Akýkoľvek reproduktor je v skutočnosti oscilačný systém. Na základe toho sa robia takmer všetky výpočty parametrov takýchto žiaričov zvuku. Jednou z najdôležitejších vlastností moderných reproduktorov je faktor kvality. Tento parameter udáva predovšetkým kvalitu zariadení tohto druhu.
Aká funkcia
Čo je teda kvalitatívny faktor reproduktora? Zameraním sa na túto charakteristiku je možné predovšetkým určiť, ako sú tlmené oscilačné pohyby zvukových žiaričov. Predpokladá sa, že tento indikátor by nemal byť príliš veľký pre hlavy.
Ak je faktor kvality reproduktora vysoký a rovný napríklad 2 alebo 3, vibrácie v reproduktore budú pokračovať aj po odstránení sily, ktorá ich spôsobila. To samozrejme povedie k zníženiu kvality zvuku. V reproduktore sa začnú objavovať nepríjemné efekty hluku.
Keď je faktor kvality nízky (menej ako 1), oscilácie v zariadení sa veľmi rýchlo oslabia. Teda membrána v dynamike poprudký náraz sa takmer okamžite dostane do stabilného stavu. Vďaka tomu zariadenie produkuje čistejší a príjemnejší zvuk. V súlade s tým odborníci len zriedka premýšľajú o tom, ako zvýšiť faktor kvality rečníka. V zásade sa majstri pri navrhovaní akustických systémov snažia toto číslo znížiť.
Presná definícia
Faktor kvality reproduktora - čo to je, sme zistili vo všeobecnosti. Presnejšie, táto charakteristika je parameter, ktorý udáva, koľkokrát energetické zásoby v uvažovanom oscilačnom systéme prevyšujú jej straty pri zmene fázy o 1 radián. Takto možno definovať faktor kvality z hľadiska fyziky.
Tam, kde sa energetické zásoby sústreďujú v dynamike
Keď je na hlavu aplikovaný silný sínusový signál, energetické rezervy sa koncentrujú predovšetkým v natiahnutých pružinách, pričom tlmené oscilácie majú tendenciu vrátiť DIV do centrálnej polohy. DIV v moderných reproduktoroch môže mať rôznu hmotnosť. V súlade s tým sú pružiny v dizajne žiariča zvuku použité s nerovnakou tuhosťou. To znamená, že čím je reproduktor ťažší, tým má viac energetických rezerv.
Strata výkonu reproduktora
Zariadenia tohto typu sú primárne navrhnuté tak, aby vydávali zvuk, ktorý vníma ľudské ucho. Prenosom takýchto vibrácií do okolia je energetická strata reproduktora. Účinnosť moderných reproduktorov je však zvyčajne veľmi nízka. Prenos zvuku teda tvorí len malú časť spotreby zariadenia.energie. Týmto spôsobom sa zvyčajne vyskytuje menej ako 1 % všetkých strát.
Náklady na zvukové vibrácie v dynamike sú najdôležitejším ukazovateľom. Veď práve na prenos zvuku sú takéto zariadenia navrhnuté a vyrobené. Oveľa viac strát v takýchto zariadeniach je však čisto mechanických. Veľa energie v takýchto zariadeniach sa minie na trenie:
- v pozastavení;
- v magnetickej medzere;
- o vzduchu atď.
Najväčšia spotreba energie reproduktorov je v ich motore. Moderné zariadenia tohto typu fungujú na princípe malých generátorov, ktoré vytvárajú pomerne veľký odpor.
Pomer zásob k strate
Reproduktor s dostatočne silnými pružinami a veľkým zdvihom teda akumuluje veľa energie. V súlade s tým jeho množstvo v zariadení výrazne prevýši straty. Takýto reproduktor možno považovať za kvalitný. Oscilácie v ňom budú pomaly upadať. V ľahkom zariadení s nie príliš výkonnými pružinami sa akumuluje menej energie. Preto bude ukazovateľ pomeru medzi dostupnou a spotrebovanou energiou v ňom malý. Takýto reproduktor sa považuje za nekvalitný, a teda aj kvalitnejší.
Elektrický a mechanický výkon
Faktor kvality reproduktorov možno vypočítať niekoľkými spôsobmi. V niektorých prípadoch sa pri určovaní tohto parametra berú do úvahy iba straty zvuku, ako aj straty trením. Použitímz takejto metódy výpočtu sa získa mechanická hodnota.
Niekedy sa pri výpočtoch berú do úvahy iba prietoky pre odpor motora reproduktora. Tento faktor kvality sa nazýva elektrický. Tento ukazovateľ v dynamike má zvyčajne malé hodnoty. V každom prípade mechanický faktor kvality zvukových žiaričov vždy prevyšuje elektrický. Zvyčajne má takýto indikátor v dynamike hodnotu väčšiu ako jedna.
Notácia
Pri navrhovaní akustických systémov a vykonávaní rôznych druhov výpočtov sa používajú nasledujúce označenia:
- Qts – faktor plnej kvality.
- Qms – mechanický faktor kvality reproduktora.
-
Qes – elektrický.
V každom prípade je faktor kvality rečníkov vo vzorcoch vždy označený ako Q.
Od čoho môže indikátor závisieť
Moderné reproduktory sa považujú za najkvalitnejšie, ak majú celkový faktor kvality (elektrické a mechanické straty) približne 0,7 alebo menej. Táto hodnota by však mala charakterizovať reproduktor s prihliadnutím okrem iného aj na jeho akustické prevedenie. Malo by sa pamätať na to, že to druhé vždy zvyšuje čistý faktor kvality zariadenia.
Napríklad akustický dizajn reproduktora je často uzavretý box. V tomto prípade sa k elasticite pružiny pridáva aj elasticita vzduchu v uzavretom priestore. To znamená, že v takto navrhnutej dynamike bude viac energetických rezerv. Faktor kvality sa zvýši apri použití fázového meniča, klaksónu atď.
Pri výbere reproduktora by sa teda mal vždy brať do úvahy akustický dizajn. Čistý faktor kvality zakúpeného zariadenia by mal byť v každom prípade rovný alebo nižší ako 0,7. To vám umožní vytvoriť reproduktorový systém s vysoko kvalitným zvukom.
Verí sa napríklad, že kvalitatívny faktor reproduktora pre uzavretý box by mal byť približne 0,5-0,6, čo si vyžaduje ešte nižšie čísla, pretože to môže reproduktory veľmi poháňať.
Čo ovplyvňuje faktor kvality reproduktora
Ovplyvňuje Q v akustických systémoch predovšetkým na frekvenčnú odozvu a na impulznú odozvu reproduktorov. To znamená, že tento indikátor do značnej miery určuje vlastnosti zvuku reproduktorov. Napríklad s faktorom kvality 0,5 je možné dosiahnuť najlepšiu impulznú odozvu. S indikátorom 0,707 sa získa rovnomerná frekvenčná odozva. Tiež na:
- Q faktor 0, 5-0, 6 reproduktorov produkuje basy pre audiofilov;
- indikátory 0, 85-0, 9 sa basy stanú elastickými a vyrazenými;
- s faktorom kvality 1, 0 sa v reze objaví „hrb“s amplitúdou 1,5 dB, ktorý ľudské ucho vníma ako štipľavý zvuk.
Ako sa Q ďalej zvyšuje, „hrb“vo zvuku narastá a z reproduktorov sa začínajú ozývať charakteristické bzučiace zvuky.
Teória a prax
Čo teda ovplyvňuje faktor kvality reproduktorapochopiteľne. Ako sme zistili, pri použití akustického dizajnu by mal byť tento ukazovateľ dosť nízky. Takto to teoreticky funguje. V praxi sú však nekvalitné reproduktory, žiaľ, dosť zriedkavé. Aj napríklad pri použití fázového meniča, ktorý, ako sme zistili, vyžaduje indikátor 0,5-0,6, sa často používajú hlavy s indikátorom nad jedna.
Akékoľvek zariadenie vydávajúce zvuk má svoju vlastnú rezonančnú frekvenciu. A práve cez ňu sa membrány po ostrých signáloch dostávajú do rovnovážneho stavu. V mnohých prípadoch pri vysokom kvalitatívnom faktore reproduktor ani nepredĺži alebo nedohrá žiadne tóny. Keď sa vonkajší vplyv zastaví, jednoducho začne nepríjemne bzučať. Takto sa napríklad správajú lacné počítačové reproduktory pri určitej frekvencii.
Nízky faktor kvality reproduktorov je väčšinou veľmi dobrý pre systém reproduktorov. V našej dobe však, žiaľ, aj pomerne drahé zariadenia na prenos zvuku môžu byť dosť kvalitné. Napríklad v zariadeniach predávaných v obchode za cenu asi 5-6 tisíc rubľov sú zvukové žiariče často úplne nevhodné pre tento indikátor. Zvyčajne to majú príliš vysoké.
Pri tom všetkom drahé reproduktory s vysokým faktorom kvality často produkujú pomerne kvalitný zvuk. Ide tu predovšetkým o to, že takéto zariadenia majú zvyčajne aj dosť nízku rezonančnú frekvenciu. Za týchto podmienok nie je hluk vnímaný zvlášť dobre.akusticky trénované ľudské ucho, nie ako otravné „rušenie“, ale jednoducho ako veľmi silný zvuk. Takáto „špina“sa stáva obzvlášť nepostrehnuteľnou pri počúvaní jednoduchej hudby, napríklad modernej populárnej hudby. To znamená, že hukot v tomto prípade prechádza cez „správnu“frekvenciu.
Od čoho ešte závisí
Dizajn má teda veľký vplyv na faktor kvality reproduktora. Tento indikátor pre takéto zariadenie tiež závisí od:
- Sila jeho motora. Čím vyššia je táto charakteristika, tým nižší je faktor kvality hlavy.
- Hmoty pohybu. So zvýšením tohto indikátora sa úsilie motora v zariadení na prenos zvuku stáva menej nápadným. V dôsledku toho sa zvyšujú straty trením. V dôsledku toho sa zvyšuje kvalitatívny faktor zariadenia.
- Priemer drôtu. V prípade, že vodiče v reproduktore dávajú veľký odpor, zvýši sa elektrický faktor kvality zariadenia. V tomto prípade skutočne klesá záťaž reproduktora, ktorý je akýmsi generátorom.
Ako merať faktor kvality: vzorce
V domácnosti sa toto nastavenie reproduktorov často vypočítava pomocou jednoduchého AC milivoltmetra. Pre tento postup je tiež pripravená doska a 1000 Ohmový odpor na stabilizáciu prúdu cez reproduktor. Navyše pri použití tejto techniky budete potrebovať softvérový generátor z počítača a výkonový zosilňovač (na dodávanie signálu do reproduktora). Postup merania faktora kvality pomocou takéhoto zariadenia sa vykonáva takto:
- reproduktor je voľne zavesený, napríklad na nejakom lane;
- zhromaždenie schémy.
Pred zostavením obvodu sa zostaví graf, kde je na osi y vynesené napätie v milivoltoch (100, 200, 300). Zároveň je frekvencia uvedená na x (10, 20, 30 … 140 atď.). Potom zostavia obvod, v ktorom je signál zo zosilňovača privádzaný do rezistora a potom do reproduktora.
Ďalší krok:
- zahrňte do obvodu v bodoch a a c milivoltmeter a nastavte napätie na 10-20 V pri frekvencii 500-1000 hertzov;
- pripojte voltmeter k bodom v a c, nastavením generátora nájdite frekvenciu, pri ktorej sú hodnoty voltov maximálne (Fs);
- zmeňte frekvenciu vo vzťahu k Fs a nájdite body, kde sú hodnoty voltmetra oveľa menšie ako Fs a konštantné (Um).
Zmeraním napätia pri určitej frekvencii reproduktora vytvorte zodpovedajúci graf. Ďalším krokom je nájsť priemernú hodnotu medzi minimálnym a maximálnym napätím. V tomto prípade sa používa vzorec U1/2=√UmaxUmin. Výsledná hodnota vo forme vodorovnej čiary sa prenesie do grafu a nájdu sa priesečníky s čiarami pomeru F1 a F2 (s príslušnými indikátormi frekvencie).
Ďalej nájdite faktor akustickej kvality podľa vzorca Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, kde Fs je hodnota frekvencie pri maximálnych odčítaných milivoltmetroch. Potom môžete nájsť faktor elektrickej kvality:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Potom sa vypočíta celkový faktor kvality reproduktora:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Ďalším krokom je zostaviť graf pre druhého rečníka a urobiť rovnaké výpočty.
Aké ďalšie parametre možno merať
Čo to je – faktor kvality reproduktorov, sme zistili. Tento ukazovateľ sa zvyčajne určuje pri výbere najvhodnejšieho dizajnu, navrhovaní akustických systémov. Aby však reproduktory následne prenášali zvuk najvyššej kvality, výpočty v tomto prípade musia byť vykonané podľa niektorých iných ukazovateľov.
Pri výbere akustického dizajnu sa vždy berú do úvahy takzvané Thiel-Small parametre. Jednou z týchto charakteristík je práve faktor kvality, označovaný, ako sme zistili, Qts. Pri výbere akustického dizajnu sa tiež berú do úvahy ukazovatele vozidla ako:
- rezonančná frekvencia Fs;
- Pružnosť zavesenia reproduktorov Vas.
Okrem troch hlavných charakteristík môžu odborníci pri výpočte návrhu akustických systémov použiť také parametre ako:
- plocha a priemer difúzora;
- indukčnosť;
- sensitivity;
- impedance;
- špičkový výkon;
- hmotnosť mobilného systému;
- výkon motora;
- mechanický odpor;
- relatívna tvrdosť atď.
Verí sa, že väčšina ztieto charakteristiky sa dajú ľahko merať doma pomocou nie príliš sofistikovaných meracích prístrojov.
Rezonančná frekvencia
Reproduktor, ako sme zistili, je oscilačný systém. Jeho difúzor, ktorý je ponechaný sám sebe, osciluje s určitou frekvenciou, keď je vystavený. To znamená, že sa správa takmer rovnako ako struna po brnknutí alebo napríklad zvon po údere.
Verí sa, že rezonančná frekvencia môže byť:
- pre hlavy subwoofera, ktoré nie sú nainštalované v skrinke - 20-50 Hz;
- Mitbassové reproduktory – 50-120Hz;
- výškové reproduktory – 1000-2000 Hz;
- stredný rozsah difúzora - 100-200 Hz;
- kupoly – 400 – 800 Hz.
Rezonančnú frekvenciu reproduktora môžete merať napríklad tak, že ním budete riadiť signál generátora zvuku (zapojením odporu do série s reproduktorom) alebo akýmkoľvek iným podobným spôsobom. Tento indikátor je určený špičkovou impedanciou zariadenia.
Vas skóre
Tento parameter pre reproduktory možno merať dvoma spôsobmi:
- prídavná hmotnosť;
- dodatočný objem.
V prvom prípade sa merania vykonávajú pomocou nejakého druhu závaží (10 gramov na palec priemeru difúzora). Môže ísť napríklad o závažia z lekárenských váh alebo staré mince, ktorých nominálna hodnota zodpovedá ich váhe. Difúzor sa zaťaží takýmito predmetmi a meria sa jeho frekvencia. Ďalejurobte potrebné výpočty pomocou vzorcov.
Pri použití metódy dodatočnej hlasitosti je zvukový žiarič hermeticky upevnený v špeciálnej meracej skrinke s magnetom zvonku. Ďalej sa meria rezonančná frekvencia a vypočítajú sa elektrické a mechanické faktory kvality reproduktora, ako aj súčet. Potom, berúc do úvahy získané údaje, vzorec určí Vas.
Verí sa, že čím menší Vas, ceteris paribus, tým kompaktnejší dizajn môže byť použitý pre reproduktor. Zvyčajne malé hodnoty tohto parametra pri rovnakej rezonančnej frekvencii sú výsledkom kombinácie ťažkého pohyblivého systému a pevného zavesenia.
Metódy na meranie dodatočných parametrov
Ako už bolo spomenuté, okrem troch hlavných charakteristík vozidla možno pri návrhu akustických systémov použiť aj ďalšie indikátory. Napríklad odpor vinutia hlavy proti jednosmernému prúdu Re sa meria pri frekvencii blízkej 0 Hz alebo jednoducho pomocou ohmmetra.
Plocha difúzora Sd alebo, ako sa tiež nazýva efektívna vyžarovacia plocha, sa pri nízkych frekvenciách zhoduje s konštruktívnou plochou. Tento parameter sa nachádza pomocou jednoduchého vzorca Sd=nR2. V tomto prípade sa ako polomer berie polovica vzdialenosti od stredu gumeného závesu pozdĺž šírky od jednej strany do stredu protiľahlej strany. Je to spôsobené predovšetkým tým, že polovičná šírka závesu je zároveň vyžarujúca plocha.
Čo potrebujete vedieť
Pri návrhu akustických systémov je veľmi dôležité správne merať parametre vozidla vrátane faktora kvality. Vyhnúť saveľké chyby, musí byť reproduktor pred meraním „natiahnutý“. Faktom je, že pri zariadeniach tohto typu, ktoré sú nové alebo nejaký čas nepoužívané, sa parametre vozidla môžu výrazne líšiť od ukazovateľov používaných pred začiatkom výpočtov výbavy.
Reproduktory môžete pred meraním „hniesiť“, napríklad pomocou sínusových signálov, len hudby, bieleho a ružového šumu, testovacích diskov. Zároveň by postup pri takejto príprave prístroja mal podľa odborníkov trvať minimálne deň.
Typy akustického dizajnu
V súčasnosti sú najobľúbenejšími typmi reproduktorových boxov uzavreté boxy a bassreflexy. Prvý typ dizajnu sa považuje za najjednoduchší. Štrukturálne je uzavretá krabica krabica so 6 stenami. Výhody takéhoto dizajnu sú predovšetkým kompaktnosť, ľahká montáž, dobré impulzné vlastnosti, rýchle a čisté basy. Nevýhodou uzavretých boxov je nízka úroveň účinnosti. Tento dizajn nie je vhodný na vytváranie vysokého akustického tlaku. Uzavreté boxy sa zvyčajne používajú na počúvanie jazzu, rocku, klubovej hudby.
Fázové meniče sú pomerne zložitý typ konštrukcie. Zvyčajne sú vyrobené z plastu. Fázové meniče majú zároveň vysokú účinnosť a umožňujú aj rýchle ochladenie reproduktora. Tento dizajn možno tiež v prípade potreby ľahko prekonfigurovať.
Niekedy otvorenéakustický dizajn. V tomto prípade nie je zadná stena plochy vydávajúcej zvuk difúzora oddelená od prednej. Najčastejšie je otvorená krabica krabica, ktorá nemá zadnú stenu (alebo má v nej veľa otvorov).
Prevedenie rohoviny pre hlavy sa najčastejšie používa v kombinácii s inými typmi. V niektorých prípadoch však môžu byť takéto návrhy 100% originálne. Takéto systémy sa používajú napríklad pre reproduktory s nízkym Q. Akustický dizajn tohto typu má množstvo výhod. Jeho hlavnou výhodou je vysoká hlasitosť. Medzi nevýhody tohto dizajnu zároveň patrí nemožnosť dosiahnutia rovnomernej frekvenčnej odozvy, nízka hlasitosť zvuku atď.
Kvalita a dizajn reproduktorov
Verí sa, že hlavy s Fs / Qts>50 by sa mali používať v uzavretých puzdrách, Fs / Qts>85 - s fázovými invertormi, Fs / Qts>105 - s rezonátormi pásma, Fs / Qts>30 - s obrazovkami.
Akustický dizajn reproduktorov si môžete vybrať, ako už bolo spomenuté, a to jednoducho podľa faktora kvality. Na otvorené boxy sa najčastejšie používajú napríklad hlavy s Qts> 1, 2. Optimálny faktor kvality pre nich je 2, 4. Reproduktory s Qts<0, 8-1, 0 sú určené do uzavretých boxov. V tomto prípade je optimálny ukazovateľ, ako sme zistili skôr, 0,5-0,6.
Faktor kvality reproduktorov pre fázový menič by mal byť: Qts<0, 6. Optimum v tomto prípade bude 0,4. Zariadenia s Qts<0.4 sú vhodné prenáustky.
Ako zmeniť faktor kvality, znížiť alebo zvýšiť
Niekedy, aby zariadenie na prenos zvuku fungovalo lepšie, je potrebné tento parameter zvýšiť alebo znížiť. Pomerne často sa napríklad majstri zaujímajú o to, ako znížiť faktor kvality reproduktora. Táto úloha môže byť v skutočnosti veľmi náročná. Aby sa znížil kvalitatívny faktor reproduktora, je zvyčajne potrebné radikálne zmeniť jeho motor. A to je, samozrejme, dosť komplikovaný postup a vo väčšine prípadov nie veľmi opodstatnený.
Niektorí odborníci poznamenávajú skutočnosť, že faktor kvality reproduktorov môžete znížiť prilepením magnetu. V tomto prípade sa však jeho indikátor nezmení o viac ako 5-10%. Okrem toho je táto metóda vhodná len vtedy, keď je vlastný magnet reproduktora veľmi slabý.
Odpoveď na otázku, ako znížiť faktor kvality reproduktora, môžu byť aj iné technológie. Môžete to urobiť napríklad:
- pomocou rezonátorov;
- impregnácia difúzora;
- rezanie sektorov, napríklad podľa Ephrussiho metódy.
Odpoveď na otázku, ako zvýšiť faktor kvality reproduktora, je celkom jednoduchá. Aby ste to dosiahli, ako sme už zistili vyššie, zvyčajne stačí zvýšiť hmotnosť pohybu zariadenia.
