Iga kõlar on tegelikult võnkesüsteem. Selle põhjal tehakse peaaegu kõik selliste helitekitajate parameetrite arvutused. Kaasaegsete kõlarite üks olulisemaid omadusi on kvaliteeditegur. See parameeter näitab ennekõike seda tüüpi seadmete kvaliteeti.
Milline funktsioon
Niisiis, kõlari kvaliteeditegur – mis see näitaja on? Sellele tunnusele keskendudes saab ennekõike kindlaks teha, kuidas summutatakse heli tekitajate võnkuvaid liikumisi. Arvatakse, et see indikaator ei tohiks olla peade jaoks liiga suur.
Kui kõlari kvaliteeditegur on kõrge ja võrdub näiteks 2 või 3-ga, siis vibratsioonid selles jätkuvad ka pärast neid tekitanud jõu kadumist. See toob loomulikult kaasa helikvaliteedi languse. Kõlarisse hakkavad ilmuma tüütud müraefektid.
Kui kvaliteeditegur on madal (alla 1), vaibuvad seadme võnked väga kiiresti. See tähendab, et membraan on dünaamikas pärastterav löök jõuab peaaegu kohe stabiilsesse olekusse. Tänu sellele tekitab seade puhtamat ja meeldivamat heli. Sellest tulenev alt mõtlevad eksperdid harva, kuidas kõneleja kvaliteeditegurit tõsta. Põhimõtteliselt püüavad meistrid akustiliste süsteemide projekteerimisel seda näitajat madalamaks muuta.
Täpne määratlus
Kõlari kvaliteeditegur - mis see on, saime üldiselt teada. Täpsem alt on see omadus parameeter, mis näitab, mitu korda ületavad energiavarud vaadeldavas võnkesüsteemis selle kadusid, kui faas muutub 1 radiaani võrra. Nii saab kvaliteeditegurit füüsika mõistes määratleda.
Kuhu energiavarud on koondunud dünaamikasse
Kui peale suunatakse tugev sinusoidaalne signaal, koonduvad energiavarud peamiselt venitatud vedrudesse, kusjuures summutatud võnkumised kipuvad DIV-i keskasendisse viima. Kaasaegsetes kõlarites võib DIV olla erineva kaaluga. Sellest lähtuv alt kasutatakse heli tekitaja konstruktsioonis olevaid vedrusid ebavõrdse jäikusega. See tähendab, et mida raskem on kõlar, seda rohkem energiavarusid sellel on.
Kõlari võimsuskadu
Seda tüüpi seadmed on mõeldud peamiselt inimkõrvaga tajutava heli tekitamiseks. Sellise vibratsiooni edasikandumine keskkonda on kõlari energiakadu. Kaasaegsete kõlarite efektiivsus on aga enamasti väga madal. Seetõttu moodustab heli edastamine seadme tarbimisest vaid väikese osa.energiat. Tavaliselt tekib sel viisil vähem kui 1% kahjudest.
Helivibratsioonide maksumus dünaamikas on kõige olulisem näitaja. Selliseid seadmeid ju projekteeritakse ja toodetakse just heli edastamiseks. Kuid ikkagi on sellistes seadmetes palju rohkem kadusid puht alt mehaanilised. Sellistes seadmetes kulub palju energiat hõõrdumisele:
- peatamisel;
- magnetpilus;
- õhust jne.
Kõlarite suurim energiatarve on nende mootoris. Seda tüüpi kaasaegsed seadmed töötavad väikeste generaatorite põhimõttel, mis tekitavad üsna suure takistuse.
Varude ja kahjumi suhe
Seega kogub piisav alt tugevate vedrudega ja suure nihkega kõlar palju energiat. Sellest lähtuv alt ületab selle kogus seadmes kahjusid oluliselt. Sellist kõlarit võib pidada kvaliteetseks. Selle võnkumised vaibuvad aeglaselt. Kergekaalulises, mitte eriti võimsate vedrudega seadmes koguneb vähem energiat. Sellest tulenev alt on selles saadaoleva ja tarbitud energia suhte näitaja väike. Sellist kõlarit peetakse madala kvaliteediga ja vastav alt ka kvaliteetsemaks.
Elektriline ja mehaaniline jõudlus
Kõlarite kvaliteeditegurit saab arvutada mitmel viisil. Mõnel juhul võetakse selle parameetri määramisel arvesse ainult helikadusid ja hõõrdekadusid. Kasutadessellise arvutusmeetodi puhul saadakse mehaaniline väärtus.
Mõnikord võetakse arvutustes arvesse ainult kõlari mootori takistuse voolukiirusi. Seda kvaliteeditegurit nimetatakse elektriliseks. Sellel dünaamika indikaatoril on tavaliselt väikesed väärtused. Igal juhul ületab helitekitajate mehaaniline kvaliteeditegur alati elektrilise. Tavaliselt on sellisel indikaatoril dünaamikas väärtus suurem kui üks.
Märgistus
Akustiliste süsteemide projekteerimisel ja mitmesuguste arvutuste tegemisel kasutatakse järgmisi tähistusi:
- Qts – täielik kvaliteeditegur.
- Qms – kõlari mehaaniline kvaliteeditegur.
-
Qes – elektriline.
Igal juhul on kõlarite kvaliteeditegur valemites alati tähistatud kui Q.
Millest indikaator võib sõltuda
Kaasaegseid kõlareid peetakse parima kvaliteediga, kui nende üldine kvaliteeditegur (elektriline ja mehaaniline kadu) on ligikaudu 0,7 või vähem. See väärtus peaks aga kõlarit iseloomustama, võttes muu hulgas arvesse selle akustilist disaini. Tuleb meeles pidada, et viimane tõstab alati seadme netokvaliteeditegurit.
Näiteks kõlari akustiline disain on üsna sageli suletud kast. Sel juhul lisandub vedru elastsusele õhu elastsus suletud ruumis. See tähendab, et sel viisil kujundatud dünaamikas on rohkem energiavarusid. Kvaliteeditegur tõuseb jafaasiinverteri, helisignaali jms kasutamisel.
Seega tuleks kõlari valikul alati arvestada akustilise disainiga. Ostetud seadme puhas kvaliteeditegur peaks igal juhul olema 0,7 või sellest madalam. See võimaldab teil luua kvaliteetse heliga kõlarisüsteemi.
Näiteks arvatakse, et suletud kasti kõlari kvaliteeditegur peaks olema ligikaudu 0,5-0,6. See nõuab veelgi väiksemaid numbreid, kuna see võib kõlareid väga kõvasti kasutada.
Mis mõjutab kõlari kvaliteeditegurit
Mõjutab Q akustilistes süsteemides eelkõige kõlarite sagedusreaktsiooni ja impulssreaktsiooni. See tähendab, et see indikaator määrab suuresti kõlarite heli omadused. Näiteks kvaliteediteguriga 0,5 on võimalik saavutada parim impulssreaktsioon. Indikaatoriga 0,707 saadakse ühtlane sagedusreaktsioon. Samuti aadressil:
- Q tegur 0, 5-0, 6 kõlarit toodavad audiofiilset bassi;
- indikaatorid 0, 85-0, 9 bass muutub elastseks ja reljeefseks;
- Kvaliteediteguriga 1, 0 ilmub lõikele "küür" amplituudiga 1,5 dB, mida inimkõrv tajub hammustava helina.
Kuna Q veelgi suureneb, suureneb heli "küür" ja kõlaritest hakkavad kostuma iseloomulikud suminad.
Teooria ja praktika
Mida mõjutab kõlari kvaliteeditegur, seegaarusaadav alt. Nagu teada saime, peaks akustilise disaini kasutamisel see näitaja olema üsna madal. Nii see teoorias toimib. Praktikas on aga ebakvaliteetsed kõlarid kahjuks üsna haruldased. Isegi näiteks faasiinverteri kasutamisel, mis, nagu teada saime, nõuab indikaatorit 0,5-0,6, kasutatakse sageli päid, mille indikaator on üle ühe.
Igal heli tekitaval seadmel on oma resonantssagedus. Ja just selle kaudu jõuavad membraanid pärast teravaid signaale tasakaaluolekusse. Paljudel juhtudel ei pikenda kõlar isegi kõrge kvaliteediteguriga noote esitamist ega lõpeta nende esitamist. Kui väline mõju peatub, hakkab see lihts alt ebameeldiv alt sumisema. Nii käituvad näiteks odavad arvutikõlarid teatud sagedusel.
Kõlarite madal kvaliteeditegur on kõlarisüsteemi jaoks enamasti väga hea. Kuid meie ajal võivad isegi suhteliselt kallid heliedastusseadmed olla üsna kvaliteetsed. Näiteks poes müüdavates seadmetes, mille hind on umbes 5-6 tuhat rubla, on heli tekitajad selle indikaatori jaoks sageli täiesti sobimatud. Tavaliselt on see liiga kõrge.
Kõige selle juures toodavad kõrge kvaliteediteguriga kallid kõlarid sageli üsna kvaliteetset heli. Asi seisneb siin eelkõige selles, et sellistel seadmetel on tavaliselt ka üsna madal resonantssagedus. Sellises olukorras ei tajuta müra eriti hästi.akustiliselt treenitud inimkõrv, mitte kui tüütu "sekanne", vaid lihts alt väga võimas heli. Eriti märkamatuks muutub selline “mustus” lihtsat muusikat, näiteks kaasaegset popmuusikat kuulates. See tähendab, et sumin läbib sel juhul “õiget” sagedust.
Millest veel sõltub
Disainil on seega suur mõju kõlari kvaliteeditegurile. Samuti sõltub see selliste seadmete indikaator:
- Tema mootori võimsus. Mida kõrgem on see omadus, seda madalam on pea kvaliteeditegur.
- Liikumise massid. Selle indikaatori suurenemisega muutuvad mootori jõupingutused heliedastusseadmes vähem märgatavaks. Selle tulemusena suurenevad hõõrdekaod. Kõige selle tulemusena tõuseb seadme kvaliteeditegur.
- Traadi läbimõõt. Juhul, kui kõlaris olevad juhtmed annavad suure takistuse, suureneb seadme elektriline kvaliteeditegur. Tõepoolest, sel juhul kõlari, mis on omamoodi generaator, koormus langeb.
Kvaliteediteguri mõõtmine: valemid
Kodus arvutatakse see kõlari seade sageli lihtsa vahelduvvoolu millivoltmeetri abil. Samuti valmistatakse selle protseduuri jaoks ette tahvel ja 1000 oomi takisti, et stabiliseerida kõlarit läbiva voolu. Lisaks on selle tehnika kasutamisel vaja arvutist tarkvarageneraatorit ja võimsusvõimendit (kõlari signaali edastamiseks). Kvaliteediteguri mõõtmise protseduur selliste seadmete abil toimub järgmiselt:
- kõlar on rippunud vabas olekus, näiteks mõne nööri otsas;
- skeemi kogumine.
Enne skeemi kokkupanemist koostatakse graafik, kus piki y-telge kantakse pinge millivoltides (100, 200, 300). Samal ajal näidatakse sagedust x (10, 20, 30 … 140 jne). Järgmiseks panevad nad kokku vooluringi, kus võimendi signaal suunatakse takistile ja seejärel kõlarisse.
Järgmine samm:
- kaasake vooluringi punktides a ja c millivoltmeeter ning seadke pinge 10-20 V sagedusel 500-1000 hertsi;
- ühendage voltmeeter punktidega in ja c, generaatorit reguleerides, leidke sagedus, kus voltide väärtused on maksimaalsed (Fs);
- muutke sagedust Fs suhtes üles ja leidke punktid, kus voltmeetri näidud on palju väiksemad kui Fs ja konstantsed (Um).
Mõõtes pinget kõlari teatud sagedusel, koostage vastav graafik. Järgmine samm on leida keskmine väärtus minimaalse pinge ja maksimumi vahel. Sel juhul kasutatakse valemit U1/2=√UmaxUmin. Saadud väärtus horisontaaljoone kujul kantakse graafikule ja leitakse lõikepunktid suhte F1 ja F2 joontega (koos vastavate sagedusnäitajatega).
Järgmisena leidke akustilise kvaliteedi tegur valemiga Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, kus Fs on sageduse väärtus maksimaalse millivoltmeetri näitude juures. Siis leiate elektrikvaliteedi teguri:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Pärast seda arvutatakse kõlari kvaliteeditegur:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Järgmine samm on teise kõneleja jaoks graafiku koostamine ja samade arvutuste tegemine.
Milliseid muid parameetreid saab mõõta
Mis see on – kõlarite kvaliteeditegur, saime teada. See näitaja määratakse tavaliselt sobivaima disaini valimisel, akustiliste süsteemide projekteerimisel. Kuid selleks, et kõlarid edastaksid hiljem kõrgeima kvaliteediga heli, tuleb sel juhul arvutused teha mõne muu näitaja järgi.
Akustilise disaini valikul arvestatakse alati nn Thiel-Small parameetritega. Üks neist omadustest on just kvaliteeditegur, mida tähistatakse, nagu me avastasime, Qts. Samuti tuleb akustilise kujunduse valimisel kasutada selliseid sõiduki näitajaid nagu:
- resonantssagedus Fs;
- Vas kõlari vedrustus.
Lisaks kolmele peamisele omadusele saavad spetsialistid akustiliste süsteemide konstruktsiooni arvutamisel kasutada järgmisi parameetreid:
- hajuti pindala ja läbimõõt;
- induktiivsus;
- tundlikkus;
- impedants;
- tippvõimsus;
- mobiilsüsteemi mass;
- mootori võimsus;
- mehaaniline takistus;
- suhteline kõvadus jne
Arvatakse, et enamikneid omadusi saab kodus kergesti mõõta mitte eriti keerukate mõõtevahenditega.
Resonantssagedus
Kõlar, nagu saime teada, on võnkesüsteem. Olles omaette jäetud, võngub selle difuusor sellega kokkupuutel teatud sagedusega. See tähendab, et see käitub umbes samamoodi nagu pael pärast näppimist või näiteks kelluke pärast lööki.
Arvatakse, et resonantssagedus võib olla:
- bassikõlarite peade jaoks, mis ei ole korpusesse paigaldatud - 20–50 Hz;
- Mitbassi kõlarid – 50–120 Hz;
- kõrgsagedused – 1000–2000 Hz;
- hajuti keskvahemik – 100–200 Hz;
- kuppel – 400–800 Hz.
Saate mõõta kõlari resonantssagedust, juhtides näiteks heligeneraatori signaali (ühendades sellega järjestikku takisti) või mõnel muul sarnasel meetodil. Selle indikaatori määrab seadme tipptakistus.
Vasi tulemus
Seda kõlarite parameetrit saab mõõta kahel viisil:
- lisamass;
- täiendav helitugevus.
Esimesel juhul tehakse mõõtmised mingite kaalude abil (10 grammi difuusori läbimõõdu tolli kohta). Need võivad olla näiteks apteegikaalude kaalud või vanad mündid, mille nimiväärtus vastab nende kaalule. Hajuti koormatakse selliste objektidega ja mõõdetakse selle sagedust. Edasitee vajalikud arvutused valemite abil.
Lisava helitugevuse meetodi kasutamisel kinnitatakse heli tekitaja hermeetiliselt spetsiaalsesse mõõtekarbi, mille välisküljel on magnet. Järgmiseks mõõdetakse resonantssagedust ning arvutatakse kõlari elektrilised ja mehaanilised kvaliteeditegurid ning summaarne väärtus. Seejärel, võttes arvesse saadud andmeid, määrab valem Vas.
Arvatakse, et mida väiksem Vas, ceteris paribus, seda kompaktsemat disaini saab kõlari jaoks kasutada. Tavaliselt on selle parameetri väikesed väärtused samal resonantssagedusel raske liikuva süsteemi ja jäiga vedrustuse kombinatsiooni tulemus.
Täiendavate parameetrite mõõtmise meetodid
Nagu juba mainitud, saab akustiliste süsteemide projekteerimisel kasutada lisaks sõiduki kolmele põhiomadusele ka teisi näitajaid. Näiteks pea mähise takistust alalisvoolule Re mõõdetakse 0 Hz lähedasel sagedusel või lihts alt ohmmeetri abil.
Hajuti ala Sd või, nagu seda nimetatakse ka efektiivseks kiirguspinnaks, langeb madalatel sagedustel kokku konstruktiivse pinnaga. See parameeter leitakse lihtsa valemi Sd=nR2 abil. Sel juhul võetakse raadiuseks pool kaugust kummist vedrustuse keskosast mööda laiust ühelt küljelt vastaskülje keskele. Selle põhjuseks on eelkõige asjaolu, et pool vedrustuse laiusest on ka kiirgav pind.
Mida sa pead teadma
Sõiduki parameetrite, sealhulgas kvaliteediteguri õige mõõtmine akustiliste süsteemide projekteerimisel on väga oluline. Vältimasuurte vigade korral tuleb kõlarit enne mõõtmist “venitada”. Fakt on see, et seda tüüpi seadmete puhul, mis on uued või mida pole mõnda aega kasutatud, võivad sõiduki parameetrid oluliselt erineda enne seadmete arvutuste algust kasutatud näidikutest.
Saate kõlareid enne mõõtmist "mudida" näiteks sinusoidsete signaalide, lihts alt muusika, valge ja roosa müra, testketaste abil. Samal ajal peaks seadme sellise ettevalmistamise protseduur ekspertide sõnul kestma vähem alt ühe päeva.
Akustilise kujunduse tüübid
Praegu on kõige populaarsemad kõlarikastide tüübid suletud kastid ja bassirefleksid. Esimest tüüpi disaini peetakse kõige lihtsamaks. Struktuurselt on suletud kast 6 seinaga kast. Sellise disaini eelisteks on ennekõike kompaktsus, kokkupanemise lihtsus, head impulsiivsed omadused, kiire ja selge bass. Suletud kastide puuduseks peetakse madalat efektiivsust. See disain ei sobi kõrge helirõhu tekitamiseks. Suletud kaste kasutatakse tavaliselt jazzi, roki ja klubimuusika kuulamiseks.
Faasiinverterid on üsna keeruka konstruktsiooniga. Tavaliselt on need valmistatud plastikust. Samas on faasiinverterid kõrge kasuteguriga ja võimaldavad ka kõlaril kiiresti jahtuda. Samuti saab seda kujundust vajadusel hõlpsasti ümber konfigureerida.
Mõnikord avatudakustiline disain. Sel juhul ei eraldata hajuti heli tekitava pinna tagaseina esiosast. Kõige sagedamini on avatud kast kast, millel puudub tagasein (või on selles palju auke).
Peade jaoks mõeldud sarvekujundust kasutatakse kõige sagedamini koos teiste tüüpidega. Kuid mõnel juhul võivad sellised kujundused olla 100% originaalsed. Selliseid süsteeme kasutatakse näiteks madala Q kõlarite jaoks. Seda tüüpi akustilisel disainil on palju eeliseid. Selle peamine eelis on suur helitugevus. Samal ajal on selle konstruktsiooni puudusteks ka võimatus saavutada ühtlane sagedusreaktsioon, madal helitugevus jne.
Kõlari kvaliteet ja disain
Arvatakse, et Fs / Qts>50 päid tuleks kasutada suletud korpustes, Fs / Qts>85 - faasiinverteritega, Fs / Qts>105 - ribapääsresonaatoritega, Fs / Qts64334 avatud ekraaniga 224334.
Nagu juba mainitud, saate valida kõlarite akustilise disaini ja lihts alt nende kvaliteediteguri järgi. Näiteks Qts> 1, 2 päid kasutatakse kõige sagedamini avatud kastide jaoks. Nende jaoks on optimaalne kvaliteeditegur 2, 4. Qts<0, 8-1, 0 kõlarid on mõeldud suletud karpide jaoks. Sel juhul on optimaalne näitaja, nagu me varem teada saime, 0,5-0,6.
Faasimuunduri kõlarite kvaliteeditegur peaks olema: Qts<0, 6. Optimaalne on sel juhul 0,4. Qts<0.4-ga seadmed sobivadhuulikud.
Kuidas muuta kvaliteeditegurit, vähendada või suurendada
Mõnikord tuleb heliedastusseadmete paremaks toimimiseks seda parameetrit suurendada või vähendada. Üsna sageli tunnevad meistrid näiteks huvi, kuidas kõlari kvaliteeditegurit vähendada. See ülesanne võib tegelikult olla väga raske. Kõlari kvaliteediteguri vähendamiseks on tavaliselt vaja selle mootorit radikaalselt muuta. Ja see on muidugi üsna keeruline protseduur ja enamikul juhtudel mitte eriti põhjendatud.
Mõned eksperdid märgivad tõsiasja, et magneti liimimisega saate kõlarite kvaliteeditegurit vähendada. Kuid sel juhul muutub selle indikaator mitte rohkem kui 5-10%. Lisaks sobib see meetod ainult siis, kui kõlari enda magnet on väga nõrk.
Samuti vastus küsimusele, kuidas kõlari kvaliteeditegurit alandada, võib olla ka teisi tehnoloogiaid. Näiteks saab seda teha:
- resonaatorite kasutamine;
- hajuti immutamine;
- sektorite lõikamine näiteks Ephrussi meetodi järgi.
Vastus küsimusele, kuidas tõsta kõlari kvaliteeditegurit, on üsna lihtne. Selleks, nagu me juba eespool välja selgitasime, peate tavaliselt lihts alt suurendama seadme liikumise massi.
