Акустические системы

Если они неизвестны, то их необходимо определить следующим образом. Собирают схему согласно рисунку 2. Генератор желательно с выходным сопротивлением не более 50 Ом. Сопротивление резистора может быть в пределах 1…2 кОм. Вольтметр высокоомный, входное сопротивление не менее 30 кОм. Головку кладут диффузором вверх на стоящий в середине комнаты табурет.

Плавно перестраивая частоту генератора вблизи ожидаемой резонансной частоты  f_S и поддерживая его выходное напряжение постоянным (например, 1 В), определяют частоту резонанса по максимуму напряжения U_S  на головке. При использовании резистора 1кОм и поддержании напряжения генератора 1 В напряжение на головке в милливольтах примерно равно сопротивлению головки в омах на данной частоте. Затем, увеличивая частоту генератора, по минимуму напряжения на головке находят частоту f_MIN и фиксируют соответствующее ей напряжение U_MIN. После этого, вычислив вспомогательное напряжение

, находят частоты ниже и выше f_S (на рис. 3  f₁ и f₂, соответственно), при которых напряжение на головке равно U₁ и определяют механическую добротность по формуле:

(5)

Электрическая добротность головки без оформления равна:

(6)

Где,

Полную добротность рассчитывают по формуле:

(7)

Полную добротность можно определить и из кривой полного сопротивления головки (рис. 3) по формуле:

(8)

Результаты вычислений Q_TS по (7) и (8)  совпадают, однако,  (8)  более критична к точности измерений f_S и f₁.

Следует иметь в виду, что на электрическую добротность  Q_ES   влияет электрическое сопротивление дросселя фильтра:

(9)

где    R - сопротивление дросселя.

Поэтому при расчёте АС полную добротность головки необходимо считать с учётом сопротивления дросселя.

Соотношение полных добротностей и резонансных частот головок в закрытом корпусе и без оформления связаны выражением:

(10)

Гибкость подвижной головки G₀   (в метрах на Ньютон):

где     W - вес дополнительного немагнитного груза, положенного на диффузор, Н (обычно в пределах 2…4 Н или 0,2…0,4 кг),

δ - смещение диффузора в м.

Более точно  G₀ можно определить по следующей формуле:

(11)

Объём ящика V связан с гибкостью воздуха в нём  G_B и эффективным диаметром диффузора  D_Д следующим соотношением:

(12)

Откуда гибкость воздуха в ящике:

(13)

«Упругость воздуха» и «упругость подвижной системы» являются обратными величинами «гибкости воздуха» и «гибкости подвижной системы» головки, соответственно.

Для определения эквивалентного объёма головки последовательно определяют её резонансную частоту без оформления f_S и далее резонансную частоту  f_C  этой же головки, помещённой в закрытое оформление известного объёма V. Тогда эквивалентный объём   V_AS   можно определить по формуле:

(14)

Относительный объём оформления:

(15)

Где  t = f_C / f_S  - относительная частота.

Таким образом, зная эквивалентный объём динамической головки и её резонансную частоту, можно рассчитать резонансную частоту головки  f_C  в закрытом оформлении заданного объема V:

(16)

Из формулы (16) вытекает, что частота резонанса головки, установленной в закрытый корпус объёмом V_AS, возрастает в 1,41 раза, т.е.f_S=1.41·f_S, а в корпусе вдвое меньше V_AS - в 1,73 раза, и т.д.

Эквивалентный объём головки  V_AS

Чем больше гибкость подвеса головки, тем больше эквивалентный объём V_AS  и тем больших размеров требуется корпус АС с ФИ.

Параметры наиболее распространенных НЧ-головок производства стран СНГ приведены в таблице (1).

Сопротивление звуковой катушки на постоянном токе R_E примерно на 10…15% меньше номинального сопротивления. Значения параметров головки 35ГДН-1 (25ГД-26Б) приведены из разных источников.

Для определения подходящего акустического оформления для имеющихся в наличии НЧ-головок следует руководствоваться соотношениями:

f_S/Q_TS<50 - закрытый ящик;

f_S/Q_TS>50  - фазоинвертор.

Открытое акустическое оформление рекомендуется для головок с Q_TS >1.

Для закрытых АС пригодны головки с Q_TS< 0,8..1,0; для ФИ (фазоинвертора) – менее 0,6.

 Импеданс головки или АС можно измерить и с помощью магазина сопротивлений. В данном случае, подавая сигнал на головку (АС) через магазин сопротивлений и одновременно измеряя напряжение на головке (АС) и на магазине, устанавливают такое сопротивление магазина, при котором напряжения равны (или U_Г = U_ГЕН  / 2) – это и есть модуль электрического сопротивления головки на данной частоте.

Характеристику входного сопротивления громкоговорителя можно снять и подавая сигнал от УМЗЧ через сопротивление R=5…10 Ом. Полное сопротивление рассчитывают по формуле:

(17),Ом

Закрытый ящик
Фазоинвертор
Пассивный излучатель

Были заданы три основных параметра:

резонансная частота f_S,
полная добротность Q_TS,
эквивалентный объем V_AS.

Так же эти величины называют "параметры Тилля-Смола" — результат исследований двух австралийцев: Neville Thiele и Richard Small.
Это они в конце 60-х, в начале 70-х провели работы по разработке электронного аналога динамика в ящике.

Neville Thiele	Richard Small

Они не были первыми в обнаружении этой аналогии, но их работы явились наиболее плодотворными. И сейчас, при разработке акустических систем, пользуются их научно-исследовательскими работами, формулами и методами.