Tiesą sakant, bet kuris garsiakalbis yra virpesių sistema. Remiantis tuo, atliekami beveik visi tokių garso skleidėjų parametrų skaičiavimai. Viena iš svarbiausių šiuolaikinių garsiakalbių savybių yra kokybės faktorius. Šis parametras visų pirma rodo šios rūšies įrenginių kokybę.
Kokia funkcija
Taigi, garsiakalbio kokybės faktorius – koks tai rodiklis? Sutelkus dėmesį į šią charakteristiką, visų pirma galima nustatyti, kaip slopinami garso skleidėjų svyruojantys judesiai. Manoma, kad šis indikatorius neturėtų būti per didelis galvoms.
Jei garsiakalbio kokybės koeficientas yra aukštas ir lygus, pavyzdžiui, 2 arba 3, tada vibracijos jame tęsis net ir išnykus juos sukėlusiai jėgai. Tai, žinoma, sumažės garso kokybė. Garsiakalbyje pradės matytis erzinantys triukšmo efektai.
Kai kokybės koeficientas yra žemas (mažiau nei 1), įrenginio svyravimai labai greitai sumažėja. Tai yra, membranos dinamika postaigus smūgis beveik iš karto tampa stabilus. Dėl to prietaisas skleidžia švaresnį ir malonesnį garsą. Atitinkamai, ekspertai retai galvoja apie tai, kaip padidinti garsiakalbio kokybės koeficientą. Iš esmės, kurdami akustines sistemas, meistrai stengiasi, kad šis skaičius būtų mažesnis.
Tikslus apibrėžimas
Garsiakalbio kokybės faktorius – kas tai yra, išsiaiškinome bendrais bruožais. Tiksliau, ši charakteristika yra parametras, rodantis, kiek kartų energijos atsargos nagrinėjamoje virpesių sistemoje viršija jos nuostolius, kai fazė pasikeičia 1 radianu. Taip kokybės veiksnį galima apibrėžti fizikos požiūriu.
Kur energijos atsargos sutelktos dinamikoje
Kai ant galvos nukreipiamas stiprus sinusinis signalas, energijos atsargos pirmiausia bus sutelktos ištemptose spyruoklėse, o slopinami svyravimai linkę grąžinti DIV į centrinę padėtį. DIV šiuolaikiniuose garsiakalbiuose gali turėti skirtingą svorį. Atitinkamai, garso skleidėjo konstrukcijos spyruoklės naudojamos nevienodo standumo. Tai yra, kuo garsiakalbis sunkesnis, tuo daugiau energijos atsargų jis turi.
Garsiakalbio galios praradimas
Šio tipo įrenginiai pirmiausia skirti skleisti garsą, kurį suvokia žmogaus ausis. Tokių virpesių perdavimas aplinkai yra garsiakalbio energijos praradimas. Tačiau šiuolaikinių garsiakalbių efektyvumas dažniausiai yra labai žemas. Todėl garso perdavimas sudaro tik nedidelę įrenginio suvartojimo dalį.energijos. Paprastai tokiu būdu įvyksta mažiau nei 1 % visų nuostolių.
Svarbiausias rodiklis yra garso vibracijų kaina dinamikoje. Juk būtent garso perdavimui tokie prietaisai yra projektuojami ir gaminami. Tačiau vis tiek daug daugiau nuostolių tokioje įrangoje yra grynai mechaniniai. Daug energijos tokiuose įrenginiuose sunaudojama trinčiai:
- sustabdytas;
- magnetiniame tarpelyje;
- apie orą ir kt.
Didžiausias garsiakalbių energijos suvartojimas yra jų variklis. Šiuolaikiniai tokio tipo įrenginiai veikia mažų generatorių principu, kurie sukuria gana didelį pasipriešinimą.
Atsargų ir nuostolių santykis
Taigi garsiakalbis su pakankamai stipriomis spyruoklėmis ir dideliu poslinkiu sukaups daug energijos. Atitinkamai, jo kiekis įrenginyje gerokai viršys nuostolius. Toks garsiakalbis gali būti laikomas kokybišku. Jame esantys virpesiai nyks lėtai. Lengvame įrenginyje su ne itin galingomis spyruoklėmis sukaupiama mažiau energijos. Atitinkamai, turimos ir suvartotos energijos santykio rodiklis bus mažas. Toks garsiakalbis laikomas žemos kokybės ir atitinkamai geresnės kokybės.
Elektrinės ir mechaninės savybės
Garsiakalbių kokybės koeficientą galima apskaičiuoti keliais būdais. Kai kuriais atvejais, nustatant šį parametrą, atsižvelgiama tik į garso nuostolius, taip pat į trinties nuostolius. NaudojantTaikant tokį skaičiavimo metodą, gaunamas mechaninis nuopelnų skaičius.
Kartais atliekant skaičiavimus atsižvelgiama tik į garsiakalbio variklio varžos srautą. Šis kokybės faktorius vadinamas elektriniu. Šis rodiklis dinamikoje paprastai turi mažas reikšmes. Bet kuriuo atveju garso skleidėjų mechaninis kokybės koeficientas visada viršija elektrinį. Paprastai toks rodiklis dinamikoje turi didesnę už vienetą reikšmę.
Pažymėjimas
Projektuojant akustines sistemas ir atliekant įvairius skaičiavimus, naudojami šie pavadinimai:
- Qts – visas kokybės faktorius.
-
Qms – mechaninis garsiakalbio kokybės koeficientas.
- Qes – elektrinis.
Bet kuriuo atveju garsiakalbių kokybės koeficientas formulėse visada žymimas kaip Q.
Nuo ko gali priklausyti indikatorius
Šiuolaikiniai garsiakalbiai laikomi geriausios kokybės, jei jų bendras kokybės koeficientas (elektros ir mechaniniai nuostoliai) yra maždaug 0,7 arba mažesnis. Tačiau ši vertė turėtų apibūdinti garsiakalbį, be kita ko, atsižvelgiant į jo akustinę konstrukciją. Reikėtų nepamiršti, kad pastarasis visada padidina įrenginio grynosios kokybės koeficientą.
Pavyzdžiui, gana dažnai garsiakalbio akustinis dizainas yra uždara dėžutė. Šiuo atveju prie spyruoklės elastingumo pridedamas oro elastingumas uždaroje erdvėje. Tai yra, tokiu būdu sukurtoje dinamikoje bus daugiau energijos atsargų. Kokybės faktorius padidės irkai naudojamas fazės keitiklis, garso signalas ir kt.
Todėl renkantis garsiakalbį visada reikia atsižvelgti į akustinį dizainą. Įsigyto įrenginio grynos kokybės koeficientas bet kuriuo atveju turi būti lygus arba mažesnis nei 0,7. Tai leis jums sukurti aukštos kokybės garsiakalbių sistemą.
Manoma, kad, pavyzdžiui, uždaros dėžutės garsiakalbio kokybės koeficientas turi būti maždaug 0,5–0,6. Tam reikia dar mažesnių skaičių, nes garsiakalbiai gali labai stipriai veikti.
Kas turi įtakos garsiakalbio kokybės veiksniui
Akustinėse sistemose Q veikia visų pirma garsiakalbių dažnio atsaką ir impulsų atsaką. Tai yra, šis indikatorius daugiausia lemia garsiakalbių garso charakteristikas. Pavyzdžiui, kai kokybės koeficientas yra 0,5, galima pasiekti geriausią impulsinį atsaką. Kai indikatorius yra 0,707, gaunamas tolygus dažnio atsakas. Taip pat adresu:
- Q koeficientas 0, 5–0, 6 garsiakalbiai sukuria audiofilinius žemuosius dažnius;
- indikatoriai 0, 85-0, 9 žemieji dažniai tampa elastingi ir įspausti;
- kokybės koeficientas 1, 0, pjūvyje atsiranda 1,5 dB amplitudės „kutra“, kurią žmogaus ausis suvokia kaip kandus.
Toliau didėjant Q, garsas auga ir iš garsiakalbių pradeda sklisti būdingi zvimbimo garsai.
Teorija ir praktika
Taigi, ką įtakoja garsiakalbio kokybės faktoriussuprantama. Kaip išsiaiškinome, naudojant akustinį dizainą šis rodiklis turėtų būti gana žemas. Taip tai veikia teoriškai. Tačiau praktikoje nekokybiški garsiakalbiai, deja, yra gana reti. Netgi, pavyzdžiui, naudojant fazių keitiklį, kuriam, kaip išsiaiškinome, reikalingas 0,5-0,6 indikatorius, dažnai naudojamos galvutės, kurių indikatorius viršija vieną.
Bet kuris garsą skleidžiantis įrenginys turi savo rezonansinį dažnį. Ir būtent per ją membranos po aštrių signalų patenka į pusiausvyros būseną. Daugeliu atvejų, esant aukštai kokybei, garsiakalbis net neprailgins ar nebaigs groti jokių natų. Kai išorinis poveikis nustos, jis tiesiog pradės nemaloniai ūžti. Taip, pavyzdžiui, tam tikru dažniu elgiasi pigūs kompiuterių garsiakalbiai.
Žema garsiakalbių kokybė dažniausiai yra labai naudinga garsiakalbių sistemai. Tačiau mūsų laikais, deja, net ir gana brangūs garso perdavimo įrenginiai gali būti gana kokybiški. Pavyzdžiui, įrangoje, parduodamoje parduotuvėje už maždaug 5-6 tūkstančius rublių, garso skleidėjai dažnai šiam rodikliui visiškai netinkami. Paprastai jis yra per didelis.
Dėl viso to brangūs garsiakalbiai su aukštu kokybės koeficientu dažnai atkuria gana aukštos kokybės garsą. Esmė čia pirmiausia slypi tame, kad tokie įrenginiai dažniausiai turi ir gana žemą rezonansinį dažnį. Esant tokioms sąlygoms, triukšmas nėra ypač gerai suvokiamas.akustiškai ištreniruota žmogaus ausis, ne kaip erzinantis „trukdymas“, o tiesiog kaip labai galingas garsas. Toks „purvas“tampa ypač nepastebimas klausantis paprastos muzikos, pavyzdžiui, šiuolaikinės pop muzikos. Tai reiškia, kad šiuo atveju triukšmas praeina per „teisingą“dažnį.
Kas dar priklauso nuo
Dizainas turi didelę įtaką garsiakalbio kokybės veiksniui. Be to, šis tokios įrangos indikatorius priklauso nuo:
- Jo variklio galia. Kuo ši charakteristika aukštesnė, tuo mažesnis galvos kokybės koeficientas.
- Judėjimo masės. Padidėjus šiam rodikliui, variklio pastangos garso perdavimo įrenginyje tampa mažiau pastebimos. Dėl to padidėja trinties nuostoliai. Dėl viso to padidėja įrenginio kokybės koeficientas.
- Vielos skersmuo. Tuo atveju, jei garsiakalbyje esantys laidai suteikia didelę varžą, padidės įrenginio elektros kokybės koeficientas. Iš tiesų, šiuo atveju sumažėja garsiakalbio, kuris yra tam tikras generatorius, apkrova.
Kaip išmatuoti kokybės koeficientą: formulės
Bamuose šis garsiakalbio nustatymas dažnai apskaičiuojamas naudojant paprastą kintamosios srovės milivoltmetrą. Taip pat šiai procedūrai paruošta plokštė ir 1000 omų rezistorius, kad stabilizuotų srovę per garsiakalbį. Be to, naudojant šią techniką, jums reikės programinės įrangos generatoriaus iš kompiuterio ir galios stiprintuvo (signalui tiekti į garsiakalbį). Kokybės koeficiento matavimo naudojant tokią įrangą procedūra atliekama taip:
- garsiakalbis pakabintas laisvai, pavyzdžiui, ant kokios nors virvės;
- renkame schemą.
Prieš surenkant grandinę sudaromas grafikas, kuriame įtampa milivoltais (100, 200, 300) pavaizduota išilgai y ašies. Tuo pačiu metu dažnis nurodomas x (10, 20, 30 … 140 ir tt). Tada jie surenka grandinę, kurioje signalas iš stiprintuvo tiekiamas į rezistorių, o tada patenka į garsiakalbį.
Kitas veiksmas:
- taškuose a ir c į grandinę įtraukite milivoltmetrą ir nustatykite 10–20 V įtampą 500–1000 hercų dažniu;
- prijunkite voltmetrą prie taškų in ir c, reguliuodami generatorių, raskite dažnį, kuriame voltų reikšmės yra didžiausios (Fs);
- pakeiskite dažnį Fs atžvilgiu ir suraskite taškus, kuriuose voltmetro rodmenys yra daug mažesni už Fs ir pastovūs (Um).
Išmatuodami įtampą tam tikru garsiakalbio dažniu, sukurkite atitinkamą grafiką. Kitas žingsnis yra rasti vidutinę vertę tarp minimalios ir didžiausios įtampos. Šiuo atveju naudojama formulė U1/2=√UmaxUmin. Gauta reikšmė horizontalios linijos pavidalu perkeliama į grafiką ir randami sankirtos taškai su santykio F1 ir F2 linijomis (su atitinkamais dažnio rodikliais).
Toliau suraskite akustinės kokybės koeficientą pagal formulę Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, kur Fs yra dažnio vertė esant maksimaliems milivoltmetro rodmenims. Tada galite rasti elektros kokybės koeficientą:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Po to apskaičiuojamas bendras garsiakalbio kokybės koeficientas:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Kitas žingsnis – sukurti antrojo garsiakalbio grafiką ir atlikti tuos pačius skaičiavimus.
Kokius kitus parametrus galima išmatuoti
Kas tai – garsiakalbių kokybės faktorius, išsiaiškinome. Šis rodiklis dažniausiai nustatomas renkantis tinkamiausią dizainą, projektuojant akustines sistemas. Tačiau norint, kad garsiakalbiai vėliau perduotų aukščiausios kokybės garsą, skaičiavimai šiuo atveju turi būti atliekami pagal kai kuriuos kitus rodiklius.
Renkantis akustinį dizainą visada atsižvelgiama į vadinamuosius Thiel-Small parametrus. Viena iš šių charakteristikų yra būtent kokybės faktorius, žymimas, kaip išsiaiškinome, Qts. Taip pat, renkantis akustinį dizainą, tokie transporto priemonės rodikliai kaip:
- rezonansinis dažnis Fs;
- Vas garsiakalbių pakabos elastingumas.
Be trijų pagrindinių charakteristikų, skaičiuodami akustinių sistemų projektą, specialistai gali naudoti tokius parametrus:
- difuzoriaus plotas ir skersmuo;
- induktyvumas;
- jautrumas;
- varža;
- didžiausia galia;
- mobiliosios sistemos masė;
- variklio galia;
- mechaninis atsparumas;
- santykinis kietumas ir kt.
Manoma, kad daugumašias charakteristikas galima nesunkiai išmatuoti namuose naudojant ne itin sudėtingus matavimo prietaisus.
Rezonanso dažnis
Garsiakalbis, kaip išsiaiškinome, yra virpesių sistema. Paliktas sau, jo difuzorius svyruoja tam tikru dažniu, kai jį veikia. Tai reiškia, kad jis elgiasi taip pat kaip styga po plėšimo arba, pavyzdžiui, varpelis po smūgio.
Manoma, kad rezonansinis dažnis gali būti:
- žemųjų dažnių garsiakalbių galvutėms, neįmontuotoms korpuse - 20-50 Hz;
- Mitbass garsiakalbiai – 50–120 Hz;
- aukštų dažnių garsiakalbiai – 1000–2000 Hz;
- difuzoriaus vidurinis diapazonas – 100–200 Hz;
- kupolas – 400–800 Hz.
Galite išmatuoti garsiakalbio rezonansinį dažnį, pavyzdžiui, per jį nukreipdami garso generatoriaus signalą (nuosekliai sujungdami su juo rezistorių) arba kitais panašiais būdais. Šis indikatorius nustatomas pagal didžiausią įrenginio varžą.
Vas rezultatas
Šį garsiakalbių parametrą galima išmatuoti dviem būdais:
- papildoma masė;
- papildomas garsumas.
Pirmuoju atveju matavimai atliekami naudojant tam tikrus svarmenis (10 gramų difuzoriaus skersmens colyje). Tai gali būti, pavyzdžiui, svareliai iš vaistinės svarstyklių arba senos monetos, kurių nominalas atitinka jų svorį. Tokiais objektais apkraunamas difuzorius ir matuojamas jo dažnis. Toliauatlikite reikiamus skaičiavimus naudodami formules.
Naudojant papildomo garsumo metodą, garso skleidėjas hermetiškai pritvirtinamas specialioje matavimo dėžutėje su magnetu išorėje. Toliau išmatuojamas rezonansinis dažnis ir apskaičiuojami garsiakalbio elektriniai ir mechaniniai kokybės faktoriai bei bendra suma. Tada, atsižvelgiant į gautus duomenis, formulė nustato Vas.
Manoma, kad kuo mažesnė Vas, ceteris paribus, tuo kompaktiškesnė konstrukcija gali būti naudojama garsiakalbiui. Paprastai mažos šio parametro reikšmės esant tam pačiam rezonansiniam dažniui yra sunkios judančios sistemos ir standžios pakabos derinio rezultatas.
Papildomų parametrų matavimo metodai
Kaip jau minėta, projektuojant akustines sistemas, be trijų pagrindinių transporto priemonės charakteristikų, gali būti naudojami ir kiti rodikliai. Pavyzdžiui, galvutės apvijos varža nuolatinei srovei Re matuojama dažniu, artimu 0 Hz, arba tiesiog naudojant omometrą.
Difuzoriaus plotas Sd arba, kaip dar vadinamas efektyviuoju spinduliuojančiu paviršiumi, žemais dažniais sutampa su konstruktyviuoju. Šis parametras randamas naudojant paprastą formulę Sd=nR2. Šiuo atveju spinduliu imama pusė atstumo nuo guminės pakabos vidurio išilgai pločio nuo vienos pusės iki priešingos pusės vidurio. Taip yra visų pirma dėl to, kad pusė pakabos pločio taip pat yra spinduliuojantis paviršius.
Ką reikia žinoti
Projektuojant akustines sistemas labai svarbu teisingai išmatuoti transporto priemonės parametrus, įskaitant kokybės koeficientą. Vengtididelių paklaidų, garsiakalbis turi būti „ištemptas“prieš atliekant matavimus. Faktas yra tai, kad tokio tipo įrenginiams, kurie yra nauji arba kurį laiką nenaudoti, transporto priemonės parametrai gali labai skirtis nuo rodiklių, naudotų prieš pradedant skaičiuoti įrangą.
Prieš matavimus galite „minkyti“garsiakalbius, pavyzdžiui, su sinusoidiniais signalais, tik muzika, b altu ir rausvu triukšmu, bandomaisiais diskais. Tuo pačiu metu tokio prietaiso paruošimo procedūra, pasak ekspertų, turėtų trukti bent dieną.
Akustinio dizaino tipai
Šiuo metu populiariausi garsiakalbių dėžučių tipai yra uždaros dėžės ir žemųjų dažnių refleksai. Pirmasis dizaino tipas laikomas paprasčiausiu. Struktūriškai uždara dėžė yra 6 sienelių dėžė. Tokio dizaino privalumai visų pirma yra kompaktiškumas, montavimo paprastumas, geros impulsyvios charakteristikos, greiti ir aiškūs bosai. Uždarų dėžių trūkumas laikomas žemu efektyvumo lygiu. Ši konstrukcija netinka aukštam garso slėgiui sukurti. Uždarosios dėžutės dažniausiai naudojamos džiazo, roko, klubinės muzikos klausymui.
Fazių keitikliai yra gana sudėtingos konstrukcijos. Paprastai jie yra pagaminti iš plastiko. Tuo pačiu metu fazių keitikliai pasižymi dideliu efektyvumu ir taip pat leidžia garsiakalbiui greitai atvėsti. Be to, jei reikia, šį dizainą galima lengvai perkonfigūruoti.
Kartais atviraakustinis dizainas. Šiuo atveju difuzoriaus garsą skleidžiančio paviršiaus galinė sienelė nėra atskirta nuo priekinės. Dažniausiai atvira dėžė yra dėžutė, kuri neturi galinės sienelės (arba joje yra daug skylių).
Ragų dizainas galvoms dažniausiai naudojamas kartu su kitais tipais. Tačiau kai kuriais atvejais tokie dizainai gali būti 100% originalūs. Tokios sistemos naudojamos, pavyzdžiui, žemo Q garsiakalbiams. Šio tipo akustinis dizainas turi daug privalumų. Pagrindinis jo pranašumas yra didelis tūris. Tuo pačiu metu šio dizaino trūkumai yra tai, kad neįmanoma gauti vienodo dažnio atsako, mažas garso garsumas ir kt.
Garsiakalbio kokybė ir dizainas
Manoma, kad galvutės su Fs / Qts>50 turėtų būti naudojamos uždaruose korpusuose, Fs / Qts>85 - su fazių keitikliais, Fs / Qts>105 - su dažnių juostos rezonatoriais, Fs / Qts6433 - su atvirais ekranais 223434.
Galite pasirinkti garsiakalbių akustinį dizainą, kaip jau minėta, ir tiesiog pagal jų kokybės faktorių. Pavyzdžiui, galvutės su Qts> 1, 2 dažniausiai naudojamos atviroms dėžėms. Optimalus kokybės koeficientas jiems yra 2, 4. Garsiakalbiai su Qts<0, 8-1, 0 yra skirti uždaroms dėžėms. Šiuo atveju optimalus rodiklis, kaip išsiaiškinome anksčiau, yra 0,5-0,6.
Fazių keitiklio garsiakalbių kokybės koeficientas turėtų būti: Qts<0, 6. Optimalus šiuo atveju bus 0,4. Įrenginiai su Qts<0.4 tinkakandikliai.
Kaip pakeisti kokybės koeficientą, sumažinti arba padidinti
Kartais, kad garso perdavimo įranga veiktų geriau, šį parametrą reikia padidinti arba sumažinti. Gana dažnai, pavyzdžiui, meistrai domisi, kaip sumažinti garsiakalbio kokybės faktorių. Ši užduotis iš tikrųjų gali būti labai sunki. Norint sumažinti garsiakalbio kokybės koeficientą, dažniausiai reikia radikaliai pakeisti jo variklį. Ir tai, žinoma, gana sudėtinga procedūra ir daugeliu atvejų nelabai pagrįsta.
Kai kurie ekspertai atkreipia dėmesį į tai, kad galite sumažinti garsiakalbių kokybės koeficientą priklijuodami magnetą. Tačiau šiuo atveju jo rodiklis pasikeis ne daugiau kaip 5-10%. Be to, šis metodas tinka tik tada, kai paties garsiakalbio magnetas yra labai silpnas.
Taip pat atsakymas į klausimą, kaip sumažinti garsiakalbio kokybės koeficientą, gali būti ir kitų technologijų. Pavyzdžiui, tai galima padaryti:
- naudojant rezonatorius;
- difuzoriaus impregnavimas;
- kirpti sektorius, pavyzdžiui, pagal Ephrussi metodą.
Atsakymas į klausimą, kaip padidinti garsiakalbio kokybės koeficientą, yra gana paprastas. Norėdami tai padaryti, kaip jau išsiaiškinome aukščiau, paprastai tereikia padidinti įrenginio judėjimo masę.
