, ако имат общ коефициент на качество (електрически и механични загуби) приблизително 0,7 или по-малко. Тази стойност обаче трябва да характеризира високоговорителя, като се има предвид, наред с други неща, неговия акустичен дизайн. Трябва да се има предвид, че последното винаги повишава нетния качествен фактор на устройството.
Например, доста често акустичният дизайн на високоговорителя е затворена кутия. В този случай еластичността на въздуха в затвореното пространство се добавя към еластичността на пружината. Тоест ще има повече енергийни резерви в така проектираната динамика. Коефициентът на качество ще се увеличи ипри използване на фазов инвертор, клаксон и др.
По този начин акустичният дизайн винаги трябва да се взема предвид при избора на високоговорител. Коефициентът на чисто качество на закупеното устройство във всеки случай трябва да бъде равен или по-нисък от 0,7. Това ще ви позволи да създадете система от високоговорители с висококачествен звук.
Смята се, например, че коефициентът на качество на високоговорителя за затворена кутия трябва да бъде приблизително 0,5-0,6. Това изисква дори по-ниски числа, тъй като може да задвижи високоговорителите много трудно.
Какво влияе на качествения фактор на високоговорителя
Влияе на Q в акустичните системи предимно върху честотната характеристика и импулсната характеристика на високоговорителите. Тоест този индикатор до голяма степен определя характеристиките на звука на високоговорителите. С коефициент на качество от 0,5 например може да се постигне най-добрата импулсна характеристика. С индикатор 0,707 се получава равномерна честотна характеристика. Също на:
- Q фактор 0, 5-0, 6 високоговорители произвеждат аудиофилски бас;
- индикатори 0, 85-0, 9 басът става еластичен и релефен;
- с коефициент на качество 1, 0, в разреза се появява "гърбица" с амплитуда 1,5 dB, възприемана от човешкото ухо като ухапващ звук.
С по-нататъшното увеличаване на Q, "гърбицата" в звука нараства и от високоговорителите започват да се излъчват характерни бръмчещи шумове.
Теория и практика
Какво влияе по този начин на качествения фактор на високоговорителяразбираемо. Както разбрахме, когато се използва акустичен дизайн, този показател трябва да е доста нисък. Ето как работи на теория. На практика обаче нискокачествените високоговорители, за съжаление, са доста рядкост. Дори, например, при използване на фазов инвертор, който, както разбрахме, изисква индикатор 0,5-0,6, често се използват глави с индикатор над един.
Всяко устройство, излъчващо звук, има своя собствена резонансна честота. И именно чрез него мембраните след резки сигнали стигат до равновесно състояние. В много случаи, с висок качествен фактор, високоговорителят дори няма да удължи или завърши свиренето на ноти. Когато външното влияние спре, то просто ще започне да бръмчи неприятно. Ето как се държат евтините компютърни високоговорители на определена честота, например.
Ниският коефициент на качество на високоговорителите най-често е много добър за системата от високоговорители. Въпреки това, в наше време, за съжаление, дори сравнително скъпите устройства за предаване на звук могат да бъдат доста висококачествени. Например, в оборудване, продавано в магазин на цена от около 5-6 хиляди рубли, звуковите излъчватели често са напълно неподходящи за този показател. Обикновено го имат твърде високо.
С всичко това скъпите високоговорители с висок качествен фактор често произвеждат доста висококачествен звук. Въпросът тук е преди всичко във факта, че такива устройства обикновено имат и доста ниска резонансна честота. При това условие шумът не се възприема особено добре.акустично тренирано човешко ухо, не като досадни "смущения", а просто като много мощен звук. Такава „мръсотия“става особено незабележима при слушане на проста музика, например модерна поп музика. Тоест, бръмченето в този случай преминава през „правилната“честота.
Какво друго зависи от
По този начин Дизайнът оказва голямо влияние върху фактора на качеството на високоговорителя. Също така, този индикатор за такова оборудване зависи от:
- Мощността на неговия мотор. Колкото по-висока е тази характеристика, толкова по-нисък е факторът на качеството на главата.
- Маси на движение. С увеличаване на този индикатор усилията на двигателя в устройството за предаване на звук стават по-малко забележими. В резултат на това се увеличават загубите от триене. В резултат на всичко това се повишава качественият фактор на устройството.
- Диаметър на проводника. В случай, че проводниците в високоговорителя дават голямо съпротивление, електрическият качествен фактор на устройството ще се увеличи. Всъщност в този случай натоварването на високоговорителя, който е вид генератор, спада.
Как да измерим качествен фактор: формули
В дома тази настройка на високоговорителя често се изчислява с помощта на обикновен AC миливолтметър. Също така, за тази процедура са подготвени платка и резистор 1000 Ohm за стабилизиране на тока през високоговорителя. Освен това, когато използвате тази техника, ще ви трябва софтуерен генератор от компютър и усилвател на мощност (за подаване на сигнал към високоговорителя). Процедурата за измерване на качествен фактор с помощта на такова оборудване се извършва, както следва:
- говорителят е окачен в свободно състояние, например на някакво въже;
- събиране на схемата.
Преди сглобяването на веригата се изгражда графика, където напрежението в миливолта (100, 200, 300) се нанася по оста y. В същото време честотата е посочена на x (10, 20, 30 … 140 и т.н.). След това те сглобяват верига, в която сигналът от усилвателя се подава към резистора и след това отива към високоговорителя.
Следваща стъпка:
- включете миливолтметър във веригата в точки a и c и настройте напрежението на 10-20 V при честота 500-1000 херца;
- свържете волтметър към точки в и c, като регулирате генератора, намерете честотата, при която стойностите на волтовете са максимални (Fs);
- променете честотата нагоре спрямо Fs и намерете точки, където показанията на волтметъра са много по-малки от Fs и постоянни (Um).
Измервайки напрежението при определена честота на високоговорителя, изградете съответната графика. Следващата стъпка е да се намери средната стойност между минималното напрежение и максималното. В този случай се използва формулата U1/2=√UmaxUmin. Получената стойност под формата на хоризонтална линия се прехвърля на графиката и се намират пресечните точки с линиите на съотношението F1 и F2 (със съответните честотни индикатори).
След това намерете акустичния качествен фактор по формулата Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, където Fs е стойността на честотата при максималните показания на миливолтметъра. След това можете да намерите електрическия качествен фактор:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
След това се изчислява общият качествен фактор на високоговорителя:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Следващата стъпка е да построите графика за втория високоговорител и да направите същите изчисления.
Какви други параметри могат да бъдат измерени
Какво е това - коефициентът на качество на високоговорителите, разбрахме. Този индикатор обикновено се определя при избора на най-подходящия дизайн, проектиране на акустични системи. Въпреки това, за да могат впоследствие високоговорителите да предават звук с най-високо качество, изчисленията в този случай трябва да се направят според някои други показатели.
При избора на акустичен дизайн винаги се вземат предвид така наречените параметри на Thiel-Small. Една от тези характеристики е именно качественият фактор, означен, както разбрахме, Qts. Също така, когато избирате акустичен дизайн, такива индикатори на превозното средство като:
- резонансна честота Fs;
- Vas пружиниращо окачване на високоговорителя.
В допълнение към трите основни характеристики, при изчисляване на дизайна на акустични системи, специалистите могат да използват такива параметри като:
- площ и диаметър на дифузора;
- индуктивност;
- чувствителност;
- импеданс;
- пикова мощност;
- маса на мобилната система;
- мощност на двигателя;
- механична устойчивост;
- относителна твърдост и др.
Смята се, че повечето оттези характеристики могат лесно да бъдат измерени у дома с не особено сложни измервателни уреди.
Резонансна честота
Високоговорителят, както разбрахме, е осцилаторна система. Оставен сам на себе си, неговият дифузор осцилира с определена честота, когато е изложен на него. Тоест, той се държи почти по същия начин като струна след скубане или, например, камбана след удар.
Смята се, че резонансната честота може да бъде:
- за глави за субуфер, които не са инсталирани в корпуса - 20-50 Hz;
- Митбас високоговорители - 50-120Hz;
- високоговорители - 1000-2000 Hz;
- среден дифузьор - 100-200 Hz;
- купол - 400-800 Hz.
Можете да измерите резонансната честота на високоговорителя, например, като прокарате през него сигнал от генератор на звук (като свържете последователно резистор с него) или по други подобни методи. Този индикатор се определя от пиковия импеданс на устройството.
Ваш резултат
Този параметър за високоговорители може да бъде измерен по два метода:
- допълнителна маса;
- допълнителен обем.
В първия случай измерванията се правят с помощта на някакъв вид тежести (10 грама на инч диаметър на дифузора). Това могат да бъдат например тежести от аптечни везни или стари монети, чийто номинал съответства на теглото им. Дифузорът се натоварва с такива предмети и се измерва честотата му. По-нататъкнаправете необходимите изчисления с помощта на формулите.
При използване на метода на допълнителен обем звукоизлъчвателят е херметически фиксиран в специална мерителна кутия с магнит отвън. След това се измерва резонансната честота и се изчисляват електрическите и механичните качествени фактори на високоговорителя, както и общата сума. След това, като се вземат предвид получените данни, формулата определя Vas.
Смята се, че колкото по-малък е Vas, при прочие равни условия, толкова по-компактен дизайн може да се използва за високоговорителя. Обикновено малките стойности на този параметър при същата резонансна честота са резултат от комбинация от тежка движеща се система и твърдо окачване.
Методи за измерване на допълнителни параметри
Както вече споменахме, в допълнение към трите основни характеристики на превозното средство, при проектирането на акустични системи могат да се използват и други индикатори. Например, съпротивлението на главата на намотката спрямо постоянен ток Re се измерва при честота близка до 0 Hz или просто с помощта на омметър.
Зоната на дифузора Sd или, както още се нарича ефективната излъчваща повърхност, съвпада с конструктивната при ниски честоти. Този параметър се намира с помощта на простата формула Sd=nR2. В този случай за радиус се приема половината разстояние от средата на гуменото окачване по ширината от едната страна до средата на противоположната. Това се дължи преди всичко на факта, че половината от ширината на окачването също е излъчваща повърхност.
Какво трябва да знаете
Измерването на параметрите на превозното средство, включително качествен фактор, правилно при проектирането на акустични системи е много важно. Да избегнаголеми грешки, високоговорителят трябва да бъде „разтегнат“преди измерване. Факт е, че за устройства от този тип, които са нови или не са използвани от известно време, параметрите на превозното средство може да се различават значително от индикаторите, използвани преди началото на изчисленията на оборудването.
Можете да "месите" високоговорителите преди измервания, например със синусоидални сигнали, само музика, бял и розов шум, тестови дискове. В същото време процедурата за такава подготовка на устройството трябва, според експерти, да продължи поне един ден.
Видове акустичен дизайн
Най-популярните видове кутии за високоговорители в момента са затворените кутии и бас рефлексите. Първият тип дизайн се счита за най-прост. Структурно затворената кутия е кутия от 6 стени. Предимствата на такъв дизайн са преди всичко компактност, лекота на сглобяване, добри импулсивни характеристики, бърз и ясен бас. Недостатъкът на затворените кутии се счита за ниско ниво на ефективност. Този дизайн не е подходящ за създаване на високо звуково налягане. Затворените кутии обикновено се използват за слушане на джаз, рок, клубна музика.
Фазовите инвертори са доста сложен тип дизайн. Обикновено са направени от пластмаса. В същото време фазовите инвертори имат висока ефективност и също така позволяват на високоговорителя да се охлади бързо. Също така, този дизайн може лесно да бъде преконфигуриран, ако е необходимо.
Понякога отворенакустичен дизайн. В този случай задната стена на звукоизлъчващата повърхност на дифузора не е отделена от предната. Най-често отворената кутия е кутия, която няма задна стена (или има много дупки в нея).
Дизайнът на рога за глави най-често се използва в комбинация с други видове. Въпреки това, в някои случаи такива дизайни могат да бъдат 100% оригинални. Такива системи се използват например за високоговорители с нисък Q. Акустичният дизайн от този тип има много предимства. Основното му предимство е големият обем. В същото време недостатъците на този дизайн включват невъзможността за получаване на еднаква честотна характеристика, ниска сила на звука и т.н.
Качество и дизайн на високоговорителя
Смята се, че главите с Fs / Qts>50 трябва да се използват в затворени кутии, Fs / Qts>85 - с фазови инвертори, Fs / Qts>105 - с лентови резонатори, Fs / Qts>50 - с отворени екрани30.
Можете да изберете акустичен дизайн за високоговорители, както вече споменахме, и просто според техния качествен фактор. Например за отворени кутии най-често се използват глави с Qts> 1, 2. Оптималният качествен коефициент за тях е 2, 4. Високоговорителите с Qts<0, 8-1, 0 са предназначени за затворени кутии. В този случай оптималният индикатор, както разбрахме по-рано, е 0,5-0,6.
Коефициентът на качество на високоговорителите за фазов инвертор трябва да бъде: Qts<0, 6. Оптималното в този случай ще бъде 0.4. Устройствата с Qts<0.4 са подходящи замундщуци.
Как да промените качествен фактор, да намалите или увеличите
Понякога, за да работи оборудването за предаване на звука, този параметър трябва да бъде увеличен или намален. Доста често майсторите, например, се интересуват как да намалят коефициента на качество на високоговорителя. Тази задача всъщност може да бъде много трудна. За да се намали качественият фактор на високоговорителя, обикновено е необходимо радикално да се промени неговият двигател. И това, разбира се, е доста сложна процедура и в повечето случаи не е много оправдана.
Някои експерти отбелязват факта, че можете да намалите коефициента на качество на високоговорителите чрез залепване на магнит. В този случай обаче неговият индикатор ще се промени с не повече от 5-10%. В допълнение, този метод е подходящ само когато собственият магнит на високоговорителя е много слаб.
Също така, отговорът на въпроса как да намалим коефициента на качество на високоговорителя, може да има и други технологии. Например, това може да стане чрез:
- използване на резонатори;
- импрегниране на дифузьор;
- режещи сектори, например, по метода на Ефруси.
Отговорът на въпроса как да се увеличи коефициента на качество на високоговорителя е доста прост. За да направите това, както вече разбрахме по-горе, обикновено просто трябва да увеличите масата на движението на устройството.
