Как повысить добротность динамика

9

Добротность динамика: формула расчета, как снизить или повысить добротность динамика

Итак, добротность динамика — что это за показатель? Ориентируясь на эту характеристику, можно в первую очередь определить, как затухают колебательные движения звукоизлучателей. Считается, что слишком большим этот показатель у головок быть не должен.

Вам будет интересно:Дискурсивный анализ: понятие и роль в современной лингвистике

Если значение добротности у динамика высокое и равно, к примеру, 2 или 3, значит, колебания в нем будут продолжаться даже уже после того, как исчезнет вызвавшая их сила. Это, конечно же, приведет к снижению качества звука. В динамике начнут возникать раздражающие слух шумовые эффекты.

При низкой добротности (меньше 1) колебания в устройстве затухают очень быстро. То есть мембрана в динамике после резкого воздействия практически сразу приходит в стабильное состояние. В результате устройство выдает более чистый и приятный для слуха звук. Соответственно, о том, как повысить добротность динамика, специалисты задумываются редко. В основном при конструировании акустических систем мастера стараются сделать этот показатель более низким.

Значение слова добротность

Примеры употребления слова добротность в литературе.

В витрине красовались пыльные макеты фугасных и зажигательных бомб, похожий на маленькую сеялку дегазатор, противогаз, два пожарных топора и желтый противоипритный костюм, вызывавший вожделения прохожих добротностью непромокаемого материала.
В зубиле не столь много зависит от тонкости выработки или качества стали и добротности отковки, если в нем нет острия, то это не зубило, а всего только кусок металла.

Труп казненного свитера, лежавший на заднем сидении, все норовил — как бы я ни располагал его складки — обнаружить разные очертания, относившиеся к Траппу Скиллеру, к вульгарности и похабной добротности его тела, и, с целью нейтрализовать его грубый и порочный вкус, я решил привести себя в особенно изящный вид — проснулся с этой мыслью и успел придавить стерженек будильника, не дав ему взорваться в наставленный час.

Как костюм истинного джентльмена: стиль, силуэт, добротность — все незаметно, но сидит как надо, без изъянов, а украшение — маленькая заколка для галстука с настоящим, изредка посверкивающим брильянтом.

Первая же дорога, на которую выехал драндулет, удивила своей основательностью и добротностью.

Господин Вэво как бы взвешивал дымящуюся густую струю, взвешивал ее густоту и добротность, — сколько из нее может выйти кровяных колбас и сколько луидоров даст колбасник за каждое ведро.

Если по добротности и светскости костюма безобразный Нафта ближе стоял в двоюродным братьям, чем к своему соседу по квартире, то, помимо общего обоим зрелого возраста, было еще нечто, решительно отличавшее жильцов Лукачека от двух наших юношей, о чем нагляднее всего свидетельствовал цвет лица обеих пар: у одной — смуглый и кирпично-красный от загара, у другой — бледный.

Трубка обкурилась, загорела, утратив элегантность, приобрела солидность, добротность.

Широкая физиономия верзилы Пейсу расплылась в блаженной улыбке, все тут вызывает у него восхищение: и размеры опорных балок, и могучие Цепи, и добротность настила, обитого железом.

И кто посмеет возразить против того, что эта мускульно-веревочная линия давно бы порвалась, когда б не крепость закаленной плоти и не добротность пеньковых волокон?

Другие плотовщики, сидевшие у костров, вскочили и, подойдя, осторожно щупали огрубелыми пальцами добротность ткани.

Быхалов, несмотря на недомоганье, выпрямленный и торжественный, в чистом фартуке, тужился морщинистой шеей, щелкая на счетах, пробуя о мраморный осколок добротность приходящего серебра.

Это была изысканная, утонченная простота, и требовалось немало денег, чтобы легкость и кажущаяся хрупкость сочетались с прочностью и добротностью.

Источник: библиотека Максима Мошкова

Где в динамике концентрируются запасы энергии

Вам будет интересно:Повышение квалификации государственных служащих: профессиональная переподготовка, обзор учреждений

При подаче на головку сильного синусоидального сигнала запасы энергии будут концентрироваться в первую очередь в растянутых пружинах, при затухающих колебаниях стремящихся вернуть DIV в центральное положение. DIV у современных динамиков может иметь разный вес. Соответственно, и пружины в конструкции звукоизлучателя используются неодинаковой жесткости. То есть чем тяжелее динамик, тем больше в нем имеется запасов энергии.

Добротность

Добро́тность — свойство колебательной системы, определяющее полосу резонанса и показывающее, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за один период колебаний.

Добротность обратно пропорциональна скорости затухания собственных колебаний в системе. То есть, чем выше добротность колебательной системы, тем меньше потери энергии за каждый период и тем медленнее затухают колебания.

Общая формула для добротности любой колебательной системы:

· — резонансная частота колебаний

· — энергия, запасённая в колебательной системе

Например, в электрической резонансной цепи энергия рассеивается из-за конечного сопротивления цепи, в кварцевом кристалле затухание колебаний обусловлено внутренним трением в кристалле, в объемных электромагнитных резонаторах теряется в стенках резонатора, в его материале и в элементах связи, в оптических резонаторах — на зеркалах.

Для Колебательного контура в RLC цепях:

где , и — сопротивление, индуктивность и ёмкость резонансной цепи, соответственно.

https://www.tryphonov.ru/tryphonov3/terms3/aprtra.htm — АПЕРИОДИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

6) Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения

Пусть совершаются два гармонических колебания одного направления и одинаковой частоты

Уравнение результирующего колебания будет иметь вид

Убедимся в этом, сложив уравнения системы (4.1)

Применив теорему косинусов суммы и сделав алгебраические преобразования:

Можно найти такие величины А и φ0 , чтобы удовлетворялись уравнения

Рассматривая (4.3) как два уравнения с двумя неизвестными А и φ0, найдем, возведя их в квадрат и сложив, а затем разделив второе на первое:

Подставляя (4.3) в (4.2), получим:

Или окончательно, используя теорему косинусов суммы, имеем:

Тело, участвуя в двух гармонических колебаниях одного направления и одинаковой частоты, совершает также гармоническое колебание в том же направлении и с той же частотой, что и складываемые колебания. Амплитуда результирующего колебания зависит от разности фаз (φ2-φ1) сгладываемых колебаний.

В зависимости от разности фаз (φ2-φ1):

1) (φ2-φ1) = ±2mπ (m=0, 1, 2, …), тогда A= А1+А2, т. е. амплитуда результирующего колебания А равна сумме амплитуд складываемых колебаний;

2) (φ2-φ1) = ±(2m+1)π (m=0, 1, 2, …), тогда A= |А1-А2|, т. е. амплитуда результирующего колебания равна разности амплитуд складываемых колебаний

Биение

Периодические изменения амплитуды колебания, возникающие при сложении двух гармонических колебаний с близкими частотами, называются биением.

Пусть два колебания мало отличаются по частоте. Тогда амплитуды складываемых колебаний равны А, а частоты равны ω и ω+Δω, причем Δω намного меньше ω. Начало отсчета выберем так, чтобы начальные фазы обоих колебаний были равны нулю:

Результирующее колебание можно рассматривать как гармоническое с частотой ω, амплитуда А, которого изменяется по следующему периодическому закону:

Частота изменения А в два раза больше частоты изменения косинуса. Частота биений равна разности частот складываемых колебаний: ωб = Δω

7)

Потери энергии динамиком

Устройства этого типа предназначены в первую очередь для излучения звука, воспринимаемого человеческим ухом. Передача таких колебаний в окружающую среду и является потерями энергии динамика. Однако КПД у современных динамиков обычно очень низкий. Поэтому на долю передачи звука приходится лишь небольшая часть расхода устройством энергии. Обычно таким путем происходит меньше 1 % всех потерь.

Расход на звуковые колебания в динамике является самым важным показателем. Ведь именно для передачи звука такие устройства и конструируются, и производятся. Но все же гораздо больше потерь в таком оборудовании является чисто механическими. Очень много энергии в таких устройствах тратится на трение:

• в подвесах;
• в магнитном зазоре;
• об воздух и пр.

Самый же большой расход энергии в динамиках происходит в их моторе. Работают современные устройства этого типа по принципу небольших генераторов, создающих довольно-таки большое сопротивление.

Электрическая добротность динамика.

Интересный момент, когда динамик пытается вернуть диффузор в своё первоначальное состояние, после снятия электрического сигнала, катушка динамика вырабатывает ЭДС, двигаясь в магнитном поле. Динамики, в свою очередь, непосредственно подключены к усилителю, аудиопроводом.

Усилитель имеет практически нулевое сопротивление. И когда сигнал от усилителя пропадает, а динамик «на ходу», то он (динамик) работает как генератор. Причем, работает как генератор, с максимальной нагрузкой (выходы катушки практически закорочены сопротивлением усилителя). Эта нагрузка создает достаточно мощную тормозящую силу, вынуждающую катушку и диффузор быстро останавливаться.

Среднее значение электрической добротности (Qes), для низкочастотного динамика – от 0,2 до 0,9, но чаще – близкий к единице. И если сравнивать параметры электрической добротности со значениями механической добротности, то получается вывод – гашение колебаний (потеря энергии) происходит, в основном, из-за электрической составляющей.

Соотношение запасов и потерь

Вам будет интересно:Подопечный — это когда нет прав?

Таким образом, динамик, имеющий достаточно мощные пружины и тяжелую подвижку, будет накапливать много энергии. Соответственно, и ее количество в устройстве значительно превысит потери. Такой динамик может считаться высокодобротным. Колебания в нем будут затухать медленно. В легком устройстве с не особенно мощными пружинами энергии накапливается меньше. Соответственно, показатель отношения между имеющейся и израсходованной энергией в нем будет небольшим. Такой динамик считается низкодобротным и, соответственно, более качественным.

Электрический и механический показатели

Рассчитываться добротность динамиков может несколькими способами. В некоторых случаях при определении этого параметра принимаются во внимание только потери на звук, а также на трение. При использовании такой методики расчета получают показатель механической добротности.

Иногда при вычислениях учитываются только значения расхода на сопротивление мотора динамика. Такая добротность называется электрической. Этот показатель в динамиках обычно имеет небольшие значения. В любом случае механическая добротность в звукоизлучателях всегда превышает электрическую. Обычно такой показатель в динамиках имеет значение больше единицы.

От чего может зависеть показатель

Считается, что наилучшим качеством отличаются современные динамики, имеющие общий показатель добротности (потери электрические и механические), равный примерно 0,7 или ниже. Однако такое значение должно характеризовать динамик с учетом, помимо всего прочего, и его акустического оформления. При этом следует иметь в виду, что последнее всегда чистый показатель добротности устройства поднимает.

К примеру, достаточно часто акустическое оформление динамика представляет собой закрытый ящик. В данном случае к упругости пружины добавляется упругость воздуха в закрытом пространстве. То есть запасов энергии в динамике, оформленном подобным образом, будет больше. Увеличиваться показатель добротности будет и при использовании фазоинвертора, рупора и пр.

Таким образом, акустическое оформление при подборе динамика учитывать нужно всегда. Чистая добротность приобретаемого устройства должна в любом случае быть равна или ниже 0,7. Это позволит создать акустическую систему с качественным звучанием.

Считается, к примеру, что добротность динамика для закрытого ящика должна быть равна примерно 0,5-0,6. При использовании в качестве оформления фазоинвертора оптимальным чистым показателем добротности устройства будет 0,3-0,5. Рупору при этом требуются еще более низкие показатели, поскольку он способен нагружать динамики очень сильно.

От чего зависит добротность динамика?

Выше уже обсудили все моменты, которые могут ответить на этот вопрос. Остаётся только повторить, но попробуем коротко и по иному.

Добротность динамика зависит от некоторых следующих факторов:

1. Мощный мотор. Низкая добротность будет у динамика, у которого имеется мощная катушка.
2. Жесткость подвеса. Высокая добротность у динамика, имеющего большую жесткость. У него остаётся больше энергии в подвесах и центровочных шайбах.
3. Масса подвижной системы. С массивным подвесом (утяжеленном диффузором и дополнительными центровочными шайбами) “мотору” тяжелее работать, а потери на “трение” возрастают – добротность будет расти, а резонанс падать (резонансная частота будет ниже).
4. Провода. При большом сопротивлении проводов – увеличивается добротность. К примеру, добротность динамика будет больше в два раза, если к динамику, с сопротивлением катушки 4 Ома, подключать провода с сопротивлением 4 Ома.
5. Оформление корпуса. В “закрытом ящике” воздух “заперт” и он создаёт дополнительное сопротивление диффузору. Жесткость подвеса больше, а соответственно, растёт и добротность. В акустике с фазоинвертором практически так же. Но тут уже будет две добротности – одна от динамика, вторая от самого корпуса.

В любом случае, будет лучше, если брать динамик с добротностью на любых резонансах от 0,3 до 0,7. И это не зависит от самого оформления корпуса акустики – с фазоинвертором это будет колонка или “закрытый ящик”.

На что влияет добротность динамика

Влияет Q в акустических системах в первую очередь на АЧХ и на импульсные характеристики АС. То есть этот показатель в значительной мере определяет особенности звучания динамиков. При добротности 0,5, к примеру, можно достичь наилучшей импульсной характеристики. При показателе же 0,707 получается ровный АЧХ. Также при:

• добротности 0,5-0,6 динамики выдают аудиофильский бас;
• показателях 0,85-0,9 бас становится упругим и рельефным;
• добротности 1,0 в срезе появляется «горбик» амплитудой 1,5 дБ, воспринимаемый ухом человека как хлесткий звук.

Вам будет интересно:Корпоративное государство: определение, суть

При дальнейшем росте показателя Q «горб» в звуке растет и из динамиков начинают исходить характерные гудящие шумы.

О коррекции добротности динамических головок

Добротность динамической головки влияет на её импульсные характеристики. Особенно это существенно для низкочастотных головок, работающих с заходом в область механического резонанса – прежде всего, сабвуферных. Акустическим оформлением можно воздействовать на добротность громкоговорителя, но лишь в сторону повышения. Пропорционально растёт при этом и частота механического резонанса, поэтому конструкторам сабвуферов приходится ориентироваться на низкодобротные головки с низкой частотой резонанса.

Qts = (Qms • Qes) / (Qms + Qes)

Дополнительные возможности коррекции появляются в случае использования двухобмоточных головок. Вопреки устоявшемуся мнению их добротность не зависит от схемы соединения обмоток – при параллельном соединении BL уменьшается вдвое, но вдвое растёт и ток, отдаваемый усилителем в нагрузку, поэтому «мощность» привода остаётся постоянной. Это подтверждается результатами измерений в редакционной лаборатории.

Если использовать только одну обмотку, электрическая добротность головки возрастает вдвое. Поскольку у современных головок полная добротность определяется в основном электрической составляющей, она также вырастет почти в два раза.

А что делать с «холостой» обмоткой, оставшейся не у дел (Гусары, молчать!)? Для неё тоже есть работа. При перемещении звуковой катушки в магнитном зазоре в этой обмотке наводится ЭДС, то есть она становится генератором напряжения. Безусловно, некоторая часть напряжения будет трансформирована от рабочей обмотки, но из-за малой индуктивности обмоток эффективность этого «трансформатора» на частотах ниже 100 Гц будет близка к нулю. Поэтому будем считать, что «холостая» обмотка – «чистый» генератор.

Если к этому «генератору» подключить нагрузочное сопротивление, то протекающий по обмотке ток будет создавать торможение – то есть демпфировать перемещение диффузора. Осталось выяснить, насколько эффективен этот метод.

В эксперименте приняла участие головка Audison Prima с FS = 32,7 Гц и RE = 3,2 Ом, а также древний проволочный реостат изрядной мощности. Результаты измерений – в таблице.

При уменьшении сопротивления шунта, вплоть до короткого замыкания «холостой» обмотки, механическая добротность снижается в 2,6 раза. Электрическая, правда, при этом растёт – но всего в 1,8 раза, так что можно добиться снижения полной добротности на целых 16%. Это не фантастический показатель, но важнее то, что метод позволяет «приручить» резонансный горб на Z-характеристике, при этом стабилизируется нагрузка усилителя.

Замыкание выводов «холостой» обмотки накоротко не означает короткого замыкания на выходе усилителя – индуктивная связь обмоток на низких частотах практически отсутствует. Однако шунтовые сопротивления должны иметь мощность рассеяния, соответствующую мощности усилителя.

Как вариант, можно использовать нелинейное сопротивление – лампу накаливания. Сопротивление холодной нити минимально, поэтому при малой амплитуде перемещения диффузора, когда ЭДС мала и лампа не светится, демпфирование будет максимальным, то есть лампа может снизить остаточные колебания диффузора. Бонус – бесплатная «цветомузыка».

Необходимые характеристики шунта можно получить, используя комбинированое соединение ламп. Однако это тема следующего эксперимента.

Автомобильные лампы в режиме нелинейного сопротивления (А. Павлов, Челябинск). Точкой отмечено начало свечения

Теория и практика

На что влияет добротность динамика, таким образом, понятно. Как мы выяснили, при использовании акустического оформления этот показатель должен быть достаточно низким. Именно таким образом дело обстоит в теории. Однако на практике низкодобротные динамики встречаются, к сожалению, довольно-таки редко. Даже, к примеру, при использовании фазоинвертора, требующего, как мы выяснили, показателя в 0,5-0,6, часто применяются головки с показателем выше единицы.

У любого звукоизлучающего устройства имеется своя собственная резонансная частота. И именно через нее мембраны после резких сигналов приходят в равновесное состояние. Во многих случаях при высокой добротности динамик будет даже не продлевать или доигрывать какие-либо ноты. При прекращении внешнего воздействия он просто-напросто начнет неприятно гудеть. Именно таким образом ведут себя на определенной частоте, к примеру, дешевые компьютерные колонки.

Низкая добротность динамиков — это чаще всего для акустической системы очень хорошо. Однако достаточно высокодобротными могут в наше время быть, к сожалению, даже и относительно дорогие звукопередающие устройства. К примеру, в оборудовании, реализуемом в магазине по цене примерно 5-6 тыс. руб., звукоизлучатели зачастую совершенно не подходят по этому показателю к оформлению. Он у них обычно сильно завышен.

При всем при этом дорогие динамики с большой добротностью выдают чаще всего достаточно качественный звук. Дело здесь заключается прежде всего в том, что такие устройства обычно имеют еще и довольно-таки низкую резонансную частоту. При таком условии шумы воспринимаются не особенно хорошо натренированным в плане акустики человеческим ухом не как досадные «помехи», а просто, как очень мощный звук. В особенности незаметной подобная «грязь» становится при прослушивании простой музыки, к примеру, современной попсы. То есть гул в данном случае проходит по «правильной» частоте.

Добротность динамика – что это?

Начнем разбираться с основными параметрами динамиков. Добротность – один из ключевых параметров.

Добротность динамика – это не про то, насколько качественно он сделан:) Много мифов и заблуждений я слышал относительно этого параметра, но, он очень важен. И было бы не плохо разобраться и разложить все по полочкам.

Не зная значение добротности сказать что-то вразумительное о динамике будет невозможно.

У многих я спрашивал, что же такое добротность, и абсолютное большинство людей, будучи не первый день в звуке и автозвуке, как-то неуверенно говорили про потери, про соотношение упругих и вязких сил, про ширину резонансной полки… А дополнительные вопросы вообще вводили народ в тупик:)

Если говорить простыми словами, добротность — это история про затухающие колебания. Про то, как именно динамик ведет себя после устранения возмущающей силы (прекращения сигнала).

Что нам скажет википедия: добротность — параметр колебательной системы, определяющий ширину резонанса и характеризующий, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за время изменения фазы на 1 радиан. Обозначается символом Q от англ. quality factor.

Давайте разбираться: что в динамике отвечает за запасы энергии, а что за потери.

Очевидно, что запасать энергию могут подвесы: внешний подвес и центрирующая шайба — это пружины, которые стремятся вернуть подвижку в первоначальное состояние.

А вот с потерями все не так очевидно. Есть механические потери (Qms), сюда входят потери на трение в подвесах, затраты энергии на звукоизвлечение и т.д. Но этот компонент не доминирует в общей картине, главную скрипку играет электрическая добротность (Qel или Qes). Среднее значение механической добротности для низкочастотного динамика от 2 до 10.

В моторе динамика происходит следующая интересная штука: проводник (катушка), двигаясь в магнитном поле вырабатывает ЭДС, то есть, работает не как двигатель, а как генератор. Обычно динамики подключены к усилителю, а у них (у усей) мизерное сопротивление, очень близкое к 0.

Получается, что когда сигнал от усилителя исчезает, а динамик «на ходу» – он работает как генератор, причем с максимальной нагрузкой (выходы катушки практически закорочены). Эта нагрузка создает достаточно мощную тормозящую силу, вынуждающую катушку и дифузор быстро остановиться.

Среднее значение электрической добротности для низкочастотного динамика от 0,2 до 0,9. Сравните это с типовыми значениями механической добротности, и станет очевидно, что гашение колебаний (потери энергии) происходят преимущественно из-за электрической составляющей.

Можно провести простой эксперимент: взять низкочастотный динамик и аккуратно постучать по диффузору (за целостность динамика я не отвечаю!))) Вы услышите небольшой гул на резонансной частоте.

Если закоротить выводы катушки и постучать еще раз – гула уже не будет, потому что колебания на резонансной частоте практически сразу же гасятся в магнитной системе динамика.

Электрическая и механическая добротности складываются друг с другом и в итоге получается полная добротность – именно этот параметр мы используем для расчетов оформления. Да, знать добротность нам нужно именно для этого – чтобы можно было определить, какой корпус и какое акустическое оформление подойдет к нашему динамику.

Механическая и электрическая добротности складываются не просто суммой, а формулой, аналогичной сопротивлению при параллельном включении:

Qts=Qes*Qms/( Qes+Qms)

Делаем вывод: чем мощнее у динамика мотор (при прочих равных), тем меньше будет добротность. Поэтому на сверхмощных сабах ставят по нескольку жестких центрирующих шайб, иначе добротность упадет ниже плинтуса:)

С запасами и потерями энергии вроде разобрались. Теперь определимся с конкретными значениями.

Высокая добротность – это когда потери малы, а энергии в подвесах запасено много и колебания продолжаются после исчезновения возмущающей силы. Причем это не случайные колебания, а именно колебания на частоте резонанса головки.

Низкая добротность – потери велики, и при исчезновении сигнала колебания сразу же затухают. У такого динамика нет склонности выделять какую-то определенную частоту.

Логично предположить, что для динамика подойдет именно низкая добротность! Нам не нужно, чтобы после окончания сигнала динамик сам по себе продолжал что-то доигрывать (и всегда на одной и той же частоте). Важно понимать, что высокодобротный динамик не будет продлевать короткие ноты, он к любому возмущению будет добавлять бубнеж на своей частоте резонанса. Оттого звук становится монотонным, окрашеным, с постоянным гулом — ну, я думаю, все знают, как звучат дешевые компьютерные бубнелки и музыкальные центры?:) А нам важно чтобы дин воспроизвел именно тот сигнал, который на него отправили, без импровизаций и самодеятельности.

Слишком низкая добротность – это тоже не хорошо. В этом случае в зоне резонанса динамика появляется завал относительно уровня высокочастотного излучения, тем шире, чем ниже добротность. Добротность в итоговой конструкции должна составлять вполне определенные значения.

Выделяют два особых значения добротности:

1. Q=0,577 (функция Бесселя, характеризуется минимальными временными задержками.
2. Q=0,707 Баттервота, максимально гладкая АЧХ

Добротности ниже 0,5 ведут к сильному завалу НЧ, выше 1 – явно появляется вброс АЧХ на частоте резонанса.

Иллюстрация взята из книги Гапоненко С.В. «Акустические системы своими руками», а сам Гапоненко взял эту картинку из книги небезызвестного Р. Смолла

От чего зависит добротность?

Добавим чуть больше практики и теоретические тезисы из первой части статьи попробуем переложить на реальные динамики.

Итак, от чего же зависит добротность?

1. От силы мотора.Чем мощнее магнитная система, чем больше магнитное поле в зазоре, чем больше проводника находится в этом зазоре – тем ниже будет значение добротности.

Мне удалось показать это в эксперименте: добавил к динамику дополнительный магнит, тем самым увеличив магнитное поле.

Дополнительным магнитом удалось существенно снизить добротность динамика. Резонанс остался неизменным.

1. Добротность зависит от жесткости подвесов. Чем больше жесткость, тем больше энергии может быть запасено, тем выше добротность.

Поэтому, если у вас стоит задача снизить добротность динамика, можно попытаться снизить жесткость. Заменить подвесы, размягчить резину подвеса пропитками. Некоторые даже вырезают сектора из центрирующей шайбы, но это очень рискованный путь:)

1. Масса подвижки.Как мы уже знаем, низкая добротность – показатель мощного мотора. А увеличение массы как бы делает усилия мотора менее существенными. Проверяем: вот два замера одного и того же динамика. Первый замер – динамик в первозданном виде, второй – с дополнительным грузом на диффузоре.

Добротность при увеличении массы растет, резонансная частота падает.

1. Провода. Если провода обладают существенным сопротивлением, то они будут увеличивать добротность, так как нагрузка на «генератор» в лице динамика падает. Вот тестовый замер 4 Ом динамика и того же самого динамика, подключенного через 4 Омный резистор. Добротность возросла с 1,1 до 2,3. Причем изменилась именно электрическая добротность. Вывод: провода должны иметь минимальное сопротивление. Открыл Америку, блин))

Как сопротивление провода влияет на добротность.

Как влияет акустическое оформление?

Объем воздуха в закрытом ящике работает как дополнительная воздушная пружина, следовательно жесткость колебательной системы растет, добротность растет. Чем меньше объем ящика, тем сильнее растет добротность.

В ЧВ к диффу как бы прикрепляется масса воздуха в туннеле, оттого итоговая добротность растет. Во фри, ОЯ, БЭ и прочих существенно меняться добротность не должна.

Для себя я сделал следующий вывод, и думаю, что он правильный: мы должны получить итоговую добротность всех резонансов в пределах 0,5-0,7. Вне зависимости, какое оформление мы выбрали.

Как видим, все акустические оформления в лучшем случае не меняют добротность, а в большинстве случаев существенно ее поднимают. Поэтому нам нужны низкодобротные динамики с добротностями от 0,3 до 0,7. Для того, чтобы возросшая в оформлении частота составила нужные нам 0,7.

Но, с этим связана некоторая подстава:) 99% дешевых и легкодоступных динамиков высокодобротные. Я говорю про бюджетную автомобильную акустику, про динамики, устанавливаемые в компьютерные колонки, в музыкальные центры, в бюджетные системы 5:1, в бумбоксы всякие. Почти везде добротность динамика близка к 1, а зачастую и того больше.

Не знаю, почему так делается, то ли на магнитах экономят и не могут в рамках бюджета сделать мощный мотор, то ли специально делают так, чтобы в ущерб качеству «долбило» лучше (а долбить оно будет реально сильнее, и на любой композиции одинаково: в частоту резонанса).

А может это тонкий маркетинговый ход, вынуждающих тех, кто слышит разницу, платить вместо 5000р за колоночки 50 000+?:)

Автор: Денис (АЗвука – теория звука) 29.12.19

От чего еще зависит

Оформление оказывает, таким образом, большое влияние на добротность динамика. Также этот показатель у такого оборудования зависит от:

• Мощности его мотора. Чем выше эта характеристика, тем ниже добротность у головки.
• Массы подвижки. При увеличении этого показателя усилия мотора в звукопередающем устройстве становятся менее заметными. Потери на трение при этом возрастают. В результате всего этого добротность устройства увеличивается.
• Диаметра проводов. В том случае, если провода в динамике дают большое сопротивление, электрическая добротность устройства увеличится. Ведь в данном случае нагрузка на динамик, представляющий собой подобие генератора, падает.

Как измерить добротность: формулы

В домашних условиях этот параметр динамиков часто рассчитывается с использованием простого милливольтметра переменного тока. Также для этой процедуры подготавливают плату и резистор 1000 Ом, стабилизирующий ток через динамик. Кроме того, при использовании такой методики понадобится программный генератор от компьютера и усилитель мощности (для подачи сигнала на динамик). Производят процедуру измерения добротности с применением такого оборудования следующим образом:

Перед сборкой схемы строят график, где по оси y откладывают напряжение в милливольтах (100, 200, 300). На х при этом указывают частоту (10, 20, 30…140 и т. д). Далее собирают схему, где сигнал с усилителя подается на резистор, а затем идет на динамик.

На следующем этапе:

• включают милливольтметр в схему в точках а и с и устанавливают напряжение 10-20 В на частоте 500-1000 герц;
• подключают вольтметр к точкам в и с, путем регулировки генератора находят частоту, где значения вольтах максимальны (Fs);
• изменяют частоту вверх по отношению к Fs и находят точки, в которых показания вольтметра значительно меньше Fs и постоянны (Um).

Измеряя напряжение при определенной частоте динамика, строят соответствующий график. На следующем этапе находят среднее значение между минимальным напряжением и максимальным. При этом используют формулу U1/2=√Umax*Umin. Полученное значение в виде горизонтальной линии переносят на график и находят точки пересечения с линиями отношения F1 и F2 (с соответствующими показателями частоты).

Далее находят акустическую добротность по формуле Qa=√Umax/Umin * Fs/F2-F1, где Fs — значение частоты при максимальных показаниях милливольтметра. Затем можно найти электрическую добротность:

• Qes=Qa*Umin/(Umax-Umin).

После этого вычисляют полную добротность динамика:

• Qts=Qa*Qes/(Qa+Qes).

На следующем этапе строят график для второго динамика и производят такие же вычисления.

О расчете добротности катушек индуктивности

Расчет добротности катушки индуктивности достаточно сложен. Ведь добротность зависит от многих факторов – потерь в проводах, сердечнике, экране, точный учет которых весьма затруднен. Однако мы можем упростить задачу, если будем учитывать только потери в проводах. Во-первых они вносят основной вклад в общую сумму потерь, во-вторых оценка добротности катушки нас интересует чаще при создании высокодобротных контуров. При этом применяются специальные меры по минимизации потерь – ребристые каркасы (либо бескаркасные — с «воздушным» каркасом), отсутствие сердечника.

Напоминаю, что добротность — это отношение реактивного сопротивления катушки (2πƒL) к ее сопротивлению потерь. Определить реактивное сопротивление катушки не сложно. А вот подсчет потерь в проводе катушки не так прост и его рассмотрим подробнее…

На просторах Рунета удалось найти только одно решение задачи расчета потерь в проводе катушки индуктивности на радиочастотах, которое дает приемлемые результаты. Этот метод изложен в книге «Радиодетали, радиокомпоненты и их расчет А.В. Коваль 1977г». Метод графоаналитический, при этом одновременно расчет ведется с применением формул, номограмм и таблиц. Автор метода нигде не указан, поэтому назовем его — «Метод советской школы». Очевидно, что такой расчет крайне сложно реализовать в виде программного алгоритма.

Дальнейшие поиски привели на сайт . Он провел очень глубокие теоретические исследования, посвященные расчету импеданса на высоких частотах, расчету катушек индуктивности, выбору формул аппроксимации экспериментальных измерений. Их можно найти в главе – «From Transmitter to Antenna». Статья посвященная расчету катушек . Эти исследования легли в основу метода расчета добротности в Coil32 и мне хотелось бы познакомить с ним радиолюбителей. В части теории расчет во многом совпадает с «методом советской школы», однако не во всем.

Одним из первых, кто попытался учесть потери в катушках на радиочастотах был , в работе: «Effective Resistance of inductance Coils at Radio Frequencies, 1926». Он больше знаменит как разработчик всем известных «фильтров Баттерворта». Именно его работы лежат в основе «метода советской школы». Итак…

Потери в проводе на высоких частотах складываются из трех факторов:

1. Прежде всего зависимость от материала провода. Очевидно, что провод из металла с более высоким удельным сопротивлением будет обладать бо́льшими потерями. Как известно сопротивление провода постоянному току можно рассчитать как:
   

   RDC = ρl/A. где A = πr2

   [1]

   RDC – сопротивление постоянному току [Ом]
2. ρ – удельное сопротивление металла [Ом·м] (для серебра например = 1,59·10-8 Ом·м)
3. l – длина провода [м]
4. A – поперечное сечение провода [м2]
5. r – радиус провода [м]

Можно утверждать, что это «базовые потери в проводе» и потери на высоких частотах не могут быть меньше потерь на постоянном токе.

δi – глубина проникновения [м], глубина на которой плотность тока уменьшается в e раз (e=2.71 — число Эйлера)

Очевидно, что сопротивление переменному току растет с ростом частоты, т.к. глубина проникновения при этом уменьшается. Для логического удобства расчетов введем понятие коэффициента скин-эффекта – Ξ. Это будет число показывающее во сколько раз сопротивление переменному току на данной частоте выше сопротивления постоянному току.

• RAC – сопротивление переменному току [Ом]

Классический расчет (включая «метод советской школы»), вычисляет площадь кольца ограниченного поверхностью провода и глубиной проникновения Aeff = π (2rδi — δi2) и подставляет его в формулу [1], вычисляя сопротивление переменному току. Коэффициент скин-эффекта тогда получится следующим:

Физически эту формулу можно представить как отношение проводимости на постоянном токе (пропорциональна r2) к проводимости на переменном токе (пропорциональна r и δi)

В связи с крайней сложностью описания электромагнитного поля, связанного с ВЧ катушками индуктивности, не существует простых теоретически обоснованных аппроксимирующих формул для расчета эффекта близости в произвольно построенной катушке на радиочастотах. Можно применять , использующих метод конечных элементов — COMSOL Multiphysics, FEMM, ANSYS-HFSS, EM.Cube и т.п. Для упрощения расчетов применяются псевдоаналитические методы расчета с применением таблиц, составленных на основе экспериментальных измерений. Мы тоже пойдем по этому пути.

По аналогии с коэффициентом скин эффекта введем понятие
коэффициента эффекта близости – Ψ, тогда:

Эффект близости у прямого провода отсутствует и в этом случае Ψ = 1. Таким образом, физически коэффициент эффекта близости Ψ можно представить как отношение сопротивления провода свернутого в спираль к сопротивлению прямолинейного провода такой же длины при переменном токе. В 1947 году радиоинженер R.G.Medhurst — сотрудник исследовательской лаборатории опубликовал ряд , в том числе и по эффекту близости. Результаты этих исследований актуальны по сей день. Главный вывод из измерений параметров реальных катушек к которому пришел Medhurst — это то, что метод Баттерворта не работает для коротких катушек. По термином «короткие» подразумеваются катушки с отношением l/D<7 и расстоянием между витками меньше двух диаметров провода. (т.е. как раз тех, которые чаще всего и применяются на практике). Нас интересуют экспериментальные данные по Ψ. Medhurst приводит их в виде таблицы в зависимости от отношения длины катушки к ее диаметру (l/D) и шага намотки к диаметру провода (p/d). Желтым цветом отмечено совпадение эксперимента с теорией Баттерворта при ошибке не более 3%: Коэффициент эффекта близости Ψ

Эту таблицу можно представить программно в виде массива данных, а промежуточные данные получать методом линейной интерполяции. Так и было сделано в онлайн калькуляторе ON4AA — . Пожалуй это единственный калькулятор, считающий добротность корректно. В Coil32 применена методика из работы:. Метод основан на формулах Баттерворта и таблицах корректирующих коэффициентов для коротких катушек и считает коэффициент эффекта близости с точностью до ±10%. При этом учитывается рабочая частота, число витков катушки и материал провода, что не делается при расчете непосредственно по таблице Medhurst’а. В Программе имеется возможность выбрать материал провода. Погрешность расчета по такому методу определяется погрешностью линейной интерполяции экспериментальных данных по Ψ и не превышает 10-15%. Подразумевается, что катушка работает на частоте много ниже частоты собственного резонанса. Потери в каркасе не учитываются.

Относительно практических конструкций катушек можно предположить, что здесь расхождение расчетов с практикой будет определяться «неплотностью» намотки катушки виток к витку и толщиной изоляции провода. Отклонение расчетов от измерений в таком случае может достигать 20-30%.

«Советская школа» утверждает, что при увеличении диаметра провода идет увеличение потерь, связанных с эффектом близости. Это яркий пример того, когда неверно сформулированная или поданная мысль порождает мифы, приводящие к ложным выводам. Действительно, при фиксированных длине и диаметре намотки, фиксированном числе витков и при намотке с шагом, если мы начинаем увеличивать диаметр провода — промежуток между соседними витками уменьшается, что ведет к усилению эффекта близости. Однако причинно-следственная связь здесь однозначна: витки сближаются — эффект близости усиливается. Увеличение диаметра провода здесь играет второстепенную роль и его нельзя рассматривать не учитывая шаг намотки. Точно также нельзя принимать во внимание диаметр катушки, не учитывая ее длину. Все относительно в этом мире, и на самом деле зависимость между оптимальным диаметром провода и диаметром катушки имеет более сложный характер.

Корректнее утверждать, что существует оптимальное отношение шага намотки к диаметру провода в зависимости от форм-фактора катушки. Medhurst приводит эту зависимость в виде графика. По оси Y — оптимальное отношение диаметра провода к шагу намотки (optimum spacing ratio); По оси X — отношения длины намотки к ее диаметру.

Если учесть, что оптимальная по добротности катушка имеет отношение l/D ≈ 1…1,5, то для такой катушки оптимальное отношение шага намотки к диаметру p/d ≈ 2, т.е мы однозначно можем определить оптимальный диаметр провода, зная геометрию катушки. Более того, катушка с таким же форм-фактором (l/D ≈ 1), имеет минимальную собственную паразитную емкость. Такие оптимальные катушки — геометрически подобны, т.е масштабируемы по частоте собственного резонанса, примерно также как принято в антенной технике, не только по размерам каркаса, но и по форме намотки и диаметру провода. Другими словами, если мы на частоте 28 МГц имеем некую оптимальную катушку диаметром 10 мм, то подобная ей катушка на 14 МГц будет иметь диаметр 20 мм. Все остальные размеры катушки, включая диаметр провода, также пропорционально увеличатся, число витков останется прежним. Катушка как бы «раздуется» в объеме. При этом добротность ее останется почти прежней, индуктивность и собственная емкость возрастут в два раза, частота собственного резонанса уменьшится в два раза.

1. — © D. W. Knight, 2010, 2012
2. — Н. Башаримов, (EU7LT)
3. Добротность катушек на ферритовых кольцах — Coil32

Какие еще параметры могут измеряться

Что это такое — добротность динамиков, мы выяснили. Определяют этот показатель обычно при выборе наиболее подходящее оформления, конструируя акустические системы. Однако для того, чтобы динамики в последующем передавали наиболее качественный звук, расчеты в данном случае должны производиться и по некоторым другим показателям.

При выборе акустического оформления всегда учитываются так называемые параметры Тиля-Смолла. Одной из таких характеристик является именно добротность, обозначаемая, как мы выяснили, Qts. Также при подборе акустического оформления принимаются во внимание такие показатели ТС как:

• резонансная частота Fs;
• упругость подвеса динамика Vas.

Помимо трех основных характеристик, при расчете оформления акустических систем специалисты могут использовать и такие параметры как:

• площадь диффузора и его диаметр;
• индуктивность;
• чувствительность;
• импеданс;
• пиковая мощность;
• масса подвижной системы;
• двигательная мощность;
• механическое сопротивление;
• относительная жесткость и пр.

Считается, что большинство из этих характеристик может быть легко определено в домашних условиях с помощью не особенно сложных измерительных приборов.

Резонансная частота

Динамик, как мы выяснили, является системой колебательной. Будучи предоставленным самому себе, его диффузор при воздействии колеблется с определенной частотой. То есть ведет он себя примерно так же, как струна после щипка или, к примеру, колокол после удара.

Считается, что резонансная частота может составлять:

• для сабвуферных головок, не установленных в корпус — 20-50 Гц;
• митбасовых динамиков — 50-120 Гц;
• пищалок — 1000-2000 Гц;
• диффузорных среднечастотников — 100-200 Гц;
• купольных — 400-800 Гц.

Измерить резонансную частоту динамика можно, к примеру, прогнав через него сигнал звукового генератора (включив последовательно с ним резистор) или любыми другими подобными методами. Определяется этот показатель по пику импеданса устройства.

Показатель Vas

Этот параметр для динамиков может измеряться по двум методикам:

• добавочной массы;
• добавочного объема.

В первом случае измерения делают с использованием каких-либо грузиков (10 грамм на каждый дюйм диаметра диффузора). Это могут быть, к примеру, гирьки от аптечных весов или старые монеты, номинал которых соответствует их весу. Такими предметами нагружают диффузор и измеряются его частоту. Далее производят необходимые расчеты по формулам.

При использовании метода добавочного объема звукоизлучатель герметично закрепляют в специальном измерительном ящике магнитом наружу. Далее измеряют резонансную частоту и вычисляют электрическую и механическую добротность динамика, а также полную. Затем с учетом полученных данных по формуле определяют Vas.

Вам будет интересно:Звездочет — это ученый, который изучает астрономию

Считается, что чем меньше Vas при прочих равных величинах, тем более компактное оформление можно использовать для динамика. Обычно небольшие значения этого параметра при той же резонансной частоте являются результатом сочетания тяжелой подвижной системы и жесткого подвеса.

Полная добротность динамика.

Эти две составляющих складываются друг с другом, и получается другой параметр – полная добротность (Qts). Уже этот параметр обычно используется при расчётах оформлении акустики.

Кстати сказать, “сложение” электрической и механической добротности происходит не простым суммированием, а целой формулой. Она полностью повторяет формулу при параллельном подключении сопротивлений.

Формула полной добротности динамика. Произведение “электрической” и “механической добротности” делённое на их сумму – Qts=Qes*Qms/( Qes+Qms)

Вывод: маленькая добротность может быть у динамика, у которого имеется мощная катушка (“мотор”) или установлены дополнительные центровочные шайбы.

Как пример. На фото динамик на заводе JVC (Victor) оснастили дополнительным магнитом для более быстрой остановки диффузора при максимальном ходе.

Способы измерения дополнительных параметров

Как уже упоминалось, помимо трех основных характеристик ТС, при конструировании акустических систем могут использоваться и другие показатели. К примеру, сопротивление обмотки головки постоянному току Re измеряют на частоте, близкой к 0 Гц или же просто с использованием омметра.

Площадь диффузора Sd или, как еще ее называют эффективная излучающая поверхность, в низких частотах совпадает с конструктивной. Находят этот параметр с использованием простой формулы Sd=nR2. При этом за радиус принимают половину расстояния от середины резинового подвеса по ширине с одной стороны до середины противоположной. Связано это прежде всего с тем, что половина ширины подвеса также является излучающей поверхностью.

О чем нужно знать

Измерить параметры ТС, включая добротность, правильно при конструировании акустических систем очень важно. Чтобы избежать больших погрешностей, перед выполнением измерений динамик обязательно нужно «размять». Дело в том, что у новых или не эксплуатировавшихся некоторое время устройств подобного типа параметры ТС могут значительно отличаться от показателей, использовавшихся до начала расчетов оборудования.

«Разминать» динамики перед измерениями можно, к примеру, синусоидальными сигналами, просто музыкой, белым и розовым шумом, тестовыми дисками. Длиться при этом процедура подобной подготовки устройства должна, по мнению специалистов, в течение минимум суток.

Виды акустического оформления

Наиболее популярными типами коробов для динамиков на данный момент являются закрытые ящики и фазоинверторы. Первый вид оформления при этом считается самым простым. Конструктивно закрытый ящик представляет собой короб из 6 стенок. К плюсам такого оформления специалисты относят в первую очередь компактность, простоту сборки, хорошие импульсивные характеристики, быстрый и четкий бас. Недостатком закрытых ящиков при этом считается невысокий уровень КПД. Для создания высокого звукового давления такое оформление не подходит. Закрытые короба обычно используются для прослушивания джазовых композиций, рока, клубной музыки.

Фазоинверторы являются достаточно сложным типом оформления. Изготавливаются они обычно из пластика. При этом фазоинверторы имеют высокий КПД и к тому же позволяют динамику быстро охлаждаться. Также такое оформление при необходимости можно легко перенастроить.

Иногда для динамиков может использоваться и открытое акустическое оформление. В данном случае задняя стенка звукоизлучающей поверхности диффузора не отделяется от передней. Чаще всего открытый ящик представляет собой короб, у которого отсутствует задняя стенка (или в ней имеется множество отверстий).

Рупорное оформление для головок чаще всего используется в комплексе с другими типами. Однако в некоторых случаях подобные конструкции могут быть и оригинальными на 100%. Применяются такие системы, к примеру, для ШП-динамиков с низкой добротностью. Акустическое оформление этого типа имеет достаточно много преимуществ. Основным его плюсом является высокая громкость. К недостаткам такого оформления при этом относят невозможность получения равномерной АЧХ, низкую объемность звучания и пр.

Высокая и низкая добротность динамика.

Динамик имеет высокую добротность, если колебания диффузора продолжаются на резонансной частоте даже тогда, когда на динамик уже не подается сигнал, а потери, при этом, очень маленькие. Про резонансные частоты поговорим в другой раз.

А вот если колебания динамика затухают практически сразу, после пропадания сигнала на него, и много сил динамик тратит на разного рода потери, то говорят, что такой динамик имеет низкую добротность.

Что бы не слышать в своих колонках “эффект переотраженки”, звуков типа “гула” или “бубнения”, не слушать “доигрывание” каких либо звуков, при доработке акустики или изготовлении её самостоятельно, нужно подбирать динамики с низкой добротностью.

Сказать иначе можно так – после пропадания сигнала от усилителя, динамик должен сразу возвращаться на своё место, которое он обычно занимает, когда на него не подаётся ни какой сигнал. Это будет идеальным вариантом, идеальным динамиком. Таким образом мы будем получать от динамика именно тот звук, который хотим услышать.

Добротность динамика и оформление

Считается, что головки с показателем Fs/Qts>50 должны использоваться в закрытых корпусах, Fs/Qts>85 — с фазоинверторами, Fs/Qts>105 — с полосовыми резонаторами, Fs/Qts>30 — с экранами и открытыми ящиками.

Подбирать акустическое оформление для динамиков можно, как уже упоминалось, и просто по показателям их добротности. К примеру, головки с Qts> 1,2 чаще всего используются для открытых ящиков. Оптимальным показателем добротности для них считается 2,4. Динамики с Qts

Способы изменения параметров головок громкоговорителей

Несмотря на довольно большое количество типов выпускаемых ГГ (громкоговорителей), иногда могут возникать затруднения при их применении, вызванные тем, что параметры ГГ не соответствуют требованиям, предъявляемым к РЭА, в которой они могут быть использованы. Да и в нынешних условиях не всегда удается приобрести нужную ГГ, и цена бывает неприемлема для многих радиолюбителей. В таких случаях требуется некоторое изменение параметров имеющихся в распоряжении ГГ. Рассмотрим способы изменения некоторых параметров ГГ электродинамического типа.

Частота основного резонанса подвижной системы ГГ может быть повышена путем смазывания центрирующей шайбы раствором лака. При этом можно использовать 5-10%-ный раствор лаков ЦАПОН или целлулоида в ацетоне. Раствор лака следует наносить на центрирующую шайбу мягкой кисточкой равномерно по окружности, чтобы при высыхании не произошла “расцентровка” звуковой катушки в рабочем зазоре магнитной системы. Таким образом можно повысить частоту резонанса в 1,5-2 раза. Можно также смазывать лаком гофрированный подвес диффузора, однако это менее эффективно. Повышение резонансной частоты сопровождается одновременным повышением звукового давления ГГ на частоте резонанса, что объясняется повышением ее добротности.

Понизить частоту основного резонанса ГГ можно путем утяжеления его подвижной системы, например, приклеив картонное кольцо на центральную часть диффузора. При этом одновременно снижается звуковое давление в области средних и высших частот примерно пропорционально увеличению активной массы. Особенно значительно снижается звуковое давление на самых высших частотах диапазона, так что диапазон воспроизводимых частот сужается со стороны высших частот больше, чем расширяется со стороны низших частот. Следует заметить, что при утяжелении подвижной системы в довольно значительных пределах звуковое давление в области резонанса не изменяется.

Расширить эффективный рабочий диапазон частот ГГ в обе стороны как в области низших, так и высших частот можно путем вклеивания в центральную часть диффузора (желательно непосредственно на торец звуковой катушки) небольшого дополнительного “конуса”, склеенного из плотной, но не толстой бумаги, пропитанной 3-5%-ным раствором лака ЦАПОН в ацетоне и имеющего вид усеченного конуса с диаметром меньшего основания, примерно равным диаметру звуковой катушки, углом раскрыва около 70° и высотой около 0,5 высоты диффузора ГГ. Дополнительный конус снижает частоту основного резонанса подвижной системы за счет увеличения его активной массы и одновременно повышает верхнюю граничную частоту за счет большей жесткости его по сравнению с жесткостью основного диффузора ГГ. Правильно подобранный дополнительный конус может обеспечить расширение номинального диапазона воспроизводимых ГГ частот на 1-2 октавы. При этом одновременно снижается звуковое давление ГГ из-за увеличения активной массы подвижной системы.

Увеличить звуковое давление ГГ с неэкранированной магнитной цепью и кольцевым магнитом можно, приклеив к нижнему фланцу второй такой же кольцевой магнит (или близкий по размеру). Дополнительный магнит должен быть присоединен в противоположной полярности по отношению к полю рассеивания основного магнита так, чтобы при прикладывании его к фланцу магнитной цепи чувствовалась отталкивающая, а не притягивающая сила, т. е. магнитное поле дополнительного магнита уменьшает поле рассеивания основного магнита. При этом происходит увеличение использования полезной энергии основного магнита за счет концентрации магнитных силовых линий внутри магнитной цепи, т. е. в рабочем зазоре. Таким способом можно увеличить магнитную индукцию в рабочем зазоре на 10-25 % в зависимости от конструкции магнитной цепи ГГ. Уровень среднего стандартного звукового давления повышается пропорционально увеличению магнитной индукции в рабочем зазоре магнитной цепи, а частотная характеристика не изменяет своего вида. Повысить таким способом звуковое давление ГГ с экранированными магнитными цепями невозможно, поскольку внешнее поле рассеивания у них практически отсутствует.

Уменьшить неравномерность частотной характеристики ГГ можно путем промазывания гофрированных подвесов их диффузоров демпфирующими смазками. Отметим, что это относится лишь к тем типам ГГ, в которых такое промазывание не предусмотрено технологическим процессом при их изготовлении. Для промазывания применяются различные сложные по составу смазки на основе резиноподобных веществ, например, полиизобутилена и т. п., однако удовлетворительные результаты можно получить также при применении 50-70%-ного раствора касторового масла в ацетоне. Такая смазка наносится мягкой кистью на гофрированный подвес диффузора в небольшом количестве, чтобы не допустить значительного пропитывания конической части диффузора. Указанная смазка уменьшает величину неравномерности частотной характеристики ГГ на 2-5 дБ. При этом остальные параметры остаются практически без изменений. Отметим, что работы, связанные с промазыванием деталей подвижных систем ГГ, следует выполнять при вставленной в зазор между звуковой катушкой и керном магнитной цепи специальной оправке, которую можно заменить свернутой в кольцо лентой из бумаги или кинопленки. Если звуковая катушка ГГ закрыта со стороны диффузора защитным колпачком, то его предварительно следует отклеить, смочив ацетоном.

Следует иметь в виду, что конструкции электродинамических ГГ из-за наличия в них деталей, изготовленных из бумажной массы и ткани, требуют весьма осторожного обращения и все работы, связанные с изменением параметров ГГ, могут выполняться достаточно подготовленными людьми.

29 комментариев: Способы изменения параметров головок громкоговорителей

“Дополнительный магнит должен быть присоединен в противоположной полярности по отношению к полю рассеивания основного магнита так, чтобы при прикладывании его к фланцу магнитной цепи чувствовалась отталкивающая, а не притягивающая сила, т. е. магнитное поле дополнительного магнита уменьшает поле рассеивания основного магнита.”

И вот эта фича о “концентрации магнитного поля” основного магнита кочует от сайта к сайту! Видимо, автор школьный курс физики прогулял, а учебник физики в школьном туалете скурил
На самом деле дополнительный магнит( главное тут слово ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ) создает дополнительное магнитное поле, часть которого замыкается через воздушный зазор магнитной системы динамика. По утверждениям разных авторов, эффективность до 30%, правда, одни говорят об увеличении индукции в магнитном зазоре, а другие об увеличении отдачи динамика, а это несколько разные вещи, хотя и имеют взаимосвязь.
Еще больше поднять эффективность использования дополнительного магнита (+10-15%) можно с помощью жестяной консервной банки, которая уменьшает рассеяние силовых линий ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО магнита и замыкает их на зазор в магнитной системе динамика.
Прежде чем применить дополнительный магнит надо понять, чего вы хотите достигнуть и что может быть на самом деле. Если хотите выровнять отдачу динамиков в АС, если хотите поднять отдачу АС при слабом усилителе, а применить более мощный не получается, тогда да, можно применять с определенными оговорками. Но, если вы хотите поднять звуковое давление динамика или Ас на максимальных мощностях,ждите разочарования- динамик выдаст повышенное количество искажений.

а почему надо соединять одинаковыми полюсами, думаю, объяснять не надо, достаточно посмотреть какое направление силовых линий основного и дополнительного магнита и как они будут замыкаться

Сейчас проверил как влияет на параметры ТС установка дополнительного магнита. Добротность динамика без доработки 1.0, если приложить второй магнит того же диаметра полярностью N к S (на притягивание) – добротность возрастает до 1.25, если прижать другой стороной N к N (на отталкивание), то наоборот добротность снижается до 0.82! Теория доказана.

Всем здравствуйте. Имею 10 дюймовые НЧ динамики с Qts= 0.346, Fs=29 гц. Рассчитанные более на применение в АО с фазоинвертором, чем в ЗЯ. Я же хочу их применить в ЗЯ, надев на магнит, стальной 2мм. колпак для увеличения добротности. С ним Qts=0.56, BL было 12.46 стало 9.4, Qes было 0.389 стало 0.683. Остальные параметры не поменялись. Параметры динамиков стали очень хороши для ЗЯ. Теперь вопрос, не подсядут ли магниты от этих колпаков, мало ли что?

Да, конечно индукция в зазоре упала, этого я и добивался что бы увеличить Qts, без курочивания динамика. Что чутье упало это предсказуемо и в моем случае не страшно. Вопрос что будет с магнитом, если я допустим решу снять колпаки спустя определенное время, и вернутся к фазоинвертору.

Способы повышение добротности динамика

Есть простой способ. Перед выбором динамика попросить кого-нибудь стукнуть себя киянкой по темечку. Произойдёт перезагрузка после чего появится надежда, что обновлённое сознание сделает правильный выбор.

Правильный это тот, после которого не надо ничего переделывать.

Если кому-то покажется этот способ не приемлемым или не этичным — сожалею. Но он единственный который без переделки и без разборки динамика.

#3 OFFLINE Lex_audio

• Откуда: Новочеркасск

Какие есть способы повышения добротности динамика без его переделки? Или без его разбора не реально?
Если есть способы, поделитесь.
Интересует как из недверного мида сделать дверной. Ящики не предлагать)

#4 OFFLINE pitbull777

• Откуда: Краснодар

Какие есть способы повышения добротности динамика без его переделки? Или без его разбора не реально?
Если есть способы, поделитесь.
Интересует как из недверного мида сделать дверной. Ящики не предлагать)

#5 OFFLINE Дмитрий Рутковский

• Откуда: Санкт-Петербург

Добротность динамика от подключения внешних элементов не зависит.

А вот прочтение книжек влияет. Тот, кто прочтёт книжку Виноградовой — найдёт в ней способ измерения добротности. Если воспользоваться этим способом, то можно получить добротность выше, чем заявлено в даташите. Если такой способ повышения добротности устроит — пользуйтесь.

#6 OFFLINE Сергей28

• Откуда: Столица деревень

ГУ Teyes оптика + Khadas(Volumio) кокс->Псих-> вч Esotar2 110, сч Excite X22 , нч Esotar2 650, Саб Morel ultimo SW+ Challenger ergo II 525.1

#7 OFFLINE iskander80

• Откуда: Саратов

«Существует две возможности: либо мы одиноки во вселенной, либо нет. Обе одинаково ужасны.»

#8 OFFLINE DядяВова

• Откуда: Барнаул Россия

Забываете про элементарный способ коррекции противомагнитом.

Им можно в обе стороны «поиграться»
В некоторых случаях изменение добротности может поменяться на 5-10%

Пыс. А выше ДР предлагал хоть и радикальный но вполне действенный метод с молотком.
Стучать только не по голове а по магниту .

Но по голове — правильнее

Сообщение отредактировал: DядяВова — 16 June 2018 — 02:57

Ural ConceRt , Pioneer P99RS, CarDSP-Lite+ P99RS (в качестве источника цифры)

#9 OFFLINE constant888

• Откуда: краснодар

По моему ещё увеличение массы подвижки увеличивает добротность.
Ещё на некоторых усилителях есть функция по повышению добротности, скорее всего там применена технология о которой сказал питбуль. На памяти 2 уся, стег qm и Бостон из подписи

#10 OFFLINE constant888

• Откуда: краснодар

#11 OFFLINE nik1976

• Откуда: Москва

Кто то говорил попробовать заклеивать поочередно окна на корзине (например карпетом)

#12 OFFLINE Prof.Nimnul

• Откуда: Питер

Пасскросс тоже поднимет добротность, из-за влияния активного сопротивления катушки.

Помирать, так с Музыкой

#13 OFFLINE iskander80

• Откуда: Саратов

«Существует две возможности: либо мы одиноки во вселенной, либо нет. Обе одинаково ужасны.»

#14 OFFLINE Prof.Nimnul

• Откуда: Питер

Если вопрос ко мне — то хорошая работа.

Но надо проводить практические испытания и проверять эту теорию практикой. Так как не факт, что всем понравится добротность 0,707, ну и контроль динамика с добротностью не связан напрямую, это понятия не тождественные.

Помирать, так с Музыкой

#15 OFFLINE Дмитрий Рутковский

• Откуда: Санкт-Петербург

Для тех, кто тормоз. Подключение любых внешних устройств и кручение регуляторов на усилителях не меняет добротность динамика от слова совсем, т.е. абсолютно.

Изменить добротность динамика без его доработки тоже невозможно, потому что чтобы что-то изменить надо что-то изменить.

Но киянка всегда доступна: один удар — и всё исправлено. Если не помогло можно повторить, усилив воздействие.

Вот ведь никак не хочется большинству выяснить наконец: что же такое добротность. Слово выучили, а что оно означает — нет.

#16 OFFLINE SOVA

• Откуда: Киев

Думаю, зря вы людей ругаете.

Полная добротность динамика состоит из механической и электрической добротности.

А электрическая добротность рассчитывается из работы динамика на короткое замыкание (или усилитель с нулевым выходным сопротивлением), это по определению метода измерения.

Вы ведь не будете спорить, что не подключённый динамик имеет гораздо большую добротность, чем динамик с закороченными клеммами. Все слушали диффузор, стуча кулаком по магниту.

Так вот, изменив параметры усилителя, мы получаем другую полную добротность динамика.

В случае механической добротности и полной добротности динамика в оформлении аналогичную роль играет акустическое оформление. Изменив акустическое оформление, мы изменим полную добротность акустической системы. Закрытый ящик повышает добротность, ПАС — понижает.

Также и с выходным сопротивлением усилителя.

Сообщение отредактировал: SOVA — 18 June 2018 — 20:29

#17 OFFLINE Константин Полонников

• Откуда: Екатеринбург

Мелочи не имеют решающего значения, они решают всё. (с)

#18 OFFLINE mike332

• Откуда: Краснодар, Россия

главное сильно захотеть и сделать ящики)

#19 OFFLINE Дмитрий Рутковский

• Откуда: Санкт-Петербург

Совсем не зря. Иногда создаётся впечатление, что только массовые отстрелы смогут исправить ситуацию.

Ещё раз: те, кто постит такие темы, те кто хочет повысить добротность динамика и те, кто знает как это сделать не переделывая его — первые кандидаты. Потому что они никогда не могут объяснить свои желания и поступки. И обуздать бурное воображение тоже не хотят.

В частности: какой может быть расчёт на нулевое сопротивление, если при измерении добротности динамик подключается к усилителю через килоомный резистор. Отгадайте для чего. Как раз чтобы свести к минимуму влияние сопротивления усилителя.

Если же они сами мерят без этого резистора, то результат такого измерения — бессмысленная ерунда, поскольку это результат измерения не динамика, а их конкретной системы, которая кроме них никому не интересна, повторять её один-в-один никто не будет. Т.е. они подменяют и так виртуальный параметр добротность на вообще абсурдный параметр — псевдодобротность чего-то-то там.

Добротность динамика: на что влияет и как ее измерить?

Воспроизведение звука на сегодняшний день самое распространенное, с чем можно столкнуться. Дома, в транспорте, на улице, на концертах и в заведениях, повсюду можно слышать звуки разного качества. Существуют огромное количество показателей, в которых различаются современные аудиосистемы. Одной из важных характеристик любого динамика является добротность, которая напрямую указывает на качество звучания устройства. Динамик является колебательной системой, поэтому можно произвести расчеты параметров звукоизлучателей.

Что такое добротность динамика

Добротность динамика – параметр, который указывает, во сколько раз запасы энергии в колебательной системе превышают ее потери при изменении фазы на 1 радиан.

Если разобрать определение добротности более простыми словами, то станет гораздо понятнее, за что отвечает эта характеристика. Высокая добротность динамиков означает то, что колебания мембраны будут продолжаться после отключения источника. Это снижает качество звучания, потому что появляются посторонние шумы. Низкое значение наоборот быстро погашает— колебательные движения, делая при этом чисты и приятный звук. Различают механическую, электрическую и полную добротность. Механическая добротность динамика — потери энергии, которые возникают во время трения.

В чем измеряется добротность динамиков

Принято за правило числовое обозначение добротности динамиков. И чем оно ниже, тем показатель лучше. Наилучшим показателем добротности в современных динамиках считают значение от 0,7 и ниже. Но следует понимать, что это значение должно быть в соотношении с воздействующими на него факторами. Акустическое исполнение напрямую влияет на показатель добротности и, как правило, повышают его. Так, например, на показатель динамика вставленного в закрытый ящик, влияют не только потери энергии, но и упругость воздуха. Поэтому при такой конструкции используют фазоинверторы.

Динамик с низкой добротностью наиболее ценны на рынке акустических систем. Они отлично работают при подключении дополнительного оборудования. При низкой частоте колебания можно производить настройку звучания в большем диапазоне, потому что исключены посторонние шумы и хрипы. Высокая добротность используется в основном в низкочастотных динамиках.

Как определить и измерить добротность динамика

Измерение добротности динамика можно произвести разными способами. В домашних условиях это можно сделать при помощи милливольтметра переменного тока. Одного прибора будет недостаточно, поэтому понадобиться плата, резистор на 1000 Ом, программный генератор от компьютера и усилитель мощности, чтобы подать сигнал на динамик. В процессе измерения напряжения на определенной частоте строится график, по которому с помощью формулы находят среднее значение. После его получения вычисляют акустическую добротность, затем электрическую.

Все эти данные позволят посчитать полную добротность динамика. В качестве примера можно рассмотреть акустическую систему Урал АК-74:

• механическая — 7,0841;
• электрическая — 15,87;
• полная — 1,58.

Из вышеперечисленного следует, что динамик среднего класса. Специалистам может быть недостаточно представленных характеристик, поэтому они могут стараться при помощи дополнительных материалов их преобразовать в большую или меньшую сторону.

Динамик с низкой добротностью будет стоить гораздо дороже среднестатистических. Это обусловлено тем, что качество звучания приближено к идеалу.

Как можно повысить или понизить добротность динамика

Для улучшения звукопередачи специалисты прибегают к изменению значения параметра добротности. Чаще всего они интересуются, как понизить добротность динамика, потому что, как известно, чем меньше показатель, тем лучше качество звучания. Чтобы добиться этого результата нужно кардинально переделывать мотор. Процедура очень сложная и не всегда оправданная. Иногда практики приклеивают магнит, однако это меняет показатель на 5-10%. Слишком низкая добротность динамика — это тоже не очень хорошо. В этом случае появляется завал высокочастотного излучения в зоне резонанса динамика. В принципе показатель добротности должен составлять примерно определенные значения. При этом выделяют два значения:

• Q=0.577. Определяется минимальными задержками;
• Q=0,707. Наиболее гладкая АЧХ.

Чтобы повысить показатель добротности, достаточно увеличить массу подвижки. Зачастую этого хватает, чтобы привести все в желаемую норму.

Большое количество аудиосистем в современном мире. Все они различаются по своим характеристикам. Наличие большого ассортимента в магазинах позволит подобрать динамик даже самому изысканному меломану. Однако возникают такие ситуации, когда даже, казалось бы, в самом идеальном устройстве приходится делать изменение характеристик путем вмешательства в конструкцию. В основном к этому прибегают студии звукозаписи или группы, которые воспроизводят через динамики звук музыкальных инструментов. Они требуют максимальной четкости звучания.