Jakýkoli reproduktor je ve skutečnosti oscilační systém. Na základě toho jsou provedeny téměř všechny výpočty parametrů takových zvukových zářičů. Jednou z nejdůležitějších vlastností moderních reproduktorů je faktor kvality. Tento parametr udává především kvalitu zařízení této odrůdy.
Jaká funkce
Takže faktor kvality reproduktoru – jaký je tento ukazatel? Zaměřením na tuto charakteristiku lze především určit, jak jsou tlumeny oscilační pohyby zvukových zářičů. Předpokládá se, že tento indikátor by neměl být příliš velký pro hlavy.
Pokud je faktor kvality reproduktoru vysoký a roven například 2 nebo 3, budou vibrace v reproduktoru pokračovat i poté, co síla, která je způsobila, zmizí. To samozřejmě povede ke snížení kvality zvuku. V reproduktoru se začnou objevovat nepříjemné efekty hluku.
Když je faktor kvality nízký (méně než 1), oscilace v zařízení se velmi rychle ztlumí. Tedy membrána v dynamice poprudký náraz se téměř okamžitě dostane do stabilního stavu. Díky tomu zařízení produkuje čistší a příjemnější zvuk. V souladu s tím odborníci zřídka přemýšlejí o tom, jak zvýšit faktor kvality mluvčího. V zásadě se mistři při navrhování akustických systémů snaží toto číslo snížit.
Přesná definice
Faktor kvality reproduktoru - co to je, jsme zjistili obecně. Přesněji řečeno, tato charakteristika je parametr udávající, kolikrát energetické zásoby v uvažovaném oscilačním systému převyšují jeho ztráty při změně fáze o 1 radián. Takto lze definovat faktor kvality z hlediska fyziky.
Tam, kde se energetické zásoby koncentrují v dynamice
Když je na hlavu aplikován silný sinusový signál, energetické rezervy se soustředí především v natažených pružinách, přičemž tlumené oscilace mají tendenci vrátit DIV do centrální polohy. DIV v moderních reproduktorech může mít různé hmotnosti. V souladu s tím jsou pružiny v konstrukci zvukového emitoru použity s nestejnou tuhostí. To znamená, že čím je reproduktor těžší, tím má více energetických rezerv.
Ztráta napájení reproduktoru
Zařízení tohoto typu jsou primárně navržena tak, aby vydávala zvuk, který vnímá lidské ucho. Přenosem takových vibrací do okolí je energetická ztráta reproduktoru. Účinnost moderních reproduktorů je však obvykle velmi nízká. Přenos zvuku tedy tvoří jen malou část spotřeby zařízení.energie. Obvykle tímto způsobem dochází k méně než 1 % všech ztrát.
Náklady na zvukové vibrace v dynamice jsou nejdůležitějším ukazatelem. Vždyť právě pro přenos zvuku jsou taková zařízení navržena a vyrobena. Ale přesto je mnohem více ztrát v takovém zařízení čistě mechanické. Mnoho energie v takových zařízeních se spotřebuje na tření:
- v pozastavení;
- v magnetické mezeře;
- o vzduchu atd.
Největší spotřebu energie mají reproduktory v jejich motoru. Moderní zařízení tohoto typu fungují na principu malých generátorů, které vytvářejí poměrně velký odpor.
Poměr zásob ke ztrátě
Reproduktor s dostatečně silnými pružinami a velkým výtlakem tedy akumuluje spoustu energie. V souladu s tím jeho množství v zařízení výrazně převýší ztráty. Takový reproduktor lze považovat za kvalitní. Kmity v něm budou pomalu doznívat. V lehkém zařízení s nepříliš výkonnými pružinami se akumuluje méně energie. V souladu s tím bude ukazatel poměru mezi dostupnou a spotřebovanou energií v něm malý. Takový reproduktor je považován za nekvalitní, a tedy i kvalitnější.
Elektrický a mechanický výkon
Faktor kvality reproduktorů lze vypočítat několika způsoby. V některých případech se při určování tohoto parametru berou v úvahu pouze zvukové ztráty a také ztráty třením. Použitímz takové metody výpočtu se získá mechanická hodnota.
Někdy se při výpočtech berou v úvahu pouze průtoky pro odpor motoru reproduktoru. Tento faktor kvality se nazývá elektrický. Tento ukazatel v dynamice má obvykle malé hodnoty. V každém případě mechanický faktor kvality u zvukových zářičů vždy převyšuje elektrický. Obvykle má takový indikátor v dynamice hodnotu větší než jedna.
Zápis
Při navrhování akustických systémů a provádění různých druhů výpočtů se používají následující označení:
- Qts – faktor plné kvality.
- Qms – faktor mechanické kvality reproduktoru.
- Qes – elektrický.
V každém případě je kvalitativní faktor reproduktorů ve vzorcích vždy označen jako Q.
Na čem může indikátor záviset
Moderní reproduktory jsou považovány za nejkvalitnější, pokud mají celkový faktor kvality (elektrické a mechanické ztráty) přibližně 0,7 nebo méně. Tato hodnota by však měla reproduktor charakterizovat s přihlédnutím mimo jiné k jeho akustickému provedení. Je třeba mít na paměti, že to druhé vždy zvyšuje čistý faktor kvality zařízení.
Například akustický design reproduktoru je často uzavřený box. V tomto případě se k pružnosti pružiny přidává elasticita vzduchu v uzavřeném prostoru. To znamená, že v takto navržené dynamice bude více energetických rezerv. Faktor kvality se zvýší apři použití fázového měniče, houkačky atd.
Při výběru reproduktoru je tedy vždy třeba vzít v úvahu akustický design. Čistý faktor kvality zakoupeného zařízení by měl být v každém případě roven nebo nižší než 0,7. To vám umožní vytvořit reproduktorový systém s vysoce kvalitním zvukem.
Má se například za to, že faktor kvality reproduktoru pro uzavřený box by měl být přibližně 0,5-0,6. To vyžaduje ještě nižší čísla, protože to může reproduktory velmi silně nahnat.
Co ovlivňuje faktor kvality reproduktoru
Ovlivňuje Q v akustických systémech především na frekvenční odezvu a na impulsní odezvu reproduktorů. To znamená, že tento indikátor do značné míry určuje vlastnosti zvuku reproduktorů. S faktorem kvality například 0,5 lze dosáhnout nejlepší impulsní odezvy. S indikátorem 0,707 se získá rovnoměrná frekvenční odezva. Také na:
- Q faktor 0, 5-0, 6 reproduktorů produkuje audiofilské basy;
- indikátory 0, 85-0, 9 se basy stanou elastickými a vyraženými;
- s faktorem kvality 1, 0 se v řezu objeví „hrb“s amplitudou 1,5 dB, který lidské ucho vnímá jako kousavý zvuk.
Jak se Q dále zvyšuje, „hrb“ve zvuku roste a z reproduktorů začnou vycházet charakteristické bzučení.
Teorie a praxe
Co tedy ovlivňuje faktor kvality reproduktorupochopitelně. Jak jsme zjistili, při použití akustického designu by tento ukazatel měl být docela nízký. Takto to teoreticky funguje. V praxi jsou však nekvalitní reproduktory bohužel dost vzácné. I například při použití fázového měniče, který, jak jsme zjistili, vyžaduje indikátor 0,5-0,6, se často používají hlavy s indikátorem nad jedna.
Jakékoli zařízení vydávající zvuk má svou vlastní rezonanční frekvenci. A právě přes něj se membrány po ostrých signálech dostávají do rovnovážného stavu. V mnoha případech s vysokým faktorem kvality reproduktor ani neprodlouží nebo nedohraje žádné tóny. Když vnější vliv ustane, začne prostě nepříjemně bzučet. Takto se chovají například levné počítačové reproduktory na určité frekvenci.
Nízký faktor kvality reproduktorů je většinou velmi dobrý pro systém reproduktorů. V naší době však bohužel i poměrně drahá zařízení pro přenos zvuku mohou být velmi kvalitní. Například v zařízeních prodávaných v obchodě za cenu asi 5-6 tisíc rublů jsou zvukové emitory často pro tento indikátor zcela nevhodné. Obvykle to mají příliš vysoké.
Díky tomu všemu drahé reproduktory s vysokým faktorem kvality často produkují poměrně kvalitní zvuk. Zde jde především o to, že taková zařízení mají obvykle také poměrně nízkou rezonanční frekvenci. Za těchto podmínek není hluk vnímán zvláště dobře.akusticky trénované lidské ucho, ne jako otravné "rušení", ale prostě jako velmi silný zvuk. Taková „špína“se stává zvláště nepostřehnutelnou při poslechu jednoduché hudby, například moderní populární hudby. To znamená, že brum v tomto případě prochází „správnou“frekvencí.
Na čem ještě závisí
Design má tedy velký vliv na faktor kvality reproduktoru. Tento indikátor pro takové zařízení také závisí na:
- Síla jeho motoru. Čím vyšší je tato charakteristika, tím nižší je kvalitativní faktor hlavy.
- Hmoty pohybu. Se zvýšením tohoto indikátoru se úsilí motoru v zařízení pro přenos zvuku stává méně patrným. V důsledku toho se zvyšují ztráty třením. V důsledku toho všeho se zvyšuje faktor kvality zařízení.
- Průměr drátu. V případě, že dráty v reproduktoru dávají velký odpor, zvýší se činitel elektrické kvality zařízení. V tomto případě skutečně klesá zátěž reproduktoru, který je jakýmsi generátorem.
Jak měřit faktor kvality: vzorce
V domácnosti se toto nastavení reproduktoru často vypočítává pomocí jednoduchého AC milivoltmetru. Také pro tento postup je připravena deska a 1000 Ohmový odpor pro stabilizaci proudu reproduktorem. Navíc při použití této techniky budete potřebovat softwarový generátor z počítače a výkonový zesilovač (pro dodávku signálu do reproduktoru). Postup měření faktoru kvality pomocí takového zařízení se provádí následovně:
- reproduktor je zavěšen ve volném stavu, například na nějakém laně;
- shromáždění schématu.
Před sestavením obvodu se sestaví graf, kde je napětí v milivoltech (100, 200, 300) vyneseno podél osy y. Současně je frekvence indikována na x (10, 20, 30 … 140 atd.). Dále sestaví obvod, kde je signál ze zesilovače přiváděn do rezistoru a poté jde do reproduktoru.
Další krok:
- zapojte do obvodu v bodech a a c milivoltmetr a nastavte napětí na 10-20 V při frekvenci 500-1000 hertzů;
- připojte voltmetr k bodům v ac, úpravou generátoru najděte frekvenci, kde jsou hodnoty voltů maximální (Fs);
- změňte frekvenci směrem nahoru ve vztahu k Fs a najděte body, kde jsou hodnoty voltmetru mnohem menší než Fs a konstantní (Um).
Změřením napětí při určité frekvenci reproduktoru vytvořte odpovídající graf. Dalším krokem je nalezení průměrné hodnoty mezi minimálním a maximálním napětím. V tomto případě se použije vzorec U1/2=√UmaxUmin. Výsledná hodnota ve formě vodorovné čáry se přenese do grafu a jsou nalezeny průsečíky s čarami poměru F1 a F2 (s odpovídajícími frekvenčními indikátory).
Dále vyhledejte faktor akustické kvality podle vzorce Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, kde Fs je hodnota frekvence při maximálních odečtech milivoltmetru. Pak můžete najít faktor elektrické kvality:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Poté se vypočítá celkový faktor kvality reproduktoru:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Dalším krokem je vytvořit graf pro druhého mluvčího a provést stejné výpočty.
Jaké další parametry lze měřit
Co to je – faktor kvality reproduktorů, zjistili jsme. Tento ukazatel je obvykle stanoven při výběru nejvhodnějšího provedení, návrhu akustických systémů. Aby však reproduktory následně přenášely zvuk nejvyšší kvality, musí být v tomto případě provedeny výpočty podle některých dalších ukazatelů.
Při výběru akustického provedení se vždy berou v úvahu tzv. Thiel-Small parametry. Jednou z těchto charakteristik je právě kvalitativní faktor, označovaný, jak jsme zjistili, Qts. Při volbě akustického designu také použijte takové indikátory vozidla jako:
- rezonanční frekvence Fs;
- Pružnost zavěšení reproduktoru Vas.
Kromě tří hlavních charakteristik mohou specialisté při výpočtu návrhu akustických systémů použít parametry jako:
- plocha a průměr difuzoru;
- indukčnost;
- sensitivity;
- impedance;
- špičkový výkon;
- hmotnost mobilního systému;
- výkon motoru;
- mechanický odpor;
- relativní tvrdost atd.
Předpokládá se, že většina ztyto charakteristiky lze snadno měřit doma pomocí nepříliš sofistikovaných měřicích přístrojů.
Rezonanční frekvence
Reproduktor, jak jsme zjistili, je oscilační systém. Jeho difuzor, který je ponechán sám sobě, osciluje s určitou frekvencí, když je mu vystaven. To znamená, že se chová v podstatě stejně jako struna po drhnutí nebo například zvonek po úderu.
Předpokládá se, že rezonanční frekvence může být:
- pro hlavy subwooferu neinstalované ve skříni - 20-50 Hz;
- Mitbassové reproduktory – 50-120Hz;
- výškové reproduktory – 1000-2000 Hz;
- střední rozsah difuzoru - 100-200 Hz;
- dome – 400–800 Hz.
Rezonanční kmitočet reproduktoru můžete měřit například tak, že jím budete prohánět signál generátoru zvuku (zapojením odporu do série s reproduktorem) nebo jakoukoli jinou podobnou metodou. Tento indikátor je určen špičkovou impedancí zařízení.
Vas skóre
Tento parametr pro reproduktory lze měřit dvěma způsoby:
- přídavná hmota;
- další objem.
V prvním případě se měření provádějí pomocí nějakého druhu závaží (10 gramů na palec průměru difuzoru). Může se jednat například o závaží z lékárenských vah nebo staré mince, jejichž nominální hodnota odpovídá jejich váze. Difuzér je zatížen takovými předměty a je měřena jeho frekvence. Dáleproveďte potřebné výpočty pomocí vzorců.
Při použití metody dodatečné hlasitosti je zvukový emitor hermeticky upevněn ve speciální měřicí krabici s magnetem vně. Dále se změří rezonanční frekvence a vypočtou se faktory elektrické a mechanické kvality reproduktoru a také celkový součet. Poté, s ohledem na získaná data, vzorec určí Vas.
Předpokládá se, že čím menší Vas, ceteris paribus, tím kompaktnější design lze pro reproduktor použít. Obvykle jsou malé hodnoty tohoto parametru při stejné rezonanční frekvenci výsledkem kombinace těžkého pohyblivého systému a tuhého zavěšení.
Metody pro měření dalších parametrů
Jak již bylo zmíněno, kromě tří hlavních charakteristik vozidla lze při návrhu akustických systémů využít i další indikátory. Například odpor vinutí hlavy proti stejnosměrnému proudu Re se měří při frekvenci blízké 0 Hz nebo jednoduše pomocí ohmmetru.
Plocha difuzoru Sd nebo, jak se také nazývá efektivní vyzařovací plocha, se při nízkých frekvencích shoduje s tou konstruktivní. Tento parametr lze nalézt pomocí jednoduchého vzorce Sd=nR2. V tomto případě se jako poloměr bere polovina vzdálenosti od středu pryžového závěsu podél šířky od jedné strany ke středu opačné. Důvodem je především skutečnost, že polovina šířky zavěšení je zároveň vyzařovací plochou.
Co potřebujete vědět
Při návrhu akustických systémů je velmi důležité správně změřit parametry vozidla, včetně faktoru kvality. Vyhnout sevelké chyby, musí být reproduktor před měřením „natažen“. Faktem je, že u zařízení tohoto typu, která jsou nová nebo nějakou dobu nepoužívaná, se parametry vozidla mohou výrazně lišit od ukazatelů používaných před zahájením výpočtů výbavy.
Reproduktory můžete před měřením "hníst" např. sinusovými signály, jen hudbou, bílým a růžovým šumem, testovacími disky. Přitom postup takové přípravy přístroje by měl podle odborníků trvat minimálně den.
Typy akustického designu
Nejpopulárnějšími typy reproduktorových boxů jsou v současnosti uzavřené boxy a bassreflexy. První typ designu je považován za nejjednodušší. Konstrukčně je uzavřený box box se 6 stěnami. Výhody takového designu jsou především kompaktnost, snadná montáž, dobré impulsní vlastnosti, rychlé a čisté basy. Za nevýhodu uzavřených boxů je považována nízká úroveň účinnosti. Toto provedení není vhodné pro vytváření vysokého akustického tlaku. Uzavřené boxy se obvykle používají k poslechu jazzu, rocku, klubové hudby.
Fázové měniče jsou poměrně složitým typem konstrukce. Obvykle jsou vyrobeny z plastu. Fázové měniče mají zároveň vysokou účinnost a umožňují také rychlé vychladnutí reproduktoru. Tento design lze také v případě potřeby snadno překonfigurovat.
Někdy otevřenéakustický design. V tomto případě není zadní stěna plochy vydávající zvuk difuzoru oddělena od přední. Nejčastěji je otevřená krabice krabice, která nemá zadní stěnu (nebo má v ní mnoho děr).
Provedení rohoviny pro hlavy se nejčastěji používá v kombinaci s jinými typy. V některých případech však mohou být takové návrhy 100% originální. Takové systémy se používají například pro reproduktory s nízkou kvalitou. Akustický design tohoto typu má mnoho výhod. Jeho hlavní výhodou je vysoká hlasitost. Mezi nevýhody tohoto provedení zároveň patří nemožnost získání jednotné frekvenční odezvy, nízká hlasitost zvuku atd.
Kvalita a design reproduktoru
Předpokládá se, že hlavy s Fs / Qts>50 by se měly používat v uzavřených pouzdrech, Fs / Qts>85 - s fázovými invertory, Fs / Qts>105 - s rezonátory pásmové propusti, Fs / Qts>30 - s obrazovkami.
Akustický design reproduktorů si můžete vybrat, jak již bylo zmíněno, a to jednoduše podle faktoru jejich kvality. Pro otevřené boxy se nejčastěji používají například hlavy s Qts> 1, 2. Optimální faktor kvality pro ně je 2, 4. Reproduktory s Qts<0, 8-1, 0 jsou určeny pro uzavřené boxy. V tomto případě je optimální ukazatel, jak jsme zjistili dříve, 0,5-0,6.
Faktor kvality reproduktorů pro fázový měnič by měl být: Qts<0, 6. Optimum v tomto případě bude 0,4. Zařízení s Qts<0.4 jsou vhodná pronáustky.
Jak změnit faktor kvality, snížit nebo zvýšit
Někdy, aby zařízení pro přenos zvuku fungovalo lépe, je třeba tento parametr zvýšit nebo snížit. Dost často se například mistři zajímají o to, jak snížit faktor kvality reproduktoru. Tento úkol může být ve skutečnosti velmi obtížný. Aby se snížil kvalitativní faktor reproduktoru, je obvykle nutné radikálně změnit jeho motor. A to je samozřejmě poměrně komplikovaný postup a ve většině případů nepříliš opodstatněný.
Někteří odborníci si všímají skutečnosti, že faktor kvality reproduktorů můžete snížit přilepením magnetu. V tomto případě se však jeho indikátor nezmění o více než 5-10%. Tato metoda je navíc vhodná pouze tehdy, když je vlastní magnet reproduktoru velmi slabý.
Odpovědí na otázku, jak snížit faktor kvality reproduktoru, mohou být i jiné technologie. To lze provést například takto:
- pomocí rezonátorů;
- impregnace difuzéru;
- řezání sektorů, například podle Ephrussiho metody.
Odpověď na otázku, jak zvýšit faktor kvality reproduktoru, je celkem jednoduchá. K tomu, jak jsme již zjistili výše, obvykle stačí zvýšit hmotnost pohybu zařízení.
