Корпус динамика - Loudspeaker enclosure

Корпуса громкоговорителей MTX Audio (с отражающими трубками порта на задней панели), в которые можно установить 15-дюймовые низкочастотные динамики , среднечастотные динамики и рупорные и / или компрессионные высокочастотные динамики. На этом фото смонтирован только один драйвер.
Шкаф с установленными в отверстия динамиками. Номер 1 - это драйвер среднего уровня. Номер 2 - драйвер высокого диапазона. Цифра 3 обозначает два низкочастотных динамика . Под нижним низкочастотным динамиком находится порт фазоинвертора .

Громкоговоритель корпус или громкоговоритель шкаф представляет собой корпус (часто прямоугольный блок-форма) , в которой драйвера колонок (например, громкоговорители и твитеры ) и связанные с ними электронными аппаратными средства, такие как кроссовер схемы и, в некоторых случаях, усилители мощности , установлены. Корпуса могут варьироваться в дизайне от простого, самодельных DIY прямоугольного ДСПА коробки до очень сложных, дорогих компьютерных разработанного привета-фи шкафов , которые включают композитные материалы, внутренние перегородки, рог, фазоинвертор порты и акустическую изоляцию. Корпуса громкоговорителей варьируются по размеру от небольших шкафов для громкоговорителей «книжная полка» с 4-дюймовыми вуферами и небольшими твитерами, предназначенными для прослушивания музыки с помощью Hi-Fi системы в частном доме, до огромных тяжелых корпусов для сабвуферов с несколькими 18-дюймовыми или даже 21-дюймовыми динамиками в огромные корпуса, предназначенные для использования в системах звукоусиления концертных выступлений на стадионе для концертов рок-музыки .

Основная роль кожуха заключается в предотвращении звуковых волн, генерируемых обращенной назад поверхностью диафрагмы открытого динамика динамика, взаимодействующих со звуковыми волнами, генерируемыми в передней части динамика. Поскольку звуки, генерируемые вперед и назад, не совпадают по фазе друг с другом, любое взаимодействие между ними в пространстве для прослушивания создает искажение исходного сигнала, поскольку он должен был воспроизводиться. Таким образом, громкоговоритель нельзя использовать без его установки в перегородке какого-либо типа, например, в закрытом корпусе, вентилируемом ящике, открытой перегородке, стене или потолке (бесконечная перегородка).

Корпус также играет роль в управлении вибрацией, вызванной рамой динамика и движущейся воздушной массой внутри корпуса, а также теплом, выделяемым звуковыми катушками и усилителями драйвера (особенно в случае низкочастотных динамиков и сабвуферов). Основание, которое иногда считается частью корпуса, может включать в себя специально разработанные «ножки» для отделения динамика от пола. Корпуса, предназначенные для использования в системах громкой связи , системах звукоусиления и для использования исполнителями на электрических музыкальных инструментах (например, кабинеты басовых усилителей ), имеют ряд функций, облегчающих их транспортировку, например ручки для переноски сверху или по бокам, металлические или пластиковые защитные уголки и металлические решетки для защиты динамиков. Корпуса динамиков, предназначенные для использования в домашних условиях или в студии звукозаписи, обычно не имеют ручек или угловых защитных устройств, хотя обычно они имеют тканевое или сетчатое покрытие для защиты низкочастотного и высокочастотного динамиков. Эти решетки громкоговорителей представляют собой металлическую или тканевую сетку, которые используются для защиты громкоговорителя, образуя защитную крышку над диффузором громкоговорителя, позволяя звуку проходить сквозь него без искажений.

Корпуса для динамиков используются в домах в стереосистемах, домашних кинотеатрах , телевизорах , бумбоксах и многих других аудиоустройствах. Корпуса для динамиков небольшого размера используются в автомобильных стереосистемах . Корпуса громкоговорителей являются ключевыми компонентами ряда коммерческих приложений, включая системы звукоусиления , звуковые системы кинотеатров и студии звукозаписи . Электрические музыкальные инструменты, изобретенные в 20-м веке, такие как электрогитара , бас-гитара и синтезатор , среди прочего, усиливаются с помощью инструментальных усилителей и кабинетов громкоговорителей (например, кабинетов громкоговорителей гитарного усилителя ).

История

Раньше радиодинамики состояли из рупоров , которые часто продавались отдельно от самого радиоприемника (обычно это была небольшая деревянная коробка, содержащая электронные схемы радиоприемника), поэтому их обычно не размещали в корпусе. Когда в середине 1920-х годов были представлены драйверы громкоговорителей с бумажным диффузором, радиокабины стали делать больше, чтобы в них находились как электроника, так и громкоговоритель. Эти шкафы были сделаны в основном ради внешнего вида, а громкоговоритель просто установлен за круглым отверстием в корпусе. Было замечено, что корпус сильно влияет на низкие частоты динамика. Поскольку задняя часть громкоговорителя излучает звук в противофазе от передней, могут возникать конструктивные и деструктивные помехи для громкоговорителей без кожуха, а также частоты ниже, связанные с размерами перегородки в громкоговорителях с открытыми перегородками (описаны в разделе «Предпосылки» ниже). Это приводит к потере низких частот и гребенчатой ​​фильтрации (т. Е. Пиков отклика и провалов мощности независимо от сигнала, который должен воспроизводиться).

Многоклеточный рупорный громкоговоритель Lansing Iconic 1937 года выпуска.

До 1950-х годов многие производители не закрывали полностью свои громкоговорители; задняя часть шкафа обычно оставалась открытой. Это было сделано по нескольким причинам, не в последнюю очередь потому, что электроника (в то время ламповое оборудование) могла быть размещена внутри и охлаждаться конвекцией в открытом корпусе.

Большинство типов корпусов, обсуждаемых в этой статье, были изобретены либо для того, чтобы отгородить звук, не совпадающий по фазе с одной стороны динамика, либо для его модификации, чтобы его можно было использовать для усиления звука, производимого с другой стороны. Тем не менее, некоторые конструкции пошли в другом направлении, пытаясь учесть естественные акустические свойства материала корпуса, а не ослабить его, и придать корпусу такую ​​форму, чтобы задняя часть оставалась открытой и по-прежнему обеспечивала хороший отклик низких частот с ограниченной гребенчатой ​​фильтрацией.

Задний план

ДВП средней плотности - посредственный материал, из которого строятся корпуса громкоговорителей.

В некоторых отношениях идеальным креплением для низкочастотного динамика была бы жесткая плоская панель бесконечного размера с бесконечным пространством позади нее. Это полностью предотвратит помехи задних звуковых волн (т. Е. Подавление гребенчатого фильтра ) звуковым волнам, идущим спереди. Громкоговоритель с «открытой перегородкой» является приближенным к этому, поскольку драйвер установлен на панели, размеры которой сопоставимы с самой длинной воспроизводимой длиной волны . В любом случае драйверу потребуется относительно жесткая подвеска для обеспечения восстанавливающей силы, которая могла бы быть обеспечена на низких частотах за счет меньшего герметичного или перфорированного корпуса, поэтому для такого типа монтажа подходят лишь немногие драйверы.

Звуки динамика, генерируемые вперед и назад, кажутся не совпадающими по фазе друг с другом, потому что они генерируются за счет противоположного движения диафрагмы и потому, что они проходят разные пути, прежде чем сойтись в положении слушателя. Драйвер динамика, установленный на перегородке ограниченного размера, будет отображать физическое явление, известное как помехи, которое может привести к заметному частотно-зависимому ослаблению звука. Это явление особенно заметно на низких частотах, где длины волн достаточно велики, чтобы помехи повлияли на всю зону прослушивания.

Поскольку бесконечные перегородки непрактичны, а конечные перегородки имеют тенденцию плохо реагировать, когда длины волн приближаются к размерам перегородки (то есть на более низких частотах), в большинстве кабинетов громкоговорителей используется какая-то структура (обычно коробка), чтобы удерживать несинфазную звуковую энергию. Ящик обычно изготавливается из дерева, древесного композитного материала или, в последнее время, пластика по причинам простоты конструкции и внешнего вида. Также использовались камень, бетон, штукатурка и даже строительные конструкции.

Кожухи могут иметь значительный эффект, выходящий за рамки запланированного, причем среди возможных проблем могут быть резонансы панелей , дифракция от краев шкафа и энергия стоячей волны от мод внутреннего отражения / усиления. Мешающие резонансы можно уменьшить, увеличив массу или жесткость корпуса, увеличив демпфирование стенок корпуса или сочетая обработку стены / поверхности, добавив жесткие поперечные связи или добавив внутреннее поглощение. Wharfedale в некоторых конструкциях уменьшал резонанс панели за счет использования двух деревянных шкафов (один внутри другого) с засыпкой песка между ними . Домашние экспериментаторы даже разработали динамики, построенные из бетона , гранита и других экзотических материалов по тем же причинам.

Многие проблемы дифракции, помимо более низких частот, можно уменьшить за счет формы корпуса, например, избегая острых углов на передней части корпуса. Гарри Ф. Олсон провел всестороннее исследование влияния конфигурации корпуса на характер распределения звука и общие частотные характеристики громкоговорителей . Он включал очень большое количество корпусов различной формы и показал, что изогнутые перегородки громкоговорителей уменьшают некоторые отклонения отклика из-за дифракции звуковой волны. Позже было обнаружено, что аккуратное размещение динамика на перегородке с острыми краями может уменьшить проблемы с откликом, вызванные дифракцией.

Иногда различия в фазовой характеристике на частотах, общих для разных драйверов, могут быть устранены путем регулировки вертикального расположения меньших драйверов (обычно назад) или путем наклона или «ступенчатого изменения» передней перегородки, чтобы волновой фронт от всех драйверов был когерентным на и вокруг частот кроссовера в нормальном звуковом поле динамика. Акустический центр динамика определяет величину смещения назад, необходимую для «выравнивания по времени» драйверов.

Типы

Небольшой «полочный динамик» LS3 / 5A со снятой защитной решеткой.

Корпуса, используемые для низкочастотных динамиков и сабвуферов, могут быть адекватно смоделированы в низкочастотной области (приблизительно 100–200 Гц и ниже) с использованием акустики и моделей компонентов с сосредоточенными параметрами . Теория электрических фильтров была успешно использована для некоторых типов корпусов. Для целей этого типа анализа каждый корпус должен быть классифицирован в соответствии с определенной топологией. Разработчик должен сбалансировать низкий уровень басов, линейную частотную характеристику, эффективность, искажения, громкость и размер корпуса, одновременно решая проблемы более высокого уровня в слышимом частотном диапазоне, такие как дифракция от краев корпуса, эффект ступенчатого перегородки, когда длины волн приближаются к размерам корпуса, кроссоверы и т. Д. и смешение драйверов.

Закрытые (герметичные) корпуса

Ящик с изоляцией из стекловолокна для увеличения полезного объема ящика.
Закрытый корпус громкоговорителя.

Движущаяся масса динамика и податливость (провисание или обратная жесткость подвески) определяют резонансную частоту динамика ( F s ). В сочетании с демпфирующими свойствами системы (как механическими, так и электрическими) все эти факторы влияют на низкочастотную характеристику систем с герметичным корпусом. Отклик акустических систем закрытого типа был тщательно изучен Смоллом и Бенсоном, среди многих других. Выходной сигнал падает ниже резонансной частоты системы ( F c ), определяемой как частота пикового импеданса. В громкоговорителе закрытого типа воздух внутри корпуса действует как пружина, возвращая конус в «нулевое» положение при отсутствии сигнала. Значительное увеличение эффективного объема громкоговорителя закрытого типа может быть достигнуто за счет наполнения волокнистым материалом, обычно стекловолокном, связующим ацетатным волокном (BAF) или длинноволокнистой ватой. Эффективное увеличение объема может достигать 40% и в первую очередь связано с уменьшением скорости распространения звука через наполнитель по сравнению с воздухом. Корпус или драйвер должны иметь небольшую утечку, чтобы внутреннее и внешнее давление могло выравниваться с течением времени, чтобы компенсировать изменения барометрического давления или высоты; пористая природа бумажных конусов или недостаточно герметичный корпус обычно достаточен для обеспечения этого медленного выравнивания давления.

Бесконечная перегородка

Разновидностью подхода «открытой перегородки» является установка драйвера громкоговорителя в очень большом герметичном корпусе, обеспечивающем минимальную восстанавливающую силу «воздушной пружины» на диффузор. Это сводит к минимуму изменение резонансной частоты драйвера, вызванное корпусом. Низкочастотная характеристика громкоговорителей с бесконечной перегородкой была тщательно проанализирована Бенсоном. В некоторых «ограждениях» с бесконечными перегородками использовалась смежная комната, подвал, чулан или чердак. Это часто случается с экзотическими вращающимися вуферами , поскольку они предназначены для работы с частотами ниже 20 Гц и вытеснения больших объемов воздуха. «Бесконечная перегородка» или просто «IB» также используется как общий термин для герметичных корпусов любого размера, это название используется из-за способности герметичного корпуса предотвращать любое взаимодействие между излучением вперед и сзади динамика при низком уровне шума. частоты.

В концептуальном плане бесконечная перегородка - это плоская перегородка, простирающаяся до бесконечности, так называемая «бесконечная перегородка». Настоящая бесконечная перегородка не может быть построена, но очень большая перегородка, такая как стена комнаты, может рассматриваться как практический эквивалент. Настоящий громкоговоритель с бесконечной перегородкой имеет бесконечный объем (полупространство) с каждой стороны перегородки и не имеет ступеньки перегородки. Однако термин «громкоговоритель с бесконечной перегородкой» может справедливо применяться к любому громкоговорителю, который ведет себя (или почти полностью соответствует) во всех отношениях, как если бы приводной блок смонтирован в подлинной бесконечной перегородке. Термин часто и ошибочно используется для герметичных корпусов, которые не могут демонстрировать поведение бесконечной перегородки, если их внутренний объем не намного больше, чем Vas Thiele / Small приводного устройства, И размеры передней перегородки в идеале составляют несколько длин волн от самой низкой выходной частоты. Важно различать настоящую топологию с бесконечной перегородкой и так называемые «ограждения» с бесконечной перегородкой или IB, которые могут не соответствовать подлинным критериям бесконечной перегородки. Различие становится важным при интерпретации использования этого термина в учебниках (см. Беранек (1954, стр. 118) и Уоткинсон (2004)).

Акустическая подвеска

Акустическая подвеска или пневмоподвеска - это вариант закрытого корпуса, в котором используется почти линейная пневматическая рессора, в результате чего точка отсечки низких частот на уровне -3 дБ составляет 30–40 Гц при использовании только одной коробки. до двух кубических футов или около того. «Пружинная» подвеска, которая возвращает диффузор в нейтральное положение, представляет собой комбинацию исключительно податливой (мягкой) подвески НЧ-динамика и воздуха внутри корпуса. На частотах ниже системного резонанса давление воздуха, вызванное движением конуса, является доминирующей силой. Эта техника, разработанная Эдгаром Виллчуром в 1954 году, использовалась в очень успешной линейке полочных колонок Acoustic Research в 1960–70-х годах. Принцип акустической подвески использует преимущества этой относительно линейной пружины. Повышенная линейность подвески этого типа системы является преимуществом. Для конкретного динамика оптимальный кабинет акустической подвески будет меньше, чем фазоинвертор, но корпус фазоинвертора будет иметь более низкую точку -3 дБ. Чувствительность к напряжению выше частоты настройки остается функцией драйвера, а не конструкции шкафа.

Изобарическая нагрузка

Изобарический громкоговоритель в схеме конус-магнит (синфазный). На изображении выше показан герметичный корпус; В вентилируемых корпусах также может использоваться изобарическая схема.

Изобарическая конфигурация громкоговорителей была впервые представлена Гарри Ф. Олсоном в начале 1950-х годов и относится к системам, в которых два или более идентичных низкочастотных динамика ( низкочастотных динамиков ) работают одновременно с общим корпусом замкнутого воздуха, примыкающим к одной стороне каждой диафрагмы. В практических приложениях они чаще всего используются для улучшения АЧХ низких частот без увеличения размера корпуса, хотя и за счет стоимости и веса. Два идентичных динамика соединены для совместной работы как один блок: они установлены один за другим в кожухе, образуя воздушную камеру между ними. Объем этой «изобарической» камеры обычно выбирают довольно небольшим из соображений удобства. Два динамика, работающие в тандеме, демонстрируют точно такое же поведение, как один динамик в вдвое большем корпусе.

Портовые (или рефлекторные) корпуса

Фазоинвертор

Корпус фазоинвертора.
RCA полочные стереофонические многополосные АС с фазоинвертором.

Также известные как вентилируемые (или портовые) системы, эти корпуса имеют вентиляционное отверстие или отверстие, вырезанное в корпусе, и трубку с портом, прикрепленную к отверстию, для улучшения низкочастотного выхода, повышения эффективности или уменьшения размера корпуса. Конструкции с фазоинвертором используются в домашних стереодинамиках (включая как недорогие, так и недорогие кабинеты динамиков и дорогие кабинеты Hi-Fi ), кабинеты динамиков с усилителями низких частот, кабинеты усилителей клавиатуры, кабинеты сабвуферов и кабинеты динамиков системы PA . В вентилируемых или перфорированных шкафах используются отверстия в корпусе, либо они преобразуют и передают низкочастотную энергию от задней части динамика к слушателю. Они сознательно и успешно используют резонанс Гельмгольца . Как и герметичные корпуса, они могут быть пустыми, облицованными, заполненными или (редко) заполненными демпфирующими материалами. Частота настройки порта зависит от площади поперечного сечения порта и его длины. Этот тип корпуса очень распространен и обеспечивает более высокий уровень звукового давления вблизи частоты настройки, чем герметичный корпус того же объема, хотя на самом деле он имеет меньшую низкочастотную отдачу на частотах значительно ниже частоты среза, поскольку "спад" круче (24 дБ / октава против 12 дБ / октава для герметичного корпуса). Малкольм Хилл первым использовал эти конструкции в контексте живых выступлений в начале 1970-х годов.

Проектирование вентилируемых систем с использованием компьютерного моделирования практикуется примерно с 1985 года. В нем широко использовалась теория, разработанная такими исследователями, как Тиле, Бенсон, Смолл и Кил, которые систематически применяли теорию электрических фильтров к акустическому поведению громкоговорителей в корпусах. В частности, Тиле и Смолл стали очень известными благодаря своей работе. Хотя переносные громкоговорители производились за много лет до компьютерного моделирования, достижение оптимальной производительности было сложной задачей, поскольку это сложная сумма свойств конкретного драйвера, корпуса и порта из-за несовершенного понимания различных взаимодействий. Эти корпуса чувствительны к небольшим изменениям характеристик драйверов и требуют особого контроля качества для обеспечения одинаковой производительности в течение всего производственного цикла. Порты Bass широко используется в сабвуфер для систем ПА и систем звукоусиления , в басе усилители кабинетов и клавишных усилители кабинетов.

Пассивный радиатор

Корпус пассивного радиатора.

В динамике с пассивным излучателем используется второй «пассивный» драйвер, или дрон, для создания аналогичного низкочастотного расширения, повышения эффективности или уменьшения размера корпуса, как и в корпусах с портами. Смолл и Херлберт опубликовали результаты исследований по анализу и проектированию акустических систем с пассивным излучателем. Принцип пассивного радиатора был определен как особенно полезный в компактных системах, где реализация вентиляции затруднена или невозможна, но его также можно удовлетворительно применить к более крупным системам. Пассивный драйвер не подключен к усилителю; вместо этого он перемещается в ответ на изменение давления в корпусе. Теоретически такие конструкции представляют собой вариации типа фазоинвертора, но с тем преимуществом, что избегают относительно небольшого порта или трубки, через которую воздух движется, иногда с шумом. Регулировка настройки для пассивного излучателя обычно выполняется быстрее, чем для конструкции с фазоинвертором, поскольку такие корректировки могут быть такими же простыми, как массовая регулировка дрона. Недостатки состоят в том, что пассивный излучатель требует точной конструкции, такой как драйвер, что увеличивает стоимость и может иметь ограничения по отклонению.

Составной или полосовой

Составной или полосовой корпус 4-го порядка.

Электрический полосовой фильтр 4-го порядка может быть смоделирован с помощью вентилируемой коробки, в которой вклад от задней стороны диффузора динамика улавливается в герметичной коробке, а излучение от передней поверхности диффузора направляется в камеру с отверстиями. Это изменяет резонанс драйвера. В простейшем виде составной корпус состоит из двух камер. Перегородка между камерами удерживает водителя; обычно портируется только одна камера.

Если в корпусе с каждой стороны низкочастотного динамика есть порт, то корпус дает полосу пропускания 6-го порядка. Их значительно сложнее сконструировать, и они, как правило, очень чувствительны к характеристикам драйвера. Как и в других корпусах Reflex, порты при желании могут быть заменены пассивными излучателями. Блок полосы пропускания восьмого порядка - это еще один вариант, который также имеет узкий частотный диапазон. Они часто используются для достижения уровней звукового давления, и в этом случае басовый тон определенной частоты будет использоваться вместо чего-либо музыкального. Их сложно построить, и они должны быть выполнены достаточно точно, чтобы они работали почти так, как задумано.

Апериодические корпуса

Эта конструкция находится между акустической подвеской и корпусами фазоинвертора. Его можно рассматривать как герметичную герметичную коробку или коробку с портами с большим демпфированием портов. Настроив порт, а затем точно заблокировав его достаточно плотно упакованным волокном, можно по желанию отрегулировать демпфирование в порте. Результатом является контроль резонансного поведения системы, что, по мнению некоторых разработчиков, улучшает воспроизведение низких частот. Dynaco в течение многих лет являлась основным производителем этих корпусов, используя конструкции, разработанные скандинавским производителем драйверов. Дизайн остается необычным среди доступных в настоящее время коммерческих проектов. Причина этого может заключаться в том, что добавление демпфирующего материала является излишне неэффективным методом увеличения демпфирования; такого же согласования можно достичь, просто выбрав драйвер громкоговорителя с соответствующими параметрами и точно настроив корпус и порт для получения желаемого отклика.

Похожая техника использовалась в автомобильной аудиосистеме вторичного рынка ; ее называют «апериодической мембраной» (АП). Резистивный коврик помещается перед динамиком громкоговорителя или прямо за ним (обычно устанавливается на задней палубе автомобиля, чтобы использовать багажник в качестве ограждения). Динамик громкоговорителя прикреплен к коврику таким образом, что весь акустический выход в одном направлении должен проходить через коврик. Это увеличивает механическое демпфирование, и результирующее уменьшение величины импеданса при резонансе, как правило, является желаемым эффектом, хотя это не дает ощутимой или объективной пользы. Опять же, этот метод снижает эффективность, и тот же результат может быть достигнут путем выбора драйвера с более низкой добротностью или даже с помощью электронной коррекции . Это усилено поставщиками мембран AP; они часто продаются с электронным процессором, который посредством эквализации восстанавливает басовый выход, потерянный из-за механического демпфирования. Эффект выравнивания противоположен эффекту AP-мембраны, что приводит к потере демпфирования и эффективному отклику, аналогичному таковому у громкоговорителя без апериодической мембраны и электронного процессора.

Корпуса диполей

Дипольные динамики и их диаграмма направленности.

Корпус диполя в своей простейшей форме представляет собой драйвер, расположенный на плоской перегородке, аналогично старым конструкциям шкафов с открытой задней стенкой. Края перегородки иногда загибают назад, чтобы уменьшить ее видимый размер, создавая своего рода коробку с открытой спинкой. Прямоугольное поперечное сечение встречается чаще, чем изогнутое, поскольку его легче изготовить в сложенном виде, чем в круглой. Размеры перегородки обычно выбираются для получения конкретной низкочастотной характеристики, при этом большие размеры дают более низкую частоту до того, как передняя и задняя волны интерферируют друг с другом. Корпус диполя имеет диаграмму направленности «восьмерка», что означает снижение звукового давления или громкости по бокам по сравнению с передней и задней частью. Это полезно, если его можно использовать для предотвращения того, чтобы звук в одних местах был таким же громким, как в других.

Корпуса для рупоров

Схема рупорного динамика.

Рупорный громкоговоритель - это акустическая система, использующая рупор для согласования диффузора с воздухом. Сама структура рупора не усиливает, а, скорее, улучшает связь между динамиком и воздухом. Правильно спроектированные рупоры позволяют конусу динамика передавать большую часть электрической энергии звуковой катушки в воздух; в действительности драйвер кажется более эффективным. Рупоры могут помочь контролировать дисперсию на более высоких частотах, что полезно в некоторых приложениях, таких как звукоусиление. Математическая теория рупорной связи хорошо разработана и понятна, хотя ее реализация иногда затруднена. Правильно спроектированные рупоры для высоких частот имеют небольшие размеры (выше, скажем, 3 кГц или около того, несколько сантиметров или дюймов), для средних частот (возможно, от 300 Гц до 2 кГц) намного больше, возможно, от 30 до 60 см (1 или 2 фута). ), а для низких частот (ниже 300 Гц) очень большие, несколько метров (десятки футов). В 1950-х годах несколько энтузиастов высокого качества действительно построили полноразмерные рожки, конструкции которых были встроены в стену дома или подвал. С появлением стерео (два динамика) и объемного звука (четыре и более) простые рупоры стали еще более непрактичными. Различные производители громкоговорителей выпускают сложенные низкочастотные рупоры, которые намного меньше (например, Altec Lansing, JBL, Klipsch, Lowther, Tannoy) и действительно подходят для использования в практичных помещениях. Это обязательно компромиссы, и, поскольку они сложны физически, они дороги.

Многоканальный звуковой сигнал

Многократный звуковой сигнал.

Многоканальный рупор (также известный как коэнтрантный рупор , единый рупор или синергетический рупор ) представляет собой разнообразную конструкцию громкоговорителей; он использует несколько различных драйверов, установленных на рупоре на ступенчатом расстоянии от вершины рупора, где размещается высокочастотный драйвер. В зависимости от реализации эта конструкция предлагает улучшение переходной характеристики, поскольку каждый из драйверов выровнен по фазе и времени и выходит из одного и того же устья рупора. Также возможна более однородная диаграмма направленности во всем частотном диапазоне. Единый рисунок позволяет плавно объединить несколько корпусов.

Рог

Обе стороны мощного динамика с длинным ходом в кожухе рупора с отводами вставлены в сам рупор, причем одна длина пути длинная, а другая короткая. Эти два пути совмещаются по фазе у рта рупора в интересующем частотном диапазоне. Эта конструкция особенно эффективна на частотах сабвуфера и позволяет уменьшить размер корпуса и увеличить выходную мощность.

Линия передачи

Ограждение линии передачи.

У идеального корпуса громкоговорителя линии передачи есть бесконечно длинная линия, набитая абсорбирующим материалом, так что все тыльное излучение динамика полностью поглощается, вплоть до самых низких частот. Теоретически вентиляционное отверстие на дальнем конце может быть закрыто или открыто без разницы в производительности. Плотность и материал, используемый для набивки, имеют решающее значение, так как слишком большое количество набивки вызовет отражения из-за противодавления, а недостаточное наполнение позволит звуку пройти через вентиляционное отверстие. Набивка часто бывает из разных материалов и из разных плотностей, которые меняются по мере удаления от задней части диафрагмы динамика.

Вследствие вышесказанного, практические громкоговорители линии передачи не являются настоящими линиями передачи, поскольку обычно выход из вентиляционного отверстия идет на самых низких частотах. Их можно рассматривать как волновод, в котором структура сдвигает фазу заднего выходного сигнала водителя не менее чем на 90 °, тем самым усиливая частоты, близкие к резонансной частоте F s водителя в свободном воздухе . Линии передачи, как правило, больше, чем портовые корпуса с приблизительно сопоставимой производительностью, из-за размера и длины необходимого проводника (обычно 1/4 самой длинной рассматриваемой длины волны).

Конструкция часто описывается как нерезонансная, а некоторые конструкции достаточно наполнены абсорбирующим материалом, так что выход из порта линии действительно невелик. Но это внутренний резонанс (обычно на 1/4 длины волны), который может улучшить басовый отклик в этом типе корпуса, хотя и с менее поглощающей начинкой. Среди первых примеров такого подхода к проектированию корпусов были проекты, опубликованные Бейли в журнале Wireless World в начале 1970-х годов, и коммерческие проекты ныне несуществующей IMF Electronics, получившие признание критиков примерно в то же время.

В одном из вариантов корпуса линии передачи используется коническая трубка с концом (отверстием / портом), имеющим меньшую площадь, чем горловина. Конусообразная трубка может быть свернута для корпуса низкочастотного динамика, чтобы уменьшить размеры акустической системы, в результате чего внешний вид будет похож на морскую раковину. Компания Bose использует аналогичную запатентованную технологию в своих музыкальных системах Wave и Acoustic Waveguide.

Численное моделирование, проведенное Аугспургером и Кингом, помогло уточнить теорию и практический дизайн этих систем.

Корпус четвертьволновой

Четвертьволновый резонатор - это линия передачи, настроенная на формирование стоячей четвертьволны с частотой несколько ниже резонансной частоты драйвера F s . При правильной конструкции порт гораздо меньшего диаметра, чем основная труба, расположенная на конце трубы, затем производит обратное излучение драйвера в фазе с самим драйвером динамика; значительно усиливает басовый выход. Такие конструкции имеют тенденцию быть менее доминирующими на определенных басовых частотах, чем более распространенные конструкции фазоинвертора, и последователи таких конструкций заявляют о преимуществе ясности басов с лучшим согласованием основных частот с обертонами. Некоторые разработчики громкоговорителей, такие как Мартин Дж. Кинг и Бьёрн Йоханнесен, считают термин «четвертьволновый корпус» более подходящим термином для большинства линий передачи, и поскольку с акустической точки зрения четвертьволны создают стоячие волны внутри корпуса, которые используются для воспроизведения низких частот, исходящих от порт. Эти конструкции можно рассматривать как конструкцию линии передачи с массовой нагрузкой или конструкцию с фазоинвертором, а также четвертьволновой корпус. Четвертьволновые резонаторы получили возрождение в качестве коммерческих приложений с появлением неодимовых драйверов, которые позволяют этой конструкции воспроизводить относительно низкие басы в относительно небольшом корпусе динамика.

Коническая четвертьволновая труба

Коническая четвертьволновая труба (TQWP) является примером комбинации линии передачи и роговых эффектов. Это высоко ценится некоторыми дизайнерами акустических систем. Идея состоит в том, что звук, излучаемый задней частью динамика, прогрессивно отражается и поглощается по длине сужающейся трубки, почти полностью предотвращая повторную передачу отраженного внутри звука звука через диффузор громкоговорителя. Нижняя часть трубы действует как рупор, а верхняя часть может быть представлена ​​как расширенная камера сжатия. Всю трубу также можно рассматривать как сужающуюся линию передачи в перевернутой форме. (Традиционная коническая линия передачи, иногда также называемая TQWP, имеет меньшую площадь рта, чем глотку.) Ее относительно низкое распространение в коммерческих акустических системах в основном объясняется большими результирующими размерами производимого динамика и стоимостью изготовление жесткой сужающейся трубы. TQWP также известен как трубка Фойгта и была представлена ​​в 1934 году Полом Г.А. Фойгтом, разработчиком оригинальных драйверов Lowther.

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки

  • Как работает Hole-in-the-Box - информация о фазоинверторе.
  • Quarter-Wave - подробности о конструкции ЛЭП
  • Humble Homemade Hifi - сайт DIY с примерами и планами нескольких типов корпусов колонок
  • Бесплатные планы громкоговорителей - планы самостоятельного проектирования громкоговорителей, ориентированные на сообщества, общие ресурсы и форум.