W rzeczywistości każdy głośnik jest systemem oscylacyjnym. Na tej podstawie wykonuje się prawie wszystkie obliczenia parametrów takich emiterów dźwięku. Jedną z najważniejszych cech nowoczesnych głośników jest czynnik jakości. Ten parametr wskazuje przede wszystkim na jakość urządzeń tej odmiany.
Co za funkcja
Więc współczynnik jakości głośnika - co to za wskaźnik? Koncentrując się na tej charakterystyce, można przede wszystkim określić, w jaki sposób tłumione są ruchy oscylacyjne emiterów dźwięku. Uważa się, że wskaźnik ten nie powinien być zbyt duży dla głów.
Jeżeli współczynnik jakości głośnika jest wysoki i równy, na przykład, 2 lub 3, wibracje w nim będą kontynuowane nawet po zaniku siły, która je spowodowała. To oczywiście doprowadzi do obniżenia jakości dźwięku. W głośniku zaczną pojawiać się irytujące efekty dźwiękowe.
Gdy współczynnik jakości jest niski (poniżej 1), oscylacje urządzenia bardzo szybko zanikają. Oznacza to, że membrana w dynamice poostre uderzenie prawie natychmiast przechodzi w stan stabilny. W efekcie urządzenie wydaje czystszy i przyjemniejszy dźwięk. W związku z tym eksperci rzadko zastanawiają się, jak zwiększyć współczynnik jakości mówcy. Zasadniczo, projektując systemy akustyczne, mistrzowie starają się zmniejszyć tę liczbę.
Dokładna definicja
Czynnik jakości głośnika - co to jest, dowiedzieliśmy się ogólnie. Dokładniej, ta charakterystyka jest parametrem wskazującym, ile razy rezerwy energii w rozpatrywanym układzie oscylacyjnym przekraczają jego straty przy zmianie fazy o 1 radian. W ten sposób można zdefiniować współczynnik jakości z punktu widzenia fizyki.
Gdzie rezerwy energii są skoncentrowane w dynamice
Gdy do głowy zostanie przyłożony silny sygnał sinusoidalny, rezerwy energii zostaną skoncentrowane głównie w naprężonych sprężynach, a tłumione oscylacje mają tendencję do powrotu DIV do pozycji środkowej. DIV w nowoczesnych głośnikach może mieć różną wagę. W związku z tym w konstrukcji emitera dźwięku zastosowano sprężyny o nierównej sztywności. Oznacza to, że im cięższy głośnik, tym więcej ma rezerw energii.
Utrata mocy głośników
Urządzenia tego typu są przeznaczone przede wszystkim do emitowania dźwięku, który jest odbierany przez ludzkie ucho. Przenoszenie takich wibracji do otoczenia to strata energii głośnika. Jednak skuteczność nowoczesnych głośników jest zwykle bardzo niska. Dlatego transmisja dźwięku stanowi tylko niewielką część zużycia urządzenia.energia. Zazwyczaj w ten sposób powstaje mniej niż 1% wszystkich strat.
Najważniejszym wskaźnikiem jest koszt drgań dźwięku w dynamice. W końcu to dla transmisji dźwięku projektuje się i produkuje takie urządzenia. Mimo to znacznie więcej strat w takim sprzęcie ma charakter czysto mechaniczny. Dużo energii w takich urządzeniach zużywa się na tarcie:
- w zawieszeniach;
- w szczelinie magnetycznej;
- o powietrzu itp.
Największy pobór mocy głośników występuje w ich silniku. Nowoczesne urządzenia tego typu działają na zasadzie małych generatorów, które wytwarzają dość duży opór.
Wskaźnik zapasów do strat
Dzięki temu głośnik z odpowiednio mocnymi sprężynami i dużym wyporem zgromadzi dużo energii. W związku z tym jego ilość w urządzeniu znacznie przekroczy straty. Taki głośnik można uznać za wysokiej jakości. Oscylacje w nim będą powoli zanikać. W lekkim urządzeniu z niezbyt mocnymi sprężynami gromadzi się mniej energii. W związku z tym wskaźnik stosunku energii dostępnej do zużytej w nim będzie niewielki. Taki głośnik jest uważany za niskiej jakości, a co za tym idzie, lepszej jakości.
Wydajność elektryczna i mechaniczna
Współczynnik jakości głośników można obliczyć na kilka sposobów. W niektórych przypadkach przy określaniu tego parametru brane są pod uwagę tylko straty dźwięku, a także straty tarcia. Za pomocątakiej metody obliczeniowej uzyskuje się mechaniczną liczbę zasług.
Czasami w obliczeniach brane są pod uwagę tylko natężenia przepływu dla rezystancji silnika głośnika. Ten czynnik jakości nazywa się elektrycznym. Ten wskaźnik w dynamice ma zwykle niewielkie wartości. W każdym razie mechaniczny współczynnik jakości emiterów dźwięku zawsze przewyższa współczynnik elektryczny. Zwykle taki wskaźnik w dynamice ma wartość większą niż jeden.
Zapis
Przy projektowaniu ustrojów akustycznych i wykonywaniu różnego rodzaju obliczeń stosuje się następujące oznaczenia:
-
Qts - pełny współczynnik jakości.
- Qms - mechaniczny współczynnik jakości głośnika.
- Qes - elektryczne.
W każdym razie współczynnik jakości głośników we wzorach jest zawsze oznaczany jako Q.
Od czego może zależeć wskaźnik
Nowoczesne głośniki są uważane za najwyższej jakości, jeśli ich ogólny współczynnik jakości (straty elektryczne i mechaniczne) wynosi około 0,7 lub mniej. Jednak ta wartość powinna charakteryzować głośnik, biorąc pod uwagę m.in. jego konstrukcję akustyczną. Należy pamiętać, że to ostatnie zawsze podnosi współczynnik jakości netto urządzenia.
Na przykład dość często konstrukcja akustyczna głośnika to zamknięte pudełko. W tym przypadku elastyczność powietrza w zamkniętej przestrzeni jest dodawana do elastyczności sprężyny. Oznacza to, że w tak zaprojektowanej dynamice będzie więcej rezerw energii. Współczynnik jakości wzrośnie ipodczas korzystania z falownika fazowego, klaksonu itp.
Dlatego przy wyborze głośnika należy zawsze brać pod uwagę projekt akustyczny. Czysty współczynnik jakości zakupionego urządzenia powinien w każdym przypadku być równy lub niższy niż 0,7. Pozwoli to stworzyć system głośników z dźwiękiem wysokiej jakości.
Uważa się, na przykład, że współczynnik jakości głośnika dla zamkniętego pudełka powinien wynosić około 0,5-0,6. Wymaga to jeszcze niższych wartości, ponieważ może bardzo mocno napędzać głośniki.
Co wpływa na współczynnik jakości głośnika
Wpływa na Q w systemach akustycznych głównie na pasmo przenoszenia i odpowiedź impulsową głośników. Oznacza to, że ten wskaźnik w dużej mierze określa charakterystykę dźwięku głośników. Na przykład przy współczynniku jakości 0,5 można uzyskać najlepszą odpowiedź impulsową. Przy wskaźniku 0,707 uzyskuje się równomierną odpowiedź częstotliwościową. Również pod adresem:
- Q factor 0, 5-0, 6 głośniki wytwarzają audiofilski bas;
- wskaźniki 0, 85-0, 9 bas staje się elastyczny i wytłoczony;
- o współczynniku jakości 1, 0, w nacięciu pojawia się „garb” o amplitudzie 1,5 dB, odbierany przez ludzkie ucho jako dźwięk gryzienia.
W miarę dalszego wzrostu Q, „garb” w dźwięku rośnie, a z głośników zaczynają dochodzić charakterystyczne brzęczące dźwięki.
Teoria i praktyka
Na co zatem wpływa współczynnik jakości głośnikazrozumiały. Jak się dowiedzieliśmy, w przypadku projektowania akustycznego wskaźnik ten powinien być dość niski. Tak to działa w teorii. Jednak w praktyce głośniki niskiej jakości są niestety dość rzadkie. Nawet np. przy zastosowaniu odwracacza faz, który jak się dowiedzieliśmy wymaga wskaźnika 0,5-0,6 często stosuje się głowice ze wskaźnikiem powyżej.
Każde urządzenie emitujące dźwięk ma swoją własną częstotliwość rezonansową. I to przez nią membrany, po ostrych sygnałach, dochodzą do stanu równowagi. W wielu przypadkach, przy wysokim współczynniku jakości, głośnik nawet nie przedłuży ani nie zakończy odtwarzania żadnych nut. Kiedy zewnętrzny wpływ ustanie, zacznie po prostu nieprzyjemnie brzęczeć. Tak na przykład zachowują się tanie głośniki komputerowe przy określonej częstotliwości.
Niska jakość głośników jest najczęściej bardzo dobra dla systemu głośnikowego. Jednak w naszych czasach niestety nawet stosunkowo drogie urządzenia do przesyłania dźwięku mogą być dość wysokiej jakości. Na przykład w sprzęcie sprzedawanym w sklepie w cenie około 5-6 tysięcy rubli emitery dźwięku są często całkowicie nieodpowiednie dla tego wskaźnika. Zwykle mają go zbyt wysoko.
Przy tym wszystkim drogie głośniki o wysokim współczynniku jakości często wytwarzają dźwięk o dość wysokiej jakości. Chodzi tu przede wszystkim o to, że takie urządzenia zwykle też mają dość niską częstotliwość rezonansową. W tych warunkach hałas nie jest szczególnie dobrze odbierany.wytrenowane akustycznie ludzkie ucho, nie jako irytujące „zakłócenia”, ale po prostu jako bardzo potężny dźwięk. Taki „brud” staje się szczególnie niezauważalny podczas słuchania prostej muzyki, na przykład współczesnej muzyki pop. Oznacza to, że szum w tym przypadku przechodzi przez „właściwą” częstotliwość.
Od czego jeszcze zależy
Design ma zatem duży wpływ na współczynnik jakości głośnika. Również ten wskaźnik dla takiego sprzętu zależy od:
- Moc jego silnika. Im wyższa ta cecha, tym niższy współczynnik jakości głowy.
- Masa ruchu. Wraz ze wzrostem tego wskaźnika wysiłki silnika w urządzeniu transmitującym dźwięk stają się mniej zauważalne. W rezultacie wzrastają straty tarcia. W rezultacie tego wszystkiego wzrasta współczynnik jakości urządzenia.
- Średnica drutu. W przypadku, gdy przewody w głośniku dadzą duży opór, współczynnik jakości elektrycznej urządzenia wzrośnie. Rzeczywiście, w tym przypadku spada obciążenie głośnika, który jest rodzajem generatora.
Jak zmierzyć współczynnik jakości: formuły
W domu to ustawienie głośników jest często obliczane za pomocą prostego miliwoltomierza prądu przemiennego. Ponadto do tej procedury przygotowuje się płytkę i rezystor 1000 Ohm, aby ustabilizować prąd płynący przez głośnik. Ponadto przy tej technice będziesz potrzebować generatora oprogramowania z komputera i wzmacniacza mocy (do dostarczenia sygnału do głośnika). Procedura pomiaru współczynnika jakości przy użyciu takiego sprzętu jest przeprowadzana w następujący sposób:
- głośnik jest zawieszony w stanie swobodnym, na przykład na jakiejś linie;
- zebranie schematu.
Przed złożeniem obwodu tworzony jest wykres, na którym wzdłuż osi y wykreślane jest napięcie w miliwoltach (100, 200, 300). W tym samym czasie częstotliwość jest wskazana na x (10, 20, 30 … 140 itd.). Następnie montują obwód, w którym sygnał ze wzmacniacza podawany jest na rezystor, a następnie trafia do głośnika.
Następny krok:
- dołącz miliwoltomierz do obwodu w punktach a i ci ustaw napięcie na 10-20 V z częstotliwością 500-1000 Hz;
- podłącz woltomierz do punktów w i c, dostosowując generator, znajdź częstotliwość, przy której wartości woltów są maksymalne (Fs);
- zmień częstotliwość w górę w stosunku do Fs i znajdź punkty, w których odczyty woltomierza są znacznie mniejsze niż Fs i są stałe (Um).
Mierząc napięcie przy określonej częstotliwości głośnika, zbuduj odpowiedni wykres. Następnym krokiem jest znalezienie średniej wartości między napięciem minimalnym a maksymalnym. W tym przypadku stosuje się wzór U1/2=√UmaxUmin. Wynikowa wartość w postaci linii poziomej jest przenoszona na wykres i znajdują się punkty przecięcia z liniami stosunku F1 i F2 (z odpowiednimi wskaźnikami częstotliwości).
Następnie znajdź współczynnik jakości akustycznej według wzoru Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, gdzie Fs jest wartością częstotliwości przy maksymalnych odczytach miliwoltomierza. Następnie możesz znaleźć współczynnik jakości elektrycznej:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Następnie obliczany jest całkowity współczynnik jakości głośnika:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Następnym krokiem jest zbudowanie wykresu dla drugiego mówcy i wykonanie tych samych obliczeń.
Jakie inne parametry można zmierzyć
Co to jest - współczynnik jakości głośników, dowiedzieliśmy się. Wskaźnik ten jest zwykle określany przy wyborze najbardziej odpowiedniego projektu, projektując systemy akustyczne. Aby jednak głośniki następnie przekazywały dźwięk najwyższej jakości, obliczenia w tym przypadku muszą być wykonane według innych wskaźników.
Przy wyborze projektu akustycznego zawsze brane są pod uwagę tak zwane parametry Thiel-Small. Jedną z tych cech jest właśnie współczynnik jakości, oznaczany, jak się dowiedzieliśmy, Qts. Również przy wyborze konstrukcji akustycznej należy kierować się takimi wskaźnikami pojazdu jak:
- częstotliwość rezonansowa Fs;
- Sprężystość zawieszenia głośnika Vas.
Oprócz trzech głównych cech, przy obliczaniu projektu ustrojów akustycznych specjaliści mogą wykorzystać takie parametry jak:
- powierzchnia i średnica dyfuzora;
- indukcyjność;
- czułość;
- impedancja;
- moc szczytowa;
- masa systemu mobilnego;
- moc silnika;
- opór mechaniczny;
- twardość względna itp.
Uważa się, że większośćcechy te można łatwo zmierzyć w domu za pomocą niezbyt wyrafinowanych przyrządów pomiarowych.
Częstotliwość rezonansowa
Głośnik, jak się dowiedzieliśmy, jest systemem oscylacyjnym. Pozostawiony sam sobie, jego dyfuzor pod wpływem działania oscyluje z określoną częstotliwością. Oznacza to, że zachowuje się podobnie jak struna po szarpnięciu lub np. dzwonek po uderzeniu.
Uważa się, że częstotliwość rezonansowa może być:
- dla głowic subwoofera niezainstalowanych w obudowie - 20-50 Hz;
- Głośniki mitbasowe - 50-120 Hz;
- tweetery - 1000-2000 Hz;
- dyfuzor średniotonowy - 100-200 Hz;
- kopuła - 400-800 Hz.
Możesz zmierzyć częstotliwość rezonansową głośnika, na przykład, przepuszczając przez niego sygnał generatora dźwięku (poprzez połączenie szeregowe z nim rezystora) lub innymi podobnymi metodami. Ten wskaźnik jest określony przez szczytową impedancję urządzenia.
Wynik Vasa
Ten parametr dla głośników można zmierzyć dwoma metodami:
- dodatkowa masa;
- dodatkowa głośność.
W pierwszym przypadku pomiary są dokonywane przy użyciu pewnego rodzaju odważników (10 gramów na cal średnicy dyfuzora). Mogą to być np. odważniki z wag aptecznych lub stare monety, których nominał odpowiada ich wadze. Takimi obiektami obciąża się dyfuzor i mierzy się jego częstotliwość. Dalejdokonać niezbędnych obliczeń, korzystając ze wzorów.
W przypadku stosowania metody dodatkowej głośności, emiter dźwięku jest hermetycznie zamocowany w specjalnym pudełku pomiarowym z magnesem na zewnątrz. Następnie mierzona jest częstotliwość rezonansowa i obliczane są elektryczne i mechaniczne współczynniki jakości głośnika, a także suma. Następnie na podstawie uzyskanych danych formuła wyznacza Vas.
Uważa się, że im mniejszy Vas, ceteris paribus, tym bardziej kompaktowa konstrukcja może być użyta dla głośnika. Zwykle małe wartości tego parametru przy tej samej częstotliwości rezonansowej są wynikiem połączenia ciężkiego układu jezdnego i sztywnego zawieszenia.
Metody pomiaru dodatkowych parametrów
Jak już wspomniano, oprócz trzech głównych cech pojazdu, przy projektowaniu systemów akustycznych można zastosować inne kierunkowskazy. Na przykład opór uzwojenia głowicy na prąd stały Re jest mierzony przy częstotliwości bliskiej 0 Hz lub po prostu za pomocą omomierza.
Obszar dyfuzora Sd lub, jak to się nazywa, efektywna powierzchnia promieniująca, pokrywa się z konstruktywną przy niskich częstotliwościach. Ten parametr można znaleźć za pomocą prostego wzoru Sd=nR2. W tym przypadku za promień przyjmuje się połowę odległości od środka gumowego zawieszenia wzdłuż szerokości od jednej strony do środka przeciwnej strony. Wynika to przede wszystkim z faktu, że połowa szerokości zawieszenia to również powierzchnia promieniująca.
Co musisz wiedzieć
Właściwy pomiar parametrów pojazdu, w tym współczynnika jakości, przy projektowaniu systemów akustycznych jest bardzo ważny. Unikaćduże błędy, głośnik musi być „rozciągnięty” przed wykonaniem pomiarów. Faktem jest, że w przypadku urządzeń tego typu, które są nowe lub nie były używane od dłuższego czasu, parametry pojazdu mogą znacznie różnić się od wskaźników stosowanych przed rozpoczęciem obliczeń wyposażenia.
Możesz "zagnieść" głośniki przed pomiarami, na przykład sygnałami sinusoidalnymi, tylko muzyką, białym i różowym szumem, płytami testowymi. Jednocześnie procedura takiego przygotowania urządzenia powinna, zdaniem ekspertów, trwać co najmniej jeden dzień.
Rodzaje projektowania akustycznego
Najpopularniejszymi obecnie rodzajami pudełek głośnikowych są pudła zamknięte i bas-refleks. Pierwszy typ projektu uważany jest za najprostszy. Strukturalnie zamknięte pudełko to pudełko z 6 ścianami. Zaletami takiej konstrukcji są przede wszystkim zwartość, łatwość montażu, dobra charakterystyka impulsowa, szybki i czysty bas. Za wadę zamkniętych skrzynek uważa się niski poziom wydajności. Ten projekt nie nadaje się do tworzenia wysokiego ciśnienia akustycznego. Zamknięte boksy są zwykle używane do słuchania jazzu, rocka, muzyki klubowej.
Falowniki fazowe są dość złożonym typem konstrukcji. Zwykle są wykonane z plastiku. Jednocześnie inwertery fazowe mają wysoką wydajność, a także pozwalają na szybkie schłodzenie głośnika. Ponadto ten projekt można łatwo zmienić w razie potrzeby.
Czasami otwarteprojekt akustyczny. W tym przypadku tylna ścianka powierzchni emitującej dźwięk dyfuzora nie jest oddzielona od przedniej. Najczęściej pudełko otwarte to pudełko, które nie ma tylnej ścianki (lub ma w sobie wiele otworów).
Konstrukcja rogu do głów jest najczęściej używana w połączeniu z innymi typami. Jednak w niektórych przypadkach takie projekty mogą być w 100% oryginalne. Takie systemy stosuje się np. do głośników low-Q. Konstrukcja akustyczna tego typu ma wiele zalet. Jego główną zaletą jest duża objętość. Jednocześnie wady tej konstrukcji to niemożność uzyskania jednolitej charakterystyki częstotliwościowej, niskiej głośności dźwięku itp.
Jakość i wygląd głośników
Uważa się, że głowice z Fs / Qts>50 powinny być używane w zamkniętych obudowach, Fs / Qts>85 - z falownikami faz, Fs / Qts>105 - z rezonatorami pasmowoprzepustowymi, Fs / Qts>30 - z ekranami i otwartymi skrzynkami.
Możesz wybrać projekt akustyczny dla głośników, jak już wspomniano, i po prostu według ich współczynnika jakości. Na przykład głowice z Qts> 1, 2 są najczęściej używane do otwartych pudełek. Optymalny dla nich współczynnik jakości to 2, 4. Głośniki z Qts<0, 8-1, 0 są przeznaczone do zamkniętych pudełek. W tym przypadku optymalnym wskaźnikiem, jak dowiedzieliśmy się wcześniej, jest 0,5-0,6.
Współczynnik jakości głośników dla falownika powinien wynosić: Qts<0, 6. Optymalny w tym przypadku będzie 0,4. Urządzenia z Qts<0.4 są odpowiednie dlaustniki.
Jak zmienić, zmniejszyć lub zwiększyć współczynnik jakości
Czasami, aby sprzęt do transmisji dźwięku działał lepiej, ten parametr musi zostać zwiększony lub zmniejszony. Dość często mistrzowie, na przykład, są zainteresowani tym, jak obniżyć współczynnik jakości głośnika. To zadanie może być w rzeczywistości bardzo trudne. Aby obniżyć współczynnik jakości głośnika, zwykle konieczna jest radykalna zmiana jego silnika. I to oczywiście jest dość skomplikowana procedura i w większości przypadków nie jest zbyt uzasadniona.
Niektórzy eksperci zwracają uwagę na fakt, że można obniżyć współczynnik jakości głośników, przyklejając magnes. Jednak w tym przypadku jego wskaźnik zmieni się o nie więcej niż 5-10%. Ponadto ta metoda jest odpowiednia tylko wtedy, gdy własny magnes głośnika jest bardzo słaby.
Również odpowiedzią na pytanie, jak obniżyć współczynnik jakości głośnika, mogą być inne technologie. Na przykład można to zrobić przez:
- używanie rezonatorów;
- impregnacja dyfuzora;
- cięcie sektorów, na przykład zgodnie z metodą Ephrussi.
Odpowiedź na pytanie, jak zwiększyć współczynnik jakości głośnika, jest dość prosta. Aby to zrobić, jak już dowiedzieliśmy się powyżej, zwykle wystarczy zwiększyć masę ruchu urządzenia.
