Svaki zvučnik, u stvari, je oscilatorni sistem. Na osnovu toga se rade gotovo svi proračuni parametara takvih emitera zvuka. Jedna od najvažnijih karakteristika modernih zvučnika je faktor kvaliteta. Ovaj parametar označava, prije svega, kvalitet uređaja ove vrste.
Kakva karakteristika
Dakle, faktor kvaliteta zvučnika - koji je to pokazatelj? Fokusirajući se na ovu karakteristiku, može se prije svega odrediti kako se prigušuju oscilatorna kretanja emitera zvuka. Vjeruje se da ovaj indikator ne bi trebao biti prevelik za glave.
Ako je faktor kvaliteta zvučnika visok i jednak, na primjer, 2 ili 3, tada će se vibracije u njemu nastaviti i nakon što sila koja ih je uzrokovala nestane. To će, naravno, dovesti do smanjenja kvalitete zvuka. Dosadni efekti buke će se početi pojavljivati u zvučniku.
Kada je faktor kvaliteta nizak (manji od 1), oscilacije u uređaju opadaju vrlo brzo. Odnosno, membrana u dinamici nakonoštar udar gotovo odmah dolazi u stabilno stanje. Kao rezultat, uređaj proizvodi čišći i ugodniji zvuk. Shodno tome, stručnjaci rijetko razmišljaju o tome kako povećati faktor kvalitete govornika. Uglavnom, prilikom projektovanja akustičkih sistema, majstori pokušavaju da ovu cifru smanje.
Tačna definicija
Faktor kvaliteta zvučnika - šta je to, saznali smo generalno. Tačnije, ova karakteristika je parametar koji pokazuje koliko puta rezerve energije u razmatranom oscilatornom sistemu premašuju njegove gubitke kada se faza promijeni za 1 radijan. Ovako se faktor kvaliteta može definirati u terminima fizike.
Gdje su energetske rezerve koncentrisane u dinamici
Kada se na glavu primeni jak sinusoidni signal, rezerve energije će biti koncentrisane prvenstveno u rastegnutim oprugama, sa prigušenim oscilacijama koje teže da vrate DIV u centralni položaj. DIV u modernim zvučnicima može imati različite težine. Shodno tome, opruge u dizajnu emitera zvuka koriste se s nejednakom krutošću. Odnosno, što je zvučnik teži, ima više energetskih rezervi.
Gubitak snage zvučnika
Uređaji ovog tipa su dizajnirani prvenstveno da emituju zvuk koji percipira ljudsko uho. Prenos takvih vibracija u okolinu je gubitak energije zvučnika. Međutim, efikasnost modernih zvučnika je obično vrlo niska. Stoga prijenos zvuka čini samo mali dio potrošnje uređaja.energije. Obično se manje od 1% svih gubitaka događa na ovaj način.
Trošak zvučnih vibracija u dinamici je najvažniji pokazatelj. Uostalom, takvi uređaji su dizajnirani i proizvedeni za prijenos zvuka. Ali ipak, mnogo više gubitaka u takvoj opremi su čisto mehanički. Mnogo energije u takvim uređajima se troši na trenje:
- u suspenzijama;
- u magnetnom procjepu;
- o zraku, itd.
Najveća potrošnja energije zvučnika je u njihovom motoru. Moderni uređaji ovog tipa rade na principu malih generatora koji stvaraju prilično veliki otpor.
Odnos zaliha i gubitaka
Dakle, zvučnik sa dovoljno jakim oprugama i velikim pomakom će akumulirati mnogo energije. Shodno tome, njegova količina u uređaju značajno će premašiti gubitke. Takav zvučnik se može smatrati visokokvalitetnim. Oscilacije u njemu će polako opadati. U laganom uređaju s ne posebno snažnim oprugama akumulira se manje energije. Shodno tome, indikator omjera između raspoložive i potrošene energije u njemu bit će mali. Takav zvučnik se smatra nekvalitetnijim i, shodno tome, boljim.
Električne i mehaničke performanse
Faktor kvaliteta zvučnika može se izračunati na nekoliko načina. U nekim slučajevima, prilikom određivanja ovog parametra, uzimaju se u obzir samo gubici zvuka, kao i gubici trenja. Koristećiod takve metode izračunavanja, dobija se mehanički broj zasluga.
Ponekad se u proračunima uzimaju u obzir samo brzine protoka za otpor motora zvučnika. Ovaj faktor kvaliteta naziva se električni. Ovaj indikator u dinamici obično ima male vrijednosti. U svakom slučaju, mehanički faktor kvaliteta u emiterima zvuka je uvijek veći od električnog. Obično takav indikator u dinamici ima vrijednost veću od jedan.
Notacija
Prilikom projektovanja akustičkih sistema i izvođenja raznih vrsta proračuna koriste se sledeće oznake:
- Qts - puni faktor kvaliteta.
- Qms - mehanički faktor kvaliteta zvučnika.
-
Qes - električni.
U svakom slučaju, faktor kvaliteta zvučnika u formulama je uvijek označen kao Q.
O čemu indikator može zavisiti
Moderni zvučnici se smatraju najkvalitetnijim ako imaju ukupni faktor kvaliteta (električni i mehanički gubitak) od približno 0,7 ili manje. Međutim, ova vrijednost bi trebala karakterizirati zvučnik, uzimajući u obzir, između ostalog, njegov akustički dizajn. Treba imati na umu da ovo drugo uvijek podiže neto faktor kvaliteta uređaja.
Na primjer, vrlo često je akustični dizajn zvučnika zatvorena kutija. U ovom slučaju, elastičnost zraka u zatvorenom prostoru dodaje se elastičnosti opruge. Odnosno, u ovako dizajniranoj dinamici biće više energetskih rezervi. Faktor kvaliteta će se povećati ikada koristite fazni pretvarač, sirenu, itd.
Stoga, akustični dizajn uvijek treba uzeti u obzir pri odabiru zvučnika. Čisti faktor kvaliteta kupljenog uređaja bi u svakom slučaju trebao biti jednak ili manji od 0,7. Ovo će vam omogućiti da kreirate sistem zvučnika sa zvukom visokog kvaliteta.
Vjeruje se, na primjer, da bi faktor kvaliteta zvučnika za zatvorenu kutiju trebao biti otprilike 0,5-0,6. Ovo zahtijeva još niže brojke jer može jako teško pokrenuti zvučnike.
Šta utiče na faktor kvaliteta zvučnika
Utječe na Q u akustičnim sistemima prvenstveno na frekvencijski odziv i na impulsni odziv zvučnika. Odnosno, ovaj indikator u velikoj mjeri određuje karakteristike zvuka zvučnika. Uz faktor kvalitete od 0,5, na primjer, može se postići najbolji impulsni odziv. S indikatorom od 0,707, dobiva se ravnomjeran frekvencijski odziv. Također na:
- Q faktor 0, 5-0, 6 zvučnika proizvode audiofilski bas;
- indikatori 0, 85-0, 9 bas postaje elastičan i reljefno;
- faktora kvaliteta 1, 0, u rezu se pojavljuje “grba” sa amplitudom od 1,5 dB, koju ljudsko uho percipira kao grizući zvuk.
Kako se Q dalje povećava, "grba" u zvuku raste i iz zvučnika počinju da emituju karakteristični zvukovi zujanja.
Teorija i praksa
Na šta, dakle, utiče faktor kvaliteta zvučnikarazumljivo. Kako smo saznali, kada se koristi akustični dizajn, ovaj pokazatelj bi trebao biti prilično nizak. Ovako to funkcionira u teoriji. Međutim, u praksi su zvučnici lošeg kvaliteta, nažalost, prilično rijetki. Čak, na primjer, kada se koristi fazni pretvarač, za koji je, kako smo saznali, potreban indikator od 0,5-0,6, često se koriste glave sa indikatorom iznad jednog.
Svaki uređaj koji emituje zvuk ima svoju rezonantnu frekvenciju. I kroz njega membrane, nakon oštrih signala, dolaze u stanje ravnoteže. U mnogim slučajevima, uz visok faktor kvalitete, zvučnik neće ni produžiti niti završiti sviranje bilo koje note. Kada vanjski utjecaj prestane, jednostavno će početi neugodno zujati. Ovako se ponašaju, na primjer, jeftini kompjuterski zvučnici na određenoj frekvenciji.
Faktor niske kvalitete zvučnika je najčešće vrlo dobar za sistem zvučnika. Međutim, u naše vrijeme, nažalost, čak i relativno skupi uređaji za prijenos zvuka mogu biti prilično kvalitetni. Na primjer, u opremi koja se prodaje u trgovini po cijeni od oko 5-6 hiljada rubalja, emiteri zvuka često su potpuno neprikladni za ovaj pokazatelj. Obično imaju previsoko.
Uz sve ovo, skupi zvučnici sa visokim faktorom kvaliteta često proizvode prilično kvalitetan zvuk. Poenta je prije svega u činjenici da takvi uređaji obično imaju i prilično nisku rezonantnu frekvenciju. Pod ovim uslovima, buka se ne percipira posebno dobro.akustički istreniranog ljudskog uha, ne kao dosadne "smetnje", već jednostavno kao vrlo moćan zvuk. Takva "prljavština" postaje posebno neprimjetna kada se sluša jednostavna muzika, na primjer, moderna pop muzika. Odnosno, zujanje u ovom slučaju prolazi kroz "tačnu" frekvenciju.
O čemu još zavisi
Dizajn tako ima veliki uticaj na faktor kvaliteta zvučnika. Također, ovaj indikator za takvu opremu ovisi o:
- Snaga njegovog motora. Što je ova karakteristika veća, to je niži faktor kvaliteta glave.
- Mase kretanja. S povećanjem ovog indikatora, napori motora u uređaju za prijenos zvuka postaju manje primjetni. Gubici zbog trenja se povećavaju kao rezultat. Kao rezultat svega ovoga povećava se faktor kvaliteta uređaja.
- Prečnik žice. U slučaju da žice u zvučniku daju veliki otpor, električni faktor kvalitete uređaja će se povećati. Zaista, u ovom slučaju, opterećenje zvučnika, koji je svojevrsni generator, opada.
Kako izmjeriti faktor kvaliteta: formule
U kući, ovo podešavanje zvučnika se često izračunava pomoću jednostavnog AC milivoltmetra. Također, za ovu proceduru pripremljena je ploča i otpornik od 1000 Ohma za stabilizaciju struje kroz zvučnik. Osim toga, kada koristite ovu tehniku, trebat će vam softverski generator iz računala i pojačalo snage (za dovod signala do zvučnika). Procedura za mjerenje faktora kvalitete korištenjem takve opreme provodi se na sljedeći način:
- zvučnik je okačen u slobodnom stanju, na primjer, na nekom užetu;
- prikupljanje šeme.
Prije sastavljanja kola, gradi se graf, gdje je napon u milivoltima (100, 200, 300) iscrtan duž y-ose. U isto vrijeme, frekvencija je označena na x (10, 20, 30 … 140, itd.). Zatim sklapaju kolo u kojem se signal iz pojačala dovodi do otpornika, a zatim ide do zvučnika.
Sljedeći korak:
- uključite milivoltmetar u kolo u tačkama a i c i postavite napon na 10-20 V na frekvenciji od 500-1000 herca;
- priključite voltmetar na tačke u i c, podešavanjem generatora pronađite frekvenciju na kojoj su vrijednosti volta maksimalne (Fs);
- promijenite frekvenciju prema gore u odnosu na Fs i pronađite tačke gdje su očitanja voltmetra mnogo manja od Fs i konstantna (Um).
Mjereći napon na određenoj frekvenciji zvučnika, napravite odgovarajući grafikon. Sljedeći korak je pronaći prosječnu vrijednost između minimalnog i maksimalnog napona. U ovom slučaju se koristi formula U1/2=√UmaxUmin. Rezultirajuća vrijednost u obliku vodoravne linije prenosi se na grafik i nalaze se točke sjecišta sa linijama omjera F1 i F2 (sa odgovarajućim indikatorima frekvencije).
Dalje, pronađite faktor kvaliteta zvuka po formuli Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, gdje je Fs vrijednost frekvencije pri maksimalnim očitanjima milivoltmetra. Tada možete pronaći faktor kvaliteta električne energije:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Nakon toga se izračunava ukupni faktor kvaliteta zvučnika:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Sljedeći korak je da napravite grafikon za drugog zvučnika i napravite iste proračune.
Koji drugi parametri se mogu izmjeriti
Šta je to - faktor kvaliteta zvučnika, saznali smo. Ovaj indikator se obično određuje prilikom odabira najprikladnijeg dizajna, projektovanja akustičkih sistema. Međutim, da bi zvučnici naknadno emitovali što kvalitetniji zvuk, kalkulacije u ovom slučaju moraju biti napravljene prema nekim drugim pokazateljima.
Prilikom odabira akustičnog dizajna uvijek se uzimaju u obzir takozvani Thiel-Small parametri. Jedna od ovih karakteristika je upravo faktor kvaliteta, označen, kako smo saznali, Qts. Takođe, pri odabiru akustičnog dizajna, takvi pokazatelji vozila kao što su:
- rezonantna frekvencija Fs;
- Vas opružnost ovjesa zvučnika.
Pored tri glavne karakteristike, prilikom proračuna dizajna akustičkih sistema, stručnjaci mogu koristiti parametre kao što su:
- površina i prečnik difuzora;
- induktivnost;
- osjetljivost;
- impedansa;
- vršna snaga;
- masa mobilnog sistema;
- snaga motora;
- mehanička otpornost;
- relativna tvrdoća, itd.
Vjeruje se da je većinaove karakteristike se mogu lako izmjeriti kod kuće sa ne posebno sofisticiranim mjernim instrumentima.
Rezonantna frekvencija
Zvučnik je, kako smo saznali, oscilatorni sistem. Prepušten sam sebi, njegov difuzor oscilira određenom frekvencijom kada mu je izložen. Odnosno, ponaša se na isti način kao žica nakon trzanja ili, na primjer, zvono nakon udarca.
Vjeruje se da rezonantna frekvencija može biti:
- za glave subwoofera koje nisu instalirane u kućištu - 20-50 Hz;
- Mitbass zvučnici - 50-120Hz;
- visokotonci - 1000-2000 Hz;
- difuzor srednji opseg - 100-200 Hz;
- kupola - 400-800 Hz.
Možete izmjeriti rezonantnu frekvenciju zvučnika, na primjer, provođenjem signala generatora zvuka kroz njega (povezujući otpornik u seriju s njim) ili bilo kojim drugim sličnim metodama. Ovaj indikator je određen vršnom impedancijom uređaja.
Vas rezultat
Ovaj parametar za zvučnike može se izmjeriti na dva načina:
- dodatna masa;
- dodatni volumen.
U prvom slučaju, mjerenja se vrše upotrebom neke vrste utega (10 grama po inču prečnika difuzora). To mogu biti, na primjer, utezi s ljekarničke vage ili stari novčići, čiji apoen odgovara njihovoj težini. Difuzor je opterećen takvim objektima i mjeri se njegova frekvencija. Daljenapravite potrebne proračune koristeći formule.
Kada se koristi metoda dodatne jačine zvuka, emiter zvuka je hermetički fiksiran u posebnoj mjernoj kutiji sa magnetom izvana. Zatim se mjeri rezonantna frekvencija i izračunavaju se električni i mehanički faktori kvaliteta zvučnika, kao i ukupni. Zatim, uzimajući u obzir dobijene podatke, formula određuje Vas.
Vjeruje se da što je manji Vas, ceteris paribus, to je kompaktniji dizajn moguće koristiti za zvučnik. Obično su male vrijednosti ovog parametra na istoj rezonantnoj frekvenciji rezultat kombinacije teškog pokretnog sistema i krutog ovjesa.
Metode za mjerenje dodatnih parametara
Kao što je već pomenuto, pored tri glavne karakteristike vozila, u dizajnu akustičnih sistema mogu se koristiti i drugi indikatori. Na primjer, otpor namotaja glave prema istosmjernoj struji Re mjeri se na frekvenciji blizu 0 Hz ili jednostavno pomoću ohmmetra.
Oblast difuzora Sd ili, kako se još naziva efektivna površina zračenja, poklapa se sa konstruktivnom na niskim frekvencijama. Ovaj parametar se nalazi pomoću jednostavne formule Sd=nR2. U ovom slučaju se za polumjer uzima polovina udaljenosti od sredine gumene suspenzije duž širine od jedne do sredine suprotne strane. Ovo je prvenstveno zbog činjenice da je polovina širine ovjesa također zračeća površina.
Šta trebate znati
Ispravno mjerenje parametara vozila, uključujući faktor kvaliteta, prilikom projektovanja akustičnih sistema je veoma važno. Izbjećivelike greške, zvučnik se mora „rastegnuti“prije mjerenja. Činjenica je da za uređaje ove vrste koji su novi ili nisu korišteni neko vrijeme, parametri vozila mogu se značajno razlikovati od indikatora koji su korišteni prije početka proračuna opreme.
Možete "gnječiti" zvučnike prije mjerenja, na primjer, sa sinusoidnim signalima, samo muzikom, bijelim i ružičastim šumom, test diskovima. Istovremeno, procedura za takvu pripremu uređaja bi, prema mišljenju stručnjaka, trebala trajati najmanje jedan dan.
Vrste akustičnog dizajna
Trenutno najpopularniji tipovi zvučnika su zatvorene kutije i bas refleksi. Prvi tip dizajna smatra se najjednostavnijim. Konstruktivno, zatvorena kutija je kutija od 6 zidova. Prednosti ovakvog dizajna su, prije svega, kompaktnost, lakoća montaže, dobre impulzivne karakteristike, brz i jasan bas. Nedostatak zatvorenih kutija se smatra niskim stepenom efikasnosti. Ovaj dizajn nije pogodan za stvaranje visokog zvučnog pritiska. Zatvorene kutije se obično koriste za slušanje jazz, rock, klupske muzike.
Fazni pretvarači su prilično složen tip dizajna. Obično su napravljeni od plastike. Istovremeno, fazni pretvarači imaju visoku efikasnost i omogućavaju da se zvučnik brzo ohladi. Također, ovaj dizajn se može lako rekonfigurirati ako je potrebno.
Ponekad otvorenakustični dizajn. U ovom slučaju, stražnji zid površine koja emituje zvuk difuzora nije odvojen od prednje. Najčešće je otvorena kutija kutija koja nema stražnji zid (ili ima mnogo rupa u sebi).
Dizajn roga za glave najčešće se koristi u kombinaciji sa drugim tipovima. Međutim, u nekim slučajevima takvi dizajni mogu biti 100% originalni. Takvi sistemi se koriste, na primjer, za zvučnike niske Q. Akustični dizajn ovog tipa ima puno prednosti. Njegova glavna prednost je velika zapremina. Istovremeno, nedostaci ovog dizajna uključuju nemogućnost dobijanja ujednačenog frekvencijskog odziva, slabu jačinu zvuka, itd.
Kvalitet i dizajn zvučnika
Vjeruje se da se glave sa Fs / Qts>50 trebaju koristiti u zatvorenim kućištima, Fs / Qts>85 - sa faznim pretvaračima, Fs / Qts>105 - sa pojasnim rezonatorima, Fs / Qts>50 - sa otvorenim ekranima i30.
Možete odabrati akustični dizajn za zvučnike, kao što je već spomenuto, i jednostavno prema njihovom faktoru kvalitete. Na primjer, glave sa Qts> 1, 2 najčešće se koriste za otvorene kutije. Optimalni faktor kvaliteta za njih je 2, 4. Zvučnici sa Qts<0, 8-1, 0 su dizajnirani za zatvorene kutije. U ovom slučaju, optimalni indikator, kako smo ranije saznali, je 0,5-0,6.
Faktor kvaliteta zvučnika za fazni pretvarač treba da bude: Qts<0, 6. Optimum u ovom slučaju će biti 0,4. Uređaji sa Qts<0.4 su pogodni zanastavci za usta.
Kako promijeniti faktor kvaliteta, smanjiti ili povećati
Ponekad, da bi oprema za prenos zvuka radila bolje, ovaj parametar treba povećati ili smanjiti. Često se majstori, na primjer, zanimaju kako smanjiti faktor kvalitete zvučnika. Ovaj zadatak zapravo može biti veoma težak. Da bi se smanjio faktor kvalitete zvučnika, obično je potrebno radikalno promijeniti njegov motor. A ovo je, naravno, prilično komplikovana procedura i u većini slučajeva nije baš opravdana.
Neki stručnjaci primjećuju činjenicu da možete smanjiti faktor kvalitete zvučnika lijepljenjem magneta. Međutim, u ovom slučaju, njegov indikator će se promijeniti za najviše 5-10%. Osim toga, ova metoda je prikladna samo kada je vlastiti magnet zvučnika vrlo slab.
Takođe, odgovor na pitanje kako smanjiti faktor kvaliteta zvučnika, možda postoje i druge tehnologije. Na primjer, to se može učiniti na sljedeći način:
- koristeći rezonatore;
- impregnacija difuzora;
- sečni sektori, na primjer, prema Ephrussi metodi.
Odgovor na pitanje kako povećati faktor kvaliteta zvučnika je prilično jednostavan. Da biste to učinili, kao što smo već saznali gore, obično je potrebno samo povećati masu kretanja uređaja.
