So erreichen Sie die gewünschte Resonanzfrequenz des Lautsprechers. Reduzierung der Resonanzfrequenz der Köpfe. Thiel-Kleine Parameter und akustisches Design des Lautsprechers

Entnommen von der Seite der Zeitschrift "Autosound"

Kontext

Im vorherigen Teil unseres Gesprächs wurde klar, was gut ist Verschiedene Arten Akustikdesign und was ist schlecht. Es scheint, dass jetzt "die Ziele klar sind, für die Arbeit, Genossen.." Erstens ist das akustische Design, bei dem der Lautsprecher selbst nicht eingebaut ist, nur eine Box, die mit unterschiedlicher Sorgfalt zusammengebaut wird. Und oft ist es unmöglich, es zu montieren, bis feststeht, welcher Lautsprecher darin installiert wird. Zweitens, und das ist der Hauptspaß bei der Entwicklung und Herstellung von Auto-Subwoofern - die Eigenschaften des Subwoofers liegen wenig außerhalb des Kontexts der zumindest grundlegendsten Eigenschaften des Autos, in dem er funktionieren wird. Es gibt auch ein drittes. Ein mobiler Lautsprecher, der für jede Art von Musik gleichermaßen geeignet ist, ist ein selten erreichtes Ideal. Ein kompetenter Installateur ist in der Regel daran zu erkennen, dass er beim „Ablesen“ eines Kunden, der eine Audioinstallation bestellt, bittet, Samples dessen mitzubringen, was der Kunde nach Fertigstellung auf dem von ihm bestellten System hören wird.

Wie Sie sehen, gibt es viele Faktoren, die die Entscheidung beeinflussen, und es ist nicht möglich, alles auf einfache und eindeutige Rezepte zu reduzieren, was die Erstellung mobiler Audioinstallationen zu einer stark kunstbezogenen Beschäftigung macht. Aber einige allgemeine Richtlinien können noch skizziert werden.

Zahlen

Ich beeile mich, die Schüchternen, Faulen und Gebildeten zu warnen - es wird praktisch keine Formeln geben. Auch auf einen Taschenrechner - die vergessene Methode des mündlichen Zählens - werden wir soweit wie möglich verzichten.

Subwoofer sind das einzige Glied in der Autoakustik, bei dem die Messung von Harmonie mit Algebra keine aussichtslose Aufgabe ist. Ich sage es direkter - es ist einfach undenkbar, einen Subwoofer ohne Berechnung zu konstruieren. Als Ausgangsdaten für diese Berechnung werden die Parameter des Lautsprechers verwendet. Welcher? Ja, nicht die, die Sie im Laden hypnotisieren, seien Sie sicher! Um die Eigenschaften eines Niederfrequenzlautsprechers auch nur annähernd zu berechnen, müssen Sie seine elektromechanischen Parameter kennen, die Dunkelheit sind. Dies sind die Resonanzfrequenz und die Masse des sich bewegenden Systems und die Induktion im Spalt des Magnetsystems und mindestens zwei Dutzend andere Indikatoren, die nicht sehr klar sind. Bist du sauer? Kein Wunder. Vor etwa zwanzig Jahren waren auch zwei Australier, Richard Small und Neville Thiel, verärgert. Sie schlugen vor, anstelle von Bergen von Tsifiri, die ihre Namen zu Recht verewigten, eine universelle und ziemlich kompakte Reihe von Merkmalen zu verwenden. Wenn Sie nun in der Lautsprecherbeschreibung eine Tabelle mit dem Titel Thiel / Small parameters (oder einfach T / S) sehen, wissen Sie, worum es geht. Und wenn Sie eine solche Tabelle nicht finden, gehen Sie zur nächsten Option - diese ist hoffnungslos.

Die Mindestmerkmale, die Sie herausfinden müssen, sind:

Eigene Resonanzfrequenz des Lautsprechers Fs

Gesamt-Q-Faktor Qts

Äquivalentes Volumen Vas.

Im Prinzip gibt es andere Eigenschaften, die nützlich wären, aber dies reicht im Allgemeinen aus. (Der Durchmesser des Lautsprechers ist hier nicht enthalten, da er bereits ohne Dokumentation sichtbar ist.) Fehlt mindestens ein Parameter der "außerordentlichen Drei", sind die Nähte das Problem. Und jetzt - was bedeutet das alles.

Eigenfrequenz ist die Resonanzfrequenz des Lautsprechers ohne akustisches Design. Es wird so gemessen - der Lautsprecher wird in größtmöglichem Abstand zu umgebenden Objekten in der Luft aufgehängt, sodass seine Resonanz jetzt nur noch von seinen eigenen Eigenschaften abhängt - der Masse des bewegten Systems und der Steifigkeit der Aufhängung. Es besteht die Meinung, dass der Subwoofer umso besser herauskommt, je niedriger die Resonanzfrequenz ist. Dies ist nur bedingt richtig, bei manchen Konstruktionen ist eine zu niedrige Resonanzfrequenz hinderlich. Als Referenz: Low ist 20 - 25 Hz. Unter 20 Hz ist selten. Über 40 Hz gilt für einen Subwoofer als hoch.

Voller Q-Faktor. Der Qualitätsfaktor ist in diesem Fall nicht die Qualität des Produkts, sondern das Verhältnis von elastischen und viskosen Kräften, die im bewegten System des Lautsprechers nahe der Resonanzfrequenz vorhanden sind. Das bewegliche Lautsprechersystem ist der Aufhängung eines Autos sehr ähnlich, wo es eine Feder und einen Stoßdämpfer gibt. Die Feder erzeugt elastische Kräfte, das heißt, sie sammelt und gibt Energie bei Schwingungen ab, und der Stoßdämpfer ist eine Quelle für viskosen Widerstand, er speichert nichts, sondern absorbiert und leitet in Form von Wärme ab. Das gleiche passiert, wenn der Diffusor und alles daran befestigte vibriert. Ein hoher Gütefaktor bedeutet, dass elastische Kräfte vorherrschen. Es ist wie ein Auto ohne Stoßdämpfer. Es genügt, einen Kieselstein zu treffen, und das Rad beginnt zu springen, ungebremst von allem. Springen Sie mit derselben Resonanzfrequenz, die diesem oszillatorischen System eigen ist.

Auf einen Lautsprecher angewendet bedeutet dies einen Blowout Frequenzgang bei der Resonanzfrequenz ist der Gesamt-Q-Faktor des Systems umso höher, je stärker der Schmerz ist. Den höchsten Qualitätsfaktor, gemessen in Tausenden, hat die Glocke, die folglich bei keiner Frequenz außer der resonanten erklingen will, da sie von niemandem verlangt wird.

Eine beliebte Methode zur Diagnose der Federung eines Autos durch Schwingen ist nichts anderes, als den Qualitätsfaktor der Federung auf handwerkliche Weise zu messen. Wenn wir nun die Federung in Ordnung bringen, also einen Stoßdämpfer parallel zur Feder anbringen, wird die beim Einfedern der Feder angesammelte Energie nicht vollständig zurückfließen, sondern vom Stoßdämpfer teilweise zerstört. Dies ist eine Verringerung des Qualitätsfaktors des Systems. Kommen wir nun noch einmal zur Dynamik zurück. Ist es in Ordnung, dass wir hin und her gehen? Das sei sinnvoll, heißt es... Mit der Feder am Lautsprecher scheint alles klar zu sein. Dies ist die Diffusoraufhängung. Und der Stoßdämpfer? Es arbeiten zwei Stoßdämpfer parallel. Der Gesamt-Q-Faktor des Lautsprechers besteht aus zwei: mechanisch und elektrisch. Der mechanische Qualitätsfaktor wird hauptsächlich durch die Wahl des Aufhängungsmaterials und hauptsächlich durch die Zentrierscheibe und nicht durch die äußere Wellung bestimmt, wie manchmal angenommen wird. Hier treten in der Regel keine großen Verluste auf und der Beitrag des mechanischen Gütefaktors zur Gesamtsumme beträgt nicht mehr als 10 - 15 %. Den Hauptbeitrag leistet der Faktor elektrische Qualität. Der härteste Stoßdämpfer, der im Schwingungssystem eines Lautsprechers arbeitet, ist eine Schwingspule und eine Magnetbaugruppe. Da er von Natur aus ein Elektromotor ist, kann er, wie es sich für einen Motor gehört, als Generator arbeiten und das tut er nahe der Resonanzfrequenz, wenn Geschwindigkeit und Amplitude der Schwingspulenbewegung maximal sind. Die Spule bewegt sich in einem Magnetfeld und erzeugt einen Strom, und der Ausgangswiderstand des Verstärkers dient als Last für einen solchen Generator, dh praktisch Null. Es stellt sich die gleiche elektrische Bremse heraus, mit der alle elektrischen Züge ausgestattet sind. Auch dort werden die Fahrmotoren beim Bremsen gezwungen, im Generatorbetrieb zu arbeiten, und ihre Last ist eine Bremswiderstandsbatterie auf dem Dach.

Der erzeugte Strom ist natürlich umso größer, je stärker das Magnetfeld ist, in dem sich die Schwingspule bewegt. Es stellt sich heraus, dass je stärker der Lautsprechermagnet ist, desto niedriger ist unter sonst gleichen Bedingungen sein Q-Faktor. Da jedoch sowohl die Länge des Wickeldrahts als auch die Breite des Spalts im Magnetsystem an der Bildung dieses Wertes beteiligt sind, wäre es natürlich verfrüht, allein aufgrund der Größe des Magneten eine endgültige Aussage zu treffen. Und die vorläufige - warum nicht? ...

Grundlegendes Konzept- der volle Q-Faktor des Lautsprechers wird als niedrig angesehen, kleiner als 0,3 - 0,35; hoch - mehr als 0,5 - 0,6.

Äquivalentes Volumen. Die meisten modernen Lautsprecherköpfe basieren auf dem Prinzip der „akustischen Aufhängung“.

Wir nennen sie manchmal "Kompression", was falsch ist. Kompressionsköpfe sind eine ganz andere Geschichte, wenn es um das akustische Design von Hörnern geht.

Das Konzept einer akustischen Aufhängung besteht darin, den Lautsprecher in einem Luftvolumen zu platzieren, das so elastisch ist wie die Aufhängung des Lautsprechers. In diesem Fall stellt sich heraus, dass parallel zu der bereits in der Aufhängung vorhandenen Feder eine weitere eingebaut wurde. In diesem Fall ist das äquivalente Volumen so, dass die Feder der erscheinenden Feder die gleiche Elastizität wie die vorhandene Feder hat. Die Höhe des äquivalenten Volumens wird durch die Steifigkeit der Aufhängung und den Durchmesser des Lautsprechers bestimmt. Je weicher die Federung, desto größer ist das Luftpolster, dessen Vorhandensein den Lautsprecher stört. Das gleiche passiert bei einer Änderung des Durchmessers des Diffusors. Ein großer Diffusor bei gleicher Verdrängung komprimiert die Luft im Inneren der Box stärker und erfährt dadurch eine große reziproke Elastizitätskraft des Luftvolumens.

Dieser Umstand bestimmt oft die Wahl der Größe des Lautsprechers, basierend auf der verfügbaren Lautstärke, um seinem akustischen Design gerecht zu werden. Große Diffusoren schaffen die Voraussetzung für eine hohe Leistung des Subwoofers, benötigen aber auch große Lautstärken. Das Argument aus dem Repertoire des Zimmers am Ende des Schulflurs „und ich habe noch mehr“ ist hier mit Vorsicht zu genießen.

Das äquivalente Volumen hat interessante familiäre Bindungen mit Resonanzfrequenz, ohne die es leicht zu übersehen ist. Die Resonanzfrequenz wird durch die Steifigkeit der Aufhängung und die Masse des bewegten Systems bestimmt, das äquivalente Volumen wird durch den Durchmesser des Diffusors und die gleiche Steifigkeit bestimmt.

Als Ergebnis ist eine solche Situation möglich. Angenommen, Sie haben zwei Lautsprecher gleicher Größe und Resonanzfrequenz. Aber nur bei einem wurde dieser Frequenzwert durch einen schweren Diffusor und eine starre Aufhängung erreicht, bei dem anderen dagegen ein leichter Diffusor auf einer weichen Aufhängung. Das äquivalente Volumen eines solchen Paares kann trotz aller äußerlichen Ähnlichkeit sehr unterschiedlich sein, und wenn es in derselben Box installiert wird, werden die Ergebnisse dramatisch unterschiedlich sein.

Nachdem wir also festgestellt haben, was die Vitalparameter bedeuten, werden wir endlich damit beginnen, eine Verlobte auszuwählen. Das Modell wird so aussehen - wir glauben, dass Sie sich beispielsweise auf der Grundlage der Materialien des vorherigen Artikels dieser Serie für die Art des akustischen Designs entschieden haben und jetzt einen Lautsprecher dafür aus Hunderten von auswählen müssen Alternativen. Wenn Sie diesen Prozess beherrschen, wird Ihnen der Umkehrschluss, also die Wahl eines geeigneten Designs für den ausgewählten Lautsprecher, problemlos geboten. Ich meine, fast ohne Schwierigkeiten.

Geschlossene Kiste

Wie im obigen Artikel erwähnt, ist eine geschlossene Box das einfachste akustische Design, aber alles andere als primitiv, sondern hat im Gegenteil, insbesondere in einem Auto, eine Reihe wichtiger Vorteile gegenüber anderen. Seine Popularität in mobile Anwendungen verblasst überhaupt nicht, deshalb werden wir damit beginnen.

Was passiert mit der Lautsprecherleistung, wenn sie in einer geschlossenen Box installiert wird? Es hängt von einem einzigen Wert ab - dem Volumen der Box. Wenn die Lautstärke so groß ist, dass der Lautsprecher sie praktisch nicht wahrnimmt, kommen wir zur Option eines unendlichen Bildschirms. In der Praxis wird diese Situation erreicht, wenn das Volumen der Box (oder eines anderen geschlossenen Volumens, das sich hinter dem Diffusor befindet, oder einfacher, was dort zu verstecken ist - der Kofferraum des Autos) das äquivalente Volumen des Lautsprechers dreimal oder mehr überschreitet . Wenn diese Beziehung erfüllt ist, bleiben die Resonanzfrequenz und der Gesamt-Q des Systems im Wesentlichen gleich wie beim Lautsprecher. Das bedeutet, dass sie entsprechend gewählt werden müssen. Es ist bekannt, dass ein Lautsprechersystem bei einem Gesamt-Q-Faktor von 0,7 den glattesten Frequenzgang hat. Kleinere Werte verbessern die Impulsantwort, allerdings beginnt der Rolloff bei einer recht hohen Frequenz. Im Großen und Ganzen nimmt der Frequenzgang in der Nähe der Resonanz einen Anstieg an und die Einschwingeigenschaften verschlechtern sich etwas. Wenn Sie sich auf klassische Musik, Jazz oder akustische Genres konzentrieren, ist ein leicht überdämpftes System mit einem Qualitätsfaktor von 0,5 - 0,7 die beste Wahl. Für energischere Genres schadet es nicht, das Low-End zu betonen, was mit einem Qualitätsfaktor von 0,8 - 0,9 erreicht wird. Und schließlich kommen Rap-Liebhaber voll auf ihre Kosten, wenn das System einen Qualitätsfaktor gleich eins oder sogar höher hat. Der Wert von 1,2 sollte vielleicht als Grenzwert für jedes Genre angesehen werden, das behauptet, musikalisch zu sein.

Zu beachten ist auch, dass bei Einbau des Subwoofers im Fahrgastraum eine Anhebung entsteht niedrige Frequenzen ab einer bestimmten Häufigkeit aufgrund der Größe des Fahrgastraums. Typische Werte für den Beginn des Anstiegs des Frequenzgangs 40 Hz für großes Auto wie ein Jeep oder Minivan; 50 - 60 für einen Durchschnitt, wie eine Acht oder "Lende"; 70 - 75 für einen Kleinen, mit Tavria.

Jetzt ist klar - um im Endlosbildschirmmodus (oder Freeair, wenn es Ihnen nicht peinlich ist, dass der Nachname von Stillwater Designs patentiert ist) zu installieren, benötigen Sie einen Lautsprecher mit einem vollen Q-Faktor von mindestens 0,5, oder noch höher und eine Resonanzfrequenz von mindestens 40 Hertz-Werbespots - 60, je nachdem, was Sie eingeben. Solche Parameter bedeuten in der Regel eine eher starre Aufhängung, nur dies bewahrt den Lautsprecher vor Überlastung bei fehlender "akustischer Unterstützung" aus der geschlossenen Lautstärke. Hier ein Beispiel - Infinity produziert Versionen der gleichen Felle mit den Indizes br (Bassreflex) und ib (unendliche Schallwand) in der Reference und Kappa Serie.

Parameter T / S 1000w.br 1000w.ib

Fs 26 Hz 40 Hz

Vase 83 l 50 l

Es ist zu erkennen, dass die ib-Version in Bezug auf Resonanzfrequenz und Gütefaktor "so wie sie ist" einsatzbereit ist und der Resonanzfrequenz und der äquivalenten Lautstärke nach zu urteilen - diese Modifikation ist viel härter als die andere, optimiert für den Betrieb in ein Phasenwender, und daher ist es wahrscheinlicher, unter schwierigen Bedingungen Freeair zu überleben.

Aber was passiert, wenn Sie, ohne auf die Kleinbuchstaben zu achten, einen zweierbsenähnlichen Lautsprecher mit dem Index br in diese Zustände treiben? Und das ist: Aufgrund des geringen Qualitätsfaktors beginnt der Frequenzgang bereits bei Frequenzen von etwa 70 - 80 Hz abzufallen, und der ungezügelte "weiche" Kopf wird sich im unteren Bereich sehr unangenehm anfühlen und ihn überlasten es ist so einfach wie Birnen zu schälen.

Also haben wir uns geeinigt:

Für die Verwendung im Modus "unendlicher Bildschirm" ist es erforderlich, einen Lautsprecher mit einem hohen Gesamt-Q-Faktor (nicht weniger als 0,5) und einer Resonanzfrequenz (nicht weniger als 45 Hz) auszuwählen, wobei diese Anforderungen je nach Art des Vorherrschens festgelegt werden musikalisches Material und die Größe der Kabine.

Nun zum "nicht-unendlichen" Volumen. Wenn Sie den Lautsprecher auf eine Lautstärke einstellen, die mit der entsprechenden Lautstärke vergleichbar ist, erhält das System Eigenschaften, die sich erheblich von denen unterscheiden, mit denen der Lautsprecher dieses System erhalten hat. Zunächst einmal erhöht sich bei der Installation in einem geschlossenen Raum die Resonanzfrequenz. Die Steifigkeit ist gestiegen, die Masse aber gleich geblieben. Auch der Qualitätsfaktor wird steigen. Beurteilen Sie selbst - nachdem wir die Steifigkeit eines kleinen, dh unnachgiebigen Luftvolumens eingestellt haben, um die Steifigkeit der Aufhängung zu unterstützen, setzen wir sozusagen die zweite Feder ein und der Stoßdämpfer hat den alten verlassen.

Mit abnehmender Lautstärke nehmen der Q-Faktor des Systems und seine Resonanzfrequenz in gleicher Weise zu. Das heißt, wenn wir einen Lautsprecher mit einem Qualitätsfaktor von beispielsweise 0,25 gesehen haben und wir ein System mit einem Qualitätsfaktor von beispielsweise 0,75 haben wollen, dann verdreifacht sich auch die Resonanzfrequenz. Und wie ist der Lautsprecher dort? 35Hz? In der richtigen Lautstärke ergeben sich aus Sicht der Form des Frequenzgangs 105 Hz, und dies ist, wie Sie wissen, kein Subwoofer mehr. Das bedeutet, dass es nicht passt. Sie sehen, und der Taschenrechner wurde nicht benötigt. Wir schauen uns einen anderen an. Resonanzfrequenz 25 Hz, Q-Faktor 0,4. Das Ergebnis ist ein System mit einem Q-Faktor von 0,75 und einer Resonanzfrequenz von etwa 47 Hz. Ganz würdig. Versuchen wir gleich dort, ohne den Tresen zu verlassen, abzuschätzen, wie viel Volumen die Box benötigt. Es sagt Vas = 160 L (oder 6 cu.ft, was wahrscheinlicher ist).

(Hier würde ich eine Formel schreiben - es ist einfach, aber es ist unmöglich - ich habe es versprochen). Für Berechnungen an der Theke gebe ich daher einen Spickzettel: kopieren und in die Brieftasche stecken, wenn der Kauf eines Basslautsprechers in Ihren Einkaufsplänen enthalten ist:

Die Resonanzfrequenz und der Q-Faktor erhöhen sich, wenn das Volumen der Box von Vas . ist

1,4 mal 1

1,7 mal 1/2

2 mal 1/3

3 mal 1/8

Bei uns - ungefähr zweimal, damit wir eine Kiste mit einem Volumen von 50 - 60 Litern bekommen, das wird ein bisschen zu viel .... Los geht's mit der nächsten. Usw.

Es zeigt sich, dass für ein denkbares akustisches Design die Lautsprecherparameter nicht nur in einem bestimmten Wertekorridor liegen, sondern auch miteinander verknüpft sein müssen.

Erfahrene Leute haben diese Verknüpfung auf den Fs/Qts-Indikator reduziert.

Wenn der Fs / Qts-Wert 50 oder weniger beträgt, ist der Sprecher für eine geschlossene Box geboren. In diesem Fall ist das erforderliche Volumen der Box umso geringer, je niedriger das Fs oder je niedriger das Vas ist.

Nach externen Angaben sind "geborene Einsiedler" zu erkennen an schweren Diffusoren und weichen Aufhängungen (was eine niedrige Resonanzfrequenz ergibt), nicht sehr großen Magneten (damit der Q-Faktor nicht zu niedrig ist), langen Schwingspulen (da der Diffusor Hub eines Lautsprechers, der in einer geschlossenen Box betrieben wird, sehr große Werte erreichen kann).

Phasenwender

Eine andere beliebte Akustikkonstruktion ist ein Bassreflex, bei all der leidenschaftlichen Lust am Tresen ist es unmöglich, auch nur annähernd zu zählen. Aber Sie können die Eignung der Dynamik dafür einschätzen. Und über die Berechnung werden wir im Allgemeinen separat sprechen.

Die Resonanzfrequenz dieser Art von Systemen wird nicht nur durch die Resonanzfrequenz des Lautsprechers bestimmt, sondern auch durch die Einstellung des Phasenwenders. Gleiches gilt für den Q-Faktor des Systems, der sich mit einer Änderung der Tunnellänge auch bei konstantem Volumen des Körpers deutlich ändern kann. Da der Bassreflex im Gegensatz zu einer geschlossenen Box auf eine Frequenz nahe oder sogar niedriger als die des Lautsprechers abgestimmt werden kann, darf die Eigenresonanzfrequenz des Fells höher als im vorherigen Fall "erlaubt" werden. Das bedeutet bei einer guten Wahl einen leichteren Diffusor und dadurch eine Verbesserung der Impulscharakteristik, die ein Phasenwender braucht, da seine "angeborenen" Transienteneigenschaften nicht die besten sind, schlechter als die einer geschlossenen Box , wenigstens. Der Qualitätsfaktor sollte jedoch so niedrig wie möglich sein, nicht mehr als 0,35. Kombiniert man dies zu demselben Fs / Qts-Verhältnis, sieht die Formel zur Auswahl eines Lautsprechers für einen Bassreflex einfach aus:

Lautsprecher mit einem Fs / Qts-Verhältnis von 90 oder mehr eignen sich für das Arbeiten in einem Bassreflex.

Äußere Anzeichen eines phaseninvertierten Gesteins: Lichtdiffusoren und starke Magnete.

Bandpass (sehr kurz)

Bandpass-Lautsprecher mit all ihren lautstarken Vorteilen (im Sinne der höchsten Effizienz im Vergleich zu anderen Typen) sind am schwierigsten zu konstruieren und herzustellen und passen ihre Eigenschaften der Innenakustik eines Autos mit unzureichender Erfahrung kann zur Hölle werden, daher ist es bei diesem Akustikdesign besser, auf den Kieselsteinen zu gehen und den Empfehlungen der Lautsprecherhersteller zu folgen, obwohl es einem die Hände bindet. Wenn Ihre Hände jedoch immer noch ungebunden sind und jucken, versuchen Sie es: Für einzelne Bandpässe eignen sich fast die gleichen Lautsprecher wie für Bassreflexe, und für Doppel- oder Quasi-Bandpass - es sind die gleichen oder, wünschenswerter, Köpfe mit Fs / Qts gleich 100 und höher.

Nützliche Themen:

Die untere Grenze des vom Lautsprecher wiedergegebenen Frequenzbereichs wird durch die Grundresonanzfrequenz des Kopfes bestimmt. Leider gibt es nur sehr wenige Köpfe im Angebot, die eine Grundresonanzfrequenz unter 60-80 Hz haben. Um den Bereich der Betriebsfrequenzen akustischer Systeme zu erweitern, besteht daher die Möglichkeit, die Haupt- Resonanzfrequenz die darin verwendeten Köpfe. Das Bewegungssystem des Kopfes (Diffusor mit Schwingspule) im Hauptresonanzbereich ist bekanntlich ein einfaches Schwingungssystem, bestehend aus der Masse und Flexibilität der Aufhängung. Die Resonanzfrequenz eines solchen Systems wird durch die Formel bestimmt:

wobei m die Masse des Diffusors, der Schwingspule und der angebrachten Luftmasse ist, g;
С - Federungsflexibilität, cm / dyn.

Um die Grundresonanzfrequenz des Kopfes zu senken, ist es daher notwendig, entweder die Masse des Konus und der Schwingspule oder die Flexibilität ihrer Aufhängung oder beides zu erhöhen. Am einfachsten ist es, die Masse des Diffusors durch Anbringen eines zusätzlichen Gewichts zu erhöhen. Es ist jedoch unrentabel, die Masse des Kopfbewegungssystems zu erhöhen, da dadurch nicht nur die Resonanzfrequenz, sondern auch der vom Kopf erzeugte Schalldruck verringert wird. Tatsache ist, dass die Kraft F, die durch den Strom I in der Schwingspule des dynamischen Kopfes erzeugt wird, gleich ist

F = B * l * Ich,
wobei B die magnetische Induktion im Spalt ist;
l ist die Länge des Schwingspulenleiters.

Andererseits ist diese Kraft nach den Gesetzen der Mechanik gleich

F = m * a,
wobei m die Masse des mobilen Systems ist; a - Schwingungsbeschleunigung.

Da die auf die Schwingspule ausgeübte Kraft für einen gegebenen Kopf nur von der Stärke des Stroms abhängt, verringern wir durch Erhöhen der Masse die Schwingungsbeschleunigung der Spule und des Diffusors um denselben Betrag; und da der vom Fahrer erzeugte Schalldruck in diesem Frequenzbereich proportional zur Beschleunigung des Diffusors ist, entspricht eine Abnahme der Beschleunigung einer Abnahme des Schalldrucks. Wenn wir versuchen würden, die Grundresonanzfrequenz des Kopfes zu halbieren, würde dies die vierfache Masse des bewegten Systems erfordern, und der vom Kopf erzeugte Schalldruck würde bei konstantem Strom in der Spule um den gleichen Betrag abnehmen. Außerdem würde eine Massezunahme den Gütefaktor des mobilen Systems erhöhen und die Resonanzspitze und damit den ungleichmäßigen Frequenzgang erhöhen, was wiederum das Einschwingverhalten des Lautsprechers verschlechtern würde.

Um die Resonanzfrequenz des Kopfes zu reduzieren, ist es daher zweckmäßiger, die Flexibilität der Aufhängung des Diffusors und der Zentrierscheibe zu erhöhen, dh die Steifigkeit der Befestigung des beweglichen Systems zu reduzieren. Dies geschieht wie folgt. Zuerst den Kragen des Diffusors abziehen oder mit einem scharfen Skalpell oder einer Klinge (entlang des Rings des Diffusorhalters) abschneiden. Dann die flexiblen Leitungen der Schwingspule ablöten, den Zentrierscheibenring abschrauben und getinax<паук" (если таковые имеются) или отклеивают центрирующий диск от диффузородержателя.

Die Flexibilität der Zentrierscheibe mit Riffelung wird durch das gleichmäßige Schneiden von drei oder vier konischen Löchern am Umfang erhöht (siehe Abb. 1). Die Gesamtfläche dieser Löcher sollte 0,4-0,5 der Fläche der Wellen der Zentrierscheibe betragen. Um den Magnetspalt vor Staub zu schützen, wird Gaze mit gewöhnlichem Gummikleber oder BF-6-Kleber auf die Ausschnitte oder die gesamte Scheibe geklebt. Wird die Schwingspule durch eine Getinax-"Spinne" (Textolite) zentriert, so wird die Flexibilität durch Verkleinerung der Arme (durch Feilen mit einer Feile oder vorsichtiges Beißen mit einer Zange) erhöht. Danach wird am Diffusor ein Teil der Randsicke abgeschnitten, so dass zwischen Diffusorkante und Diffusorhalterring ein Spalt von ca. 200 mm entsteht. Bleibt gleichzeitig am Rand des Diffusors eine Riffelung zurück, wird dieser auf einer Länge von ca. 10 mm begradigt und eine Aufhängung in Form von Bögen aus Povinol oder weichem Textvinyl darauf geklebt. Um die Flexibilität zu erhöhen, entfernen Sie nach Möglichkeit den textilen oder gestrickten Träger.

Sehr flexible und elastische Schleifen können mit Silikonkleber - Elastosil-Versiegelung aus dünnen Nylonstrümpfen - hergestellt werden. Die Oberseite des Strumpfes wird der Länge nach abgeschnitten und auf dem resultierenden Gewebe eine Markierung von 24-28 cm gemacht (siehe Abb. 2). Beim Anzeichnen sollten die Bügel quer zum Strumpf liegen (siehe Abb. 2), da die Elastizität des Strumpfes in Längsrichtung größer ist. Legen Sie dann ein Stück glatte Plastikfolie auf ein Brett oder einen dicken Karton, legen Sie einen Strumpf darauf und befestigen Sie ihn an den Kanten mit Knöpfen oder Nieten. Danach wird Elastosil mit einem Spachtel oder dem Ende eines Metalllineals auf das Gestrick aufgetragen, so dass das Gestrick nicht sichtbar ist Nach einem Tag (Elastosil-Polymerisationszeit) wird das Gestrick gewendet und Olastosil auf das Gestrick aufgetragen Andere Seite.

Zum Ausschneiden der Bügel sollte eine Kartonschablone angefertigt werden. Es ist wünschenswert, den Diffusor an nicht mehr als drei oder vier Bügeln aufzuhängen, so dass jeder Bügel ein Drittel bzw. ein Viertel des Umfangs des Diffusors einnimmt. An den Armen und am Rand des Diffusors sind die Flächen, mit denen sie geklebt werden sollen, mit einem Bleistift markiert, die Breite dieser Flächen sollte 7-10 mm betragen. Die fertigen Bögen werden abwechselnd mit Kleber bestrichen und mit "elastosil" oder KT-30 oder MSN-7 Silikonkleber auf den markierten Rand des Diffusors geklebt. Bögen aus Pavinol oder Textvinyl werden mit der Oberfläche, auf der sich das Textil befand, mit BF-2, 88 oder AB-4-Kleber verklebt. Es wird empfohlen, zunächst die Eignung (Konformität) des Klebers zum Material zu prüfen, indem ein Stück Material auf dickes Papier geklebt wird.

Auch die Fugen zwischen den Bügeln sollten so verklebt werden, dass keine Lücken entstehen. Am besten geht das mit "elastosil", bei Pavinol- oder Textvinyl-Armen empfiehlt es sich, die Kanten mit Fäden zu befestigen und in mehreren Schritten mit gewöhnlichem Gummikleber auszufüllen.

Nach der Aufhängung des Diffusors wird dieser in den Diffusorhalter eingebaut, sodass die Schwingspule in den Spalt eindringt. Anschließend wird der Zentrierscheibenring verstärkt und die Schwingspule vorzentriert (bevor die Aufhängung verklebt wird). Als nächstes werden die Arme der Diffusoraufhängung abwechselnd auf den Diffusorhaltering geklebt. Zum Biegen der Bügel,

Beim Verkleben des Diffusorrings mit Klebstoff ist es zweckmäßig, Krokodilklemmen mit eingesteckten einpoligen Steckern (für das Gewicht) zu verwenden. Nach dem Aufkleben der Aufhängung erfolgt die endgültige Zentrierung der Schwingspule und die Ringe der Zentrierscheibe bzw. der getinax "Spinne" werden fixiert. Wenn die Zentrierscheibe keinen Metallring hat und abgezogen wird, dann zuerst die Aufhängung des Diffusors kleben und dann die Zentrierscheibe, gleichzeitig die Schwingspule im Spalt zentrieren. Zuletzt werden die Zuleitungen der Schwingspule verlötet und die Stützbügel aus Pappe, Moosgummi oder Filz auf den Diffusorhalter geklebt.

Sollte der Diffusor einen Riss (Bruch) aufweisen, verkleben Sie ihn am besten mit Elastosil-Kleber oder füllen ihn in mehreren Schritten mit Gummikleber aus.

Durch das beschriebene Verfahren ist es möglich, die Frequenz der Hauptresonanz des Kopfes um das 1,5- bis 2-fache zu reduzieren. Zum Beispiel in Abb. 3 zeigt die Frequenzcharakteristik der Impedanz des Kopfes 4A-18 vor (gestrichelte Linie) und nach der Änderung.

Dieser Kopf wurde 1954 von der Leningrader Kinoausrüstungsfabrik "Kinap" hergestellt; seine Änderung bestand darin, drei Fenster in die Zentrierscheibe zu schneiden und die Randsicke durch Pavinol-Bügel zu ersetzen, wobei der Textilrücken nicht entfernt wurde. Die Resonanzfrequenz verringerte sich von 105 Hz auf 70 Hz, also das 1,5-fache. Merkwürdigerweise ergibt die gleiche Reduzierung der Resonanzfrequenz ein zusätzliches Gewicht von 25 g.

Dies ist die Resonanzfrequenz des Lautsprechers, ohne akustisches Design. Der Lautsprecher ist starr in der Luft aufgehängt, mit maximalem Abstand zu umgebenden Objekten. In dieser Position hängt seine Resonanz nur von seinen eigenen Eigenschaften ab. Bewegliche Systemmassen und Federungssteifigkeit. Es besteht die Meinung, dass der Subwoofer umso besser herauskommt, je niedriger die Resonanzfrequenz ist. Dies ist nur teilweise richtig. Bei einigen Designs ist die Resonanzfrequenz zu niedrig, Interferenzen. Die niedrige Resonanzfrequenz wird mit 20 - 25 Hz angenommen. Unter 20 Hz ist selten. Über 40 Hz gilt für einen Subwoofer als hoch.

Gesamt-Q-Faktor Qts

Der Qualitätsfaktor ist in diesem Fall nicht die Qualität des Produkts, sondern das Verhältnis von elastischen und viskosen Kräften, die im bewegten System des Lautsprechers in der Nähe der Resonanzfrequenz vorhanden sind. Das bewegliche Lautsprechersystem ist der Aufhängung eines Autos sehr ähnlich, wo es eine Feder und einen Stoßdämpfer gibt. Die Feder erzeugt elastische Kräfte, dh sie sammelt und gibt Energie bei Vibrationen ab, und der Stoßdämpfer, eine Quelle für viskosen Widerstand, speichert nichts, sondern absorbiert und leitet Energie ab. Das gleiche passiert, wenn der Diffusor und alles, was daran befestigt ist, vibriert.

Ein hoher Gütewert bedeutet, dass elastische Kräfte vorherrschen. Es ist wie ein Auto ohne Stoßdämpfer. Es genügt, einen Kieselstein zu treffen, und das Rad beginnt zu springen, ungebremst von allem. Springen Sie mit derselben Resonanzfrequenz, die diesem oszillatorischen System eigen ist. Auf einen Lautsprecher übertragen bedeutet dies, dass das Überschwingen des Frequenzgangs bei der Resonanzfrequenz umso größer ist, je höher die Gesamtgüte des Systems ist.

Den höchsten Qualitätsfaktor, gemessen in Tausenden von Einheiten, gilt übrigens für die Glocke, die aufgrund ihrer Form keine Frequenz außer der resonanten erklingen lassen will.

Eine beliebte Methode zur Diagnose der Federung eines Autos durch Pendeln ist nichts anderes als die Bewertung der Qualität der Federung. Wenn Sie der Feder einen Stoßdämpfer hinzufügen, wird die beim Zusammendrücken der Feder angesammelte Energie nicht vollständig zurückgeführt, sondern teilweise vom Stoßdämpfer abgebaut. Dieses Phänomen wird als System-Q-Faktor-Degradation bezeichnet. Kommen wir zurück zur Dynamik. Die Federn des Lautsprechers sind die Aufhängungen des Diffusors. Und der Stoßdämpfer? Es arbeiten zwei Stoßdämpfer zusammen.

Der Gesamt-Q-Faktor des Lautsprechers besteht aus zwei Q-Faktoren - mechanisch und elektrisch. Die mechanische Güte wird hauptsächlich durch die Wahl des Aufhängungsmaterials bestimmt, außerdem hauptsächlich durch das Material der Zentrierscheibe und nicht, wie viele meinen, der Außenlippe. Große Verluste treten hier in der Regel nicht auf und der Beitrag des mechanischen Gütefaktors zur Gesamtsumme beträgt nicht mehr als 10 - 15 %.

Der härteste Stoßdämpfer, der im Schwingungssystem eines Lautsprechers arbeitet, ist eine Schwingspule und eine Magnetbaugruppe. Das Magnetsystem des Lautsprechers ist in Aufbau und Funktionsweise einem Elektromotor sehr ähnlich. Dementsprechend kann der Lautsprechermotor wie Elektromotoren auch ein Stromgenerator sein. Das macht der Lautsprecher nahe der Resonanzfrequenz, wenn Geschwindigkeit und Amplitude der Schwingspulenbewegung maximal sind.

Die Spule bewegt sich in einem Magnetfeld und erzeugt einen Strom, und die Ausgangsimpedanz des Verstärkers dient als Last für einen solchen Generator, dh fast Null. Wie bei jedem Generator ist der Lautsprechermotor bei minimalem Lastwiderstand schwer zu bewegen. Das Ergebnis ist eine Art elektrische Bremse. Die Höhe des erzeugten Stroms ist dabei umso größer, je stärker das Magnetfeld ist, in dem sich die Schwingspule bewegt, und je höher die Geschwindigkeit und Amplitude der Schwingungen der Spule im Spalt.

Es stellt sich heraus, dass je stärker der Lautsprechermagnet ist, desto niedriger ist unter sonst gleichen Bedingungen sein Q-Faktor. Natürlich hängt die Gütezahl nicht nur vom Magneten ab. Dies hängt von der Spule, der gleichzeitigen Drahtmenge in der Lücke usw. ab. usw. Als grobe Richtlinie kann man jedoch durchaus den Koeffizienten des vollen Q-Faktors des Lautsprechers nehmen.

Ein niedriger Qualitätsfaktor eines Lautsprechers wird als kleiner als 0,3 - 0,35 angesehen.

Lautsprecher mit Qts größer als 0,5 - 0,6 gelten als von hohem Q.

Äquivalentes Volumen Vas.

Die meisten modernen Lautsprecherköpfe basieren auf dem Prinzip der „akustischen Aufhängung“. Manchmal werden sie "Kompression" genannt, was in der Tat falsch ist. Kompressionsköpfe sind bei der Verwendung von Lautsprechern in Hörnern eine ganz andere Geschichte.

Das Konzept der akustischen Aufhängung besteht darin, den Lautsprecher in einem solchen Luftvolumen zu installieren, dessen Elastizität mit der Elastizität der Lautsprecheraufhängung vergleichbar ist. Gleichzeitig stellt sich heraus, dass zusätzlich zu der bereits in der Aufhängung vorhandenen "Feder" eine weitere, externe, hinzugefügt wird. Äquivalent ist die Luftmenge, die in ihrer Elastizität der Elastizität der Lautsprecheraufhängung entspricht. Die Höhe des äquivalenten Volumens für jeden Lautsprecher wird durch die Steifigkeit der Aufhängung und den Lautsprecherdurchmesser bestimmt. Je weicher die Federung, desto größer ist das Luftpolster, dessen Vorhandensein den Lautsprecher spürbar beeinflusst.

Ein Subwoofer ist ein separates Lautsprechersystem, das entwickelt wurde, um die unteren Frequenzen des Audiobereichs (normalerweise 20-120 Hz) wiederzugeben.

Um aus herkömmlichen Lautsprechern (kein Subwoofer) gute Bässe zu bekommen, braucht man in der Regel einen recht großen und kräftigen Lautsprecher. Außerdem werden Lautsprecher mit guten Tiefen recht teuer. Wenn Sie einen Subwoofer verwenden, können Sie die Lautsprecher bei niedrigen Frequenzen entlasten. Und da das menschliche Gehör die Richtung des tieffrequenten Schalls nicht erkennen kann, benötigen Sie nur einen Subwoofer und können ihn fast überall im Raum platzieren. Dadurch wird die Klangqualität leicht erhöht, da Sie die Lautsprecher nicht mit starken Bässen überlasten müssen und somit die Verzerrung verringert wird. Außerdem werden die Lautsprecher deutlich kleiner ausfallen, da der Hochtöner (der sogenannte "Hochtöner") überhaupt keine Lautstärke benötigt und der Mitteltöner nur sehr wenig davon.

Der Subwoofer kann auch mit bereits vorhandenen Lautsprechern verwendet werden, wodurch Sie wahrscheinlich keinen satten Bass genießen können. Ich glaube, du wolltest es schon tun. Dann erstmal ein wenig Theorie .... Um einen hochwertigen Klang eines selbstgebauten Lautsprechers zu erzielen, müssen Sie zuerst ein wenig Theorie wissen. Und treffen Sie einige Entscheidungen. Ich meine die Art der Box und des Kopfes.

Im Folgenden betrachten wir die drei Haupttypen von Boxen, die am häufigsten in Subwoofern und beim Design des Niederfrequenzkopfs von Mehrwege-Lautsprechersystemen verwendet werden. Komplexere Designs sind schwierig herzustellen und anzupassen. Darüber hinaus sind sie sehr kritisch für die Genauigkeit der Berechnungen und manchmal zu umständlich für den Haushalt.

Über Boxen

Hier werden wir uns die drei Haupttypen von Boxen ansehen, die in Subwoofern (sowie in anderen Lautsprechern) verwendet werden. Aber zuerst ein wenig über den Zweck und die Funktion einer Box. Der Schallkopf gibt den Schall nicht nur "vorwärts", sondern auch nach hinten ab, während die vorderen und hinteren Schallwellen gegenphasig sind. In diesem Zusammenhang gibt es den Begriff "akustischer Verschluss", bei dem sich die Wellen auf beiden Seiten des Diffusors addieren und (wenn sie gegenphasig sind) sich gegenseitig aufheben. In diesem Fall hören Sie im Idealfall überhaupt nichts, in der Praxis wird der Klang jedoch sehr weit vom Original entfernt sein. Die Box des Akustiksystems ermöglicht es, diesen Kurzschluss zu beseitigen und dem Klang die erforderlichen Eigenschaften in Bezug auf Leistung und Frequenz zu verleihen.

Es gibt drei Arten von akustischer Gestaltung: Nämlich - dies ist eine geschlossene Box, Bassreflex und Bandpass ... Lassen Sie uns näher darauf eingehen.

Versiegelte Box

Dies ist die am einfachsten herzustellende Art von Lautsprecherdesign. Schwingungen in einer solchen Box befinden sich in einem geschlossenen Volumen und werden letztendlich gelöscht. Da es sich bei der Schallwelle jedoch um Energie handelt, wird sie bei Dämpfung in Wärme umgewandelt. Und obwohl diese Wärmemenge gering ist, beeinflusst sie dennoch die Eigenschaften des Lautsprechersystems. (Wenn die Luft wärmer wird, dehnt sie sich aus und erhöht die Steifigkeit des Systems). Um diesen Effekt zu verhindern, ist der ZP von innen mit einem schallabsorbierenden Material gefüllt, das Schall absorbiert und Wärme absorbiert. Der Anstieg der Lufttemperatur wird viel geringer und die Dynamik "scheint" dahinter ein viel größeres Volumen zu haben, als es tatsächlich ist. In der Praxis ist es auf diese Weise möglich, das "akustische" Volumen der Box im Vergleich zum geometrischen um 15-20% zu erhöhen.

Bei all der Einfachheit dieses Designs hat es viele Vorteile. Erstens die Einfachheit der Berechnung der Eigenschaften. Hier gibt es nur einen Parameter - die Lautstärke. Zum anderen werden im gesamten Frequenzbereich die Schwingungen des Diffusors durch die elastische Reaktion des Luftvolumens gebremst. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit einer Lautsprecherüberlastung und mechanischer Beschädigung erheblich reduziert. Ich weiß nicht, wie beruhigend das klingt, aber eingefleischte Bassliebhaber, die Lautsprecher in geschlossenen Boxen brennen manchmal, aber fast nie "ausspucken". Drittens ist eine geschlossene Box mit der richtigen Wahl der Kopfparameter und Lautstärke dafür unübertroffen im Bereich der Impulseigenschaften, die die subjektive Wahrnehmung von Basstönen maßgeblich bestimmen.

Die natürliche Frage ist jetzt - was ist der Haken? Wenn alles so gut ist, wozu brauchen wir dann all die anderen Arten von Akustik? Der einzige Haken. K.P.P. In einer geschlossenen Box ist es im Vergleich zu allen anderen Akustikdesigns am kleinsten. Je weniger wir es schaffen, das Volumen der Box zu verringern, während der gleiche Arbeitsfrequenzbereich beibehalten wird, desto geringer ist die Effizienz. Es gibt kein unersättlicheres Wesen in Bezug auf die Leistungsaufnahme als eine geschlossene Kiste mit geringem Volumen, weshalb die darin enthaltenen Lautsprecher, wie es hieß, zwar nicht ausspucken, aber oft brennen.

Bassreflex (FI) - belüftete Box

Die zweithäufigste Art von Akustikdesign. FI ist humaner in Bezug auf die Strahlung von der Rückseite des Diffusors. Im Phasenwender wird ein Teil der Energie, die in einer geschlossenen Box „an die Wand gestellt“ wird, für friedliche Zwecke genutzt. Dazu kommuniziert das Innenvolumen der Box mit dem umgebenden Raum durch einen Tunnel, der eine gewisse Luftmasse enthält. Der Wert dieser Masse ist so gewählt, dass in Kombination mit der Elastizität der Luft im Inneren der Box ein zweites Schwingungssystem entsteht, das Energie von der Rückseite des Diffusors aufnimmt und bei Bedarf und phasengleich mit der Strahlung des Diffusors. Dieser Effekt wird in einem nicht sehr weiten Frequenzbereich von einer bis zwei Oktaven erreicht, jedoch innerhalb seiner Grenzen der Wirkungsgrad. nimmt deutlich zu.

Neben der höheren Effizienz Der Phaseninverter hat noch einen weiteren wichtigen Vorteil - nahe der Abstimmfrequenz wird die Schwingungsamplitude des Diffusors deutlich reduziert. Auf den ersten Blick mag dies paradox erscheinen – wie ein kräftiges Loch im Lautsprechergehäuse die Bewegung der Membran bremsen kann, ist aber dennoch eine Tatsache. In seinem Arbeitsbereich schafft der Bassreflex völlig Gewächshausbedingungen für den Lautsprecher, außerdem ist die Amplitude der Schwingungen genau bei der Abstimmfrequenz minimal und der größte Teil des Schalls wird durch den Tunnel abgestrahlt. Die zulässige Leistungsaufnahme wird hier maximiert, die vom Lautsprecher eingebrachte Verzerrung hingegen minimal. Oberhalb der Abstimmfrequenz wird der Tunnel durch die Trägheit der darin eingeschlossenen Luftmasse für Schallschwingungen immer weniger „transparent“ und der Lautsprecher arbeitet wie geschlossen. Unterhalb der Abstimmfrequenz passiert das Gegenteil: Die Trägheit des Relais lässt allmählich nach und bei den niedrigsten Frequenzen arbeitet der Lautsprecher praktisch ohne Last, also wie aus dem Gehäuse genommen. Die Amplitude der Schwingung nimmt schnell zu und damit die Gefahr des Ausspuckens des Konus oder einer Beschädigung der Schwingspule durch Auftreffen auf das Magnetsystem. Im Allgemeinen wird die Suche nach einem neuen Sprecher zu einer echten Perspektive, wenn Sie sich nicht absichern.

Ein Mittel, um solche Probleme zu vermeiden, ist neben der sorgfältigen Auswahl des Lautstärkepegels die Verwendung von Infrarot-Niederfrequenzfiltern. Durch das Abschneiden des Teils des Spektrums, in dem ohnehin kein Nutzsignal enthalten ist (unter 25 - 30 Hz), lassen solche Filter den Diffusor nicht mit Gefahr für Ihr eigenes Leben und Ihren Geldbeutel herumlaufen.

Deutlich kapriziöser ist der Phasenwender bei der Wahl der Parameter und Einstellungen, da für einen bestimmten Lautsprecher bereits drei Parameter auszuwählen sind: das Volumen der Box, der Querschnitt und die Länge des Tunnels. Der Tunnel wird sehr oft so gebaut, dass es bei einem fertigen Subwoofer möglich ist, die Länge des Tunnels durch Ändern der Abstimmfrequenz anzupassen.

Bandlautsprecher-Bandpass.

Der dritte Subwoofer-Typ, der häufig in Autoinstallationen verwendet wird (wenn auch seltener als die beiden vorherigen), ist ein Bandpass-Lautsprecher. Sind die geschlossene Box und der Bassreflex akustische Hochpassfilter, dann kombiniert der Bandpass, wie der Name schon sagt, Hochpass- und Tiefpassfilter. Der einfachste Bandpass-Lautsprecher ist ein einfach belüfteter Lautsprecher. Es besteht aus einem geschlossenen Volumen, dem sogenannten. hintere Kammer und die zweite, ausgestattet mit einem Tunnel, wie ein konventioneller Bassreflex (vordere Kammer). Der Lautsprecher wird in die Trennwand zwischen den Kammern eingebaut, sodass beide Seiten des Diffusors in ganz oder teilweise geschlossenem Volumen arbeiten – daher der Begriff „symmetrische Belastung“.

Unter den traditionellen Designs ist der Bandpass-Lautsprecher in jeder Ausführung ein Meister der Effizienz. In diesem Fall hängt die Effizienz direkt mit der Bandbreite zusammen. Der Frequenzgang eines Bandpasslautsprechers ist glockenförmig. Durch die Wahl der passenden Lautstärken und Abstimmfrequenz für die Frontkamera können Sie einen Subwoofer mit großer Bandbreite, aber begrenztem Ansprechverhalten bauen, d . in diesem Streifen. Gleichzeitig wird die Glocke in der Höhe verlängert.

Bandpass ist eine kapriziöse Sache in der Berechnung und am zeitaufwendigsten in der Herstellung. Da der Lautsprecher im Inneren des Gehäuses vergraben ist, müssen Sie beim Zusammenbauen der Box einige Tricks anwenden, damit das Vorhandensein einer abnehmbaren Platte die Steifigkeit und Dichtheit der Struktur nicht beeinträchtigt. Auch die Impulsantwort ist nicht die beste, gerade bei einer großen Bandbreite.

Wie wird das kompensiert? Zuallererst, wie gesagt - die höchste Effizienz. Zweitens dadurch, dass der gesamte Schall durch den Tunnel abgestrahlt wird und der Lautsprecher komplett geschlossen ist. Bei der Montage eines solchen Subwoofers gibt es erhebliche Möglichkeiten für den Einbau in ein Auto. Es genügt, an der Kreuzung von Kofferraum und Fahrgastraum einen kleinen Platz zu finden, an dem die Mündung des Tunnels untergebracht werden kann und der Weg für den stärksten Bass frei ist. Speziell für solche Installationen produziert beispielsweise JLAudio flexible Tunnelhülsen aus Kunststoff, mit denen es vorschlägt, den Subwoofer-Ausgang mit dem Innenraum zu verbinden. Wie ein Staubsaugerschlauch, nur dicker und härter.

Nun ein wenig zu den Köpfen

Bevor Sie eine Box für ein U-Boot erstellen, müssen Sie einen Kopf auswählen, unter dem tatsächlich seine physikalischen Parameter berechnet werden. Um einen Lautsprecher auszuwählen, müssen Sie möglichst viele seiner elektromechanischen Parameter kennen.

Die absoluten Mindestdaten sind:
- Resonanzfrequenz des Lautsprechers Fs
- Gesamt-Q-Faktor Qts
- Äquivalentes Volumen Vas

Wenn Sie mindestens einen dieser Parameter nicht kennen und auch nicht die Möglichkeit haben, diese selbst zu messen, lohnt es sich nicht, zu diesem Lautsprecher zu greifen. Höchstwahrscheinlich werden Sie nichts Sinnvolles tun können.

Resonanzfrequenz (Fs)

Die Resonanzfrequenz ist die Resonanzfrequenz des Lautsprechers ohne akustisches Design. Es wird so gemessen - der Lautsprecher wird in größtmöglichem Abstand zu umgebenden Objekten in der Luft aufgehängt, sodass seine Resonanz jetzt nur noch von seinen eigenen Eigenschaften abhängt - der Masse des bewegten Systems und der Steifigkeit der Aufhängung.

Es besteht die Meinung, dass der Subwoofer umso besser herauskommt, je niedriger die Resonanzfrequenz ist. Dies ist nur bedingt richtig, bei manchen Konstruktionen ist eine zu niedrige Resonanzfrequenz hinderlich. Als Referenz: Low ist 20 - 25 Hz. Unter 20 Hz ist selten. Über 40 Hz gilt für einen Subwoofer als hoch.

Gesamt-Q-Faktor (Qts)

Der Qualitätsfaktor ist in diesem Fall nicht die Qualität des Produkts, sondern das Verhältnis von elastischen und viskosen Kräften, die im bewegten System des Lautsprechers nahe der Resonanzfrequenz vorhanden sind. Das bewegliche Lautsprechersystem ist der Aufhängung eines Autos sehr ähnlich, wo es eine Feder und einen Stoßdämpfer gibt. Die Feder erzeugt elastische Kräfte, das heißt, sie sammelt und gibt Energie bei Schwingungen ab, und der Stoßdämpfer ist eine Quelle für viskosen Widerstand, er speichert nichts, sondern absorbiert und leitet in Form von Wärme ab. Das gleiche passiert, wenn der Diffusor und alles daran befestigte vibriert. Ein hoher Gütefaktor bedeutet, dass elastische Kräfte vorherrschen. Es ist wie ein Auto ohne Stoßdämpfer. Es genügt, einen Kieselstein zu treffen, und das Rad beginnt zu springen, ungebremst von allem. Springen Sie mit derselben Resonanzfrequenz, die diesem oszillatorischen System eigen ist. Auf einen Lautsprecher angewendet bedeutet dies ein Überschwingen des Frequenzgangs bei der Resonanzfrequenz, je mehr Schmerzen, desto höher der Gesamt-Q des Systems. Den höchsten Qualitätsfaktor, gemessen in Tausenden, hat die Glocke, die folglich bei keiner Frequenz außer der resonanten erklingen will, da sie von niemandem verlangt wird.

Eine beliebte Methode zur Diagnose der Federung eines Autos durch Schwingen ist nichts anderes, als den Qualitätsfaktor der Federung auf handwerkliche Weise zu messen. Wenn wir nun die Federung in Ordnung bringen, also einen Stoßdämpfer parallel zur Feder anbringen, wird die beim Einfedern der Feder angesammelte Energie nicht vollständig zurückfließen, sondern vom Stoßdämpfer teilweise zerstört. Dies ist eine Verringerung des Qualitätsfaktors des Systems. Kommen wir nun noch einmal zur Dynamik zurück. Ist es in Ordnung, dass wir hin und her gehen? Das sei sinnvoll, heißt es – mit der Feder am Lautsprecher scheint alles klar zu sein. Dies ist die Diffusoraufhängung. Und der Stoßdämpfer? Es arbeiten zwei Stoßdämpfer parallel. Der Gesamt-Q-Faktor des Lautsprechers besteht aus zwei: mechanisch und elektrisch.

Der mechanische Qualitätsfaktor wird hauptsächlich durch die Wahl des Aufhängungsmaterials und hauptsächlich durch die Zentrierscheibe und nicht durch die äußere Wellung bestimmt, wie manchmal angenommen wird. Hier treten in der Regel keine großen Verluste auf und der Beitrag des mechanischen Gütefaktors zur Gesamtsumme beträgt nicht mehr als 10 - 15 %. Den Hauptbeitrag leistet der Faktor elektrische Qualität.

Der härteste Stoßdämpfer, der im Schwingungssystem eines Lautsprechers arbeitet, ist eine Schwingspule und eine Magnetbaugruppe. Da er von Natur aus ein Elektromotor ist, kann er, wie es sich für einen Motor gehört, als Generator arbeiten und das tut er nahe der Resonanzfrequenz, wenn Geschwindigkeit und Amplitude der Schwingspulenbewegung maximal sind.

Die Spule bewegt sich in einem Magnetfeld und erzeugt einen Strom, und der Ausgangswiderstand des Verstärkers dient als Last für einen solchen Generator, dh praktisch Null. Es stellt sich die gleiche elektrische Bremse heraus, mit der alle elektrischen Züge ausgestattet sind. Auch dort werden die Fahrmotoren beim Bremsen gezwungen, im Generatorbetrieb zu arbeiten, und ihre Last ist eine Bremswiderstandsbatterie auf dem Dach. Der erzeugte Strom ist natürlich umso größer, je stärker das Magnetfeld ist, in dem sich die Schwingspule bewegt. Es stellt sich heraus, dass je stärker der Lautsprechermagnet ist, desto niedriger ist unter sonst gleichen Bedingungen sein Q-Faktor. Da jedoch sowohl die Länge des Wickeldrahts als auch die Breite des Spalts im Magnetsystem an der Bildung dieses Wertes beteiligt sind, wäre es natürlich verfrüht, allein aufgrund der Größe des Magneten eine endgültige Aussage zu treffen. Und die vorläufige - warum nicht? - Grundbegriffe - der Gesamtqualitätsfaktor des Lautsprechers wird als niedrig angesehen, weniger als 0,3 - 0,35; hoch - mehr als 0,5 - 0,6.

Äquivalentes Volumen (Vas)

Die meisten modernen Lautsprecherköpfe basieren auf dem Prinzip der „akustischen Aufhängung“. Das Konzept einer akustischen Aufhängung besteht darin, den Lautsprecher in einem Luftvolumen zu platzieren, das so elastisch ist wie die Aufhängung des Lautsprechers. In diesem Fall stellt sich heraus, dass parallel zu der bereits in der Aufhängung vorhandenen Feder eine weitere eingebaut wurde. In diesem Fall ist das äquivalente Volumen so, dass die Feder der erscheinenden Feder die gleiche Elastizität wie die vorhandene Feder hat. Die Höhe des äquivalenten Volumens wird durch die Steifigkeit der Aufhängung und den Durchmesser des Lautsprechers bestimmt. Je weicher die Federung, desto größer ist das Luftpolster, dessen Vorhandensein den Lautsprecher stört.

Das gleiche passiert bei einer Änderung des Durchmessers des Diffusors. Ein großer Diffusor bei gleicher Verdrängung komprimiert die Luft im Inneren der Box stärker und erfährt dadurch eine große reziproke Elastizitätskraft des Luftvolumens. Dieser Umstand bestimmt oft die Wahl der Größe des Lautsprechers, basierend auf der verfügbaren Lautstärke, um seinem akustischen Design gerecht zu werden. Große Diffusoren schaffen die Voraussetzung für eine hohe Leistung des Subwoofers, benötigen aber auch große Lautstärken. Das äquivalente Volumen hat interessante familiäre Bindungen mit Resonanzfrequenz, ohne die es leicht zu übersehen ist. Die Resonanzfrequenz wird durch die Steifigkeit der Aufhängung und die Masse des bewegten Systems bestimmt, das äquivalente Volumen wird durch den Durchmesser des Diffusors und die gleiche Steifigkeit bestimmt.

Dadurch ist folgende Situation möglich: Angenommen, es gibt zwei Lautsprecher gleicher Größe und gleicher Resonanzfrequenz. Aber nur bei einem wurde dieser Frequenzwert durch einen schweren Diffusor und eine starre Aufhängung erreicht, bei dem anderen dagegen ein leichter Diffusor auf einer weichen Aufhängung. Das äquivalente Volumen eines solchen Paares kann trotz aller äußerlichen Ähnlichkeit sehr unterschiedlich sein, und wenn es in derselben Box installiert wird, werden die Ergebnisse dramatisch unterschiedlich sein.

Nachdem wir also festgestellt haben, was die Vitalparameter bedeuten, können wir endlich mit der Auswahl beginnen ...

Sie zwangen mich, den Stift in die Hand zu nehmen. Ich mache gleich einen Vorbehalt, dass ich mir nicht zum Ziel gesetzt habe, ein Richter der letzten Instanz zu sein, sondern einfach beschlossen habe, verschiedene Möglichkeiten zur Verbesserung (und nicht ganz) der Hochtöner an einem Ort zusammenzufassen. In diesem Fall werden nur die Optionen berücksichtigt, die mit der Absenkung der Frequenz der Hauptresonanz verbunden sind. Frequenzgangentzerrung und andere Verbesserungen werden nicht berücksichtigt.

Definieren wir für uns einige Kriterien zur Einschätzung der Verbesserungsaussichten:

1. Die Verbesserung sollte das Erscheinungsbild des Lautsprechers nicht verändern.
2. Bei erfolglosem Ergebnis sollte ein Zurückrollen in die Ausgangspositionen möglich sein.
3. Die vorgenommenen Änderungen verletzen nicht die Authentizität des Sprechers.
4. Gute Wiederholbarkeit der Verbesserung ohne nennenswerte Materialkosten und zusätzliche Messungen. Veränderungen müssen ingenieurtechnisch durchdacht – gemacht und vergessen werden.
5. Die Modernisierung darf nicht mit dem Verlust an Dynamik enden.

Zur Lösung des Resonanzproblems sind mir derzeit 5 Möglichkeiten bekannt:

1. Ein Verfahren zum Ausdünnen der Aufhängungsscheibe.
2. Perforationsmethode nach.
3. Perforationsmethode mit einer Nadel.
4. Vergrößern des Innendurchmessers der Ringe.
5. Verwendung eines auf die Resonanzfrequenz abgestimmten Filters.

Jeder von ihnen wird im Folgenden mehr oder weniger erörtert.

Als vollständigere Wahrnehmung sind im gezeigten Bild angegeben (von der Mitte ausgehend):

1. Blaues Feld - Lautsprecherkuppel.
2. Durchgezogene blaue Linie - äußerer Rand der Welle
3. Grüne Kreise - Stützringe
4. Ausdünnung der Disc-Aufhängungsmethode

1. Verfahren zum Ausdünnen der Aufhängescheibe

Das Wesen des Verfahrens liegt darin, dass ein gewisses Substanzvolumen vorsichtig von der Suspension abgekratzt wird. Dadurch wird die Flexibilität der Aufhängung erhöht und dadurch die Resonanzfrequenz reduziert. Empfohlen für Seidenmembranen. Bei Kunststoffprodukten ist das Verdünnen schwieriger. Die Breite der Ausdünnung kann vom inneren Grünring (Innendurchmesser der Stützringe) bis zum äußeren Wellenrand (blaue durchgezogene Linie) gemessen werden - ideal. In der Praxis ist es unmöglich, ein solches Verfahren mit improvisierten Mitteln durchzuführen. Daher wird es technologisch fortschrittlicher sein, vom Rand der Aufhängung bis zu einer bestimmten bedingten Linie (blaue strichpunktierte Linie im Diagramm) auszudünnen.

Pro... Die Wirkung wird erzielt, der Kopf verliert nicht sein Aussehen.

Gegen... Bei ungleichmäßigem Materialabtrag kann der dynamische Abgleich der Spule im Magnetspalt gestört werden und es können Verzerrungen auftreten. Die Wiederholbarkeit ist unterdurchschnittlich. Ich persönlich würde es nicht riskieren, wenn ich keine Membran auf Lager hätte.

Die Perforations-Down-Frequency-Technik ist nicht von Natur aus neu. Es gibt werkseitig importierte Lautsprecher, die diese Methode verwenden. Anwendbar auf jede Art von Membran. Das Hauptproblem bei dieser Methode besteht darin, was mit den entstehenden Löchern zu tun ist und wie deren mögliche Auswirkungen auf das Klangbild minimiert werden können. Und im zweiten Moment ist die Dichtigkeit der MS gebrochen. Ich empfahl, Perforationen vorzunehmen, ohne den Innendurchmesser des Rings um mehr als 1,5 mm zu überschreiten. Und es ist besser innerhalb der Grenzen der Breite der Ringe, die die vollständige Dichtheit des Lautsprechers mit der erreichten Abnahme der Steifigkeit der Aufhängung gewährleisten. Wenn Sie Perforationen für eine große Breite machen, können Sie die resultierenden Löcher meiner Meinung nach mit einem Klebebandring versiegeln und auf die Außenfläche kleben.

Pro... Der Effekt wird erzielt, der Kopf verliert bis auf die Perforation nicht sein Aussehen.

Gegen: Der Prozess ist irreversibel. Die Perforation muss sorgfältig, innerhalb der angegebenen Abmessungen und unter Beachtung der Symmetrie durchgeführt werden. (Falls nicht richtig, korrigiert der Autor der Idee) Die Wiederholbarkeit ist unterdurchschnittlich. Ich persönlich würde es nicht riskieren, wenn ich keine Membran auf Lager hätte.

3. Perforation mit einer Nadel

Diese Methode ist nicht neu, ich habe sie in den fernen 80ern in einigen Zeitschriften gelesen. Dort wurde ein Verfahren zur Herstellung eines selbstgebauten Lautsprechers für einen Radioempfänger in Betracht gezogen.

Das Wesen des Verfahrens besteht darin, dass entlang des Umfangs, beginnend in der Nähe der Befestigungsringe, mit einer Nadel Löcher zum Nähen in einem bestimmten Abstand in die Aufhängung gebohrt werden (in der Abbildung werden diese Einstiche herkömmlicherweise als gelb-orangefarbene Punkte dargestellt). Dann wird mit einem Schritt zurück, etwa 1 mm, ein zweiter Lochkreis hergestellt, jedoch bereits mit einer Verschiebung. Sie können 3-5 solcher Kreise machen.

Diese Methode ist gut für "Seiden"-Membranen - die Mikrohaarigkeit der Fäden blockiert die Löcher und der Lautsprecher behält tatsächlich seine Dichtigkeit.

Pro... Die Anzahl der Einstiche gleicht Fehler aus, die die Symmetrie der Einstichanwendung verletzen, die Dichtheit des Lautsprechers wird nicht verletzt. Überdurchschnittliche Wiederholbarkeit. Hohe Qualifikationen sind nicht erforderlich, scharfe Augen und gerade Arme reichen aus.

Gegen... Der Vorgang ist irreversibel. Bei Kunststoffmembranen müssen Sie durchbrennen.

4. Vergrößern des Innendurchmessers der Befestigungsringe

In der Diskussion des obigen Artikels schlug ich als Option vor, die Ringe schmaler zu machen, was durch die Erhöhung der Flexibilität der Aufhängung die Resonanz reduziert haben sollte. Gewiss, vage Zweifel nagten an mir in dieser Sache. Nach dem Stöbern im Internet habe ich jedoch in einem der Foren entdeckt, dass die Idee mit den Ringen bereits umgesetzt wurde! Darüber diskutierten die Leute bereits 2010. Und was am auffälligsten ist, wie der Experimentator, der diesen Versuch durchführte, feststellte, reicht es aus, den Innendurchmesser der Ringe um etwa 1 mm zu vergrößern, damit die Resonanzfrequenz um 1,5 kHz sinkt! Wenn also die anfängliche Breite des Rings (zwei grüne Kreise) durch Vergrößern des Innendurchmessers (gestrichelte Linie) verringert wird, dann wird das Problem der Resonanzfrequenz in einem akzeptablen Bereich gelöst.

Billig und fröhlich!

Ich denke, hier könnte man mit dem Material für die Ringe experimentieren: Leder, Gummi, Stoffe und andere elastische Materialien.

Pro und gegen