|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Teoria i praktyka przemiennika faz. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Głośniki Artykuł włoskiego akustyka, reprodukowany tutaj za zgodą autora, pierwotnie nosił tytuł Teoria e pratica del condotto di accordo. Oznacza to, dosłownie przetłumaczone - „Teoria i praktyka odruchu basowego”. Tytuł ten, naszym zdaniem, jedynie formalnie odpowiadał treści artykułu. Rzeczywiście mówimy o związku pomiędzy najprostszym teoretycznym modelem bas-refleksu a niespodziankami, jakie szykuje praktyka. Ale to tylko formalne i powierzchowne. Ale w istocie artykuł zawiera odpowiedź na pytania, które, sądząc po korespondencji redakcyjnej, często pojawiają się podczas obliczania i produkcji subwoofera typu bass-reflex. Pytanie pierwsze: „Jeśli obliczysz bass reflex według znanego dawno temu wzoru, czy gotowy bass reflex będzie miał obliczoną częstotliwość?” Nasz włoski kolega, który w swoim czasie zjadł kilkanaście psów na bas-refleks, odpowiada: „Nie, to nie zadziała”. A potem wyjaśnia, dlaczego i, co najważniejsze, dlaczego to nie zadziała. Pytanie drugie: „Obliczyłem tunel, ale jest tak długi, że nigdzie się nie mieści. Co mam zrobić?” I tutaj sygnatariusz proponuje tak oryginalne rozwiązania, że tę stronę jego dzieła umieściliśmy w tytule. Słowo klucz w nowym tytule należy więc rozumieć nie w języku noworosyjskim (w przeciwnym razie pisalibyśmy: „w skrócie – bass reflex”), ale całkiem dosłownie. Geometrycznie. A teraz pan Matarazzo ma głos, aby zabrać głos. Bas refleks: w skrócie!
Rys 1. Schemat rezonatora Helmholtza. Tego, z którego wszystko pochodzi.
Rys. 2. Klasyczna konstrukcja typu bass reflex. W tym przypadku wpływ ściany często nie jest brany pod uwagę.
Ryc. 3. Bas-refleks z tunelem, którego końce znajdują się w wolnej przestrzeni. Nie ma tu wpływu ścian.
Rysunek 4. Tunel można całkowicie wyprowadzić na zewnątrz. Tutaj ponownie nastąpi „wirtualne rozszerzenie”.
Rysunek 5. Można uzyskać „wirtualne przedłużenie” na obu końcach tunelu, wykonując kolejny kołnierz.
Rysunek 6. Tunel szczelinowy umieszczony daleko od ścian pudełka.
Rysunek 7. Tunel szczelinowy zlokalizowany przy ścianie. W wyniku oddziaływania ściany jej długość „akustyczna” okazuje się dłuższa od geometrycznej.
Rysunek 8. Tunel w formie ściętego stożka.
Rys 9. Główne wymiary tunelu stożkowego.
Rysunek 10. Wymiary szczelinowej wersji tunelu stożkowego.
Rys 11. Tunel wykładniczy.
Rysunek 12. Tunel w kształcie klepsydry.
Rysunek 13. Główne wymiary tunelu w formie klepsydry.
Rysunek 14. Szczelinowa wersja klepsydry. Magiczne formuły Jednym z najczęstszych życzeń w e-mailu autora jest podanie „magicznej formuły”, dzięki której czytelnik ACS mógłby samodzielnie obliczyć odruch basowy. W zasadzie nie jest to trudne. Bas refleks to jeden z przypadków zastosowania urządzenia zwanego „rezonatorem Helmholtza”. Wzór na jego obliczenie nie jest dużo bardziej skomplikowany niż najpopularniejszy i dostępny model takiego rezonatora. Pusta butelka po Coca-Coli (tylko butelka, a nie puszka aluminiowa) jest właśnie takim rezonatorem, dostrojonym do częstotliwości 185 Hz, co zostało sprawdzone. Rezonator Helmholtza jest jednak znacznie starszy niż nawet to opakowanie popularnego napoju, które stopniowo wychodzi z użycia. Jednak klasyczny obwód rezonatora Helmholtza przypomina butelkę (ryc. 1). Aby taki rezonator działał, ważne jest, aby miał objętość V i tunel o polu przekroju poprzecznego S i długości L. Wiedząc o tym, częstotliwość strojenia rezonatora Helmholtza (czyli bas-refleksu, czyli to samo) można teraz obliczyć za pomocą wzoru:
gdzie Fb to częstotliwość strojenia w Hz, c to prędkość dźwięku równa 344 m/s, S to powierzchnia tunelu w metrach kwadratowych. m, L to długość tunelu w m, V to objętość pudełka w metrach sześciennych. M. Ta formuła jest naprawdę magiczna w tym sensie, że ustawienie bass-refleksu nie jest zależne od parametrów głośnika, który zostanie w nim zainstalowany. Objętość skrzynki i wymiary tunelu oraz częstotliwość strojenia są określone raz na zawsze. Wydawałoby się, że wszystko jest już gotowe. Zacznijmy. Załóżmy, że mamy pudełko o pojemności 50 litrów. Chcemy zrobić z niej obudowę typu bass-refleks z ustawieniem 50 Hz. Postanowili zrobić średnicę tunelu 8 cm. Zgodnie z podanym wzorem częstotliwość strojenia 50 Hz zostanie uzyskana, jeśli długość tunelu wyniesie 12,05 cm. Wszystkie części starannie produkujemy i montujemy w konstrukcję , jak na rys. 2 i w celu sprawdzenia mierzymy rzeczywistą wynikową częstotliwość rezonansową bas-refleksu. I ku naszemu zdziwieniu widzimy, że nie jest to równe 50 Hz, jak sugerowałby wzór, ale 41 Hz. O co chodzi i gdzie popełniliśmy błąd? Nigdzie. Nasz nowo zbudowany bas-refleks byłby dostrojony do częstotliwości bliskiej otrzymanej ze wzoru Helmholtza, gdyby został wykonany w sposób pokazany na ryc. 3. Ten przypadek jest najbliższy idealnemu modelowi opisanemu wzorem: tutaj oba końce tunelu „wiszą w powietrzu”, stosunkowo daleko od wszelkich przeszkód. W naszym projekcie jeden z końców tunelu łączy się ze ścianą skrzynki. Dla powietrza oscylującego w tunelu nie jest to obojętne, pod wpływem „kołnierza” na końcu tunelu następuje wirtualne wydłużenie. Bas-refleks będzie skonfigurowany tak, jakby długość tunelu wynosiła 18 cm, a nie 12, jak jest w rzeczywistości. Należy pamiętać, że to samo stanie się, jeśli tunel zostanie umieszczony całkowicie poza pudełkiem, ponownie dopasowując jeden koniec do ściany (ryc. 4). Istnieje empiryczny związek pomiędzy „wirtualnym wydłużeniem” tunelu a jego rozmiarem. W przypadku tunelu kołowego, którego jedna część znajduje się w wystarczającej odległości od ścian skrzynki (lub innych przeszkód), a druga w płaszczyźnie ściany, wydłużenie to wynosi w przybliżeniu 0,85D. Jeśli teraz podstawimy wszystkie stałe do wzoru Helmholtza, wprowadzimy poprawkę na „wydłużenie wirtualne” i wyrazimy wszystkie wymiary w jednostkach konwencjonalnych, otrzymamy ostateczny wzór na długość tunelu o średnicy D, zapewniający dostrojenie pole objętości V do częstotliwości Fb będzie wyglądać następująco:
Tutaj częstotliwość jest wyrażona w hercach, objętość w litrach, a długość i średnica tunelu w milimetrach, jak jesteśmy bardziej zaznajomieni. Uzyskany wynik jest cenny nie tylko dlatego, że pozwala na etapie obliczeń uzyskać wartość długości bliską ostatecznej, dającą wymaganą wartość częstotliwości strojenia, ale także dlatego, że otwiera pewne rezerwy na skrócenie tunelu. Zdobyliśmy już prawie jedną średnicę. Można jeszcze bardziej skrócić tunel, zachowując tę samą częstotliwość strojenia, wykonując kołnierze na obu końcach, jak pokazano na ryc. 5. Teraz wydaje się, że wszystko zostało wzięte pod uwagę i uzbrojeni w tę formułę wyobrażamy sobie siebie jako wszechmocnych. Tutaj czekają nas trudności. Pierwsze trudności Pierwsza (i główna) trudność jest taka: jeśli trzeba nastroić skrzynię o stosunkowo małej objętości na dość niską częstotliwość, to podstawiając do wzoru na długość tunelu dużą średnicę, otrzymamy większą długość. Spróbujmy zastąpić mniejszą średnicą - i wszystko będzie dobrze. Duża średnica wymaga dużej długości, a mała wymaga tylko krótkiej długości. Co z tym jest nie tak? Oto co. Podczas ruchu tylna część dyfuzora głośnika „przepycha” przez tunel bas-refleksu praktycznie nieściśliwe powietrze. Ponieważ objętość oscylującego powietrza jest stała, prędkość powietrza w tunelu będzie tyle razy większa niż prędkość oscylacyjna nawiewnika, ile razy pole przekroju poprzecznego tunelu będzie mniejsze od pola powierzchni dyfuzor. Jeśli zrobisz tunel kilkadziesiąt razy mniejszy niż dyfuzor, prędkość przepływu w nim będzie duża, a gdy osiągnie 25–27 metrów na sekundę, pojawienie się turbulencji i hałasu odrzutowego jest nieuniknione. Wielki badacz systemów akustycznych R. Small pokazał, że minimalny przekrój tunelu zależy od średnicy głośnika, maksymalnego skoku jego dyfuzora i częstotliwości strojenia bass-refleksu. Small zaproponował całkowicie empiryczny, ale bezproblemowy wzór na obliczenie minimalnej wielkości tunelu:
Small wyprowadził swój wzór w swoich zwykłych jednostkach, tak że średnica głośnika Ds, maksymalny skok stożka Xmax i minimalna średnica tunelu Dmin wyrażone są w calach. Częstotliwość strojenia bass-reflexu jest jak zwykle podawana w hercach. Teraz sytuacja nie wygląda już tak różowo jak wcześniej. Często okazuje się, że jeśli dobierzemy odpowiednią średnicę tunelu, okazuje się on niewiarygodnie długi. A jeśli zmniejszysz średnicę, jest szansa, że tunel będzie „gwizdał” nawet przy średniej mocy. Oprócz samego hałasu odrzutowego tunele o małej średnicy mają również tendencję do powstawania tzw. „rezonansów organowych”, których częstotliwość jest znacznie wyższa niż częstotliwość strojenia typu bass-reflex i które są wzbudzane w tunelu przez turbulencje przy dużym przepływie stawki. Stając przed takim dylematem, czytelnicy ACS zwykle dzwonią do redakcji i proszą o rozwiązanie. Mam trzy z nich: prosty, średni i ekstremalny. Proste rozwiązanie małych problemów Gdy obliczona długość tunelu jest taka, że prawie mieści się w obudowie i przy tym samym ustawieniu i przekroju poprzecznym wymagane jest jedynie niewielkie zmniejszenie jego długości, zalecam zamiast okrągłego zastosować tunel szczelinowy i umieścić nie na środku przedniej ścianki obudowy (jak na rys. 6), ale w pobliżu jednej ze ścian bocznych (jak na rys. 7). Następnie na końcu tunelu, znajdującego się wewnątrz skrzynki, efekt „wirtualnego wydłużenia” zostanie zakłócony przez znajdującą się obok ścianę. Eksperymenty pokazują, że przy stałym polu przekroju poprzecznego i częstotliwości strojenia tunel pokazany na ryc. 7, okazuje się być o około 15% krótsza niż w przypadku konstrukcji jak na ryc. 6. Basrefleks szczelinowy w zasadzie jest mniej podatny na rezonanse organów niż okrągły, jednak aby się jeszcze bardziej zabezpieczyć, polecam zamontować wewnątrz tunelu elementy wygłuszające w postaci wąskich pasków filcu przyklejonych do wewnętrzną powierzchnię tunelu w obszarze jednej trzeciej jego długości. To proste rozwiązanie. Jeśli to nie wystarczy, będziesz musiał udać się do środkowego. Średnie rozwiązanie większych problemów Rozwiązaniem o średniej złożoności jest zastosowanie tunelu w kształcie ściętego stożka, jak na rys. 8. Moje eksperymenty z tego typu tunelami wykazały, że można tutaj zmniejszyć pole przekroju poprzecznego otworu wlotowego w stosunku do minimalnego dopuszczalnego według wzoru Smalla bez ryzyka wystąpienia hałasu odrzutowego. Ponadto tunel stożkowy jest znacznie mniej podatny na rezonanse organów niż tunel cylindryczny. W 1995 roku napisałem program do obliczania tuneli stożkowych. Zastępuje tunel stożkowy szeregiem cylindrycznych i poprzez kolejne przybliżenia oblicza długość potrzebną do zastąpienia konwencjonalnego tunelu o stałym przekroju. Ten program jest przeznaczony dla każdego i można go pobrać ze strony internetowej magazynu ACS audiocarstereo.it/ w sekcji Oprogramowanie ACS. Mały program działający pod DOS-em, możesz go pobrać i obliczyć samodzielnie. Ale możesz to zrobić inaczej. Przygotowując rosyjską edycję tego artykułu, wyniki obliczeń z wykorzystaniem programu CONICO zestawiono w tabelę, z której można pobrać gotową wersję. Tabela przeznaczona jest dla tunelu o średnicy 80 mm. Ta wartość średnicy jest odpowiednia dla większości subwooferów o średnicy stożka 250 mm. Po obliczeniu wymaganej długości tunelu za pomocą wzoru znajdź tę wartość w pierwszej kolumnie. Przykładowo, według Twoich obliczeń okazało się, że potrzebny jest tunel o długości 400 mm, aby na przykład dostroić skrzynkę o pojemności 30 litrów do częstotliwości 33 Hz. Projekt jest nietrywialny, a umieszczenie takiego tunelu w takiej skrzynce nie będzie łatwe. Teraz spójrz na kolejne trzy kolumny. Pokazuje wymiary równoważnego tunelu stożkowego obliczone przez program, którego długość nie będzie już wynosić 400, ale tylko 250 mm. To zupełnie inna sprawa. Znaczenie wymiarów w tabeli pokazano na ryc. 9.
Tabela 2 zestawiono dla tunelu początkowego o średnicy 100 mm. Pasuje do większości subwooferów z przetwornikiem 300 mm. Jeśli sam zdecydujesz się skorzystać z programu, pamiętaj: tunel w kształcie ściętego stożka wykonuje się z kątem nachylenia tworzącej a od 2 do 4 stopni. Nie zaleca się, aby kąt ten był większy niż 6 - 8 stopni, w takim przypadku na wejściu (wąskim) końcu tunelu mogą wystąpić turbulencje i hałas odrzutowy. Jednak nawet przy niewielkim stożku zmniejszenie długości tunelu jest dość znaczne. Tunel w kształcie ściętego stożka niekoniecznie musi mieć przekrój kołowy. Podobnie jak zwykły cylindryczny, czasami wygodniej jest wykonać go w formie szczelinowej. Jest to nawet z reguły wygodniejsze, ponieważ wtedy jest składane z płaskich części. Wymiary tunelu stożkowego w wersji szczelinowej podano w kolejnych kolumnach tabeli, a znaczenie tych wymiarów pokazano na rys. 10. Zastąpienie konwencjonalnego tunelu stożkowym może rozwiązać wiele problemów. Ale nie wszystko. Czasami długość tunelu okazuje się tak długa, że skrócenie jej nawet o 30 – 35% nie wystarczy. W tak ciężkich przypadkach istnieje... ...ekstremalne rozwiązanie dużych problemów Ekstremalnym rozwiązaniem jest zastosowanie tunelu o konturach wykładniczych, jak pokazano na rys. 11. W przypadku takiego tunelu pole przekroju poprzecznego najpierw stopniowo maleje, a następnie równie płynnie wzrasta do maksimum. Z punktu widzenia zwartości dla danej częstotliwości strojenia, odporności na hałas odrzutowy i rezonanse organów, tunel wykładniczy nie ma sobie równych. Ale nie ma sobie równych pod względem złożoności wykonania, nawet jeśli jego kontury są obliczane według tej samej zasady, co w przypadku tunelu stożkowego. Aby móc nadal w praktyce korzystać z dobrodziejstw tunelu wykładniczego, wymyśliłem jego modyfikację: tunel, który nazwałem „klepsydrą” (ryc. 12). Tunel klepsydry składa się z części cylindrycznej i dwóch stożkowych, stąd zewnętrzne podobieństwo do starożytnego urządzenia do pomiaru czasu. Taka geometria pozwala na skrócenie tunelu w stosunku do pierwotnego, o stałym przekroju, co najmniej półtorakrotnie, a nawet więcej. Napisałem także program do obliczania klepsydry, można go znaleźć na stronie ACS. I podobnie jak w przypadku tunelu stożkowego, tutaj znajduje się tabela z gotowymi opcjami obliczeń.
Co oznaczają wymiary w tabelach 3 i 4, stanie się jasne na ryc. 13. D i d to odpowiednio średnica przekroju cylindrycznego i największa średnica przekroju stożkowego, L1 i L2 to odpowiednio długości odcinków. Lmax to całkowita długość tunelu w kształcie klepsydry, podana jest dla porównania, o ile krótsza udało się wykonać, ale ogólnie jest to L1 + 2L2. Technologicznie nie zawsze jest łatwo i wygodnie wykonać klepsydrę o okrągłym przekroju. Dlatego też tutaj możesz zrobić to w formie profilowanej szczeliny, okaże się, jak na ryc. 14. Do wymiany tunelu o średnicy 80 mm polecam wybrać wysokość szczeliny na 50 mm, a tunel cylindryczny 100 mm na 60 mm. Wtedy szerokość odcinka stałego Wmin oraz maksymalna szerokość na wejściu i wyjściu z tunelu Wmax będzie taka sama jak w tabeli (długości odcinków L1 i L2 - podobnie jak w przypadku przekroju kołowego, nic się nie zmienia Tutaj). W razie potrzeby wysokość tunelu szczelinowego h można zmienić, dostosowując jednocześnie Wmin, Wmax tak, aby wartości pola przekroju poprzecznego (h.Wmin, h.Wmax) pozostały niezmienione. Wersję bass reflex z tunelem w kształcie klepsydry zastosowałem np. robiąc subwoofer do kina domowego o częstotliwości strojenia 17 Hz. Szacunkowa długość tunelu okazała się ponad metr, a obliczając „klepsydrę” udało mi się ją zmniejszyć prawie o połowę, a szumu nie było nawet przy mocy około 100 W. Mam nadzieję, że to też ci pomoże... O autorze: Jean-Piero Matarazzo urodził się w 1953 roku w Avellino we Włoszech. Od początku lat 70-tych zajmuje się akustyką profesjonalną. Przez wiele lat odpowiadał za testowanie systemów akustycznych dla magazynu „Suono” („Sound”). W latach 90-tych opracował szereg nowych modeli matematycznych procesu emisji dźwięku z dyfuzorów głośnikowych oraz kilka projektów systemów akustycznych dla przemysłu, w tym popularny we Włoszech model „Opera”. Od końca lat 90-tych aktywnie współpracuje z magazynami „Audio Review”, „Digital Video” i, co dla nas najważniejsze, „ACS” („Audio Car Stereo”). We wszystkich trzech jest szefem pomiarów parametrów i badań akustyki. Co jeszcze?. Żonaty. Dorastają dwaj synowie, 7 lat i 10 lat. Autor: Jean-Pierrot Matarazzo. Tłumaczenie z języka włoskiego: E. Zhurkova; Publikacja: cxem.net
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Powstanie największy kryty basen ▪ Karta Nvidia GeForce GTX Titan X 3D ▪ Renoir 7 nm APU do komputerów stacjonarnych — Ryzen 4000G, PRO 4000G i Athlon PRO 3000G ▪ Znaleziono międzygwiezdne żelazo
▪ sekcja serwisu Alternatywne źródła energii. Wybór artykułów ▪ artykuł Microthresher. Rysunek, opis ▪ artykuł Wydłużenie żywotności świetlówki. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
= 3,14, to oczywiste.
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony