Enhver høyttaler er faktisk et oscillerende system. Basert på dette gjøres nesten alle beregninger av parametrene til slike lydutsendere. En av de viktigste egenskapene til moderne høyttalere er kvalitetsfaktoren. Denne parameteren indikerer først og fremst kvaliteten på enheter av denne varianten.
For en funksjon
Så, kvalitetsfaktoren til høyttaleren - hva er denne indikatoren? Med fokus på denne karakteristikken kan man først og fremst bestemme hvordan de oscillerende bevegelsene til lydemittere blir dempet. Det antas at denne indikatoren ikke bør være for stor for hodene.
Hvis kvalitetsfaktoren til høyttaleren er høy og lik, for eksempel 2 eller 3, vil vibrasjonene i den fortsette selv etter at kraften som forårsaket dem forsvinner. Dette vil selvfølgelig føre til en reduksjon i lydkvaliteten. Irriterende støyeffekter vil begynne å vises i høyttaleren.
Når kvalitetsfaktoren er lav (mindre enn 1), forfaller svingningene i enheten veldig raskt. Det vil si membranen i dynamikk etterskarp innvirkning kommer nesten umiddelbart til en stabil tilstand. Som et resultat produserer enheten en renere og mer behagelig lyd. Følgelig tenker eksperter sjelden på hvordan de kan øke kvalitetsfaktoren til høyttaleren. I utgangspunktet, når de designer akustiske systemer, prøver mestere å gjøre dette tallet lavere.
Eksakt definisjon
Kvalitetsfaktoren til høyttaleren - hva det er, fant vi ut i generelle termer. Mer presist er denne karakteristikken en parameter som indikerer hvor mange ganger energireservene i det betraktede oscillerende systemet overstiger tapene når fasen endres med 1 radian. Slik kan kvalitetsfaktoren defineres i form av fysikk.
Hvor energireservene er konsentrert i dynamikk
Når et sterkt sinusformet signal påføres hodet, vil energireservene primært konsentreres i de strakte fjærene, med dempede svingninger som har en tendens til å returnere DIV til sentral posisjon. DIV i moderne høyttalere kan ha forskjellig vekt. Følgelig brukes fjærene i utformingen av lydgiveren med ulik stivhet. Det vil si at jo tyngre høyttaleren er, jo flere energireserver har den.
Tap høyttalerstrøm
Enheter av denne typen er først og fremst designet for å avgi lyd som oppfattes av det menneskelige øret. Overføringen av slike vibrasjoner til miljøet er energitapet til høyttaleren. Effektiviteten til moderne høyttalere er imidlertid vanligvis svært lav. Derfor utgjør lydoverføring kun en liten del av forbruket til enheten.energi. Vanligvis skjer mindre enn 1 % av alle tap på denne måten.
Kostnaden for lydvibrasjoner i dynamikk er den viktigste indikatoren. Tross alt er det for overføring av lyd at slike enheter er designet og produsert. Men fortsatt er mye mer tap i slikt utstyr rent mekanisk. Mye energi i slike enheter brukes på friksjon:
- i suspensjoner;
- i det magnetiske gapet;
- om luft osv.
Det største strømforbruket til høyttalere ligger i motoren deres. Moderne enheter av denne typen fungerer etter prinsippet om små generatorer som skaper ganske mye motstand.
Aksje i forhold til tap
Dermed vil en høyttaler med tilstrekkelig sterke fjærer og tung forskyvning akkumulere mye energi. Følgelig vil mengden i enheten betydelig overstige tapene. En slik høyttaler kan betraktes som høy kvalitet. Svingningene i den vil forfalle sakte. I en lett enhet med ikke spesielt kraftige fjærer samles det mindre energi. Følgelig vil indikatoren for forholdet mellom tilgjengelig og forbrukt energi i den være liten. En slik høyttaler anses som lav kvalitet og følgelig av bedre kvalitet.
Elektrisk og mekanisk ytelse
Kvalitetsfaktoren til høyttalerne kan beregnes på flere måter. I noen tilfeller, når denne parameteren bestemmes, tas det kun hensyn til lydtap, samt friksjonstap. Ved hjelp avav en slik beregningsmetode oppnås en mekanisk verdi.
Noen ganger er det bare strømningshastighetene for motstanden til høyttalermotoren som tas med i beregningene. Denne kvalitetsfaktoren kalles elektrisk. Denne indikatoren i dynamikken har vanligvis små verdier. I alle fall overstiger den mekaniske kvalitetsfaktoren i lydgivere alltid den elektriske. Vanligvis har en slik indikator i dynamikken en verdi større enn én.
Notasjon
Når du designer akustiske systemer og utfører ulike typer beregninger, brukes følgende betegnelser:
- Qts - full kvalitetsfaktor.
- Qms - mekanisk kvalitetsfaktor for høyttaleren.
-
Qes - elektrisk.
I alle fall er kvalitetsfaktoren til høyttalerne i formlene alltid angitt som Q.
Hva indikatoren kan avhenge av
Moderne høyttalere anses å ha den beste kvaliteten hvis de har en samlet kvalitetsfaktor (elektrisk og mekanisk tap) på omtrent 0,7 eller mindre. Denne verdien bør imidlertid prege høyttaleren, blant annet tatt i betraktning dens akustiske design. Det bør huskes at sistnevnte alltid øker nettokvalitetsfaktoren til enheten.
For eksempel er den akustiske utformingen av en høyttaler ganske ofte en lukket boks. I dette tilfellet legges elastisiteten til luften i det lukkede rommet til fjærens elastisitet. Det vil si at det blir flere energireserver i dynamikk utformet på denne måten. Kvalitetsfaktoren vil øke ogved bruk av faseomformer, horn osv.
Derfor bør akustisk design alltid tas i betraktning når du velger høyttaler. Den rene kvalitetsfaktoren til den kjøpte enheten bør uansett være lik eller lavere enn 0,7. Dette vil tillate deg å lage et høyttalersystem med lyd av høy kvalitet.
Det antas for eksempel at kvalitetsfaktoren til en høyttaler for en lukket boks bør være omtrent 0,5-0,6. Dette krever enda lavere tall da det kan drive høyttalerne veldig hardt.
Hva påvirker kvalitetsfaktoren til høyttaleren
Påvirker Q i akustiske systemer først og fremst på frekvensresponsen og på impulsresponsen til høyttalerne. Det vil si at denne indikatoren i stor grad bestemmer egenskapene til lyden til høyttalerne. Med en kvalitetsfaktor på 0,5 kan for eksempel den beste impulsresponsen oppnås. Med en indikator på 0,707 oppnås en jevn frekvensrespons. Også på:
- Q-faktor 0, 5-0, 6 høyttalere produserer lydfil bass;
- indikatorer 0, 85-0, 9 bass blir elastisk og preget;
- med en kvalitetsfaktor på 1, 0, en "pukkel" med en amplitude på 1,5 dB vises i kuttet, oppfattet av det menneskelige øret som en bitende lyd.
Når Q-en øker ytterligere, vokser "pukkelen" i lyden og karakteristiske summende lyder begynner å komme fra høyttalerne.
Teori og praksis
Hva påvirker kvalitetsfaktoren til høyttaleren, altsåforståelig nok. Som vi fant ut, når du bruker akustisk design, bør denne indikatoren være ganske lav. Slik fungerer det i teorien. Men i praksis er høyttalere av lav kvalitet, dessverre, ganske sjeldne. Selv for eksempel når man bruker en faseomformer, som, som vi fant ut, krever en indikator på 0,5-0,6, brukes ofte hoder med en indikator over én.
Enhver lydavgivende enhet har sin egen resonansfrekvens. Og det er gjennom den at membranene, etter skarpe signaler, kommer til en likevektstilstand. I mange tilfeller, med en høy kvalitetsfaktor, vil høyttaleren ikke engang forlenge eller fullføre å spille noen noter. Når den ytre påvirkningen stopper, vil den rett og slett begynne å surre ubehagelig. Slik oppfører seg for eksempel billige datamaskinhøyttalere ved en viss frekvens.
Den lave kvalitetsfaktoren til høyttalerne er som oftest veldig bra for høyttalersystemet. Men i vår tid kan dessverre selv relativt dyre lydoverføringsenheter være av ganske høy kvalitet. For eksempel, i utstyr som selges i en butikk til en pris på rundt 5-6 tusen rubler, er lydutsendere ofte helt uegnet for denne indikatoren. De har vanligvis det for høyt.
Med alt dette produserer dyre høyttalere med høy kvalitetsfaktor ofte en ganske høykvalitets lyd. Poenget her ligger først og fremst i at slike enheter vanligvis også har en ganske lav resonansfrekvens. Under denne tilstanden oppfattes ikke støy spesielt godt.akustisk trent menneskeøre, ikke som irriterende «interferens», men rett og slett som en veldig kraftig lyd. Slik "skitt" blir spesielt umerkelig når du lytter til enkel musikk, for eksempel moderne popmusikk. Det vil si at summingen i dette tilfellet går gjennom "riktig" frekvens.
Hva annet avhenger av
Design har dermed stor innflytelse på kvalitetsfaktoren til høyttaleren. Denne indikatoren for slikt utstyr avhenger også av:
- Kraften til motoren hans. Jo høyere denne karakteristikken er, desto lavere kvalitetsfaktor på hodet.
- masser av bevegelse. Med en økning i denne indikatoren blir innsatsen til motoren i lydoverføringsenheten mindre merkbar. Friksjonstapene øker som et resultat. Som et resultat av alt dette øker kvalitetsfaktoren til enheten.
- Tråddiameter. I tilfelle ledningene i høyttaleren gir stor motstand, vil den elektriske kvalitetsfaktoren til enheten øke. I dette tilfellet synker belastningen på høyttaleren, som er en slags generator.
Hvordan måle kvalitetsfaktoren: formler
I hjemmet beregnes denne høyttalerinnstillingen ofte ved hjelp av et enkelt AC-millivoltmeter. Også for denne prosedyren er et brett og en 1000 Ohm motstand forberedt for å stabilisere strømmen gjennom høyttaleren. I tillegg, når du bruker denne teknikken, trenger du en programvaregenerator fra en datamaskin og en effektforsterker (for å levere et signal til høyttaleren). Prosedyren for å måle kvalitetsfaktoren ved bruk av slikt utstyr utføres som følger:
- høyttaleren er hengt opp i fri tilstand, for eksempel på et tau;
- samler opplegget.
Før kretsen settes sammen bygges det en graf, der spenningen i millivolt (100, 200, 300) plottes langs y-aksen. Samtidig er frekvensen indikert på x (10, 20, 30 … 140 osv.). Deretter setter de sammen en krets der signalet fra forsterkeren mates til motstanden, og deretter går til høyttaleren.
Neste trinn:
- inkluder et millivoltmeter i kretsen ved punktene a og c og still inn spenningen til 10-20 V ved en frekvens på 500-1000 hertz;
- koble et voltmeter til punktene i og c, ved å justere generatoren, finn frekvensen der voltverdiene bare maksim alt (Fs);
- endre frekvensen opp i forhold til Fs og finn punkter der voltmeteravlesningene er mye mindre enn Fs og konstant (Um).
Mål spenningen ved en viss frekvens til høyttaleren, bygg den tilsvarende grafen. Neste trinn er å finne gjennomsnittsverdien mellom minimumsspenningen og maksimumsspenningen. I dette tilfellet brukes formelen U1/2=√UmaxUmin. Den resulterende verdien i form av en horisontal linje overføres til grafen og skjæringspunktene med linjene i forholdet F1 og F2 (med tilsvarende frekvensindikatorer) blir funnet
Finn deretter den akustiske kvalitetsfaktoren ved hjelp av formelen Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, der Fs er frekvensverdien ved maksimale millivoltmeteravlesninger. Da kan du finne den elektriske kvalitetsfaktoren:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Deretter beregnes den totale kvalitetsfaktoren til høyttaleren:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Neste trinn er å bygge en graf for den andre høyttaleren og gjøre de samme beregningene.
Hvilke andre parametere kan måles
Hva er det - kvalitetsfaktoren til høyttalerne, fant vi ut. Denne indikatoren bestemmes vanligvis når du velger den mest passende designen, utforming av akustiske systemer. Men for at høyttalerne senere skal kunne overføre den høyeste lydkvaliteten, må beregninger i dette tilfellet gjøres i henhold til noen andre indikatorer.
Ved valg av akustisk design, tas de såk alte Thiel-Small-parametrene alltid i betraktning. En av disse egenskapene er nettopp kvalitetsfaktoren, betegnet, som vi fant ut, Qts. I tillegg, når du velger akustisk design, er slike indikatorer for kjøretøyet:
- resonansfrekvens Fs;
- Vas-høyttalerfjæring fjæring.
I tillegg til de tre hovedkarakteristikkene, når de beregner utformingen av akustiske systemer, kan spesialister bruke slike parametere som:
- diffusorareal og diameter;
- induktans;
- sensitivity;
- impedance;
- toppkraft;
- masse av mobilsystemet;
- motorkraft;
- mekanisk motstand;
- relativ hardhet osv.
Det antas at de fleste avdisse egenskapene kan enkelt måles hjemme med ikke spesielt sofistikerte måleinstrumenter.
Resonansfrekvens
Høyttaleren, som vi fant ut, er et oscillerende system. Når diffusoren er overlatt til seg selv, svinger den med en viss frekvens når den utsettes for den. Det vil si at den oppfører seg omtrent på samme måte som en streng etter en plukking eller for eksempel en bjelle etter et slag.
Det antas at resonansfrekvensen kan være:
- for subwooferhoder som ikke er installert i kabinettet - 20-50 Hz;
- Mitbass-høyttalere - 50-120Hz;
- diskanthøyttalere - 1000–2000 Hz;
- diffuser mellomtone - 100–200 Hz;
- dome - 400–800 Hz.
Du kan måle resonansfrekvensen til en høyttaler, for eksempel ved å drive et lydgeneratorsignal gjennom den (ved å koble en motstand i serie med den) eller ved andre lignende metoder. Denne indikatoren bestemmes av toppimpedansen til enheten.
Vas score
Denne parameteren for høyttalere kan måles på to måter:
- ekstra masse;
- ytterligere volum.
I det første tilfellet gjøres målinger ved hjelp av en slags vekt (10 gram per tomme diffusordiameter). Det kan for eksempel være vekter fra apotekvekter eller gamle mynter, hvis pålydende tilsvarer vekten. Diffusoren er lastet med slike gjenstander og dens frekvens måles. Lengreforeta de nødvendige beregningene ved å bruke formlene.
Når du bruker metoden for ekstra volum, er lydgiveren hermetisk festet i en spesiell måleboks med en magnet på utsiden. Deretter måles resonansfrekvensen og de elektriske og mekaniske kvalitetsfaktorene til høyttaleren, samt totalen, beregnes. Deretter, med tanke på dataene som er oppnådd, bestemmer formelen Vas.
Det antas at jo mindre Vas, ceteris paribus, jo mer kompakt design kan brukes til høyttaleren. Vanligvis er små verdier av denne parameteren ved samme resonansfrekvens resultatet av en kombinasjon av et tungt bevegelig system og en stiv fjæring.
Metoder for måling av tilleggsparametere
Som allerede nevnt, i tillegg til de tre hovedegenskapene til kjøretøyet, kan andre indikatorer brukes i utformingen av akustiske systemer. For eksempel måles hodeviklingens motstand mot likestrøm Re ved en frekvens nær 0 Hz eller ganske enkelt ved å bruke et ohmmeter.
Diffusorområdet Sd eller, som det også kalles den effektive utstrålende overflaten, faller sammen med den konstruktive ved lave frekvenser. Denne parameteren er funnet ved å bruke den enkle formelen Sd=nR2. I dette tilfellet tas halve avstanden fra midten av gummiopphenget langs bredden fra den ene siden til midten av den motsatte som radius. Dette skyldes først og fremst at halve bredden av opphenget også er en utstrålende overflate.
Det du trenger å vite
Å måle kjøretøyets parametere, inkludert kvalitetsfaktoren, riktig ved utforming av akustiske systemer er svært viktig. Å unngåstore feil, må høyttaleren "strekkes" før målinger tas. Faktum er at for enheter av denne typen som er nye eller ikke har vært brukt på en stund, kan parametrene til kjøretøyet avvike betydelig fra indikatorene som ble brukt før start av utstyrsberegninger.
Du kan "elte" høyttalerne før målinger, for eksempel med sinusformede signaler, bare musikk, hvit og rosa støy, testdisker. Samtidig bør prosedyren for slik klargjøring av enheten, ifølge eksperter, i minst en dag.
Typer akustisk design
De mest populære typene høyttalerbokser for øyeblikket er lukkede bokser og bassreflekser. Den første typen design regnes som den enkleste. Strukturelt sett er en lukket boks en boks med 6 vegger. Fordelene med et slikt design er først og fremst kompakthet, enkel montering, gode impulsive egenskaper, rask og klar bass. Ulempen med lukkede bokser anses å være lav effektivitet. Denne utformingen er ikke egnet for å skape høyt lydtrykk. Lukkede bokser brukes vanligvis til å lytte til jazz, rock, klubbmusikk.
Fase-omformere er en ganske kompleks type design. De er vanligvis laget av plast. Samtidig har faseomformere høy effektivitet og lar også høyttaleren avkjøles raskt. Denne designen kan også enkelt rekonfigureres om nødvendig.
Noen ganger en åpenakustisk design. I dette tilfellet er den bakre veggen til diffusorens lydavgivende overflate ikke atskilt fra fronten. Oftest er en åpen boks en boks som ikke har bakvegg (eller har mange hull i).
Horndesign for hoder brukes oftest i kombinasjon med andre typer. Men i noen tilfeller kan slike design være 100% originale. Slike systemer brukes for eksempel til lav-Q-høyttalere. Akustisk design av denne typen har mange fordeler. Dens største fordel er det høye volumet. Samtidig inkluderer ulempene med denne utformingen umuligheten av å oppnå en jevn frekvensrespons, lavt lydvolum osv.
Høyttalerkvalitet og design
Det antas at hoder med Fs / Qts>50 bør brukes i lukkede tilfeller, Fs / Qts>85 - med faseomformere, Fs / Qts>105 - med båndpassresonatorer, Fs / Qts>30 - med åpne bokser s.
Du kan velge akustisk design for høyttalere, som allerede nevnt, og ganske enkelt etter kvalitetsfaktoren. For eksempel er hoder med Qts> 1, 2 oftest brukt for åpne bokser. Den optimale kvalitetsfaktoren for dem er 2, 4. Høyttalere med Qts<0, 8-1, 0 er designet for lukkede bokser. I dette tilfellet er den optimale indikatoren, som vi fant ut tidligere, 0,5-0,6.
Kvalitetsfaktoren til høyttalerne for en faseomformer bør være: Qts<0, 6. Det optimale i dette tilfellet vil være 0,4. Enheter med Qts<0.4 er egnet formunnstykker.
Hvordan endre kvalitetsfaktoren, redusere eller øke
Noen ganger, for at lydoverføringsutstyr skal fungere bedre, må denne parameteren økes eller reduseres. Ganske ofte er mestere, for eksempel, interessert i hvordan man kan redusere kvalitetsfaktoren til en høyttaler. Denne oppgaven kan faktisk være veldig vanskelig. For å redusere kvalitetsfaktoren til høyttaleren, er det vanligvis nødvendig å endre motoren radik alt. Og dette er selvfølgelig en ganske komplisert prosedyre og i de fleste tilfeller lite berettiget.
Noen eksperter legger merke til at du kan redusere kvalitetsfaktoren til høyttalerne ved å lime en magnet. Imidlertid vil indikatoren i dette tilfellet ikke endre seg med mer enn 5-10%. I tillegg er denne metoden kun egnet når høyttalerens egen magnet er veldig svak.
Også svaret på spørsmålet om hvordan man kan senke kvalitetsfaktoren til høyttaleren, det kan være andre teknologier. Dette kan for eksempel gjøres ved å:
- bruker resonatorer;
- diffuserimpregnering;
- kutte sektorer, for eksempel, i henhold til Ephrussi-metoden.
Svaret på spørsmålet om hvordan man kan øke kvalitetsfaktoren til høyttaleren er ganske enkelt. For å gjøre dette, som vi allerede har funnet ut ovenfor, trenger du vanligvis bare å øke massen til enhetens bevegelse.
