Qualsevol altaveu, de fet, és un sistema oscil·latori. A partir d'això, es fan gairebé tots els càlculs dels paràmetres d'aquests emissors de so. Una de les característiques més importants dels altaveus moderns és el factor qualitat. Aquest paràmetre indica, en primer lloc, la qualitat dels dispositius d'aquesta varietat.
Quina característica
Per tant, el factor de qualitat de l' altaveu: quin és aquest indicador? Centrant-nos en aquesta característica, primer de tot es pot determinar com s'amortitzen els moviments oscil·latoris dels emissors de so. Es creu que aquest indicador no hauria de ser massa gran per als caps.
Si el factor de qualitat de l' altaveu és alt i igual, per exemple, a 2 o 3, les vibracions continuaran fins i tot després que desaparegui la força que les va provocar. Això, per descomptat, provocarà una disminució de la qualitat del so. Començaran a aparèixer efectes de soroll molestos a l' altaveu.
Quan el factor de qualitat és baix (menys d'1), les oscil·lacions del dispositiu disminueixen molt ràpidament. És a dir, la membrana en dinàmica desprésL'impacte brusc arriba gairebé immediatament a un estat estable. Com a resultat, el dispositiu produeix un so més net i agradable. En conseqüència, els experts poques vegades pensen en com augmentar el factor de qualitat de l'orador. Bàsicament, quan es dissenyen sistemes acústics, els mestres intenten reduir aquesta xifra.
Definició exacta
El factor de qualitat de l' altaveu: què és, vam descobrir en termes generals. Més precisament, aquesta característica és un paràmetre que indica quantes vegades les reserves d'energia del sistema oscil·latori considerat superen les seves pèrdues quan la fase canvia en 1 radià. Així és com es pot definir el factor de qualitat en termes de física.
On les reserves d'energia es concentren en dinàmiques
Quan s'aplica un fort senyal sinusoïdal al capçal, les reserves d'energia es concentraran principalment a les molles estirades, amb oscil·lacions amortides que tendeixen a tornar el DIV a la posició central. DIV en altaveus moderns pot tenir diferents pesos. En conseqüència, les molles en el disseny de l'emissor de so s'utilitzen amb una rigidesa desigual. És a dir, com més pesat és l' altaveu, més reserves d'energia té.
Pèrdua de potència dels altaveus
Els dispositius d'aquest tipus estan dissenyats principalment per emetre so que és percebut per l'oïda humana. La transmissió d'aquestes vibracions a l'entorn és la pèrdua d'energia de l' altaveu. Tanmateix, l'eficiència dels altaveus moderns sol ser molt baixa. Per tant, la transmissió del so només representa una petita part del consum del dispositiu.energia. Normalment, menys de l'1% de totes les pèrdues es produeixen d'aquesta manera.
El cost de les vibracions sonores en dinàmica és l'indicador més important. Al cap i a la fi, és per a la transmissió del so que es dissenyen i fabriquen aquests dispositius. Però encara, moltes més pèrdues en aquests equips són purament mecàniques. En aquests dispositius es gasta molta energia en la fricció:
- en suspensions;
- a la bretxa magnètica;
- sobre l'aire, etc.
El major consum d'energia dels altaveus és el seu motor. Els dispositius moderns d'aquest tipus funcionen segons el principi de petits generadors que creen força resistència.
Ràtio d'estoc a pèrdua
Així, un altaveu amb molles prou fortes i un gran desplaçament acumularà molta energia. En conseqüència, la seva quantitat al dispositiu superarà significativament les pèrdues. Aquest altaveu es pot considerar d' alta qualitat. Les oscil·lacions en ella disminuiran lentament. En un dispositiu lleuger amb molles no especialment potents, s'acumula menys energia. En conseqüència, l'indicador de la relació entre l'energia disponible i consumida serà petit. Aquest altaveu es considera de baixa qualitat i, per tant, de millor qualitat.
Rendiment elèctric i mecànic
El factor de qualitat dels altaveus es pot calcular de diverses maneres. En alguns casos, a l'hora de determinar aquest paràmetre, només es tenen en compte les pèrdues de so, així com les pèrdues per fricció. Utilitzantd'aquest mètode de càlcul, s'obté una xifra mecànica de mèrit.
De vegades només es tenen en compte els cabals per a la resistència del motor de l' altaveu en els càlculs. Aquest factor de qualitat s'anomena elèctric. Aquest indicador en la dinàmica sol tenir valors petits. En qualsevol cas, el factor de qualitat mecànica dels emissors de so sempre supera l'elèctric. Normalment, aquest indicador a la dinàmica té un valor superior a un.
Notació
Quan es dissenyen sistemes acústics i es realitzen diversos tipus de càlculs, s'utilitzen les designacions següents:
- Qts: factor de qualitat total.
- Qms: factor de qualitat mecànica de l' altaveu.
- Qes - elèctric.
En qualsevol cas, el factor de qualitat dels altaveus a les fórmules sempre s'indica amb Q.
De què pot dependre l'indicador
Els altaveus moderns es consideren de millor qualitat si tenen un factor de qualitat global (pèrdua elèctrica i mecànica) d'aproximadament 0,7 o menys. Tanmateix, aquest valor hauria de caracteritzar l' altaveu, tenint en compte, entre altres coses, el seu disseny acústic. Cal tenir en compte que aquest últim sempre augmenta el factor de qualitat net del dispositiu.
Per exemple, sovint el disseny acústic d'un altaveu és una caixa tancada. En aquest cas, l'elasticitat de l'aire a l'espai tancat s'afegeix a l'elasticitat de la molla. És a dir, hi haurà més reserves energètiques en dinàmiques dissenyades d'aquesta manera. El factor qualitat augmentarà iquan s'utilitza un inversor de fase, botzina, etc.
Per tant, sempre s'ha de tenir en compte el disseny acústic a l'hora de triar un altaveu. En qualsevol cas, el factor de qualitat pura del dispositiu comprat hauria de ser igual o inferior a 0,7. Això us permetrà crear un sistema d' altaveus amb un so d' alta qualitat.
Es creu, per exemple, que el factor de qualitat d'un altaveu per a una caixa tancada hauria de ser aproximadament entre 0,5 i 0,6. Això requereix nombres encara més baixos, ja que pot dur els altaveus molt dur.
Què afecta el factor de qualitat de l' altaveu
Influeix la Q en els sistemes acústics principalment en la resposta de freqüència i en la resposta d'impuls dels altaveus. És a dir, aquest indicador determina en gran mesura les característiques del so dels altaveus. Amb un factor de qualitat de 0,5, per exemple, es pot aconseguir la millor resposta d'impuls. Amb un indicador de 0,707, s'obté una resposta de freqüència uniforme. També a:
- Factor Q 0, 5-0, 6 altaveus produeixen greus audiòfils;
- indicadors 0, 85-0, 9 els baixos es tornen elàstics i en relleu;
- d'un factor de qualitat d'1, 0, apareix una "gepa" amb una amplitud d'1,5 dB al tall, percebut per l'oïda humana com un so que mossegueix.
A mesura que la Q augmenta encara més, la "gepa" del so creix i els sorolls característics comencen a emanar dels altaveus.
Teoria i pràctica
A què afecta, doncs, el factor de qualitat de l' altaveucomprensiblement. Com vam descobrir, quan s'utilitza un disseny acústic, aquest indicador hauria de ser bastant baix. Així és com funciona en teoria. Tanmateix, a la pràctica, els altaveus de baixa qualitat són, malauradament, força rars. Fins i tot, per exemple, quan s'utilitza un inversor de fase, que, com vam descobrir, requereix un indicador de 0,5-0,6, sovint s'utilitzen capçals amb un indicador per sobre d'un.
Qualsevol dispositiu emissor de so té la seva pròpia freqüència de ressonància. I és a través d'ella que les membranes, després de senyals aguts, arriben a un estat d'equilibri. En molts casos, amb un factor de gran qualitat, l' altaveu ni tan sols allargarà ni acabarà de tocar cap nota. Quan la influència externa s'aturi, simplement començarà a brunzir desagradablement. Així és com es comporten els altaveus d'ordinador barats a una freqüència determinada, per exemple.
El factor de baixa qualitat dels altaveus sovint és molt bo per al sistema d' altaveus. Tanmateix, en els nostres dies, malauradament, fins i tot els dispositius de transmissió de so relativament cars poden ser d' alta qualitat. Per exemple, en equips venuts a una botiga a un preu d'uns 5-6 mil rubles, els emissors de so solen ser completament inadequats per a aquest indicador. Normalment el tenen massa alt.
Amb tot això, els altaveus cars amb un factor d' alta qualitat solen produir un so d' alta qualitat. El punt aquí rau principalment en el fet que aquests dispositius solen tenir també una freqüència de ressonància força baixa. En aquestes condicions, el soroll no es percep especialment bé.oïda humana entrenada acústicament, no com una "interferència" molesta, sinó simplement com un so molt potent. Aquesta "brutícia" es fa especialment imperceptible quan s'escolta música senzilla, per exemple, música pop moderna. És a dir, el brunzit en aquest cas passa per la freqüència "correcta".
De què més depèn
El disseny té, per tant, una gran influència en el factor de qualitat de l' altaveu. A més, aquest indicador per a aquests equips depèn de:
- La potència del seu motor. Com més alta sigui aquesta característica, menor serà el factor de qualitat del cap.
- Masses de moviment. Amb un augment d'aquest indicador, els esforços del motor en el dispositiu de transmissió de so es fan menys notables. Les pèrdues per fricció augmenten com a resultat. Com a resultat de tot això, el factor de qualitat del dispositiu augmenta.
- Diàmetre del cable. En el cas que els cables de l' altaveu donin una gran resistència, augmentarà el factor de qualitat elèctrica del dispositiu. De fet, en aquest cas, la càrrega de l' altaveu, que és una mena de generador, baixa.
Com mesurar el factor de qualitat: fórmules
A la llar, aquesta configuració d' altaveus sovint es calcula amb un simple mil·livoltòmetre de CA. A més, per a aquest procediment, es prepara una placa i una resistència de 1000 ohms per estabilitzar el corrent a través de l' altaveu. A més, quan utilitzeu aquesta tècnica, necessitareu un generador de programari des d'un ordinador i un amplificador de potència (per subministrar un senyal a l' altaveu). El procediment per mesurar el factor de qualitat amb aquests equips es realitza de la següent manera:
- l' altaveu està suspès en estat lliure, per exemple, amb una corda;
- recollint l'esquema.
Abans de muntar el circuit, es construeix un gràfic on es representa la tensió en mil·livolts (100, 200, 300) al llarg de l'eix y. Al mateix temps, la freqüència s'indica en x (10, 20, 30 … 140, etc.). A continuació, munten un circuit on el senyal de l'amplificador s'alimenta a la resistència i després passa a l' altaveu.
Pas següent:
- inclou un mil·livoltòmetre al circuit als punts a i c i configureu la tensió a 10-20 V a una freqüència de 500-1000 hertz;
- connecteu un voltímetre als punts in i c, ajustant el generador, trobeu la freqüència on els valors de volts són màxims (Fs);
- canvieu la freqüència amunt en relació amb Fs i trobeu punts on les lectures del voltímetre siguin molt inferiors a Fs i constants (Um).
Mesurant la tensió a una freqüència determinada de l' altaveu, construïu el gràfic corresponent. El següent pas és trobar el valor mitjà entre la tensió mínima i la màxima. En aquest cas, s'utilitza la fórmula U1/2=√UmaxUmin. El valor resultant en forma de línia horitzontal es transfereix al gràfic i es troben els punts d'intersecció amb les línies de la relació F1 i F2 (amb els indicadors de freqüència corresponents).
A continuació, trobeu el factor de qualitat acústica mitjançant la fórmula Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, on Fs és el valor de freqüència a les lectures màximes del mil·livoltímetre. A continuació, podeu trobar el factor de qualitat elèctrica:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Després d'això, es calcula el factor de qualitat total de l' altaveu:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
El següent pas és crear un gràfic per al segon altaveu i fer els mateixos càlculs.
Quins altres paràmetres es poden mesurar
Què és: el factor de qualitat dels altaveus, vam descobrir. Aquest indicador sol determinar-se a l'hora d'escollir el disseny més adequat, dissenyant sistemes acústics. Tanmateix, per tal que els altaveus puguin transmetre posteriorment el so de la màxima qualitat, els càlculs en aquest cas s'han de fer segons alguns altres indicadors.
A l'hora de triar un disseny acústic, sempre es tenen en compte els anomenats paràmetres Thiel-Small. Una d'aquestes característiques és precisament el factor de qualitat, denotat, com vam descobrir, Qts. A més, a l'hora de triar el disseny acústic, indicadors del vehicle com:
- freqüència de ressonància Fs;
- Vas la elasticitat de la suspensió dels altaveus.
A més de les tres característiques principals, a l'hora de calcular el disseny dels sistemes acústics, els especialistes poden utilitzar paràmetres com:
- àrea i diàmetre del difusor;
- inductància;
- sensibilitat;
- impedància;
- potència màxima;
- massa del sistema mòbil;
- potència del motor;
- resistència mecànica;
- duresa relativa, etc.
Es creu que la majoria delsaquestes característiques es poden mesurar fàcilment a casa amb instruments de mesura no especialment sofisticats.
Freqüència de ressonància
L' altaveu, com vam descobrir, és un sistema oscil·latori. Deixat a si mateix, el seu difusor oscil·la amb una certa freqüència quan s'hi exposa. És a dir, es comporta de la mateixa manera que una corda després d'un pis o, per exemple, una campana després d'un cop.
Es creu que la freqüència de ressonància pot ser:
- per als capçals de subwoofer no instal·lats a l'armari - 20-50 Hz;
- Altaveus Mitbass - 50-120 Hz;
- tweeters - 1000-2000 Hz;
- difusor de gamma mitjana - 100-200 Hz;
- cúpula - 400-800 Hz.
Podeu mesurar la freqüència de ressonància d'un altaveu, per exemple, conduint-hi un senyal generador de so (connectant-hi una resistència en sèrie) o mitjançant qualsevol altre mètode similar. Aquest indicador ve determinat per la impedància màxima del dispositiu.
Vas score
Aquest paràmetre per als altaveus es pot mesurar mitjançant dos mètodes:
- massa addicional;
- volum addicional.
En el primer cas, les mesures es fan amb algun tipus de pesos (10 grams per polzada de diàmetre del difusor). Pot ser, per exemple, peses de bàscules de farmàcia o monedes antigues, la denominació de les quals correspon al seu pes. El difusor es carrega amb aquests objectes i se'n mesura la freqüència. Més llunyfeu els càlculs necessaris utilitzant les fórmules.
Quan s'utilitza el mètode del volum addicional, l'emissor de so es fixa hermèticament en una caixa de mesura especial amb un imant a l'exterior. A continuació, es mesura la freqüència de ressonància i es calculen els factors de qualitat elèctrica i mecànica de l' altaveu, així com el total. Aleshores, tenint en compte les dades obtingudes, la fórmula determina Vas.
Es creu que com més petit Vas, ceteris paribus, més compacte es pot utilitzar per a l' altaveu. Normalment, els valors petits d'aquest paràmetre a la mateixa freqüència de ressonància són el resultat d'una combinació d'un sistema de moviment pesat i una suspensió rígida.
Mètodes per mesurar paràmetres addicionals
Com ja s'ha dit, a més de les tres característiques principals del vehicle, es poden utilitzar altres indicadors en el disseny de sistemes acústics. Per exemple, la resistència del bobinatge del capçal al corrent continu Re es mesura a una freqüència propera a 0 Hz o simplement utilitzant un ohmímetre.
La zona del difusor Sd o, com també s'anomena superfície radiant efectiva, coincideix amb la constructiva a baixes freqüències. Aquest paràmetre es troba mitjançant la fórmula senzilla Sd=nR2. En aquest cas, es pren com a radi la meitat de la distància des del centre de la suspensió de goma al llarg de l'amplada d'un costat al mig de l'oposat. Això es deu principalment al fet que la meitat de l'amplada de la suspensió també és una superfície radiant.
El que necessites saber
Mesurar correctament els paràmetres del vehicle, inclòs el factor de qualitat, a l'hora de dissenyar sistemes acústics és molt important. Evitarerrors grans, l' altaveu s'ha de "estirar" abans de prendre mesures. El fet és que per als dispositius d'aquest tipus que són nous o que no s'utilitzen des de fa temps, els paràmetres del vehicle poden diferir significativament dels indicadors utilitzats abans de l'inici dels càlculs de l'equip.
Podeu "pastar" els altaveus abans de les mesures, per exemple, amb senyals sinusoïdals, només música, soroll blanc i rosa, discs de prova. Al mateix temps, el procediment per a aquesta preparació del dispositiu hauria, segons els experts, durant almenys un dia.
Tipus de disseny acústic
Els tipus de caixes d' altaveus més populars actualment són les caixes tancades i els bass reflex. El primer tipus de disseny es considera el més senzill. Estructuralment, una caixa tancada és una caixa de 6 parets. Els avantatges d'aquest disseny són, en primer lloc, la compacitat, la facilitat de muntatge, les bones característiques impulsives, els baixos ràpids i clars. El desavantatge de les caixes tancades es considera un baix nivell d'eficiència. Aquest disseny no és adequat per crear una pressió sonora alta. Les caixes tancades s'utilitzen normalment per escoltar jazz, rock i música de club.
Els inversors de fase són un tipus de disseny força complex. Normalment estan fets de plàstic. Al mateix temps, els inversors de fase tenen una alta eficiència i també permeten que l' altaveu es refredi ràpidament. A més, aquest disseny es pot reconfigurar fàcilment si cal.
De vegades un obertdisseny acústic. En aquest cas, la paret posterior de la superfície d'emissió de so del difusor no està separada de la part frontal. Molt sovint, una caixa oberta és una caixa que no té una paret posterior (o té molts forats).
El disseny de banya per als caps s'utilitza més sovint en combinació amb altres tipus. Tanmateix, en alguns casos, aquests dissenys poden ser 100% originals. Aquests sistemes s'utilitzen, per exemple, per a altaveus de Q baix. El disseny acústic d'aquest tipus té molts avantatges. El seu principal avantatge és el gran volum. Al mateix temps, els inconvenients d'aquest disseny inclouen la impossibilitat d'obtenir una resposta de freqüència uniforme, baix volum de so, etc.
Qualitat i disseny dels altaveus
Es creu que els capçals amb Fs / Qts>50 s'han d'utilitzar en casos tancats, Fs / Qts>85 - amb inversors de fase, Fs / Qts>105 - amb ressonadors de pas de banda, Fs / Qts>30 - amb caixes obertes.
Podeu triar el disseny acústic dels altaveus, com ja s'ha esmentat, i simplement pel seu factor de qualitat. Per exemple, els caps amb Qts> 1, 2 s'utilitzen més sovint per a caixes obertes. El factor de qualitat òptim per a ells és 2, 4. Els altaveus amb Qts<0, 8-1, 0 estan dissenyats per a caixes tancades. En aquest cas, l'indicador òptim, com vam descobrir abans, és 0,5-0,6.
El factor de qualitat dels altaveus per a un inversor de fase hauria de ser: Qts<0, 6. L'òptim en aquest cas serà 0,4. Els dispositius amb Qts<0.4 són adequats per aboques.
Com canviar el factor de qualitat, reduir o augmentar
De vegades, per tal que els equips de transmissió de so funcionin millor, cal augmentar o reduir aquest paràmetre. Molt sovint, els mestres, per exemple, estan interessats en com reduir el factor de qualitat d'un altaveu. Aquesta tasca pot ser realment molt difícil. Per tal de reduir el factor de qualitat de l' altaveu, sol ser necessari alterar radicalment el seu motor. I això, per descomptat, és un procediment força complicat i en la majoria dels casos poc justificat.
Alguns experts assenyalen el fet que podeu reduir el factor de qualitat dels altaveus enganxant un imant. Tanmateix, en aquest cas, el seu indicador no canviarà més d'un 5-10%. A més, aquest mètode només és adequat quan el propi imant de l' altaveu és molt feble.
A més, la resposta a la pregunta de com reduir el factor de qualitat de l' altaveu, pot haver-hi altres tecnologies. Per exemple, això es pot fer mitjançant:
- usant ressonadors;
- impregnació amb difusor;
- tallar sectors, per exemple, segons el mètode Ephrussi.
La resposta a la pregunta de com augmentar el factor de qualitat de l' altaveu és bastant senzilla. Per fer-ho, com ja hem vist més amunt, normalment només cal augmentar la massa del moviment del dispositiu.
