Az akusztikus felfüggesztésű mélynyomó burkolatok magyarázata
Ház, doboz vagy szekrény:Bárhogyan is hívja őket, a hangszóró vagy mélynyomó felszerelésének helye rendkívül fontos számukra eredő teljesítményt. Ebben a cikkben a legegyszerűbb és legmegnézőbb burkolatokra összpontosítunk – az akusztikus felfüggesztésre vagy a zárt burkolatra.
A fizika törvényei
Minden hangszóróval kapcsolatban érdemes szem előtt tartani néhány jellemzőt. Az első az, hogy a frekvencia csökkenésével a kúp mozgása nő. Valójában ahhoz, hogy ugyanazt az akusztikus kimenetet produkálja, a hangszórónak négyszer annyit kell mozognia a frekvencia minden felezéséhez. Például, ha a mélynyomó 1 mm-t mozog 80 Hz-en, akkor 4 mm-t kell elmozdulnia, hogy ugyanazt a kimenetet 40 Hz-en állítsa elő. Ahhoz, hogy ugyanazt a kimenetet 20 Hz-en állítsa elő, 16 mm-rel kell elmozdulnia.
A hangszóró tartalmaz egy pók nevű elemet. A pók akkor tárol energiát, amikor a hangszóró tekercse előre vagy hátra mozgatja a kúpot a nyugalmi helyzetéből. Amikor a kúp eléri útja végét és megáll, a pókban tárolt potenciális energia fel akar szabadulni. Ez a tárolt energia az ellenkező irányba húzza a kúpot. Minden energiaátadás veszteséggel jár, és végül a kúp megnyugszik.
Gondoljon a kúp mozgására, mint egy hintára a parkban. Erőt fejt ki a hintára, hogy beindítsa, és az egyre csökkenő amplitúdóval lendül előre-hátra, amíg meg nem áll. Szerencsére a hangszóró sokkal gyorsabban megáll, mint a hinta a parkban.
A hangszóróban ez az energiaátvitel a kúpból a pókba és vissza a leghatékonyabb egy adott frekvencián. Ezt nevezzük a hangszóró rezonanciafrekvenciájának. A rezonancia frekvencián az impedancia drámai mértékben megnő, mivel a pók nagy mennyiségű energiát tárol. Ez az energiatárolás azt okozza, hogy a kúp tovább akar mozogni. A mágneses mezőn áthaladó hangtekercs mozgása feszültséget generál. Ez a feszültség az erősítőből folyó árammal ellentétes irányú áramot hoz létre. Ezt az áramáramlással szembeni ellenállást az impedancia növekedéseként ábrázoljuk.
Azt is figyelembe kell vennünk, hogy minden hangszóró korlátozott abban, hogy a kúp milyen messzire tud elmozdulni. Ha túllépjük a beszélő kirándulási korlátait, rossz dolgok történnek. A hangtekercs-formázó a hátlapnak ütközhet. A felfüggesztés alkatrészei sérülhetnek, és meghibásodhatnak. A kúp, a porvédő sapka, a burkolat, a pók és a motor geometriájának melléktermékeként a harmonikus torzítás is növekszik a mozgás növekedésével.
Bármely audiorendszer tervezésénél az a célunk, hogy a torzítást a lehető legalacsonyabb szinten tartsuk. Az alacsony frekvenciákon a torzítás nagy része rezonancia. Ezek a rezonanciák csökkennek, ahogy a hangszóró rezonanciafrekvenciája fölé haladunk. A pók és a változó motoros erő, ahogy a tekercs túllép a rés szélén, a legnagyobb mértékben hozzájárul a torzuláshoz.
Miért van szükségünk burkolatra?
Nézzünk meg néhány további jellemzőt. A hangszóró alacsony frekvenciájú roll-offja egy felüláteresztő szűrő. A hangszóróban lévő pók olyan, mint egy kondenzátor – egy rugó tárolja az energiát, és a kondenzátor is. A doboz belsejében lévő levegő is rugó, és párhuzamosan van a pókkal. A légrugó és a pók egyszerre működnek együtt, hogy ugyanazt a dolgot csinálják. A légrugó és a pók kombinációja növeli a felüláteresztő szűrő frekvenciáját. Igen:Ellentétben azzal, hogy a lehető legtöbb alacsony frekvenciájú információt állítjuk elő, a ház korlátozza az alacsony frekvenciájú reprodukálást.
Ha ez a helyzet, miért akarjuk korlátozni a kúp mozgását? Fontolja meg, mit mondtunk arról, hogy mekkora kirándulásra van szükség az alacsony frekvenciák reprodukálásához és a torzításról. A hangszórónk alacsony frekvenciájú kimenetének korlátozása nem ideális cél, de érdemes korlátozni néhány nagyon alacsony frekvenciát, hogy a magasabb frekvenciákon is megfelelő mennyiségű basszust kapjunk.
Előnyös a hangszóró és a tokozási rendszer rezonanciafrekvenciájának növelése. Tegyük fel, hogy van egy mélysugárzónk, amelynek Q értéke 0,5, és az a célunk, hogy a teljes rendszer Q értéke 0,707 legyen. Olyan burkolati levegőmennyiséget választunk, amely növeli a Q-t, ami azután növeli a rendszer teljesítményét az új rezonanciafrekvencián. Igen, feláldozzuk a kimenetet alacsonyabb frekvenciákon, de az új rendszer rezonanciafrekvenciája körüli kimenetet nyerünk.
Több basszust szeretnék!
A modern hangszórótervek továbbra is csökkentik a torzítást számítógépes szimulációval és az anyag viselkedésének modellezésével. A képzett és megfelelően felszerelt hangsugárzó-tervezők képesek szimulálni a pók-, kúp- és térhangzás viselkedését az egyéni rezonancia- és torzítási viselkedés elemzéséhez. Emellett modellezhetik a hangtekercs és a motor szerkezete közötti kölcsönhatást, hogy előre jelezzék a mágneses térerősségben és az induktivitásban bekövetkező változásokat, amelyek tovább befolyásolhatják a hangszórók hangzását közepestől magasig.
Ezek a fejlesztések olyan hangszórókat eredményeztek, amelyek kisebb torzítást produkálnak magasabb kifutási szinteken. Ez a teljesítménynövekedés lehetővé teszi a háztervezők számára, hogy olyan hangszórórendszereket építsenek, amelyek halkabban és hangosabban szólalnak meg.
Néhány alapelv szabályozza az alacsony frekvenciájú hangvisszaadást. A kúp területe kritikus. Az Audio Engineering Society által közzétett régi cikk, Saul J. White „The Problem with Low-Frequency Reproduction” címmel, tartalmazott egy grafikont, amely összehasonlította a 12 és 15 hüvelykes hangszóró kúp-elmozdulását a frekvenciával és a rendszer kimenetével. A diagramon látható, hogy egy 15 hüvelykes meghajtókúpnak csak feleannyit kell mozognia, mint egy 12 hüvelykes meghajtónak, hogy ugyanazt a kimenetet produkálja.
A hang előállításához levegőt kell kiszorítanunk. Az elmozdulást úgy számítják ki, hogy a hangszórókúp területének szorzata a kúp által megtehető távolság szorzata. Más szóval, fúráskor ütés. Ugyanazon elmozdulás esetén több furat kevesebb löketet igényel.
Mi az ütési vonal? Ha hangosabbat szeretne, vásároljon több hangszórót vagy mélynyomót.
A járművezető viselkedése zárt térben
A Q rendszerben a légmerevség növekedése okozta növekedés a házban torzulást okozhat, ha a Q túlzott mértékben megnő. Ez a Q növekedés az alacsony torzítású rendszer iránti vágyunk ellen hat. A ház túl kicsire állítása túlságosan megnöveli a Q-t, és egy olyan rendszerhez jutunk, amely nagy teljesítményt produkál szűk frekvenciatartományban. Ezeket az alulméretezett házakat gyakran „egy jegyzet-csodáknak” nevezik.
Mi okozza ezt a viselkedést? Az egyhangú minőség a megnövekedett energiatárolás és -átvitel eredménye a rezonáns rendszerben. A basszus csak megy és megy – mint a mi hintánk a parkban.
Energiagazdálkodás
Az akusztikus felfüggesztésben a kúp mozgása a frekvencia csökkenésével növekszik. Ez a kifutás növekedése addig a frekvenciáig folytatódik, amikor a pók és a doboz ereje meghaladja a motor erejét. Ezen a ponton a kirándulási szint korlátozott, és nem fogjuk látni a kirándulások növekedését. Az eredmény:Megvédjük a hangszórót a hangsugárzó tervezési jellemzőit meghaladó kúp-kimozdulásból eredő fizikai sérülésektől.
A kúp elmozdulásának frekvenciához és teljesítményhez viszonyított határainak előrejelzése viszonylag egyszerű zárt burkolat esetén. A burkolat hangereje fordítottan arányos a hangsugárzó által kezelhető energiával, ha kirándulási szempontból nézzük. Egy kis ház nagymértékben korlátozza a kúp mozgását nagyon alacsony frekvenciákon, de a rendszer nem produkál sok mély basszust. A nagy burkolat lehetővé teszi, hogy a hangszóró tovább mozogjon, és több alacsony frekvenciájú kimenetet produkáljon, de nem tudjuk meghajtani annyi energiával, mert félünk, hogy megsérül.
Ahogy növeljük a mélynyomó burkolatának térfogatát, a benne lévő levegőnek kevésbé lesz „rugó hatása” a mélysugárzó mozgására. Ez a grafikon a vezető mozgásának növekedését mutatja a levegő mennyiségének növekedésével négy különböző házban.
Az akusztikus felfüggesztés áttekintése
Az akusztikus felfüggesztésű hangszóróház a rezonanciafrekvencia alatt -12 dB/oktávval csökkenti a basszuskimenetet. Ha ezt a gördülést a legtöbb járműhöz tartozó kabinerősítéssel kombinálja, kiváló és lineáris alacsony frekvenciájú kiterjesztést kaphat az infrahangos tartományba. Az akusztikus felfüggesztésű házak könnyen kiszámíthatók és megépíthetők. Nagyon elnézőek a térfogatszámítás kisebb hibáival szemben.
Végül érdemes megjegyezni, hogy az akusztikus felfüggesztésű házak nem a rendelkezésre álló legalacsonyabb torzítású burkolatok.
Ha eljön az ideje, hogy autója vagy teherautója számára mélysugárzót tervezzen, keresse fel a helyi mobilelektronikai viszonteladót, és beszélje meg igényeit. Segítenek kiválasztani a mélynyomót és a ház kialakítását, amely szilárd alapot ad az audiorendszer felépítéséhez.