Valójában minden hangszóró egy oszcillációs rendszer. Ez alapján szinte minden számítást elvégeznek az ilyen hangsugárzók paramétereiről. A modern hangszórók egyik legfontosabb jellemzője a minőségi tényező. Ez a paraméter mindenekelőtt az ilyen típusú eszközök minőségét jelzi.
Micsoda funkció
Szóval, a hangszóró minőségi tényezője – mi ez a mutató? Erre a jellemzőre fókuszálva mindenekelőtt meg lehet határozni, hogyan csillapodik a hangadók rezgő mozgása. Úgy gondolják, hogy ez a mutató nem lehet túl nagy a fejek számára.
Ha a hangszóró minőségi tényezője magas és egyenlő például 2-vel vagy 3-mal, akkor a benne lévő rezgések azután is folytatódnak, hogy az őket kiváltó erő megszűnik. Ez természetesen a hangminőség romlásához vezet. Bosszantó zajhatások kezdenek megjelenni a hangszóróban.
Ha a minőségi tényező alacsony (1-nél kisebb), az eszköz rezgései nagyon gyorsan csökkennek. Vagyis a membrán dinamikában azutánéles ütközés szinte azonnal stabil állapotba kerül. Ennek eredményeként a készülék tisztább és kellemesebb hangzást produkál. Ennek megfelelően a szakértők ritkán gondolnak arra, hogyan lehetne növelni a hangszóró minőségi tényezőjét. Alapvetően az akusztikai rendszerek tervezésekor a mesterek igyekeznek ezt a számot alacsonyabbra tenni.
Pontos meghatározás
A hangszóró minőségi tényezője - mi az, általánosságban megtudtuk. Pontosabban ez a jellemző egy olyan paraméter, amely azt jelzi, hogy a vizsgált rezgőrendszerben az energiatartalékok hányszor haladják meg a veszteségeit, amikor a fázis 1 radiánnal változik. Így határozható meg a minőségi tényező a fizika szempontjából.
Ahol az energiatartalékok a dinamikában koncentrálódnak
Ha erős szinuszos jelet adnak a fejre, az energiatartalékok elsősorban a megfeszített rugókban összpontosulnak, a csillapított oszcillációk pedig visszaállítják a DIV-t a középső helyzetbe. A modern hangszórókban a DIV különböző súlyú lehet. Ennek megfelelően a hangkibocsátó kialakításában a rugókat egyenlőtlen merevséggel használják. Azaz minél nehezebb a hangszóró, annál több energiatartaléka van.
Hangszóró feszültségvesztesége
Az ilyen típusú eszközöket elsősorban az emberi fül által érzékelt hangok kibocsátására tervezték. Az ilyen rezgések átvitele a környezetre a hangszóró energiavesztesége. A modern hangszórók hatékonysága azonban általában nagyon alacsony. Ezért a hangátvitel a készülék fogyasztásának csak kis részét teszi ki.energia. Általában az összes veszteség kevesebb mint 1%-a következik be így.
A hangrezgések költsége a dinamikában a legfontosabb mutató. Hiszen az ilyen eszközöket a hangátvitelre tervezték és gyártják. Ennek ellenére az ilyen berendezésekben sokkal több veszteség pusztán mechanikus. Az ilyen eszközökben sok energiát fordítanak a súrlódásra:
- felfüggesztésben;
- a mágneses résben;
- levegőről stb.
A hangszórók legnagyobb energiafogyasztása a motorjukban van. Az ilyen típusú modern eszközök a kis generátorok elvén működnek, amelyek meglehetősen nagy ellenállást hoznak létre.
Készlet/veszteség arány
Így egy kellően erős rugóval és nagy elmozdulással rendelkező hangszóró sok energiát halmoz fel. Ennek megfelelően a készülékben lévő mennyisége jelentősen meghaladja a veszteségeket. Egy ilyen hangszóró kiváló minőségűnek tekinthető. A benne lévő oszcillációk lassan csillapodnak. Egy könnyű, nem különösebben erős rugóval rendelkező készülékben kevesebb energia halmozódik fel. Ennek megfelelően a rendelkezésre álló és az elfogyasztott energia arányának mutatója kicsi lesz. Az ilyen hangszóró rossz minőségűnek és ennek megfelelően jobb minőségűnek minősül.
Elektromos és mechanikai teljesítmény
A hangsugárzók minőségi tényezője többféleképpen is kiszámítható. Bizonyos esetekben ennek a paraméternek a meghatározásakor csak a hangveszteségeket, valamint a súrlódási veszteségeket veszik figyelembe. Használataegy ilyen számítási módszerből mechanikus érdemi számot kapunk.
Néha csak a hangszórómotor ellenállásának áramlási sebességét veszik figyelembe a számítások. Ezt a minőségi tényezőt elektromosnak nevezzük. Ez a mutató a dinamikában általában kis értékekkel rendelkezik. Mindenesetre a hangsugárzók mechanikai minőségi tényezője mindig meghaladja az elektromosat. Általában egy ilyen mutató a dinamikában egynél nagyobb.
Jelölések
Akusztikai rendszerek tervezésekor és különféle számítások végzésekor a következő megjelöléseket használjuk:
- Qts – teljes minőségi tényező.
-
Qms - a hangszóró mechanikai minőségi tényezője.
- Qes – elektromos.
Mindenesetre a hangszórók minőségi tényezőjét a képletekben mindig Q-val jelöljük.
Mitől függhet a mutató
A modern hangszórók akkor tekinthetők a legjobb minőségűnek, ha általános minőségi tényezőjük (elektromos és mechanikai veszteség) körülbelül 0,7 vagy kevesebb. Ennek az értéknek azonban jellemeznie kell a hangszórót, figyelembe véve többek között az akusztikai kialakítását. Figyelembe kell venni, hogy ez utóbbi mindig növeli a készülék nettó minőségi tényezőjét.
Például egy hangszóró akusztikai kialakítása gyakran zárt doboz. Ebben az esetben a zárt térben lévő levegő rugalmassága hozzáadódik a rugó rugalmasságához. Vagyis több energiatartalék lesz az így kialakított dinamikában. A minőségi tényező nőni fog ésfázisváltó, kürt stb. használatakor
Így a hangsugárzó kiválasztásakor mindig figyelembe kell venni az akusztikai kialakítást. A megvásárolt eszköz tiszta minőségi tényezőjének minden esetben 0,7 vagy annál kisebbnek kell lennie. Ez lehetővé teszi egy kiváló hangminőségű hangszórórendszer létrehozását.
Úgy tartják például, hogy egy zárt dobozban lévő hangszóró minőségi tényezője körülbelül 0,5-0,6 legyen, ehhez még alacsonyabb számokra van szükség, mivel nagyon megterhelheti a hangszórókat.
Mi befolyásolja a hangszóró minőségi tényezőjét?
Az akusztikus rendszerekben a Q-t elsősorban a hangsugárzók frekvencia- és impulzusválaszára befolyásolja. Vagyis ez a mutató nagymértékben meghatározza a hangszórók hangjának jellemzőit. Például 0,5-ös minőségi tényezővel érhető el a legjobb impulzusválasz. A 0,707-es mutató esetén egyenletes frekvenciamenetet kapunk. Itt is:
- Q tényező 0, 5-0, 6 hangszóró audiofil mélyhangokat produkál;
- jelzők 0, 85-0, 9 a basszus rugalmassá és dombornyomottá válik;
- 1, 0 minőségi tényezővel egy 1,5 dB amplitúdójú „púp” jelenik meg a vágásban, amelyet az emberi fül harapós hangként érzékel.
A Q tovább növekszik, a hang „púpja” nő, és jellegzetes zümmögő zajok kezdenek kiszűrődni a hangszórókból.
Elmélet és gyakorlat
Mit befolyásol tehát a hangszóró minőségi tényezője?érthetően. Mint megtudtuk, az akusztikus tervezés használatakor ennek a mutatónak meglehetősen alacsonynak kell lennie. Ez elméletben így működik. A gyakorlatban azonban az alacsony minőségű hangszórók sajnos meglehetősen ritkák. Még például egy fázisinverter használatakor is, amelyhez, mint megtudtuk, 0,5-0,6 mutató szükséges, gyakran használnak egy feletti mutatójú fejeket.
Minden hangkibocsátó eszköznek saját rezonanciafrekvenciája van. És ezen keresztül jutnak a membránok éles jelek után egyensúlyi állapotba. Sok esetben a magas minőségi tényező mellett a hangszóró nem is hosszabbítja meg vagy fejezi be a hangok lejátszását. Amikor a külső hatás megszűnik, egyszerűen kellemetlen zümmögni kezd. Így viselkednek például az olcsó számítógépes hangszórók egy bizonyos frekvencián.
A hangsugárzók alacsony minőségi faktora legtöbbször nagyon jót tesz a hangsugárzórendszernek. Korunkban azonban sajnos még a viszonylag drága hangtovábbító eszközök is elég jó minőségűek lehetnek. Például egy boltban körülbelül 5-6 ezer rubel áron értékesített berendezésekben a hangsugárzók gyakran teljesen alkalmatlanok erre a mutatóra. Általában túl magasan vannak.
Mindezek mellett a drága, magas minőségi tényezővel rendelkező hangszórók gyakran meglehetősen jó hangminőséget produkálnak. A lényeg itt elsősorban abban rejlik, hogy az ilyen eszközök általában meglehetősen alacsony rezonanciafrekvenciával is rendelkeznek. Ilyen körülmények között a zaj nem érzékelhető különösen jól.akusztikailag edzett emberi fül, nem bosszantó "interferenciaként", hanem egyszerűen nagyon erős hangként. Az ilyen „piszok” különösen észrevehetetlenné válik egyszerű zene, például modern popzene hallgatásakor. Vagyis a zúgás ebben az esetben a „helyes” frekvencián halad át.
Mi mástól függ
A dizájn tehát nagyban befolyásolja a hangszóró minőségi tényezőjét. Ezenfelül az ilyen berendezések mutatója a következőktől függ:
- A motorjának ereje. Minél magasabb ez a jellemző, annál alacsonyabb a fej minőségi tényezője.
- Mozgás tömegei. Ennek a mutatónak a növekedésével a motor erőfeszítései a hangtovábbító eszközben kevésbé észrevehetők. Ennek eredményeként a súrlódási veszteségek nőnek. Mindezek hatására nő a készülék minőségi tényezője.
- Huzal átmérője. Abban az esetben, ha a hangszóró vezetékei nagy ellenállást adnak, az eszköz elektromos minőségi tényezője nő. Valóban, ebben az esetben a hangszóró terhelése, amely egyfajta generátor, csökken.
A minőségi tényező mérése: képletek
Otthonban ezt a hangszóróbeállítást gyakran egy egyszerű AC millivoltmérővel számítják ki. Ehhez az eljáráshoz egy táblát és egy 1000 ohmos ellenállást is készítenek a hangszórón keresztüli áram stabilizálására. Ezen túlmenően, ha ezt a technikát használja, szüksége lesz egy számítógépes szoftvergenerátorra és egy teljesítményerősítőre (a hangszóró jelének biztosításához). A minőségi tényező ilyen berendezéssel történő mérése a következőképpen történik:
- a hangszóró szabad állapotban van felfüggesztve, például valamilyen kötélen;
- a séma összegyűjtése.
Az áramkör összeállítása előtt egy grafikont készítünk, ahol a feszültség millivoltban (100, 200, 300) van ábrázolva az y tengely mentén. Ugyanakkor a frekvencia az x-en van jelölve (10, 20, 30 … 140 stb.). Ezután összeállítanak egy áramkört, ahol az erősítő jelét az ellenállásra táplálják, majd a hangszóróra.
Következő lépés:
- tegyen egy millivoltmérőt az áramkörbe az a és c pontokban, és állítsa a feszültséget 10-20 V-ra 500-1000 hertz frekvencián;
- csatlakoztasson egy voltmérőt az in és c pontokhoz, a generátor beállításával keresse meg azt a frekvenciát, ahol a volt értékek maximálisak (Fs);
- változtassa fel a frekvenciát Fs-hez képest, és keresse meg azokat a pontokat, ahol a voltmérő leolvasása sokkal kisebb, mint Fs, és állandó (Um).
Mérje meg a feszültséget a hangszóró egy bizonyos frekvenciáján, és készítse el a megfelelő grafikont. A következő lépésben meg kell találni a minimális és a maximum közötti átlagos értéket. Ebben az esetben az U1/2=√UmaxUmin képletet használjuk. A kapott érték vízszintes vonal formájában átkerül a grafikonra, és megkeresi az F1 és F2 arány vonalaival való metszéspontokat (a megfelelő frekvenciajelzőkkel).
Következő lépésként keresse meg az akusztikai minőségi tényezőt a következő képlettel: Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, ahol Fs a frekvencia értéke a millivoltméter maximális leolvasásánál. Ezután megtalálhatja az elektromos minőségi tényezőt:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Ezt követően a rendszer kiszámítja a hangszóró teljes minőségi tényezőjét:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
A következő lépés egy grafikon felépítése a második hangszóró számára, és végezze el ugyanazokat a számításokat.
Milyen egyéb paraméterek mérhetők?
Mi ez - a hangszórók minőségi tényezője, tudtuk meg. Ezt a mutatót általában a legmegfelelőbb kialakítás kiválasztásakor, az akusztikai rendszerek tervezése során határozzák meg. Azonban annak érdekében, hogy a hangszórók ezt követően a legjobb hangminőséget közvetítsék, ebben az esetben a számításokat más mutatók alapján kell elvégezni.
Akusztikai kialakítás kiválasztásakor mindig figyelembe veszik az úgynevezett Thiel-Small paramétereket. Ezen jellemzők egyike éppen a minőségi tényező, amit, mint megtudtunk, Qts-nek jelölünk. Ezenkívül az akusztikai kialakítás kiválasztásakor a jármű olyan mutatóit kell figyelembe venni, mint:
- Fs rezonanciafrekvencia;
- Vas hangszóró felfüggesztés rugalmassága.
A három fő jellemző mellett az akusztikai rendszerek tervezésének kiszámításakor a szakemberek a következő paramétereket használhatják:
- diffúzor területe és átmérője;
- induktivitás;
- érzékenység;
- impedancia;
- csúcsteljesítmény;
- mobilrendszer tömege;
- motorteljesítmény;
- mechanikai ellenállás;
- relatív keménység stb.
Úgy véljük, hogy a legtöbbezek a jellemzők könnyen mérhetők otthon, nem különösebben kifinomult mérőműszerekkel.
Rezonanciafrekvencia
A hangszóró, mint megtudtuk, egy oszcillációs rendszer. Magára hagyva a diffúzor egy bizonyos frekvenciával oszcillál, ha ki van téve neki. Vagyis nagyjából ugyanúgy viselkedik, mint a pengetés utáni húr, vagy például a csengő ütés után.
Úgy tartják, hogy a rezonanciafrekvencia a következő lehet:
- a szekrénybe nem szerelt mélysugárzófejekhez - 20-50 Hz;
- Mitbass hangszórók - 50-120Hz;
- magassugárzók - 1000-2000 Hz;
- diffúzor középtartomány - 100-200 Hz;
- dóm – 400-800 Hz.
Egy hangsugárzó rezonanciafrekvenciáját megmérheti például úgy, hogy hanggenerátor jelet vezet át rajta (ellenállást sorba kötve vele), vagy bármilyen más hasonló módszerrel. Ezt a mutatót az eszköz csúcsimpedanciája határozza meg.
Vas-pontszám
Ez a hangsugárzó-paraméter kétféle módon mérhető:
- többlettömeg;
- további kötet.
Az első esetben a méréseket valamilyen súlyokkal (10 gramm/hüvelyk diffúzor átmérővel) végezzük. Lehetnek például gyógyszertári mérlegből származó súlyok vagy régi érmék, amelyek címlete megfelel a súlyuknak. A diffúzor meg van töltve ilyen tárgyakkal, és megmérik a frekvenciáját. Továbbivégezze el a szükséges számításokat a képletek segítségével.
A kiegészítő hangerő módszerének alkalmazásakor a hangsugárzó hermetikusan van rögzítve egy speciális mérődobozban, külső mágnessel. Ezután megmérik a rezonanciafrekvenciát, és kiszámítják a hangszóró elektromos és mechanikai minőségi tényezőit, valamint a teljes értéket. Ekkor a kapott adatokat figyelembe véve a képlet meghatározza a Vas.
Azt tartják, hogy minél kisebb Vas, ceteris paribus, annál kompaktabb kialakítású lehet a hangszóró. Általában ennek a paraméternek a kis értékei azonos rezonanciafrekvencián a nehéz mozgó rendszer és a merev felfüggesztés kombinációjának az eredménye.
Módszerek további paraméterek mérésére
Mint már említettük, az akusztikai rendszerek tervezésénél a jármű három fő jellemzője mellett más mutatók is használhatók. Például az Re egyenáramú fej tekercsellenállását 0 Hz-hez közeli frekvencián vagy egyszerűen ohmmérővel mérik.
Az Sd diffúzor terület, vagy ahogyan effektív sugárzó felületnek is nevezik, alacsony frekvenciákon egybeesik a konstruktív felülettel. Ezt a paramétert az Sd=nR2 egyszerű képlettel találjuk meg. Ebben az esetben a gumi felfüggesztés közepétől mért távolság felét szélességben az egyik old altól a másik oldal közepéig vesszük sugárnak. Ez elsősorban annak köszönhető, hogy a felfüggesztés szélességének fele egyben sugárzó felület is.
Amit tudnod kell
Az akusztikai rendszerek tervezésénél nagyon fontos a jármű paramétereinek, köztük a minőségi tényezőnek megfelelő mérése. Elkerülninagy hibák esetén a hangszórót a mérések előtt „nyújtani” kell. Az a tény, hogy az ilyen típusú új vagy már régóta nem használt eszközök esetében a jármű paraméterei jelentősen eltérhetnek a felszerelésszámítások megkezdése előtt használt mutatóktól.
Mérés előtt "gyúrhatja" a hangszórókat, például szinuszos jelekkel, csak zenével, fehér és rózsaszín zajjal, tesztlemezekkel. Ugyanakkor az eszköz ilyen előkészítésének eljárásának a szakértők szerint legalább egy napig kell lennie.
Akusztikai tervezési típusok
A hangszóródobozok legnépszerűbb típusai jelenleg a zárt dobozok és a basszusreflexek. Az első típusú tervezést a legegyszerűbbnek tekintik. Szerkezetileg egy zárt doboz egy 6 falú doboz. Az ilyen kialakítás előnyei elsősorban a kompaktság, az összeszerelés egyszerűsége, a jó impulzív jellemzők, a gyors és tiszta basszus. A zárt dobozok hátránya az alacsony hatékonyság. Ez a kialakítás nem alkalmas nagy hangnyomás létrehozására. A zárt dobozokat általában jazz, rock, klubzene hallgatására használják.
A fázisinverterek meglehetősen összetett kialakításúak. Általában műanyagból készülnek. Ugyanakkor a fázisinverterek nagy hatásfokkal rendelkeznek, és lehetővé teszik a hangszóró gyors lehűlését is. Ezenkívül ez a kialakítás szükség esetén könnyen újrakonfigurálható.
Néha nyitottakusztikus kialakítás. Ebben az esetben a diffúzor hangkibocsátó felületének hátsó fala nincs elválasztva az elejétől. A nyitott doboz leggyakrabban olyan doboz, amelynek nincs hátfala (vagy sok lyuk van benne).
A fejekhez készült kürtöt leggyakrabban más típusokkal kombinálva használják. Bizonyos esetekben azonban az ilyen tervek 100%-ban eredetiek lehetnek. Ilyen rendszereket használnak például az alacsony Q hangsugárzókhoz. Az ilyen típusú akusztikai kialakításnak számos előnye van. Fő előnye a nagy hangerő. Ugyanakkor ennek a kialakításnak a hátrányai közé tartozik az egységes frekvenciaválasz elérésének lehetetlensége, alacsony hangerő stb.
Hangszóró minőség és dizájn
Úgy véljük, hogy az Fs / Qts>50 fejeket zárt esetekben kell használni, Fs / Qts>85 - fázisváltókkal, Fs / Qts>105 - sáváteresztő rezonátorokkal, Fs / Qts64334 nyitott képernyőkkel és 5234334-es képernyőkkel.
Kiválaszthatja a hangsugárzók akusztikus kialakítását, ahogy már említettük, és egyszerűen a minőségi tényező alapján. Például a Qts> 1, 2 fejeket leggyakrabban nyitott dobozokhoz használják. Az optimális minőségi tényező számukra 2, 4. A Qts<0, 8-1, 0 hangszórókat zárt dobozokhoz tervezték. Ebben az esetben az optimális mutató, mint korábban megtudtuk, 0,5-0,6.
A fázisinverter hangszóróinak minőségi tényezője a következő legyen: Qts<0, 6. Az optimális ebben az esetben 0,4. A Qts<0.4 jelű készülékek alkalmasakfúvókák.
A minőségi tényező megváltoztatása, csökkentése vagy növelése
Néha, hogy a hangátviteli berendezés jobban működjön, ezt a paramétert növelni vagy csökkenteni kell. A mesterek például gyakran érdeklődnek az iránt, hogyan csökkenthető a hangszóró minőségi tényezője. Ez a feladat valójában nagyon nehéz lehet. A hangsugárzó minőségi tényezőjének csökkentése érdekében általában radikálisan módosítani kell a motorját. És ez természetesen meglehetősen bonyolult eljárás, és a legtöbb esetben nem túl indokolt.
Egyes szakértők megjegyzik, hogy mágnes ragasztásával csökkentheti a hangsugárzók minőségi tényezőjét. Ebben az esetben azonban mutatója legfeljebb 5-10% -kal változik. Ezenkívül ez a módszer csak akkor megfelelő, ha a hangszóró saját mágnese nagyon gyenge.
A hangszóró minőségi tényezőjének csökkentésére vonatkozó kérdésre a válasz, más technológiák is létezhetnek. Ezt például megteheti:
- rezonátorok használata;
- diffúzor impregnálás;
- ágak vágása, például az Ephrussi-módszer szerint.
A válasz arra a kérdésre, hogy hogyan lehet növelni a hangszóró minőségi tényezőjét, meglehetősen egyszerű. Ehhez, amint azt fentebb már megtudtuk, általában csak növelni kell az eszköz mozgásának tömegét.
