Акустическая подвеска
Акустическая подвеска — это конструкция корпуса громкоговорителя, в которой используется один или несколько динамиков, смонтированных в герметичной коробке. басов Системы акустической подвески уменьшают искажения , которые могут быть вызваны жесткой подвеской, необходимой для динамиков, используемых в конструкциях с открытым корпусом.
Компактный громкоговоритель с акустической подвеской был описан в 1954 году Эдгаром Вильчуром . [1] и он был доведен до коммерческого производства Виллчером и Генри Клоссом вместе с основанием компании Acoustic Research в Кембридже, штат Массачусетс. [2] В 1960 году Вильчур [3] повторил, что: Первая цель конструкции акустической подвески, помимо однородности частотной характеристики, компактности и расширения отклика в низкочастотный диапазон, состоит в том, чтобы значительно снизить уровень искажений басов, которые ранее допускались в громкоговорителях. Это достигается путем замены механической пружины пневматической. Впоследствии теория громкоговорителей закрытого типа была подробно описана Ричардом Х. Смоллом . [4] [5]
Корпуса динамиков с акустической подвеской могут обеспечить хорошо контролируемые басы, особенно по сравнению с корпусом динамиков аналогичного размера , имеющим порт или вентиляционное отверстие фазоинвертора . Низкочастотное отверстие усиливает низкочастотный выход, но за это приходится платить фазовой задержкой и проблемами точности при воспроизведении переходных сигналов. Герметичные коробки, как правило, менее эффективны, чем кабинет с фазоинвертором при той же срезе НЧ и объеме корпуса, [6] поэтому герметичному корпусу динамика потребуется больше электроэнергии для обеспечения такого же количества акустических низкочастотных басов.
Теория
[ редактировать ]Низкочастотный динамик с акустической подвеской использует эластичную воздушную подушку внутри герметичного корпуса, чтобы обеспечить восстанавливающую силу для диафрагмы низкочастотного динамика. Воздушная подушка действует как пружина сжатия. Это контрастирует с жесткой физической подвеской, встроенной в динамик обычных динамиков. Поскольку воздух в корпусе служит для управления ходом низкочастотного динамика, физическая жесткость динамика может быть уменьшена. низкочастотного динамика Пневматическая подвеска обеспечивает более линейную восстанавливающую силу для диафрагмы , позволяя ей совершать линейные колебания на большее расстояние (экскурсию). Это требование низких искажений и громкого воспроизведения глубокого баса динамиками с относительно небольшими диффузорами. [1]
Хотя шкафы с акустической подвеской часто называют герметичными коробчатыми конструкциями, они не полностью герметичны. Необходимо обеспечить небольшой поток воздуха, чтобы динамик мог приспособиться к изменениям атмосферного давления. Полупористый диффузор обеспечивает достаточное движение воздуха для этой цели. В большинстве разработок Acoustic Research на пенопластовой окантовке использовался герметик ПВА, чтобы продлить срок службы компонентов и повысить производительность. Вентиляция осуществлялась через тканевую крестовину и тканевые пылезащитные колпачки, а не через окантовку диффузора.
Низкочастотные динамики с акустической подвеской остаются популярными в системах Hi-Fi из-за низкого уровня искажений. Они также имеют меньшую групповую задержку на низких частотах по сравнению с конструкциями с фазоинвертором, что приводит к лучшим переходным характеристикам. Однако слышимость этого преимущества несколько оспаривается. Как отмечает Смолл, [6] анализ, проведенный Тиле [7] предположил, что различия между правильно настроенными системами обоих типов, скорее всего, будут незаметны.
В 2000-х годах в большинстве сабвуферов , усилителей низких частот кабинетов и динамиков систем звукоусиления использовались порты фазоинвертора, а не герметичная конструкция, чтобы получить более расширенный низкочастотный отклик и более высокий уровень звукового давления (SPL). Разработчики корпусов громкоговорителей и их клиенты рассматривают риск увеличения искажений и фазовой задержки как приемлемую цену за увеличение мощности басов и более высокий максимальный уровень звукового давления.
Акустические характеристики
[ редактировать ]Двумя наиболее распространенными типами корпуса динамиков являются акустическая подвеска (иногда называемая пневматической подвеской) и фазоинвертор . В обоих случаях настройка влияет на нижнюю часть отклика драйвера, но выше определенной частоты сам драйвер становится доминирующим фактором, а размер корпуса и портов (если таковые имеются) становятся несущественными.
Как правило, системы акустической подвески (динамик плюс корпус) имеют акустический спад второго порядка (12 дБ/октава) ниже точки –3 дБ. Конструкции с фазоинвертором имеют акустический спад четвертого порядка (24 дБ/октава). При наличии драйвера, подходящего для любого типа корпуса, идеальный корпус с фазоинвертором будет больше, иметь более низкую точку -3 дБ, но обе системы будут иметь одинаковую чувствительность по напряжению в полосе пропускания.
Справа — имитация низкочастотной характеристики типичного 5-дюймового мидвуфера FaitalPRO 5FE120. [8] сгенерированный среднечастотный динамик, полученный с помощью WinISD, [9] для идеальных конфигураций герметичного (желтого) и портированного (голубого) корпуса. Портированная версия добавляет около октавы расширения басов, снижая точку -3 дБ со 100 Гц до 50 Гц, но компромисс заключается в том, что размер корпуса более чем в два раза больше: 8 литров внутреннего пространства против 3,8 литров. Также стоит отметить, что выше 200 Гц симуляции сходятся и разницы в выходной мощности нет, а ниже 32 Гц герметичный корпус выдает больше низкочастотного выходного сигнала.
Маленький [4] представил физическое ограничение эффективности, пропускной способности и объема системы закрытого типа. Учитывая изменение опорной эффективности драйвера, работающего в корпусе системы, была определена связь максимальной опорной эффективности с частотой среза и объемом корпуса для акустических систем закрытого типа. Впоследствии Малый [10] получили аналогичную зависимость для акустических систем с вентилируемым корпусом. Когда маленький [6] Сравнив эти два набора результатов, они обнаружили, что система закрытого типа имеет максимальное теоретическое значение эталонной эффективности, которое на 2,9 дБ ниже, чем у системы с вентилируемым ящиком. Это говорит о том, что громкоговоритель с акустической подвеской при том же объеме корпуса и срезе низких частот -3 дБ, что и система с вентилируемым корпусом, будет на 2,9 дБ менее чувствителен, чем его аналог. Если эталонная эффективность и частота среза двух систем одинаковы, то объем корпуса громкоговорителя с акустической подвеской будет примерно в два раза больше, чем у вентилируемой системы.
В многодрайверных динамиках
[ редактировать ]Хотя коробочные громкоговорители Hi-Fi часто называют акустическими подвесными или портированными (фазоинвертор), в зависимости от отсутствия или наличия портальной трубки или вентиляционного отверстия, также верно и то, что в типичных коробчатых громкоговорителях с более чем двумя динамиками Среднечастотные динамики между низкочастотным динамиком и высокочастотным динамиком обычно проектируются как акустическая подвеска с отдельным герметичным воздушным пространством, даже если сам низкочастотный динамик таковым не является. [ нужна ссылка ] Однако одним заметным исключением из этого правила была Sonus Faber Stradivari Homage, в которой использовался портированный корпус для средних частот. [11]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Вильчур, Эдгар М. (1954). «Революционный громкоговоритель и корпус» (PDF) . Аудио (октябрь): 25–27, 100 . Проверено 14 мая 2022 г.
- ^ Шенхерр, Стивен Э. (2008). «Эдгар Вильчур и громкоговоритель с акустической подвеской» . Общество аудиоинженеров . Проверено 14 мая 2022 г.
- ^ Вильчур, Эдгар М. (1960). «Другой взгляд на акустическую подвеску» (PDF) . Аудио (январь): 24–25, 75 . Проверено 14 мая 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Смолл, Р.Х. (1972). «Акустические системы закрытого типа. Часть 1: Анализ» . Журнал Общества аудиоинженеров . 20 (июнь): 363–372.
- ^ Смолл, Р.Х. (1973). «Акустические системы закрытого типа – Часть 2: Синтез» . Журнал Общества аудиоинженеров . 21 (февраль): 11–18.
- ^ Jump up to: а б с Смолл, Р.Х. (1973). «Акустические системы с вентилируемым корпусом – Часть 2: Анализ сильного сигнала» . Журнал Общества аудиоинженеров . 21 (июль/август): 438–444.
- ^ Тиле, АН (1971). «Громкоговорители в вентилируемых коробках: Часть 2» . Журнал Общества аудиоинженеров . 19 (июнь): 471–483.
- ^ «FaitalPRO 5FE120 (8 Ом)» . Проверено 14 мая 2022 г.
- ^ «Программное обеспечение для моделирования громкоговорителей WinISD» . Линейная команда . Проверено 14 мая 2022 г.
- ^ Смолл, Р.Х. (1973). «Акустические системы с вентилируемым корпусом – Часть 1: Анализ слабого сигнала» . Журнал Общества аудиоинженеров . 21 (июнь): 363–372.
- ^ Аткинсон, Джон (2005). «Измерения громкоговорителей Sonus Faber Stradivari Homage» . Стереофил (январь) . Проверено 14 мая 2022 г.