ptc73 | Закрытый ящик

ЗАКРЫТЫЙ ЯЩИК

Закрытый ящик эквивалентен акустическому ФВЧ второго порядка (крутизна спада в области НЧ - 12 дБ/окт., из них 6дБ/окт. даёт корпус и 6 дБ/окт. – сама НЧ-головка). Потенциал динамической головки в области НЧ используется только на 25…40%. Упругость воздуха, заключённого в закрытом ящике, повышает основную резонансную частоту головки тем больше, чем больше диаметр диффузора головки и меньше объём ящика. Поэтому в таком оформлении желательно использовать головки с диаметром диффузора до 200 мм. Объём закрытого ящика, мало сдвигающего частоту основного резонанса, можно рассчитать по формуле:
(18) формула 18

Где D_Д - эффективный диаметр диффузора, см (без гофра).
Полная добротность НЧ-головок (с учётом сопротивления индуктивности кроссовера, соединительного кабеля и выходного сопротивления УМЗЧ), предназначенных для закрытых АС, не должна превышать 0,8…1,0. В противном случае она будет раздемпфированной. Минимальная неравномерность АЧХ закрытой АС имеет место при добротности Q_TC = 1 / √2≈0,71.
Для закрытой АС небольшого объёма (V_AS / V > 4), т.е. «компрессионного» типа, частота резонанса головки f_S должна быть всегда ниже резонанса в системе f_C не менее чем в 2 раза; полная добротность Q_TS также должна быть как минимум в 2 раза ниже добротности головки в системе Q_TC . При этом Q_TC достигает относительно большого значения (Q_TC = 1…2).

Преимущество: более низкая граничная частота на низших частотах.

Недостаток: ухудшение переходной характеристики (склонность к колебаниям) и возникающее «подчёркивание» звуков середины диапазона низких частот вследствие небольшого демпфирования.

Довольно часто для получения глубокого баса и выравнивания характеристики используют 2 НЧ-головки, расположенные рядом. Две однотипные головки эквивалентны одной с диаметром в 1,4 раза большим и гибкостью вдвое меньшей. При параллельном соединении, благодаря взаимной связи, резонансные частоты обоих головок сливаются в одну:
(19) формула 19

При последовательном соединении этого не происходит, что способствует расширению области низших частот. На самых низших частотах отдача двух головок почти удваивается. При этом звуковое добавление (пропорционально квадрату площади диффузоров) возрастает в 4 раза.

Иногда для уменьшения чётных гармоник одну из спаренных головок устанавливают тыльной стороной наружу. При этом электрически их включают в противофазе. Образование чётных гармоник связано с захождением звуковой катушки в область пониженной однородности магнитной индукции в двух крайних точках её траектории. Включение головок, таким образом, в значительной степени компенсирует чётные гармоники. Кроме того, установка головок одна над другой в вертикальной плоскости делает более острую направленность в вертикальной плоскости, что способствует минимизации отражения от пола и потолка.

Без заполнения процесс сжатия-расширения воздуха внутри оформления адиабатический, а с заполнением – изотермический, что эквивалентно увеличению объема. Добавляя звукопоглощающий материал, определяют резонансную частоту. Как только частота резонанса перестаёт снижаться, добавление материала прекращают. Следует иметь в виду, что заполнять объём оформления можно до 60 %, выше нецелесообразно.

Заполнение закрытого корпуса звукопоглощающим материалом:

увеличивает гибкость воздуха в корпусе (максимально на 25 %), что эквивалентно увеличению объёма (максимально в 1,4 раза);
снижает резонансную частоту закрытой АС в пределе на 20 %;
приводит к увеличению КПД (максимально на 15%);
вносит дополнительные потери, что способствует уменьшению механической добротности Q_MS примерно в два раза;
может приводить к увеличению присоединённой массы подвижной системы до 20 % за счёт колебаний части материала, близко расположенного возле тыльной стороны диффузора.

Звукопоглощающий материал должен быть пористым, например, вата (хлопчатобумажная, минеральная, стеклянная, капроновая), листовой поролон (пенополиуретан, при толщине 10 мм поглощение звука до 60%), войлок, дакрон (синтепон) малой плотности и т.п. Толщина звукопоглощающего покрытия в виде матов, наносимым на внутренние поверхности, кроме панели с головками, должна быть не менее 20…30 мм. Хорошие результаты даёт подвешивание звукопоглотителя в виде валика или шара в центре ящика.

Многие любители музыки считают, что закрытые АС лучше чем ФИ передают характер звучания акустических музыкальных инструментов в низкочастотном спектре. Бесспорным достоинством закрытых систем является простота их конструкции, не требуют настройки, по сравнению ФИ-систем имеет меньшие фазовые и переходные искажения, имеют меньшую амплитуду смещения подвижной системы головки в области инфранизких частот.

Для достаточно хорошего воспроизведения низших частот закрытые АС требуют большого объёма оформления, что приводит к большим габаритам и весу. Например, определим объём закрытого оформления для головки 35ГДН-1-4, имеющий частоту основного резонанса f_s = 33 Гц, полную добротность Q_TS = 0.503 и эквивалентный объём V_AS = 50.6 л.

Для получения оптимального значения Q_TC= 0.71 получим из (16):

Оптимальный объём корпуса V из (14):

С учётом демпфирующего материала объём корпуса может быть уменьшен в 1,15…1,2 раза, т.е. до V = V / 1,2 = 50,9 / 1.2 = 42.5 л.

В значительной степени этого недостатка можно избежать с АС с фазоинвертором. >>>