Сабвуфер / Subwoofer: назначение, типы, устройство, помощь в выборе, и т.д.

[D-Soul]

Как подобрать сабвуфер для автомобиля?

Если вы твердо намерены добиться самого лучшего звука в автомобиле, вам не обойтись без сабвуфера. Сабвуфер обеспечивает достижение глубокого, громкого баса, делая акустическое оформление автомобиля законченным и безукоризненным. Многие авторитетные журналы рассказывают о сабвуферах, тестируют различные модели известных марок, выбирая из них победителя. Но так ли важно для обычного потребителя, что некий сабвуфер получил высший балл в результате проведенных тестов? Ведь тестируются в основном модели таких гигантов, как KENWOOD, PIONEER, SONY, не говоря уж о производителях Hi-Fi аппаратуры - MTX, JL Audio и др. Они настолько хороши, что большой разницы в их звучании среднестатистическому уху просто не ощутить. Так что, если вы не собираетесь участвовать со своим автомобилем в конкурсах на лучшую автоакустику, то стоимость музыки в машине не должна превышать 20% от стоимости автомобиля. И как бы не сопротивлялись ценители хорошего автозвука - точкой отсчета должен быть именно автомобиль. Поэтому рекомендуется к применению эта стандартная для многих система расчета стоимости установки аппаратуры: если Вы купили автомобиль за 1500 долларов США, на музыкальное оформление не стоит тратить больше 300 долларов - те самые 20%.

Сабвуферы бывают двух видов: активные и пассивные. Активные сабвуферы, в отличие от пассивных, имеют встроенный усилитель. При этом вам продается некий набор "быстрого приготовления c готовностью к употреблению", т.е. вам стоит только подключить два контакта от головного устройства, и система готова к работе. При этом отсутствует необходимость в согласовании компонентов (головное устройство - усилитель - сабвуфер). Однако у активных сабвуферов есть свои минусы, а именно: при их изготовлении применяются более простые и дешевые компоненты, что неминуемо сказывается на качестве звука. К активным сабвуферам относятся такие модели как KENWOOD KRC-WA82RC, PIONEER TS-WX205A, PANASONIC EAB-12132J, Earthquake ASB 10, Lanzar HWT-8.

Для подключения пассивного сабвуфера необходимо выбрать усилитель, дающий при мостовом включении ту же мощность, которая указывается в паспорте данного сабвуфера как номинальная. громкоговорителя.

Теперь о типах и конструктивных особенностях представленных на современном рынке сабвуферов. Выделяют четыре типа сабвуферов:

-- сабвуферы закрытого типа, имеющие герметичный корпус (closed);

-- сабвуферы фазоинверторного типа (vented), характеризуются наличием фазоинвертора - щели или трубы, служащей для настройки частотной характеристики компонента в области низких частот;

-- сабвуферы полосового типа (bandpass) - отличаются от вышеперечисленных тем, что сам динамик убран внутрь корпуса сабвуфера, а звук излучается через фазоинвертор;

-- сабвуферы с пассивным радиатором имеют второй динамик, служащий, по большей части, для понижения общей резонансной частоты;

Сабвуферы типа vented более эффективно обеспечивают громкое и глубокое звучание, чем closed, но и стоят дороже. Третий тип сабвуферов хорош тем, что помогает обойтись без кроссоверов, выполняя роль фильтра, пропускающего сигналы с частотами в определенной полосе и подавляющего всё вне данного диапазона. Но минус у него тот же, что и у сабвуферов типа vented - усложнение и, как следствие, удорожание конструкции. Сабвуферы c пассивным радиатором распространены мало и эффективны только при ювелирной настройке в автомобиле выше среднего класса.

Громкость всех видов и типов сабвуферов во многом зависит от положения компонента во внутреннем пространстве автомобиля.

У "седана" динамик и порт направлены прямо на заднее сиденье, причем рекомендуется оставлять небольшой зазор величиной до 8 см между сабвуфером и спинкой заднего сиденья. Во многих автомобилях на спинке заднего сиденья есть подлокотник. Идеально было бы направить сабвуфер динамиком в эту часть сиденья, так как при этом достигается максимальное проникновение в салон звука без видимого урезания частотного спектра (эффекта "приглушения и гулкости", свойственного большим корпусным сабвуферам).

У автомобилей с кузовом "хэтчбэк" максимальные результаты по звуковому давлению достигаются при направлении динамика сабвуфера и порта фазоинвертора в сторону багажника или вверх. В результате достигается необходимое отражение звука, при котором звук проходит не через заднюю спинку сиденья, а через верхнюю полку.

В третьем случае, с кузовом "универсал", сабвуфер направляется динамиком и фазоинвертором назад.

Отдельно стоит отметить компактные сабвуферы. Они интересны тем, что вносят минимальные изменения в интерьер автомобиля, располагаясь чаще всего в скрытых от постороннего взгляда местах, что в современной России очень актуально в связи с процветающими кражами автоаудиоаппаратуры. Небольшие модели сабвуферов можно без особого труда разместить под передними сиденьями или в полости торпеды над нишей для ног переднего пассажира. Сторонников и любителей у этого отдельного типа сабвуферов множество. Их привлекают многочисленные плюсы, а именно: простота установки, незаметность, относительная дешевизна, маленькие габариты, позволяющие экономить полезный объем багажники и др. Но стоит отметить и характерный для компактных сабвуферов минус - применение динамика меньшего диаметра (12 -13 см), чем в стандартных сабвуферах. Чтобы достигнуть необходимую "низость" частот динамика, не увеличивая его размеры, конструкторы применяют разнообразные технические разработки: новые формы корпуса, наполнение внутреннего объема минеральной ватой, компрессионный режим работы динамика и т.п. И все же компактный сабвуфер играет не слишком громко. Именно поэтому не стоит ставить его в задней части автомобиля - вы его просто не услышите. Среди компактных сабвуферов наибольшей популярностью пользуются PANASONIC EAB-1213J, Blaupunkt CMS-265, PIONEER TS-WX50, RCF BL 130

Стоит отдельно остановиться на оригинальных по конструкции сабвуферах, таких как указанный выше компактный сабвуфер PIONEER TS-WX50. Он предназначен для установки в запасное колесо автомобиля. И хотя задумка сама по себе весьма оригинальная, но реального применения ей найти трудно. Дело в том, что на типичных хэтчбэках и седанах, когда запасное колесо находится в специальной нише под толстым ковриком, его будет просто не слышно, а в других седанах звук не сможет дойти от вертикально расположенного колеса - опять же не хватит мощности. Да и эксплуатация такого сабфувера создает достаточно много трудностей.

В заключение стоит отметить, что ваш выбор сабвуфера будет напрямую зависеть от того, чем вы хотите пожертвовать - деньгами, временем или внутренним пространством вашего автомобиля. Можно поступить иначе - обратиться к профессиональным установщикам автоаудиоаппаратуры, и они по вашему заказу сделают не только индивидуальный сабвуфер, но и идеально-гармоничную музыкальную систему в вашем автомобиле. Все опять же зависит от суммы, которую вы готовы потратить...

[D-Soul]

Параметры
Остановимся на основных параметрах сабвуферного динамика, понимание этих параметров вам очень пригодиться в процессе проектирования и построения ящика для вашего сабвуфера. Абсолютный минимум данных для расчета сабвуферного ящика это, резонансная частота динамика Fs, полная добротность Qts и эквивалентный обьем Vas. Если вы не знаете хотя бы одного из этих параметров, а самому их измерить у вас нет возможности – браться за этот динамик не стоит. Ничего путного расчитать вы не сможете.



Резонансная частота (Fs)
Резонансная частота – это частота резонанса динамика без какого-либо акустического оформления. Она так и измеряется – динамик подвешивают в воздухе на возможно большем расстоянии от окружающих предметов, так что теперь его резонанс будет зависеть только от его собственных характеристик – массы подвижной системы и жесткости подвески. Бытует мнение, что чем ниже резонансная частота, тем лучше выйдет сабвуфер. Это верно только отчасти, для некоторых конструкций излишне низкая частота резонанса – помеха. Для ориентира: низкая – это 20 – 25 Гц. Ниже 20 Гц – редкость. Выше 40 Гц – считается высокой, для сабвуфера.

Полная добротность (Qts)
Добротность в данном случае – не качество изделия, а соотношение упругих и вязких сил, существующих в подвижной системе динамика вблизи частоты резонанса. Подвижная система динамика во много сродни подвеске автомобиля, где есть пружина и амортизатор. Пружина создает упругие силы, то есть накапливает и отдает энергию в процессе колебаний, а амортизатор – источник вязкого сопротивления, он ничего не накапливает, а поглощает и рассеивает в виде тепла. То же самое происходит при колебаниях диффузора и всего, что к нему прикреплено. Высокое значение добротности означает, что преобладают упругие силы. Это – как автомобиль без амортизаторов. Достаточно наехать на камешек и колесо начнет прыгать, ничем не сдерживаемое. Прыгать на той самой резонансной частоте, которая присуща этой колебательной системе. Применительно к громкоговорителю это означает выброс частотной характеристики на частоте резонанса, тем больий, чем выше полная добротность системы. Самая высокая добротность, измеряемая тысячами – у колокола, который в результате ни на какой частоте, кроме резонансной звучать не желает, благо еще, что этого от него никто и не требует. Популярный метод диагностики подвески машины покачиванием – не что иное как измерение добротности подвески кустарным способом. Если теперь привести подвеску в порядок, то есть прицепить параллельно пружине амортизатор, накопленная при сжатии пружины энергия уже не вся вернется обратно, а частично будет загублена амортизатором. Это – снижение добротности системы. Теперь опять вернемся к динамику. С пружиной у динамика все, вроде бы, ясно. Это – подвеска диффузора. А амортизатор? Амортизаторов – целых два, работающих параллельно. Полная добротность динамика складывается из двух: механической и электрической.
Механическая добротность определяется главным образом выбором материала подвеса, причем в основном – центрирующей шайбы, а не внешнего гофра, как иногда полагают. Больших потерь здесь обычно не бывает и вклад механической добротности в полную не превышает 10 – 15%. Основной вклад принадлежит электрической добротности. Самый жесткий амортизатор, работающий в колебательной системе динамика – это ансамбль из звуковой катушки и магнита. Будучи по своей природе электромотором, он как и полагается мотору, может работать как генератор и именно этим и занят вблизи частоты резонанса, когда скорость и амплитуда перемещения звуковой катушки – максимальны. Двигаясь в магнитном поле, катушка вырабатывает ток, а нагрузкой для такого генератора служит выходное сопротивление усилителя, то есть практически – ноль. Получается такой же электрический тормоз, каким снабжены все электрички. Там тоже при торможении тяговые двигатели заставляют работать в режиме генераторов, а нагрузка их – батареи тормозных сопротивлений на крыше. Величина вырабатываемого тока будет, естественно, тем больше, чем сильнее магнитное поле, в котором движется звуковая катушка. Получается, что чем мощнее магнит динамика, тем ниже, при прочих равных, его добротность. Но, конечно, поскольку в формировании этой величины участвуют и длина провода обмотки, и ширина зазора в магнитной системе, окончательный вывод только на основании размера магнита было бы делать преждевременно. А предварительный – почему нет? Базовые понятия – низкой считается полная добротность динамика меньше 0,3 – 0,35, высокой больше 0,5 – 0,6.

Эквивалентный объем (Vas)
Большинство современных головок громкоговорителей основано на принципе «акустического подвеса». Концепция акустического подвеса заключается в установке динамика в такой объем воздуха, упругость которого сопоставима с упругостью подвеса динамика. При этом получается, что в параллель к уже имеющейся в подвеске пружине поставили еще одну. Эквивалентным объемом будет при этом такой, при котором веновь появившаяся пружина равна по упругости уже имевшейся. Величина эквивалентного объема определяется жесткостью подвеса и диаметром динамика. Чем мягче подвес, тем больше будет величина воздушной подушки, присутствие которой начнет беспокоить динамик. То же происходит с изменением диаметра диффузора. Большой диффузор при одном и том же смещении будет сильнее сжимать воздух внутри ящика, тем самым испытывая большую ответную силу упругости воздушного объема. Именно это обстоятельство зачастую определяет выбор размера динамика, исходя из имеющегося объема для размещения его акустического оформления. Большие диффузоры создают предпосылки для высокой отдачи сабвуфера, но требуют и больших объемов. У эквивалентного объема интересные родственные связи с резонансной частотой, без осознания которых легко промахнуться. Резонансная частота определяется жесткостью подвеса и массой подвижной системы, а эквивалентный объем – диаметром диффузора и той же жесткостью. В результате возможна такая ситуация: предположим, имеется два динамика одинакового размера и с одинаковой частотой резонанса. Но только у одного из них это значение частоты получилось вследствие тяжелого диффузора и жесткой подвески, а у другого – наоборот, легкого диффузора на мягком подвесе. Эквивалентный объем у такой парочки при всей внешней схожести может различаться очень существенно, и при установке в один и тот же ящик результаты будут драматически различны.

[D-Soul]

Как устроен МОТОР сабвуфера



Основа привода динамика осталась практически без принципиальных изменений со времен выдачи первого патента в 1925 г. Пять основных частей привода неизменны и незыблемы: магнит, полюсный наконечник, передний и задний магнитопроводы и звуковая катушка. Задача первых четырех элементов – создать по возможности мощное магнитное поле и сконцентрировать его в зазоре между полюсным наконечником и верхним магнитопроводом. А «пятый элемент» – звуковая катушка, обязан в этом поле двигаться при протекании по обмотке тока. Все вроде бы просто. Однако подробностей за эти годы выяснилось немало.



Самая консервативная часть привода – материал магнитопроводов. Ничего, кроме магнитомягких материалов, а проще говоря – отожженной малоуглеродистой стали, почти чистого железа, здесь не применяется. С материалами для магнитов колдовали долго, вначале перепробовав разнообразные литые магниты из специальных сплавов, а затем, с разработкой ферритовых композиций, вопрос практически закрылся. Металлические магниты теперь применяются практически исключительно в пищалках, где масса магнита мала и можно использовать значительно более эффективные редкоземельные сплавы – почти всегда на основе неодима. Крупных магнитов из неодимовых сплавов не делают лишь потому, что элемент этот в самом деле редкий, и большая часть выпуска идет, на изготовление микродвигателей.



Момент истины в проектировании привода – как обеспечить эффективное взаимодействие магнитного поля и звуковой катушки, которая в него погружена. Геометрия и пропорции рабочего зазора магнитной системы и звуковой катушки – необъятный простор противоречий и компромисов. Основной параметр, определяющий результаты этого взаимодействия – так называетмый силовой фактор B x L, часто приводимый в технических характеристиках породистых динамиков. Силовой фактор – произведение индукции в зазоре на длину провода звуковой катушки, находящуюся в пределах этого зазора. Чем больше силовой фактор, тем более контролируемым становится движение диффузора и тем больше его электрическое демпфирование. Ясно, что чем массивнее магнит, тем силовой фактор будет больше, поскольку будет больше индукция. Но последняя величина зависит также и от размеров зазора: чем шире кольцевая щель в магнитной системе, чем она большего диаметра и чем она глубже (чем толще верхний магнитопровод), тем меньше будет индукция в зазоре, поскольку магнитное поле окажется «размазанным» в пространстве. Сделать зазор узким, маленьким и неглубоким – и негде будет поместить звуковую катушку, намотанную достаточно толстым проводом. Уменьшить сечение провода – возрастет сопротивление и упадет отдача. И так далее. А если принять во внимание, что диаметр звуковой катушки небезразличен и для поведения диффузора, ситуация еще усложняется.

[D-Soul]

Существует два основных типа геометрии звуковой катушки в зазоре: короткая катушка и длинная катушка. Длинной звуковая катушка по длине существенно превышает глубину зазора в магнитной системе и в каждый момент «работает» только часть витков, находящаяся в пределах его глубины. Эта часть, а следовательно, длина пповода, находящаяся в зазоре, будет оставаться неизменной пока внутрь зазора не войдет край катушки. Динамик считается работающим в линейном диапазоне перемещений диффузора, именно до этого момента. То, насколько катушка длиннее зазора и будет определять максимальный линейный ход диффузора – знаменитый X max.





Но, поскольу только те витки, что попали «в поле» реально работают, плотность намотки стараются сделать наибольшей и именно за этим придумали в свое время ленточную намотку плоским проводом, уложенным на ребро. Сейчас многослойные катушки, выполненные обычным круглым проводом, мирно уживаются с однослойными ленточными, а высший пилотаж в смысле плотности намотки показала датская компания Dynaudio, которая использует провод шестиугольного сечения, полностью заполняющий медью сечение обмотки. В результате, правда, каждую звуковую катушку наматывают вручную в течение 30 минут (по норме), что потом соответственно отражается в цене готовой продукции.



Привод с длинной звуковой катушкой применяется в подавляющем большинстве сабвуферных динамиков и любим производителями за возможность получить большую индукцию в коротком зазоре, сделать звуковую катушку большой и хорошо охлаждаемой, получить большой ход дифузора. Короткая катушка в пределах линейного диапазона находится полностью внутри магнитного зазора. Сам зазор при этом приходится делать длиннее, а катушку – короче, поэтому типичные значения силового фактора B x L у таких динамиков – меньше. Казалось бы, при таких делах можно эту конструкцию и похоронить, но именно она обеспечивает наименьшие искажения при больших ходах диффузора.
Типичная картина изменения силового фактора со смещением звуковой катушки для двух типов привода выглядит следующим образом:



 длинной звуковой катушки поведение в пределах линейной области пристойное, а за его пределами – значение силового фактора (а, значит, вносимые искажения) меняется довольно плавно. При выходе короткой катушки из зазора искажения нарастают быстро, зато пока этого не случилось, линейность – идеальная.
Здесь есть одна тонкость: различные сочетания длины звуковой катушки и глубины зазора определяют разное поведение динамика на границе его линейного диапазона (и за ней). Возьмем два динамика – у одного глубина зазора (толщина верхней плиты магнитной системы 8 мм, а длина звуковой катушки – 12 мм. У другого – 4 мм и 8 мм соответственно. Максимальный рабочий ход диффузора у обоих будет одинаковым – 2 мм (12-8)/2 = (8-4)/2 = 2.
Однако у первого, с большим отношением глубины зазора к X max за пределами линейного диапазона, нелинейность будет нарастать относительно плавно, а второй = захрипит уже при незначительном превышении X max. Так что есть прямой смысл смотреть не только на величину X max из документации, но и на толщину переднего магнитопровода на самом динамике – чем больше, тем лучше.

[D-Soul]

Другой источник искажений, определяемых конструкцией привода – его ассиметрия. В идеальном случае сила, действующая на звуковую катушку при движении в одну и другую сторону, то есть внутрь магнитной системы и наружу, должны быть одинаковы по величине. Не будет этого – искажения сигнала неизбежны. Для этого магнитное поле, создаваемое в зазоре, должно быть максимально симметричным. Так бы оно и случилось, без особых ухищрений, если бы все магнитное поле оказывалось в зазоре. На деле этого не происходит и силовые линии поля «выплескиваются» из зазора и образуют поле рассеяния. Но, поскольку выше зазора – воздух, а ниже – сталь полюсного наконечника, рассеяние происходит существенно несимметрично.



Чтобы как-то навести симметирию, некоторые фирмы применяют более сложную геометрию рабочего зазора магнитной системы. Некоторые, например, просто удлинняют полюсный наконечник (в сабвуферах Kicker, например, очень это любят)



В результате магнитная обстановка сверху и снизу существенно выравнивается, но дается это в результате увеличения общего рассеяния – силовые линии «лезут» вверх по стволу удлинненного полюсного наконечника, а место им – в зазоре, все остальное – нежелательные побочные поля. Для компенсации возросшего рассеяния приходится ставить более мощные магниты. Другие фирмы идут «от противного» и уменьшают рассеяние ниже магнитопровода, для чего полюсный наконечник делается ступенчатым.



Более «тощий» ствол замыкает на себя меньше силовых линий и они поневоле скапливаются в зазоре, но возрастает общее магнитное сопротивление системы и падает индукция в зазоре. Вообще, магнитное сопротивление стараются сделать возможно меньшим, для этого часто полюсный наконечник выполняют заодно с нижним магнитопроводом, чтобы не было лишнего стыка, хотя это намного хлопотнее, чем сделать их по отдельности и соединить при сборке. Еще одно, довольно эфективное, но не очень распространенное решение – полюсный наконечник с выемкой, можно найти в довольно пафосных марках динамиков. Здесь, помимо усложнения технологии, возрастает чувствительность к разбросу характеристик магнита, поэтому менее притязательные изготовители головок на такое решение идут неохотно.



Особняком стоят радикальные решения – вывернутые «наизнанку» магнитные системы, у которых магнит – внутри звуковой катушки, а все, что вокруг – магнитопровод, замыкающий магнитную цепь.



Такие «обращенные» магнитные системы сделаны главным образом для того, чтобы улучшить линейность работы диффузора, а с точки зрения их функционирования как «мотора» – сплошная головная боль для разработчиков – оттого они и редки. Оссобого внимания заслуживают моторы tohatsu.

[D-Soul]

Привод динамика, как любая машина постоянного тока – обратим, то есть одновременно работает и как своего рода трансформатор. При движении звуковой катушки в мощном магнитном поле в ней наводится ЭДС и протекает ток, поскольку катушка закорочена практически нулевым выходным сопротивлением усилителя. Этот ток приводит к модуляции магнитного поля в зазоре, а поскольку звуковая катушка то «надета» на полюсный наконечник, то вылезает наружу, характер этой модуляции тоже ассиметричен и приводит к дополнительным искажениям. Для снижения этих нежелательных эффектов необходимо сделать так, чтобы, оставаясь эффективным двигателем, привод динамика перестал быть эффективным трансформатором. Известно, что злейший враг трансформатора – короткозамкнутые витки. Вот их-то и поставили на службу обществу в усовершенствованных магнитных системах. Чаще всего такие короткозамкнутые витки делаются в виде покрытия медью верхнего торца полюсного наконечника,



установки медного (реже – алюминиевого) наконечника…



…или с помощью так называемого «стабилизатора магнитного потока» – проводящего кольца, установленного у основания полюсного наконечника, подобная конструкция замечена в сабвуферах марки Fi Audio.



Побочным эффектом от короткозамкнутых витков в различных вариантах является уменьшение индуктивности звуковой катушки, из-за влияния которой с повышением частоты растет импеданс сабвуфера. Поэтому косвенно о наличии описанных устройств в конструкции динамика можно судить по величине индуктивности звуковой катушки. Если величина этой индуктивности 5-6 дюймового мидбаса не превышает 0,3-0.4 мГн, а у сабвуферов 10 – 12 дюймов 0,6-1,0 мГн, можно дать голову на отсечение, что создатели динамика позаботились о стабилизации потока, за что им можно быть только признательными.

по материалам журнала Автозвук

[D-Soul]

Резонанс салона применительно к SPL

Как известно, автомобиль, как и любое другой физическое тело, имеет основной резонанс и целый ряд второстепенных, малых резонансов. В приложении к SPL – соревнованиям нас прежде всего интересует именно основной резонанс. Если вспомнить школьный курс физики, то мы увидим, что резонанс – это резкое многократное увеличение амплитуды колебаний физического тела. То есть, логично было бы предположить, что если мы поставим резонанс себе на службу, то получим значительное увеличение звукового давления. Остается вопрос – как определить этот самый резонанс? Тут есть две стороны медали. Первая – все очень просто, резонанс большинства легковых автомобилей среднего размера (например, ВАЗ 2109, ВАЗ 2112 и др.) находится в диапазоне 48-55 Гц. Это факт, проверенный многолетней практикой многих опытных эспиэльщиков, ориентируйтесь на эти цифры при построении своей первой SPL – системы, и все будет хорошо. Вторая сторона медали – все очень сложно! Во-первых, резонанс нужно знать очень точно, во-вторых, нужно знать резонанс салона на том уровне громкости, на котором планируется выступать, так как с повышением звукового давления меняется поведение кузова авто, появляются мощные деформационные силы, влияющие на резонансные явления в металле. Как же быть, ведь так не хочется терять драгоценные децибелы?
Предлагаю следующий метод определения резонанса. Для него нам потребуется поместить наш сабвуферный динамик в оформление ЗЯ (закрытый ящик) и диск с нарезкой частот от 30 до 70 Гц с интервалом в 1 Гц. Сначала выносим наш ЗЯ на улицу и слушаем частотную нарезку, замечая, на какой частоте получается самый громкий звук (хотя конечно в идеале нужно этот замер делать не ушами, а инструментально, но уж если нет измерительного прибора, то хотя бы так). Рисуем для себя АЧХ (амплитудно-частотную характеристику). Затем помещаем наш ЗЯ в автомобиль в такое положение, в котором будет стоять наш будущий «боевой» ящик (почему именно так, мы поговорим чуть ниже). Закрываем все окна и двери. Снова слушаем частотную нарезку, определяя самую громкую частоту и рисуя для себя АЧХ. Полученные АЧХ на улице и в машине сравниваются. Частота, на которой различия в АЧХ будут максимальны и будет искомой частотой резонанса.
Следующее полезное явление, которой мы просто обязаны поставить себе на службу – это так называемые стоячие волны (хотя наибольшее влияние эти волны оказывают в седанах и экстремальных установках, где динамики устанавливаются в стенки). По сути это тоже резонанс, но в резонанс входит не кузов авто, а наполняющий его воздух (описание грубое, но наиболее точно приближено к действительности). Частота возникающей с салоне авто стоячей волны зависит от геометрических размеров салона. Для его определения вооружимся рулеткой и померяем длину салона от лобового до заднего стекла. Умножим полученное значение в метрах на 4. Теперь скорость звука в воздухе (340 м/с) делим на полученное измерениями значение (это получается нужная нам длина волны) и получаем значение частоты в герцах. То есть, допустим расстояние от лобового стекла до заднего – 1,9 метра. Умножаем на 4. Получится 7,6. Теперь 340 делим на 7,6 и получаем 44,7 Гц. Это и есть частота, на которой в салоне будет возникать стоячая волна. Итак, мы определили что, допустим, резонанс салона у нас 50 Гц, а стоячая волна образуется на 36 Гц. Возникает вопрос – и все-таки, на какую же частоту настраивать порт и какая частота будет боевой? Тут есть маленькая хитрость, которая работает с большой вероятностью в большинстве хэтчбэков – в качестве частоты настройки порта мы выбираем примерно среднее значение от этих двух частот, в данном случае это будет 43-44 Гц. Почему именно так? Да потому что при замерах пик амплитуды будет как раз на частоте резонанса салона! В него мы и будем «стрелять» на замерах, надеясь получить максимальный результат.
Что же касается соревнований в формате ЕММА ESPL, тот тут все несколько сложнее. Потому что замеры проходят на музыкальном материале, и зачастую спортсмены не знают, какой трек выберут судьи для соревнований. Тут уж спортсмен сам решает, на что ему сделать ставку – то ли надеяться поймать частоту, на которой его система имеет максимум, то ли пытаться поймать максимум амплитуды на данном треке. Тут уже важен соревновательный опыт и житейская мудрость. Еще одно замечание по поводу получения максимальных результатов. Вы наверное не однократно видели, как на соревнованиях группа поддержки спортсмена облепляет автомобиль, держит его. Имеет ли это смысл? Иногда. А иногда и просто вредит. Но узнать, нужна ли такая поддержка именно вашей системе, можно только имея много времени на эксперименты и собственный измерительный комплекс. И то и другое для серьезного спортсмена не составляет проблемы, а для новичка приходит по мере необходимости.

[D-Soul]

Что такое чувствительность динамика ?

Из всех характеристик динамиков и акустических систем понятие «чувствительность», пожалуй, самое интересное и привлекательное (в этом оно соперничает с характеристикой мощности). Так и хочется, чтобы это понятие имело прямую зависимость к качеству динамика, т.е. чем больше этот параметр, тем лучше звучит динамик. Ведь, акустическая система – это устройство для воспроизведения музыки, а ее качество, зачастую определяется только субъективным образом, и чувствительность – от слова чувствовать, хорошо чувствующий, подсознательно, сливается со словом качество. Однако, мы знаем, что это так и не так. Прежде всего, это понятие – чисто техническое, отражающее КПД динамика. Согласно ГОСТ 16122-78 характеристическая чувствительность АС – отношение среднего звукового давления, развиваемого АС в заданном диапазоне частот (обычно 100… 8000 Гц) на рабочей оси, приведенное к расстоянию 1 м и подводимой электрической мощности 1 Вт. Конечно, если мы имеем динамик с более высокой чувствительностью, то подводя 1 Вт мы получим большее звуковое давление, чем от динамика с низкой чувствительностью, меньше нелинейных искажений и, наверно, более высокое качество звучания. Однако, стоит задуматься как получена эта чувствительность?

Мы имеем несколько способов легального (реального) и нелегального (маркетингового) способов повышения чувствительности.

Реальные способы борьбы за чувствительность
Акустические системы с большим количеством динамиков
При подключении нескольких динамиков (акустических систем) параллельно (последовательно) возрастает уровень громкости (растет и мощность). Применяется, для систем озвучивания и в связи с неодинаковостью характеристик широкополосных динамиков качество звучания остается низким. Часто способ используется в акустических системах, где применяется 2 или более низкочастотных динамиков на один высокочастотный. В этом случае основная проблема – особенности характеристики направленности такой системы.
Повышение чувствительности систем с одним динамиком
Динамик, акустическая система является электро-механо-акустическим преобразователем и, как следствие, есть возможность повышать КПД системы на каждом из этапов этого преобразования.
Коэффициент электро-механической связи (BL) динамика
Первый этап – электро-механическое преобразование. Для этого введен коэффициент «BL». Он зависит от «B»- индукции в зазоре и «L» – длинны проводников в этом зазоре (или то количество проводников, на которых действует магнитное поле). «B» можно увеличивать повышая объем и силу магнитов, уменьшая магнитный зазор как по высоте, так и по ширине. «L» – увеличивая диаметр катушки и кол-во витков по высоте в зазоре. Если увеличивать значение «BL», без изменения прочих характеристик динамика то будет расти чувствительность в области выше основного резонанса динамика, а низкочастотные возможности останутся без изменений.
Масса подвижной системы
При уменьшении массы подвижной системы мы можем создавать давление больше, чем с большей массой. Это улучшает в импульсные и переходных характеристики, но понижает прочность (мощность), жесткость (могут повышаться нелинейные искажения) и потребует применения новых материалов и технологий. Получение низких частот, особенно глубоких требует больших усилий.
Площадь излучения
Увеличение площади диффузора ведет к возрастанию уровня чувствительности, но возникают проблемы с воспроизведением высоких частот и прочностью конструкции.
Акустическая трансформация – рупор
Этот способ позволяет получить низкие частоты от небольшого и легкого динамика за счет согласования его с окружающей средой. Требует очень больших усилий в плане строительства корпусов. Самый грамотный, но и самый дорогостоящий способ.
Качественно спроектированные акустические системы с реально высокой чувствительностью используют четыре последние способа, а иногда и первый. Как показано, это требуют траты больших средств, повышения себестоимости системы и увеличения ее габаритов, однако, можно поступить проще.

Нелегальный способ
Напомним, что чувствительность измеряют на оси, на расстоянии 1 метр при подведении 1 Вт мощности. Как получить этот 1 Вт?  Для этого надо определиться с номинальным сопротивлением. Оно выбирается из ряда 2, 4, (6), 8, 16, 25 и 50 Ом. Так как динамик представляет собой комплексное сопротивление со сложной зависимостью модуля полного электрического сопротивления от частоты, определение этого сопротивления подчиняется закону. Например, это записано в ГОСТ 9010-84 «Измеренное минимальное значение модуля полного электрического сопротивления в диапазоне, лежащем выше частоты основного резонанса, не должно отличаться от номинального электрического сопротивления более чем на минус 20%». Таким образом, значение модуля полного электрического сопротивления 4-х омной системы не может быть меньше 3.2 Ома, а 8-ми омной – 6.4 Ома и т.д. Тогда, согласно закона Ома для измерения динамика с номинальным сопротивлением 4 Ома мы должны подвести к нему 2 Вольта (корень из 4), 8 Ом – 2.82В, а для 16 Ом – 4 В.
В западных описаниях и паспортах часто встречается графа «чувствительность», с характеристикой 1м/2.8В, в сочетании с «сопротивлением», например, 6 Ом. При измерении оказывается, что минимальное сопротивление такого изделия 3.4 Ома. Значит система оказывается реально 4 Омная, а мы подаем на нее 2 Вт (По закону Ома 2.8В2/4=2Вт) и получаем прирост чувствительности 3 дБ. Дополнительно к этому, частотная характеристика, особенно динамиков в отдельности имеет области провалов и подъемов, что позволяет зафиксировать чувствительность именно в области этого подъема. Не говоря уже о возможности простой приписки. В результате мы легко получаем прирост значения чувствительности 4-8 дБ.  Проведение измерения акустических систем западных производителей, в том числе и именитых, к сожалению, показал, что данная практика является обычной и применяется, за редким исключением, повсеместно.

Для чего это делается?
Все дело в низких частотах, т.к. уровень низких частот при указании частотного диапазона в паспорте, и при прослушивании отсчитывается именно от среднего уровня звукового давления – чувствительности и, следовательно, системы с реальной низкой чувствительностью имеют выигрыш в количестве и глубине низких частот. А получить при определенном размере динамиков и акустических систем глубокие низкие частоты и высокую чувствительность очень непросто. Ведь нельзя же в паспорте написать чувствительность 80дБ, ее же никто не купит! Значительно проще написать нормальный уровень чувствительности и при прослушивании предоставить клиенту могучий басс.

[D-Soul]

Что такое Опэн Эир (Open Air) ?

Давайте попробуем разобраться, что из себя представляет акустическое оформление типа – Open Air. Не путать с free air, означающим акустический экран. Оформление типа free air получилось бы, если бы сабвуфер был врезан в стенку, отделяющую кабину от грузового отсека, стенка была бы герметичной, а все, что за ней – наплевать какое, лишь бы не было акустического короткого замыкания между передней и задней стороной диффузора. То, что при этом получилось бы, – схематично показано на рисунке. Однако такой тип акустического оформления – редкость в SPL-машинах. Если сделать объем за диффузором замкнутым, в виде жесткого ящика с объемом, сравнимым с эквивалентным объемом динамика, получится классический закрытый ящик. Для музыки это лучший тип оформления, а для SPL – нет. Гораздо эффективнее фазоинвертор. Сделали фазик, все по правилам, вот динамик, вот выход тоннеля, настроенного на нужную частоту. Теперь посмотрим, что произойдет, если начать увеличивать объем ящика при сохранении частоты настройки. Тоннель будет нужен все короче и короче, причем если увеличить его сечение (обычно это приводит к возрастанию длины и доставляет головную боль создателям музыкальных систем), то все равно рано или поздно окажется, что длина его сравнима с расстоянием до динамика. Так рождается корпус типа Open Air, где тоннель фазоинвертора – часть внутреннего пространства корпуса, с огромным (и потому способствующим эффективности фазоинвертора) поперечным сечением.

Для «большей лучшести» в таких корпусах сглаживают резкие переходы, так что получается как бы гигантский волновод от тыльной стороны диффузора к передней стенке. Главная проблема, связанная с таким типом оформления, – это совершенная невозможность его расчета. Все существующие методики и модели предполагают тоннель фазоинвертора по размерам на порядок или два меньше объема корпуса, а здесь непонятно, где заканчивается объем ящика и где начинается тоннель.

Free аir. Сабвуфер работает на весь объем кузова, намного, в десятки раз превышающий величину эквивалентного объема динамика Vas. Звуковое давление максимально на тех частотах, где движение диффузора становится неконтролируемым, а это грозит бедой и материальными убытками.


Сабвуфер в закрытом корпусе объема, сравнимого (по порядку величины) с Vas. Для музыки – отлично, но для SPL эффективность такого оформления недостаточна.


Фазоинвертор – вот путь к победе. Но только что с ним станет происходить при настройке на «эспиэльные» характеристики?


С увеличением объема растет отдача, а тоннель становится короче и короче. Его диаметр делают намного больше, чем у музыкальных сабвуферов, но это помогает только до поры до времени…


Частота настройки «эспиэльного» сабвуфера выше, чем у музыкального, поэтому тоннель надо делать настолько широким и коротким, что его пропорции приближаются к пропорциям остального объема ящика.


Так рождается Open Air: оформление, в котором часть внутреннего объема корпуса работает как тоннель фазоинвертора. Для уменьшения потерь на завихрения обводы фазоинверторного канала сглаживают.

по материалам журнала Автозвук

[D-Soul]

Распространение НЧ волн в салоне автомобиля



Давайте освежим в памяти наши теоретические познания, сегодня вспомним каким же образом происходит распространение НЧ волн в салоне автомобиля. Стоит отметить, что это достаточно выжный момент я бы сказал ключевой, поэтому необходимо четко представлять как это  происходит. Итак, что происходит, когда в салоне реального автомобиля тяжко трудится громкоговоритель? На средних частотах длина звуковой волны, излучаемая им, меньше даже самого малого линейного размера салона (как правило, высоты). Акустические волны, излучаемые громкоговорителем, распространяются внутри салона, как бегущая волна, отражаются от границ замкнутого пространства, возвращаются в излучателю, в общем — происходит веселая круговерть волн. На каких-то частотах волны становятся стоячими (это когда размер салона оказывается кратным длине волны), там возникают узлы и пучности звукового давления, но речь сейчас не о них. С понижением частоты приближается момент, когда даже половина длины волны излучаемого сигнала оказывается больше, чем самый протяженный размер салона (обычно, сами понимаете, длина). Вот этот момент и называется границей компрессионной зоны, в которой акустический отклик меняется радикально. Смотрите: пока частота относительно высока, колебания воздуха, создаваемые динамиком, распространяются в виде волн. В одной точке — область повышенного давления, чуть поодаль, на расстоянии в полволны — пониженного. А когда частота настолько низкая (а длина волны настолько велика), что вдоль всей машины помещается меньше полволны, никто уже никуда не бежит. Создаваемое динамиком переменное давление меняется во всем пространстве салона синфазно: везде в сторону повышения или везде в сторону понижения, как будто динамик это насос, периодически накачивающий или, наоборот, откачивающий воздух из салона. Когда волна бегает туда-сюда, ведущую роль в формировании звукового давления играет колебательная скорость диффузора, а в пределах компрессионной зоны главным фактором становится амплитуда колебаний диффузора. А вот она с понижением частоты растет, что видел каждый, кто хоть раз смотрел на диффузор динамика «в деле».

[stepan211]

Кто - нибудь умеет пользоваться JBL SpeakerShop.
Хочу рассчитать короб и не могу понять куда что вставлять.

[TOYOTA]

Ситуация такая.
Перестал работать усь и саб соответственно. Проверил цепь "+"  оказалось клемма на куме умерла. Заменил клемму, коннектор на "+" к усилку. все стало окей.
Но на ходу стал отключаться саб!!! Еду себе еду, ни кого не трогаю, тут - хлоп и саб вырубился, потом включился и так довольно часто.
Проверил все соединения усилка и саба, все окей.
ВОПРОС - где искать?
З.Ы. взаимосвязи между отключениями и кочками нет. на ровной дороге тоже отключается.

[NiCkOLaS]

TOYOTA, кондер стоит?? проверь его.

[D-Soul]

TOYOTA, Возможно срабатывает лимитер на усилителе, сбавь на нем мощности...

[TOYOTA]

TOYOTA, кондер стоит?? проверь его.

кондёра -нет