Как рассчитать фазоинвертор в корпус

15

Расчёт и настройка фазоинвертора акустической системы

Фазоинвертор (с точки зрения акустики) – это порт (труба, щель и т. д.) в корпусе акустической системы, обеспечивающий расширение воспроизводимого НЧ – диапазона за счёт резонанса этого порта на частоте более низкой, чем резонансная частота динамика.
Использование фазоинверторного типа даёт возможность не только расширить нижний частотный диапазон закрытого ящика, но и повысить коэффициент полезного действия. Тоннель фазоинвертора может выполняться различной формы и размещаться – на любой поверхности колонки.
При разработке акустической системы крайне важно правильно выполнить расчёт фазоинверторного короба, так как от этого зависит не только диапазон воспроизводимых частот, но и качество всего звука в целом.

Давайте индифферентно отнесёмся к многообразию теоретических аспектов, описывающих физику процессов в данном типе акустики, а сразу ответим на вопрос: «А почему, собственно?». Такой вопрос может возникнуть у энтузиаста, который рассчитал размеры фазоинвертора по известной формуле из умной книжки и убедился в её несостоятельности в процессе неудачного практического опыта!

Напрягаться сильно не придётся, потому как синьор Жан-Пьеро Матараццо (авторитетный специалист в области профессиональной акустики) уже помог нам разобраться в этом актуальном вопросе.
Вот что уважаемый итальянский специалист-акустик написал в статье «Теория и практика фазоинвертора»:

Рис.1 Конструкции фазоинверторов с тоннелем в виде трубы

Одним из наиболее часто встречающихся пожеланий в электронной почте автора является – привести «магическую формулу», по которой читатель ACS мог бы сам рассчитать фазоинвертор. Это, в принципе, нетрудно. Фазоинвертор представляет собой один из случаев реализации устройства под названием «резонатор Гельмгольца» (Рис.1 а). Частоту настройки резонатора Гельмгольца (или фазоинвертора, что одно и то же) можно рассчитать по формуле:

где: Fb – частота настройки (Гц), с – скорость звука (344 м/с), S – площадь сечения тоннеля (кв. м), L – длина тоннеля (м), V – объем ящика (куб. м), π = 3,14.

Эта формула действительно магическая, в том смысле, что настройка фазоинвертора не зависит от параметров динамика, который будет в него установлен. Объём ящика и размеры тоннеля частоту настройки определяют раз и навсегда. Всё, казалось бы, дело сделано.
Приступаем.
Пусть у нас есть ящик объёмом 50 л. Мы хотим превратить его в корпус фазоинвертора с настройкой на 50 Гц. Диаметр тоннеля решили сделать 8 см. По только что приведённой формуле частота настройки 50 Гц получится, если длина тоннеля будет равна 12,05 см. Аккуратно изготавливаем все детали, собираем их в конструкцию, как на Рис.1 б), и для проверки измеряем реально получившуюся резонансную частоту фазоинвертора.
И видим, к своему удивлению, что она равна не 50 Гц, как полагалось бы по формуле, а 41 Гц. В чем дело и где мы ошиблись? Да нигде. Наш свежепостроенный фазоинвертор оказался бы настроен на частоту, близкую к полученной по формуле Гельмгольца, если бы он был сделан, как показано на Рис.1 в). Этот случай ближе всего к идеальной модели, которую описывает формула: здесь оба конца тоннеля «висят в воздухе», относительно далеко от каких-либо преград. В нашей конструкции один из концов тоннеля приближается к стенке ящика. Для воздуха, колеблющегося в тоннеле, это небезразлично, из-за влияния «фланца» на конце тоннеля происходит как бы его виртуальное удлинение. Фазоинвертор окажется настроенным так, как если бы длина тоннеля была равна 18 см, а не 12, как на самом деле.

Казалось бы, если тоннель полностью разместить снаружи ящика, Рис1.а) – справа, у нас получается резонатор Гельмгольца в чистом виде. Однако на практике и тут существует эмпирическая зависимость «виртуального удлинения» тоннеля в зависимости от его размеров.
Для круглого тоннеля, один срез которого расположен достаточно далеко от стенок ящика (или других препятствий), а другой находится в плоскости стенки, это удлинение приблизительно равно 0,85D.

Теперь, если подставить в формулу Гельмгольца все константы, ввести поправку на «виртуальное удлинение», а все размеры выразить в привычных единицах, окончательная формула для длины тоннеля диаметром D, обеспечивающего настройку ящика объёмом V на частоту Fb, будет выглядеть так:

Здесь частота Fb – в герцах, объем V – в литрах, а длина L и диаметр D тоннеля – в миллиметрах, как нам привычнее.

Геометрические размеры тоннеля имеют свои ограничения. Великий исследователь акустических систем Р. Смолл показал, что минимальное сечение тоннеля зависит от диаметра динамика, наибольшего хода его диффузора и частоты настройки фазоинвертора. Смолл предложил совершенно эмпирическую, но безотказно работающую формулу для вычисления минимального размера тоннеля:

Формулу свою Смолл вывел в привычных для него единицах, так что диаметр динамика Ds, максимальный ход диффузора Xmax и минимальный диаметр тоннеля Dmin выражаются в дюймах. Частота настройки фазоинвертора – как обычно, в герцах.

Очень часто оказывается, что, если правильно выбрать диаметр тоннеля, он выходит невероятно длинным. А если уменьшить диаметр, появляется шанс, что уже на средней мощности тоннель «засвистит». Помимо собственно струйных шумов, тоннели небольшого диаметра обладают ещё и склонностью к так называемым «органным резонансам», частота которых намного выше частоты настройки фазоинвертора и которые возбуждаются в тоннеле турбулентностями при больших скоростях потока.
Когда расчётная длина тоннеля получается такой, что он почти помещается в корпусе и требуется лишь незначительно сократить его длину при той же настройке и площади сечения, я рекомендую вместо круглого использовать щелевой тоннель аналогичной площади, причём размещать его не посреди передней стенки корпуса, как на Рис.2 а), а вплотную в одной из боковых стенок, как на Рис.2 б).

Рис.2 Конструкции фазоинверторов с щелевыми тоннелями

Тогда на конце тоннеля, находящемся внутри ящика, будет сказываться эффект «виртуального удлинения» из-за находящейся рядом с ним стенки. Опыты показывают, что при неизменной площади сечения и частоте настройки тоннель, показанный на Рис.2 б), получается примерно на 15% короче, чем при конструкции, как на Рис.2 а).
Щелевой фазоинвертор, в принципе, менее склонен к органным резонансам, чем круглый, но, чтобы обезопасить себя ещё больше, я рекомендую устанавливать внутри тоннеля звукопоглощающие элементы, в виде узких полосок фетра, наклеенных на внутреннюю поверхность тоннеля в районе трети его длины.

Дальнейшего снижения длины тоннеля можно добиться использованием фазоинверторов конической, экспоненциальной форм, а также формы в виде песочных часов. Поскольку подобные технологии конструктивно сложны и не нашли широкого распространения в радиолюбительской практике, то и рассматривать их в рамках данной статьи мы не станем. А лучше сдобрим пройденный материал парой онлайн считалок, позволяющих рассчитать трубчатые и щелевые фазоинверторы без излишнего напряга, калькулятора и деревянных счёт.

Но сначала зададимся резонным вопросом: а на какую резонансную частоту следует настраивать фазоинвертор?
Ответ очень прост – на оптимальную частоту. Если частота резонанса фазоинвертора будет выше оптимальной, т. е. она будет находиться близко к резонансной частоте динамика в закрытом ящике, то мы получим на АЧХ выпячивающий горб, вследствие чего звучание будет бочкообразным.
Если частоту выбрать чересчур низкой, то подъём НЧ уровня не будет чувствоваться, т. к. на этой частое отдача динамика окажется слишком слабой и усиливать окажется нечего.
Таким образом – частоту резонанса фазоинвертора следует выбрать немногим ниже частоты резонанса динамика в закрытом ящике, т. е. в той области, где у динамика происходит некоторый спад звукового давления. Этот спад компенсируется подъёмом фазоинвертора, что, в конечном итоге, приведёт к расширению нижней границы воспроизводимых частот.

В большинстве реальных конструкций – частота резонанса фазоинвертора составляет 0,61. 0,65 от частоты резонанса динамика в закрытом ящике.

А как легко и просто можно узнать частоту резонанса громкоговорителя в закрытом ящике – мы с вами подробно обсудили на этой странице . Итак:

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ДИАМЕТРА И ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ТОННЕЛЯ ФАЗОИНВЕРТОРА

Диаметр тоннеля – величина, имеющая практический смысл только для фазоинверторов круглого сечения Площадь сечения – характеризует как трубчатые, так и щелевые фазоинверторы.

Рассчитаем длину тоннеля фазоинвертора по объёму ящика, резонансной частоте фазоинвертора и диаметру/ площади сечения тоннеля:

РАСЧЁТ ДЛИНЫ ТОННЕЛЯ ФАЗОИНВЕРТОРА

Посчитанная длина тоннеля верна как для цилиндрических фазоинверторов, так и для щелевых фазоинверторов, находящихся на значительном расстоянии от стенки. Если щелевой фазоинвертор расположен вплотную к одной из стенок, как на Рис.2 б), то его длину следует укоротить на 15%.

Расчёт и проверка настройки фазоинвертора для акустической системы.

Проверка настройки фазоинвертора на примере нескольких АС.
Рассчитано на широкий круг радиолюбителей.

Если АС уже построена, можно сразу переходить к пункту 5.

1. Что такое фазоинвертор. Немного копипаста.
«Фазоинвертор (ФИ) представляет собой щель или трубу, находящуюся в корпусе звуковой системы. За счет резонанса этой трубы обеспечивается расширение низкочастотного диапазона. С конструктивной точки зрения фазоинвертор – это закрытый, но не полностью герметичный ящик.

Принцип работы фазоинвертора
Суть работы данного устройства заключается в том, что при помощи акустического резонатора осуществляется переворот (инверсия) фазы звуковой волны, исходящей от тыльной части диффузора. На выходе фазоинвертора эта уже инверсированная волна суммируется с волной, излучаемой фронтальной поверхностью диффузора. Это существенно увеличивает на частоте настройки прибора уровень звукового давления.
Достоинства и недостатки ФИ
Преимущества этого вида акустического оформления известны достаточно хорошо. Приблизительно 90% производимых в мире современных акустических систем оснащены фазоинвертором. Нижняя граница частоты в таких системах в 1,26 раза меньше, чем в закрытых аналогах (при одинаковых размерах корпуса и КПД).

Если взять акустику с одинаковыми габаритами и показателями нижней границы частоты, то системы с фазоинвертором будут обладать большим на 3 дБ КПД. И наконец, при одинаковых значениях нижней границы частоты и КПД, габариты такой системы будут значительно меньше.

К недостаткам фазоинвертора можно отнести невысокие переходные характеристики (по сравнению с системами закрытого типа) и более сложный процесс согласования усилителя с акустической системой. То есть длительность затухания и время нарастания звукового сигнала определяются лишь качеством исполнения самого фазоинвертора. На практике это проявляется в глухом звуке литавр, «бухающем» звучании барабана, размытости щипка при воспроизведении музыки от струнных инструментов и пр.

Стоит отметить, что достоинства существенно перевешивают вышеупомянутые недостатки. Поэтому большинство компаний, специализирующихся на производстве звукового оборудования, внедряют в свои модели данное устройство.

Простому меломану – пользователю акустических систем достаточно знать про фазоинвертор несколько простых, но очень важных вещей. В комнате площадью меньше 12 метров нельзя устанавливать колонки с фазоинвертором расположенным в задней части – получите отвратительное буханье вместо музыки. Для небольших помещений лучше выбирать колонки с передним расположением фазоинвертора или вовсе без него. Если ваши колонки оснащены фазоинвертором, и вам кажется, что бас «бубнит» — попробуйте заткнуть отверстие фазоинвертора любой плотной тряпкой – иногда это помогает.» ©

2. Прежде, чем браться за расчёт ФИ, необходимо измерить параметры Т/С для НЧ динамика.
Не вижу смысла повторяться или копировать всё в данный обзор.
Исчерпывающее описание — Как измерить параметры Тиля-Смолла динамиков с помощью ПК и выбрать для них правильный корпус.

Закономерным финалом саги о фазоинверторе будут практические аспекты его воплощения в жизнь. Ключевым элементом здесь становится именно труба, она же — тоннель, она же в результате рабской транслитерации с английского — порт. Именно она, труба, позволит реализовать на практике два главных параметра, определяющие акустический облик задуманного фазоинвертора: объём корпуса и частота его настройки. Эти две величины, одна в литрах, вторая — в герцах, становятся результатом либо самостоятельного расчёта, либо следования ранее сделанным калькуляциям. Их источником могут быть изготовители динамика, наши тесты или же советы специалистов, основанные на их практике. Во всех трёх случаях бывает, что даются готовые размеры тоннеля, обеспечивающие настройку известного объёма на нужную частоту, но, во-первых, не каждый раз, а во-вторых, слепое копирование не всегда возможно и всегда непохвально. Так что более общей и гораздо более продуктивной будет такая постановка задачи: известны объём и частота, а вопрос об их физической, в материале, реализации станем решать самодеятельно. Часть истории будет организована по принципу вопросов и ответов: номенклатура вопросов известна, в редакционной почте они повторяются с регулярностью, дающей повод для статистических выкладок, которые так любит наш тестовый департамент. Не стану отнимать у них любимую игрушку, у нас — свои. Итак, что вначале, рассчитываем тоннель или покупаем трубу, которой этим тоннелем предстоит стать? По идее надо вначале купить — трубы бывают не любого диаметра, а из некоторого ряда значений, если брать готовые, а не накручивать самому из бумаги на клею, как пионер из кружка юного космонавта. Но начать придётся всё же с хотя бы грубой прикидки, и дело здесь в том, что…
Толщина имеет значение
Если тоннель действительно труба (есть ведь и варианты), какой она должна быть в диаметре? Самый общий и самый грубый ответ: чем больше, тем лучше. Совет действительно радикален и может вызвать протестную реакцию: а если я возьму и сделаю тоннель диаметром вдвое больше динамика? Не возьмете и не сделаете, как бы ни старались, об этом больше ста лет назад позаботился некто Герман Гельмгольц, резонатором имени которого фазоинвертор и является, а позже — создатели автомобилей, сделавшие их по габаритам меньше существовавших в то время паровозов. Итак, по порядку, почему больше и почему что-то этот процесс остановит.

Во время работы вблизи частоты настройки, где, собственно, и выполняет свои функции тоннель фазоинвертора, добавляя от себя к звуковым волнам, порождаемым колебаниями диффузора, внутри тоннеля движется воздух. Движется колебательно, туда-сюда. Объём движущегося воздуха — точно такой же, какой во время каждого колебания приводится в движение диффузором, он равен произведению площади диффузора на его ход. Для тоннеля этот объём — произведение площади сечения на ход воздуха внутри тоннеля. Площадь сечения реально всегда меньше площади диффузора (если кто ещё не отказался от угрозы сделать такой же, а то и больше, скоро никуда не денутся и откажутся), и, чтобы переместить такой же объём, воздуху надо двигаться быстрее, скорость в тоннеле с уменьшением диаметра возрастает пропорционально уменьшению площади его сечения. Чем это плохо? Всем сразу. Прежде всего тем, что модель резонатора Гельмгольца, на которой всё основано, предполагает, что потери энергии на трение воздуха о стенки тоннеля отсутствует. Это, разумеется, идеальный случай, но чем дальше мы от него отойдём, тем меньше работа фазоинвертора будет походить на то, чего мы от него ожидаем. А потери на трение в тоннеле тем выше, чем больше скорость воздуха внутри. Теоретически формула, да и несложная программа, на ней основанная, этих потерь не учитывает и безропотно выдаст вам расчётную длину тоннеля при диаметре хоть в палец, но работать такой фазоинвертор не будет, всё умрёт в завихрениях воздуха, пытающегося стремительно летать по тесному тоннелю взад-вперёд. Текст когда-то виденного мной агитационного плаката ГАИ «Скорость это смерть» к движению воздуха в тоннеле подходит безусловно, если смерть отнести к эффективности фазоинвертора.

Впрочем, намного раньше, чем фазик погибнет как средство звуковоспроизведения, он станет источником звуков, для которых не предназначен, вихри, возникающие при излишне высокой скорости движения воздуха, создадут струйные шумы, нарушающие гармонию басовых звуков самым бессовестным и неэстетичным образом.

Что следует принять за минимальное значение площади сечения тоннеля? В разных источниках вы найдёте разные рекомендации, далеко не все из них авторами были когда-либо опробованы хотя бы путём вычислительного эксперимента, о других уж не говорим. Как правило, в такие рекомендации закладываются две величины: диаметр диффузора и максимальная величина его хода, то самое Xmax. Это разумно и логично, но в полной мере относится лишь к работе сабвуфера на предельном режиме, когда о качестве звучания говорить уже немного поздно. Основываясь на многочисленных практических наблюдениях, можно взять на вооружение куда более простое правило, оно небезупречно и не совсем универсально, но работает: для 8-дюймовой головки тоннель должен быть не меньше 5 см в диаметре, для 10-дюймовой —

7 см, для 12-ти и больше — 10 см. Можно ли больше? Даже нужно, но вот именно сейчас нас кое-что остановит. А именно — длина тоннеля. Дело в том, что…
Длина имеет значение
Как и было сказано, её скомандует великий Герман фон Гельмгольц. Вот он, у доски в Гейдельбергском университете, а на доске — та самая формула. Ну ладно, в этот раз её написал я, но придумал — он и написал бы точно так же. Эта немудрёная, поскольку выведена для идеального случая, зависимость показывает, какова будет частота резонанса некоей полости (нам привычнее ящик, хотя Герман фон делал эдакие пузыри с трубами-хвостиками) в зависимости от объёма V, длины L и площади сечения хвостика. Обратите внимание: параметров динамика здесь нет, и было бы странно, если бы они были. В любом случае полезно запомнить и никогда не поддаваться на провокации: настройка фазоинвертора полностью и исчерпывающе определяется размерами ящика и характеристиками тоннеля, соединяющего этот ящик с окружающей средой. Помимо этого в формулу входят только скорость звука в атмосфере планеты Земля, обозначенная «с», и число «пи», не зависящее даже от планеты.

Для практических целей, а именно — вычисления длины тоннеля по известным данным, формулу легко преобразовать, вспомнив родную школу, а константы подставить в виде чисел. Это делали многие. Многие же публиковали результаты этого волнующего процесса, и автору немного удивительно, как можно было зрелищно обделаться при операции с тремя-четырьмя числами. В общем, треть опубликованных на бумаге и в Сети преобразованных формул непостижимым образом являются ахинеей. Правильная приводится здесь, если подставлять величины в показанных чёрным единицах.

Эта же формула плюс некоторые поправки заложена и во все известные программы по расчёту фазоинверторов, но прямо сейчас формула для нас удобнее, всё на виду. Смотрите: что будет, если вместо минималистского тоннеля поставить другой, попросторнее (и потому получше)? Потребная длина возрастёт пропорционально квадрату диаметра (или пропорционально площади, но ведь мы трубу-то собрались по диаметру покупать, по-другому не продают). Перешли от 5-сантиметровой трубы к 7-сантиметровой, это к примеру, длина при той же настройке понадобится вдвое больше. Перешли на 10 см — вчетверо. Беда? Пока — полбеды. Дело в том, что…
Калибр имеет значение
Беда сейчас будет. Ещё раз глядим на формулу, на этот раз — в знаменатель, фокусируйте зрение. При всех прочих равных длина тоннеля будет тем больше, чем меньше объём ящика. Если для того, чтобы настроить на 30 Гц 100-литровый объём, имея в распоряжении 100-миллиметровую сантехническую трубу, надо открыжить и вклеить в ящик отрезок говнопровода протяжённостью 25 сантиметров, то при объёме ящика 50 л это будет полметра (что уже не меньше, чем полбеды), и при довольно распространённых 25 л тоннель такой толщины должен будет иметь метровую длину. Это уже беда, без вариантов.

В наших, практических условиях объём ящика в первую очередь определяется параметрами динамика, и в силу причин, читателям этой серии уже хорошо известных, для головок калибра 8 дюймов оптимальный объём редко превышает 20 л, для «десяток» — 30 — 40, лишь когда дело доходит до 12-дюймового калибра, мы начинаем иметь дело с объёмами порядка 50 — 60 л, и то не всегда.

Вот и получается какой-то парад суверенитетов: частота настройки ФИ определяется тем басом, который мы от него хотим получить, будь он на «восьмёрке» или на «пятнашке» — не важно. А частота настройки ящика опять не зависит от динамика, чем меньше объём, тем длиннее подавай тоннель. Итог парада: как мы неоднократно замечали в тестах малокалиберных сабвуферов, желательный и многообещающий вариант оформления в ФИ физически невозможно (или затруднительно) реализовать. Даже если не жалко места в багажнике, нельзя объём ящика ФИ делать больше оптимального, а оптимальный нередко оказывается настолько мал, что настроить его на инвариантную к прочим факторам частоту 30 — 40 Гц немыслимо. Вот пример из недавнего теста 10-дюймовых сабвуферных головок («А3» №11/2006): если взять за аксиому диаметр трубы 7 см, то для того, чтобы сделать фазоинвертор на головке Boston, понадобился бы её кусок длиной 50 см, для Rainbow — 70 см, А для Rockford Fosgate и Lightning Audio — около метра. Сравните с рекомендациями в тесте этого номера, относящимися к 15-дюймовым головкам: ни у одной таких проблем не отмечено. Почему? Не из-за динамика, как такового, а из-за исходного объёма, выбранного по параметрам динамика. Что делать? Встречать беду во всеоружии. Оружие нам выковали поколения специалистов (и не только). Знаете, в чём тут дело?

Форма имеет значение
Вы едва ли могли не заметить: я очень люблю копаться в патентах, поскольку считаю, пусть дорога от изобретения к реальной жизни не столь уж коротка, патент — отражение мысли в виде вектора, то есть — с учётом направления. Большинство новаций, предложенных (и неуклонно предлагаемых) неутомимыми умами в отношении фазоинвертора, сконцентрировано на борьбе с двумя мешающими факторами: длина тоннеля, когда его сечение велико, и струйные шумы, когда его сечение, стремясь сократить длину, попытались уменьшить. Первое, простейшее решение, о допустимости которого нас спрашивают в редакционной почте раз по пять в месяц: можно ли тоннель поместить не внутрь ящика, а снаружи? Вот ответ, окончательный, фактический и настоящий, как бумага на квартиру профессора Преображенского: можно. Хоть частично, хоть целиком, внутрь ящика тоннель запихнули исключительно из эстетических соображений, у фон Гельмгольца он торчал снаружи, и ничего, он это пережил. Да и современность наша даёт примеры: вот, скажем, ветераны car audio не могут не помнить (многие, честно говоря, не могут забыть) «басовые трубы» фирмы SAS Bazooka. Они ведь начались с патента на сабвуфер, который удобно поместить за сиденьем грузовика — любимого транспорта американцев. Для этого изобретатель протянул трубу фазоинвертора вдоль корпуса снаружи, заодно уж придав её распластанную по поверхности цилиндрического корпуса форму. Это — один пример, есть другой: некоторые фирмы, выпускающие встроенные сабвуферы для домашних кинотеатров, выводят наружу трубу-тоннель полосового сабвуфера-бандпасса. Тип сабвуфера в данном случае значения не имеет: это тот же резонатор имени сами знаете кого. Ещё одно решение тоже, судя по письмам, ищут, но опасаются. «Можно ли гнуть тоннель?» Ответ — в стиле Филиппа Филипповича и очевиден. Иначе не выпускали бы сразу несколько компаний (DLS, JL Audio, Autoleads, etc. etc.) гибкие трубы специально для этой цели. А в области патентной документации есть даже интересная подсказка, как можно эту задачу решить не без изящества и материальной экономии: была в своё время предложена конструкция модельного тоннеля, который бы собирался из типовых элементов в любой желаемой форме, иллюстрация поведает об остальном. От себя добавлю: большая часть изображённых в патенте деталей трогательно напоминает номенклатуру элементов канализационных сетей местного значения, что и является практическим рецептом внедрения интеллектуального эксцесса американского изобретателя.

Борясь с неуместной длиной тоннеля, часто идут по пути строительства так называемых «щелевых портов», их достоинство — в конструктивной интеграции с корпусом, что позволяет, при известном воображении, сделать тоннель довольно протяжённым, на прилагаемой схеме — сразу несколько вариантов, которым вопрос, разумеется, далеко не исчерпывается (три верхних эскиза принадлежат перу известного хай-эндщика Александра Клячина, остальное было делом техники).

Недостаток же щелей — в трудности подгонки длины, это не сантехнический ПВХ — махнул пилой, и дело в шляпе. Но есть решения и здесь: не так давно один из героев рубрики «Своя игра» пермяк Александр Султанбеков (не грех лишний раз напомнить стране имена её героев) продемонстрировал на практике, как можно настраивать щелевой порт, изменяя его сечение при неизменной длине, он это делал, укладывая внутрь фанерные проставки, как показано на фото где-то поблизости, поищите.

В сворачивании тоннеля фазоинвертора некоторые светлые умы дошли до крайностей: один светлый предложил, например, свернуть тоннель в виде спирали вокруг цилиндрического корпуса громкоговорителя, другой на хитрую формулу Гельмгольца ответил тоннелем-винтом, такая концепция нам здесь, в России, знакома…

Но вообще-то все эти решения (даже с винтом) — лобовые, здесь тоннель неизменной длины просто приделывается или складывается так, чтобы не мешал. Известны (и даже продаются в товарных количествах) реализации другого принципа. Здесь дело вот в чём.

Сечение имеет значение
Не площадь, как таковая, а характер её изменения по длине тоннеля. До сих пор мы, ведомые учением фон Гельмгольца в его самой простой, школьной форме, считали непременным, что поперечное сечение тоннеля постоянно. А нашлись люди, которые это условие нарушили и даже нажили на этом денег.
…
Уход от цилиндра как формы тоннеля предлагали очень и очень многие. Кто — в стиле Матарацци с вариациями, кто — в скромном, локальном масштабе, ограничиваясь приданием криволинейных обводов концам цилиндрического тоннеля с целью снижения струйных шумов от завихрений. Наиболее же радикальное средство борьбы и с длиной, и с шумами не только придумал, но и эксклюзивно пользуется им уже не один год Мэттью Полк, основатель компании своего имени. Суть устройства под названием PowerPort такова: часть функций тоннеля берёт на себя одна или две, на каждом конце трубы, кольцевая щель между стенкой ящика и поставленным на строго рассчитанном расстоянии от неё «грибком», впрочем, на рисунке всё видно. Такими тоннелями снабжаются практически все домашние громкоговорители Polk Audio. И ежели только кто покусится, плакали его 32 цента плюс ещё кое-что. Для себя же, любимых, никто не запретит такую штуку попробовать, тем более что когда-то давно Полк выложил на свой корпоративный сайт таблицу в «Экселе»…

К вопросу о толщине: проталкивая тот же объём воздуха через более тесный тоннель, его придётся разгонять до более высокой скорости. А «скорость — это смерть»

Гельмгольц написал бы свою формулу точно так же, просто в тот момент не было фотографа.

©

Процесс постройки АС с ФИ я, пожалуй, пропущу.
Тут хватит на дюжину обзоров с выбором динамиков, материалов для корпуса, столяркой, сборкой и т.д.

3. Формулы, которые понадобятся.
Формула определения резонансной частоты динамика одинаковая и для ЗЯ, и для ФИ:

Лично мне хватает расчёта ФИ и ЗЯ в программе JBL Speakershop.

"… Ни в какой программе не выскочит окно с надписью — парень, я, конечно, всё посчитаю, как ты хочешь, но ты делаешь дурь, и звук будет отстойный." ©

Поэтому будет полезно проверить предлагаемые размеры ФИ и корпуса самостоятельно сторонними расчётами.
Например, онлайн расчёт ФИ.

4. Во время написания обзора мне попался материал
Сабвуфер с фазоинвертором: расчёт, настройка, типичные ошибки,
в котором автор весьма эмоционально рассказывает о недостатках акустического оформления типа ФИ.
Если вы по-прежнему хотите построить саб или АС с фазоинвертором, материал рекомендуется к прочтению.

5. Проверка настройки ФИ.
За основу взята методика, предложенная по ссылке:
измерение модуля полного электрического сопротивления Z акустической системы.

Какой должна быть частота настройки (резонанса) фазоинвертора?
Частота резонанса фазоинвертора (в общем случае) должна быть на 2/3 октавы ниже, чем частота резонанса того же динамика в том же ящике при закрытом отверстии ФИ.
Например:
Fc динамика в ЗЯ = 60 Гц, тогда частота настройки ФИ д.б. 60/1,5874 = 60*0,63 = 37,8 (Гц)

Обратите внимание на появление цифры 0,63 — это и есть «на 2/3 октавы ниже».

Исходная схема подключения НЧ динамика (или АС с ФИ):

Пояснения (изменения в схеме):
— рекомендуется использовать усилитель, обеспечивающий минимум 7,1 В RMS (10 В ампл.)
— в качестве источника сигнала для усилителя — программный генератор в SpectraLab
— вместо вольтметра — линейный вход звуковой карты ПК (подключить к динамику!).

Таким образом, из дополнительного оборудования потребуется всего лишь резистор на 1 кОм.

Общий порядок действий:
— собрать проверочную схему с учётом пояснений выше
— установить уровень вых. сигнала в микшере системы 50-70 %
— установить регулятор громкости на усилителе, чтобы выходное напряжение было 7,1..10 В RMS без клиппинга
— выбрать свип-тон в настройках программного генератора (диапазон 20-200 Гц, если требуется проверить ФИ, или 20-20к Гц для всего диапазона АС)
— нажать кнопку «поехали» )))

Если всё сделано правильно, получится вот такая картинка:

6. Проверка настройки ФИ сабвуфера 11,8л.
Расчёт в JBL Speakershop:

Размеры ФИ: ф50х150мм

Проверка расчётов (онлайн калькулятор):

По рекомендациям Т/С для размеров ФИ, полученных в JBL, частота настройки ФИ составляет 57,7 Гц.
По рекомендациям Виноградовой для тех же размеров ФИ получается частота 52 Гц.

Расчёт частоты Fc динамика FD115-7 в ЗЯ 11,8л (это не ошибка, считаем для ЗЯ; см. формулу в пункте 4 ):

Fc = 67,5 * sqrt ( 1+ 2,66/11,8 ) = 74,7 (Гц)

Далее собирается схема из п.5.
Результат: модуль полного электрического сопротивления саба:

график оранжевым цветом — саб 11,8л с открытым ФИ
график фиолетовым цветом — саб 11,8л с закрытым ФИ (ЗЯ 11,8л)

Разница частот двух пиков — 2-3 Гц — показатель неправильного расположения ФИ в корпусе:
срез трубы ФИ находится в непосредственной близости от тыльной стороны динамика.

Выводы:
— частота настройки ФИ — около 48 Гц, что ближе к расчётному значению по Виноградовой
— частота Fc = 82 Гц вместо расчётных 75 Гц
— соотношение частот 48/82 = 0,59, что близко к рекомендуемому значению 0,63

Для учебно-тренировочного саба, я считаю, нормально.

7. Проверка АС с щелевым ФИ.
Чтобы не мучиться в сомнениях, была проверена самодельная АС (проект «Дуб») по этой же методике.

Я не видел расчёты, да оно мне и не интересно.

Вот результат:

Частота настройки ФИ 58 Гц,
Fc = 105 Гц.
Соотношение частот 58/105 = 0,55.

Вывод: ФИ щелевого типа получился немного ниже отметки -2/3 октавы.

8. И снова SVEN.
На этот раз версия BF-21R с уничтоженными динамиками и пультом ДУ (киндер погрыз).

Из четырёх динамиков выжил только один НЧ.

В экспериментах с ФИ приняла участие пассивная колонка (естественно, после замены НЧ динамика на исправный).
После демонтажа динамиков:

При помощи нецензурных выражений волшебных заклинаний выковырял ФИ:

Внутренний диаметр в средней части — около 34 мм, длина 75 мм.
Примечание: размеры ФИ отличаются о ФИ в версии BF-11 (ф31 х 65 мм).

Внутренний объём колонки BF-21 составляет 7,2 л.
За вычетом объёма, занимаемого магнитной системой НЧ динамика (0,2л) и трубой ФИ (0,1л),
объём колонки составляет 6,9 литра.

Считаем Fc по формуле выше:
Fc = 67,5 * sqtr (1 + 2,66/6,9) = 79,5 (Гц)

Запускаем JBL Speakershop:

Для диаметра ФИ ф34мм предлагается длина 12,4 см.

За одно обращаем внимание на расчёт для ЗЯ объёмом 6,9л: Fc=79,4 Гц (совпадает со значением, полученным вручную).

Проверка расчётов в онлайн-калькуляторе:

По Т/С: 56,2 Гц
По Виноградовой: 51,5 Гц

И так, требуется удлинить трубу ФИ на 5 см (до длины 12,5 см).
В доме нашёлся цилиндрический флакон от таблеток:

Распилил пополам:

Укоротил куски трубок до 5см, соединил с ФИ при помощи остатков изоленты:

Длина 12,5 см.

После сборки проверка настройки ФИ:

Частота настройки ФИ 49 Гц (против расчётных 51,5 Гц по Виноградовой),
Fc = 81 Гц (почти совпало с расчётным значением 79,5 Гц).
Соотношение частот 49/81 = 0,61. Тут всё ОК.

9. Выводы:
— метод измерения Z вполне работоспособен, можно пользоваться
— расчётные методы предсказывают, как гисметео выдают противоречивые цифры
— расчёт ФИ можно выполнять в программе JBL Speakershop
— проверку расчётов ФИ рекомендуется выполнять по Э. Л. Виноградовой
— проверка настройки ФИ по методу Z выдаёт цифры, очень близкие к тем, что получены по расчётам Э. Л. Виноградовой

При использовании метода Z проверена настройка ФИ трех самодельных АС.
Результаты положительные. ))

10. Приложение для апологетов Звука, неудержимо, но бестолково снимающих АЧХ сабвуфера (копипаст).
Я познакомлю вас с методом прямого измерения, который в отличие от компьютерного, не требует вычислений и даёт более достоверный результат.
Снятие АЧХ саба проводится в АБСОЛЮТОНО заглушенном помещении, вся внутренняя поверхность которого выложена матрасами, причём в два слоя. Но проще это сделать на открытом пространстве, чтобы до ближайшего гаража с розеткой было не менее 10 метров. Если динамик или ФИ направлены в пол, ставим сабвуфер на землю, на щит, если нет — садим как человека, на табуретку. Измерительный микрофон следует устанавливать сбоку от динамика и от ФИ одновременно, на примерно одинаковом расстоянии, и не ближе 1-1,5 метра от корпуса саба. В этом случае вы будете мерить совокупное звуковое давление динамика и ФИ.
Вот когда на открытом пространстве вы выровняете АЧХ саба, только после этого можно заносить его в комнату и выявлять влияние помещения на результирующую АЧХ. А до этого снятие АЧХ саба в ближнем поле и поднесение микрофона на 1 см к динамику, я считаю преждевременными. Да и вообще не нужными: вы ведь не прикладываете ухо к динамику саба и не слушаете саб «в ближнем поле» лёжа на полу? Это вам не СЧ и не ВЧ, которые измеряются и слушаются в пределах прямой видимости, это — Бас-с. Сильно сомневаюсь, что вы сможете правильно состыковать (срастить) АЧХ динамика и ФИ снятые по отдельности в ближних полях. Не получите вы истинную картину совокупного звукового давления ФИ и дина в окружающем сабвуфер пространстве, двигая графики по экрану компа, а саб по комнате.
Так что ступайте-ка ребята на свежий воздух, на травку. Оно и для музыки и для здоровья полезнее будет, т.к. измерения надо проводить в тёплую погоду, дабы подвес у дина не задубел. 🙂

Но и это не финиш. Игра продолжится, когда вы внесёте настроенный саб в комнату и начнёте бодаться с комнатными резонансами, модами. Очень увлекательно. 🙂
В этом заключается ещё один недостаток сабвуфера с ФИ: он капризен к месту своего расположения в комнате. Небольшое смещение саба приводит к заметному изменению комнатных резонансов, тогда как сабу типа ЗЯ практически по-фигу где стоять, лишь бы симметрия звука не нарушалась.

Сабвуферы с фазоинвертором — это какое-то недоразумение, игра фантазии инженеров-акустиков, которую подхватили и развили коммерсанты от музыки. Мода такая аудиофильская: да у меня в сабе трубы ФИ, как выхлопные в крутой тачке! Даже звук похож.
Поясню.
Саб с ФИ бессмысленно, а иногда и вредно подключать к ресиверу для просмотра фильмов и некоторых сортов музыки. В DVD-сигнале присутствуют частоты от 5-ти герц. Вся мощь ресивера ниже частоты настройки ФИ (от 5-ти до 30-40 гц) направлена на выблёвывание диффузора динамика на пол. Ни каких звуков в этой полосе саб не издаёт, в добавок можно покалечить динамик. Если же в ресивере или усилке саба стоит фильтр сабсоника, тогда динамик и диффузор останутся целы, но звуков от 5-ти до 30-40 гц, саб всё равно не издаст.
Вопрос: зачем тогда городить ФИ ?? Разве что для поп-музыки? Но для музыки гораздо лучше саб ЗЯ, к тому же он воспроизводит частоты ниже чем ФИ и при этом не идёт вразнос. Саб ЗЯ не бубнит, у него меньше ГВЗ, прекрасные переходные характеристики, он проще в расчётах и не требует настройки. А на КПД мне начихать, я не собираюсь экономить на громкости и качестве музона 30 ватт из розетки.
Так что по всем параметрам саб типа ЗЯ лучше, чем ФИ.
НО!
Только при условии, что в ЗЯ стоИт хороший, качественный динамик с F резонанса 18-25 гц, желательно с малой массой диффузора (и возможно двукратным запасом мощности для корректора Линквица). Вот мы и подошли к сути. Китайцы такие дины делать не умеют, а европейские хорошие динамики стОят ох, не дёшево. Вывод очевиден: в сабвуферах типа ФИ почти наверняка стоИт паршивый динамик и саб имеет все перечисленные выше недостатки. Зато он громко бУхает, дёшев для невзыскательного потребителя (а таких большинство) и на нём можно сделать прибыльный бизнес. Массовый бизнес. Сабвуфер с ФИ — дешёвка, изделие для тугоухих, скаредных или малообеспеченных.
Акустический фазоинвертор был изобретён Альбертом Турасом в 1932 году, во времена, когда не было приличных басовых динамиков, но сейчас-то зачем?
Во времена винила и живых инструментов с нижней частотой 30-40 Гц фазоинвертор был очень кстати. Но в век электронных синтезаторов и DVD-записи, когда диапазон уходит в область инфразвука, фазоинвертор, мягко говоря, устарел и неспособен воспроизводить современный диапазон частот. Сабвуфер с ФИ — это атавизм, пережиток прошлого. Я ещё раз напоминаю: фазоинвертор — это резонатор. Для прослушивания музыки акустические резонансы вещь вредная и неприятная, от них стараются избавиться всяческими способами: и демпфирование, и эквализация, и фильтры, и пр.
А вот так взять, и своими руками врезать в сабвуфер диджериду.
И потОм уверять себя, что всё звучит хорошо? Нет уж, увольте.
Моё личное предпочтение: саб ЗЯ.
Наличие ФИ может быть в некоторой степени оправдано применением в малогабаритной акустике, но это уже не Звук, и тем более не Бас. Единственное применение сабвуфера с фазоинвертором с минимальным ущербом для качества звука, это имитация взрыво- и громоподобных эффектов в кинушках и игрушках. Там высокий КПД себя оправдывает. Для музыки же ФИ неприемлем. ИМХО. ©

Всем удачных разработок!

Как лучше рассчитать фазоинвертор для акустической системы

Любители хорошего акустического звучания знают, что его качество в первую очередь зависит от передачи низкочастотной составляющей звука. Использование фазоинвертора способно существенно увеличить уровень звукового давления при одной и той же подводимой мощности. Но всё это возможно лишь при правильном расчёте размеров фазоинверторного (ФИ) отверстия, выравнивающего гармонические колебания и обеспечивающего качественный звук.

Виды акустических систем

Звук — это колебание, имеющее механическую природу возникновения, распространяющееся под давлением вызванным источником излучения. Акустическая система, представляющая собой звуковую колонку, преобразует электрические сигналы в механические, воспринимаемые слухом человека. Частота этих колебаний лежит в границах от 20 гц до 20 КГц. Существуют различные виды акустических систем:

1. Акустический лабиринт. Имеет вид лабиринта, выполненного в виде туннеля, находящегося в середине колонки. Его предназначение — усиливать низкие частоты за счёт множества изгибов. Внутренние стенки лабиринта покрываются демпфирующим покрытием, за счёт чего лабиринт не привносит в звук паразитные призвуки.
2. Открытого типа. Представляет собой систему, в которой стенка, противоположная направлению излучения динамиков, не устанавливается. В таком типе исполнения невозможно получить хорошие низкие частоты из-за отсутствия компрессии, а средние и высокие звуки кажутся более открытыми и воздушными.
3. Закрытого типа. Выполняется из полностью герметичного корпуса, создающего внутри замкнутый объём воздуха. Этот объём образует внутреннее давление, мешающее нормальному ходу диффузоров динамика. Такого рода колонки имеют большие габариты с накладкой на внутренние стенки — демпфера. Достоинством этой системы является чистота звука, в гамму которого не примешиваются нежеланные посторонние звуки.
4. Изобарического типа. Отличается сложностью изготовления и дороговизной, но из-за конструктивных особенностей позволяет увеличивать мощность и глубину низкочастотной составляющей. В середине колонки располагаются два динамика, разделённые звуконепроницаемой перегородкой и направленные в одну сторону. Эти динамики подключаются параллельно друг другу и работают в фазе.
5. Пассивная. Основное её предназначение — повысить эффективность воспроизведения низкочастотной составляющей звука за счёт использования пассивного излучателя. Этот излучатель располагается в глубине отверстия, выполненного в корпусе колонки и не обладает магнитной системой. При подаче сигнала диффузор излучателя движется не с помощью преобразования электрического сигнала, а под воздействием потока воздуха, вызванного установленным низкочастотным динамиком. Такая конструкция позволяет достичь глубокого баса, но может привнести гул в звук.
6. С дипольным излучателем. Дипольного вида акустика воспроизводит звук в двух направлениях. Другое название такого типа — биполярный. По своему типу относится к открытому виду. Для получения приемлемых низких частот потребуется использование динамиков с большими размерами диффузоров.
7. Контрапертурная. Редко используемая конструкция. Динамики в ней направляются в верхнюю или нижнюю сторону, и к ним подводится одинаковый сигнал. При столкновении звука, излучаемого динамиками, он изменяет своё направление, распространяясь радиально. К недостаткам такой системы относят возникновение реверберации, из-за чего «размывается» стереопанорама. Достоинства заключаются в появлении эффекта «растворения» звуковых колебаний в помещении.
8. Фазоинверторная. Эта система изготавливается в виде классической колонки закрытого типа, но со специальным отверстием. В него устанавливается труба, уходящая вглубь ящика. Такой подход позволяет получить низкочастотный звук значительно ниже по частоте, чем возможности динамиков. Такая система очень востребована, так как позволяет в относительно небольших размерах корпуса воспроизвести глубокие басы, выдавая частоты, недостижимые простым применением динамиков.

Использование фазоинверторного типа даёт возможность не только расширить нижний частотный диапазон, но и повысить коэффициент полезного действия. При этом частотный диапазон не изменится. Отверстие фазоинвертора выполняется разного вида и размеров. Размещаться оно может на любой поверхности колонки. При разработке акустической системы наиболее важно выполнить правильно расчёт размера фазоинверторного короба, от чего зависит не только диапазон воспроизводимой частоты, но и качество всего звука в целом.

Соотношение запасов и потерь

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.

Принцип работы устройства

Любая колонка фазоинверторного типа имеет в своём составе отверстие — фазоинвертор. Часто он называется акустическим туннелем или портом. Принцип работы его заключается в изменении фазы звукового колебания, вызванного задней стороной диффузора на сто восемьдесят градусов. При возникновении резонанса в ящике амплитуда колебания диффузора достигает минимального значения.

Связано это с тем, что при движении вперёд динамик создаёт разрежение в середине закрытой колонки, тем самым вытесняя воздух в фазоинверторный канал и увеличивая разряжение. Поэтому на частоте резонанса механические волны излучаются через отверстие, а не диффузором динамика.

От размера и вида фазоинверторного порта зависят объём воздуха и частота резонанса, на которую настроен канал. Объём воздуха в канале начинает резонировать и усиливать воспроизведение частоты при наступлении момента, когда диффузор излучает частоту, на которую рассчитан фазоинвертор.

По своей форме классический туннель выполняется кольцевой формы. Но для увеличения полезной внутренней площади ему часто придают щелевой вид. Отказ от цилиндрической формы тоннеля позволяет сократить его длину и снизить шумы, возникающие при выбросе воздуха.

При ошибках в расчёте щелевого фазоинвертора настроить его гораздо сложнее, чем классический вид, так как он изготавливается совместно с колонкой. Сам расчёт выполняется сложнее, чем для систем закрытого типа: при этом, кроме объёма ящика, учитывается настраиваемая частота резонанса. Оптимальные размеры подбираются с учётом амплитудно-частотной характеристики колонки, а именно её равномерности.

Получаем размеры корпуса по известному литражу

Итак, подходим к финальному этапу мероприятий. Теперь нам нужно рассчитать, какие же геометрические размеры будет иметь фазоинверторный корпус, если известен его общий литраж – 60,3 л. Проводим замеры багажника, определяя приемлемые габариты. К примеру, нам подходит конструкция длиной в 60 см и высотой в 40 см. Остается узнать ширину. Определимся, что стенки ящика мы будем выполнять из фанеры толщиной 1,8 см. Теперь нам нужно отнять от длины и высоты конструкции толщину стенок (1,8х2) и получить такие значения: длина – 56,4; высота – 36,4 см. Далее проводим такие вычисления: 60,3х1000:36,4:56,4=29,4. Это и будет ширина корпуса, правда, без учета толщины стенок. Прибавим ее и получим 33 см. Так выглядит примерный расчет корпуса сабвуфера с фазоинвертором под определенный динамик. Отметим, что эта статья является лишь общим руководством, в ней не учтены многие тонкости и нюансы, которые возникают в процессе работы.

Расчёт низкочастотного туннеля

Существует несколько способов для проведения вычислений размеров ФИ. Наиболее популярным является расчёт фазоинвертора онлайн или с использованием специализированных программ. Такие способы обычно требуют знаний множества параметров используемых динамиков. Существуют варианты и проще, но с большим расхождением конечного результата с реальным значением. Хотя в любом случае после расчёта и изготовления приходится проводить настройку.

Простая формула для вычисления

Метод вычисления заключается в использовании несложных формул и происходит методом подбора данных, когда за основу используется желаемая длина ФИ канала.

• F — желаемая частота настройки;
• C — скорость звука;
• π — математическая постоянная, равная 3,14;
• K — коэффициент, зависящий от размеров фазоинвертора.

При этом коэффициент K равен квадратному корню отношения S/LV, где:

• S — площадь отверстия;
• L — длина канала;
• V — объем колонки.

В качестве единиц измерения везде используются метры, а для частоты — герцы. При определении значений объёма считается, что лучше выбрать узкий фазоинвертор, но такой подход неверен, ведь при этом в нём возрастает скорость движения воздуха, а это вносит искажения в звучание. Проектирование широкого и длинного ФИ также лишено смысла, ведь длина фазоинвертора не должна превышать длину волны в момент наступления резонанса. Выполнение этого правила помогает избавиться от стоячих волн.

Использование специализированных программ

Существует много программ, позволяющих автоматизировать расчёты при построении акустических систем, например, Bassport. Эта программа специально разработана для автоматизации проведения расчёта порта фазоинвертора. При разработке программы учитывалось, что когда скорость потока воздуха в трубе становится более шести метров в секунду, то становятся заметными шумы.
Интерфейс программы интуитивно понятен, тем более она имеет локализацию на русском языке. Для получения нужных результатов понадобится ввести:

• скорость звука;
• объем колонки;
• частоту фазоинвертора и динамика;
• диаметр диффузора;
• ход диффузора.

После ввода всех данных останется нажать кнопку «Пересчитать» и получить результат, соответствующий максимальной добротности, зависящей, прежде всего, от соотношения объёма ящика к диаметру порта. Программа Bassport позволяет выполнить расчёт для различных форм, но чаще всего, при скоростях потока до шести метров в секунду, применяется несложная форма для трубчатого или щелевого вида.

Необходимо отметить следующие нюансы при использовании программы. Измерение диаметра диффузора происходит между расстояниями противоположными средним точкам подвесов. Цвет отображения цифры скорости потока, обозначает возможные возникновения шума: чёрный — шума нет, красный — шум заметно слышимый.

Использование онлайн-программ построено по такому же принципу: вводятся параметры системы и выдаётся результат. Сайты с такими программами легко находятся по запросу «фазоинвертор онлайн-калькулятор» в любой поисковой системе. Хотя для достоверности результатов следует перепроверить полученные данные на нескольких сайтах.

После выполнения расчётов останется изготовить и настроить фазоинвертор. В домашних условиях выполнить такие операции несложно, при этом какие-то особые материалы не понадобятся.

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.

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.

Рассчитываем порт фазоинвертора

Для этого мы воспользуемся помощью программы BassPort, которая проводит быстрый, удобный, а главное — очень точный расчет фазоинвертора онлайн.

Нам нужно будет ввести следующие значения: 1. Требуемую частоту настройки порта. 2. Чистый объем (полученный ранее). 3. Площадь диффузора динамика (замеряем длину по центральной оси динамика от середины подвеса до такой же точки напротив). 4. Ход диффузора (максимальный) в одну из сторон (указан в описании как Xmax). 5. Теперь нам нужно выбрать сечение порта. 6. Ввести его габариты. 7. Далее – жмем кнопку «Рассчитать» — получаем длину порта (L), а также его литраж.

Как рассчитать закрытый ящик

Понадобиться выяснить три главных показателя динамика. Результатом будет подбор внутреннего объема колонки. Обратите внимание на отношение резонансной частоты в паспорте к добротности. Если показатель меньше цифры 100, не рекомендуется устанавливать этот динамик в закрытом ящике. Так как в запертом корпусе воздух сжимается, и увеличивается жесткость подвески.

Выведены специальные формулы, которые связывают резонансную частоту, добротность и объем: Fc, Qtc, Vb соответственно, с такими же параметрами в паспорте. Формулы можно внимательно рассмотреть на фото.

Пользуясь формулами подбирается необходимый объем корпуса. Важно стремиться к тому, чтобы резонансная частота колонок не была выше 50 Гц. А добротность приближалась к показателю 0,7.

Онлайн расчет порта фазоинвертора

Автор: Sobich Aleksej

В этой статье я хочу рассказать и показать о том как можно рассчитать сабвуфер и на что надо обратить внимание, при проектировании в следующих программах: WinISD 0.44, WinISD 0.50а7. Расчёт ящика будет производится для десяти-дюймового динамика Audiobahn 1051T. Начнём! Запускаем программу WinISD 0.50a7

1. Создаём новый проект (New Project). 2. Нажав эту кнопку выбираем динамик из базы программы. 3. Просмотр Т/С параметров.

4. Т/С параметры. Нажимаем дальше(Next)

5. Выбор количества динамиков. 6. Тип установки.

Нормальный – все динамики стоят на одной панели.

Изобарический динамики стоят лицом к лицу.

7. Эффективность динамика. Показывает к какому типу корпуса больше подходит. 8. Выбор типа ящика.

Закрытый ящик – название говорит само за себя

Фазоинверторный – ящик оснащенный трубой(фазоинвертором).

Банд пасс 4-го порядка – динамик находится между двух камер одна из них имеет фазоинвертор.

Банд пасс 6-го порядка – находится между двух камер обе оснащены фазоинверторами.

Пассивный излучатель – в одном закрытом ящике динамик и пассивный излучатель(динамик без магнита)

Выбираем какой тип нам подходит и нажимаем дальше (Next)

Далее программа предлагает способ оформления АЧХ различными способами. Я не заостряю внимания на этом пункте и нажимаю далее. Если же выбрать Пассивный излучатель то программа предложить ввести следующие Т/С параметры пассивного излучателя:

1. Vas – это возбуждаемый закрытый объем воздуха динамиком.
2. Fs – резонансная частота.
3. Xmax – максимальный ход диффузора.
4. QMS – Механическая добротность.
5. SD – площадь диффузора.

Далее будем рассматривать программу на примере Банд пасс 4ого порядка.

9-10. Опять можно указать количество и тип установка динамиков. 11. Дополнительные возможности. Вкладка Box.

12-13. Камеры ящика 14. Объем камеры. 15. Частота настройки камеры.

16. Количество Фазоинвертора(ов) 17. Диаметр Фазоинвертора(ов) 18. Длинна Фазоинвертора(ов) 19. Тип круглый или прямоугольный. можно менять нав на кружок. 20. Вид фазоинвертора.

Переходим к основному расчёт ящика:

21. Нажимаем на схематично показанном ящике правой кнопкой мыши удерживая передвигаем курсор по оси (X) тесть по горизонтали меняем объём по оси(Y) по вертикали чтобы изменить частоту. Аналогично Левой кнопкой мыши чтобы изменить параметры нижней камеры. Макушка кривой должна находиться выше красной линии между 35Гц и 120Гц если это сабвуфер как можно шире и ровнее.

Transfer function magnitude. АЧХ

Примерно так, но нижний предел 40Гц, а верхний 113Гц, это тоже подходит. Там где я пометил красными чёрточками на практике там будет срезаться частота кроссовером.

Выбираем график: Maximum Power.

На этом графике программа показывает максимальную мощность относительно частоты. Видно, что имеется спад мощности пик спада 60 ватт на 39 герцах на практике диффузору динамика не хватает хода(Xmax) и появляются неприятные звуки – искажения. На готовом изделии это надо тоже учесть и ограничить мощность

Выбираем график Maximum SPL

Maximum SPL. Этот график показывает максимальное звуковое давление

Также видно спад. По той же причине. Последние два графика от другого динамика, я показал их чтобы наглядней было. Вот графики для нашего подопытного. Первый немного неправдоподобный на частоте от 0 Гц и до 25 Гц у всех динамиков есть спад.

Теперь надо определиться с размерами ящика в который будет установлен динамик. Для этого запускаем программу WinISD 0.44 нажимаем новый проект.

Нам надо ввести параметры нашего динамика в эту программу т.к. в её базе его нет для этого нажимаем «New» Перейдём к WinISD 0.50a7

22. Нажав эту кнопку можно увидеть Т/С параметры которые надо ввести в WinISD 0.44.

Вводим параметры нажимаем ОК и закрываем это окно чтобы не мешалось. Создаём новый проект.

23. Переставляем галочку чтобы выбрать динамик. Нажимаем дальше, и делаем точно также как и в WinISD 0.50a7

Переносим параметры ящика из WinISD 0.50a7 в WinISD 0.44.

24. Нажимаем чтобы начать рассчитывать размера ящика. 25. Нажимаем и программа выдаёт оптимальный на её взгляд размеры. В распоряжении мы имеем 10 дюймовый динамик полный его внешний диаметр 300 мм чтобы уместить его в ящик размеры W и D недолжны быть меньше 300 мм 26. Ширина вписываем 300мм равняется 0,300 МЕТРА 30. Можно поменять единицы измерения просто нажав на размерность в данном случае буква «m» 28. Длина вписываем 0,300 метра 27. Нажимаем на «H» программа показывает высоту. 31. Обратить внимание на L1 и L2 это высота камер смотреть надо чтобы глубина врезки динамика не превышала значение L2. Но надо учесть толщину материала он будет внахлест ещё в нутрии есть полка в которой стоит динамик и её толщину тоже учесть сам динамик он ведь тоже занимает бьём его я уже учёл если ящик большой там внутри должны стоять распорки их надо тоже учитывать . Получается 7 деталей чтобы рассчитать правильно детали надо учитывать что какие-то из них будут нахлестываться т.к программа показывает внутренние диаметры. Буквой «P» я буду укалывать толщину материала которую надо прибавлять к другим значениям. 1)D x W 2)D x W 3)D x W 4)H+(P*3) x D 5) H+(P*3) x D 6) H+(P*3) x W+(P*2) 7) H+(P*3) x W+(P*2) Получаем размеры деталей если толщина материала 20мм: 1) 300х300 2) 300х300 3) 300х300 4) 420х300 5) 420х300 6) 420х 340 7) 420х 340

Теперь можно переходить к расчёту фазоинвертора.

32. Тип фазоинвертора мы будем использовать прямоугольный 33. Длинна. Когда конец фазоинвертора смещён со стенкой ящика то он виртуально удлиняется, и фактически получается что он настроен не на ту частоту и большей длинны WinISD 0,44 этого не учитывает виртуальное удлинение можно рассчитать самому по формуле но проще заглянуть в программу WinISD 0.55a7 повторяю: это действительно только когда конец фазоинвертора смещён со стенкой ящика а когда он выступает это не действует. Итак программа WinISD 0,44 показывает 28,86см а WinISD 0,55а7 25,64см.Ф фазоинвертор будет установлен в деталь № 4 420х300 от 420 отнимаем 20 это высота фазоинвертора получаем ровно 400 т.к фазоинвертор прямоугольный добавляется ещё одна деталь 8)300х255 Вот конечные размера деталей И их количество . 1) 300х300 2) 300х300 3) 300х300 4) 400х300 5) 420х300 6) 420х340 7) 420х340 300х255

34. Сопротивление воздуха. Сопротивление воздуха в фазоинверторе надо делать как можно меньше увеличивая площадь отверстия фазоинвертора.

Большое спасибо “Sobich Aleksej” за статью

Добавил: Павел (Admin) Автор: Sobich Aleksej

Расчет короба

Систему акустики так же как и сабвуферы можно легко просчитать при помощи онлайн программ. Их просто скачать из интернета. Автоматический расчет осуществляется методом подстановки данных о звуковых элементах. Здесь надо выяснить информацию о технических характеристиках необходимых для расчета.

Сабвуфер схема

Всю информацию можно получить из встроенной программы базы данных. Если характеристики уже известны, их вводят вручную. Онлайн программа удобна еще и тем, что дает возможность подобрать динамики которые обеспечат лучшую отдачу.

Самыми простыми формами акустики являются закрытый короб и фазоинвертор. Для них не обязательно знать точные данные. Достаточно расчета с помощью формул.

Сайт установщиков

Конструкция корпусов с фазоинвертором требует наличия одного или нескольких рассчитанных отверстий. Отверстия должны настраивать корпус на частоту Fb. Данная программа включает в себя расчет размеров отверстия, что облегчает эту задачу.

Обычно используются два типа отверстий: порты и воздуховоды. Порт представляет собой отверстие, прорезанное в стенке корпуса (обычно в передней стенке). Отверстие может быть круглым, квадратным и прямоугольным. Воздуховод обычно представляет собой трубу, которая закреплена на стенке корпуса (обычно в передней стенке). Воздуховод обычно устанавливается заподлицо с внешней поверхностью корпуса.

И порты и воздуховоды должны быть достаточно большими, чтобы избежать наложения нежелательного звучания, например свиста, создаваемого турбулентностью воздуха, перемещающегося внутрь и наружу корпуса через порт. Размером, который оказывает самое большое влияние на появление таких помех, является площадь поперечного сечения. Нелинейность отверстия, понижающая выходную мощность при высоком уровне мощности, также определяется слишком маленьким поперечным сечением. Одним из способов увеличения площади поперечного сечения является использование нескольких портов и воздуховодов. Практичность такого метода зависит от используемой вами конструкции. Чем больше площадь поперечного сечения, тем длиннее должны быть порты или воздуховоды. Эта длина часто ограничивает размеры порта или воздуховода, которые могут быть использованы в конкретном корпусе. Это может быть одной из многих задач при выборе конструкции корпуса с фазоинвертором при выборе объема корпуса Vb и частоты настройки Fb, необходимых для определения размеров отверстия, подходящего для данного корпуса.

Слишком большая длина воздуховода может создать резонанс органной трубы при очень высокой выходной мощности. Не используйте воздуховоды слишком большой длины. Одним из способов понижения требуемой длины воздуховода является увеличение объема корпуса (или объема соответствующей камеры). Помните, что резонансная частота корпуса (или камеры) является производной от их объема и размеров воздуховода. Если резонансная частота корпуса поддерживается постоянной, то чем меньше объем корпуса, тем длиннее должен быть воздуховод, и наоборот.

Расчет воздуховода оптимизирован для воздуховодов в виде труб. Алгоритм окончания расчета подразумевает, что воздуховод будет закреплен на одном конце заподлицо, а другой конец будет находиться достаточно далеко от внутренних стенок, чтобы была возможность избежать препятствования циркуляции воздуха. Основным правилом является поддержание конца воздуховода на расстоянии по крайней мере одного диаметра от любой боковой стенки или других внутренних структур. Нижеследующая таблица содержит некоторые справочные значения для корпусов с одним воздуховодом.

Минимальный диаметр/площадь воздуховода в таблице представлены для громкоговорителей, которые перемещаются на расстояние, близкое к Xmax. При вычислении размеров воздуховода получается минимальный рекомендованный размер для работы без искажений при максимальном перемещении. Примечание: Минимальный рекомендованный диаметр воздуховода для отверстия для верхней частоты в конструкции корпуса, предназначенного для воспроизведения определенной полосы частот, может быть больше, чем указано в таблице, потому что перемещение воздуха через отверстие имеет большую скорость на более высоких частотах. Для вычисления размеров воздуховода выберите Vent в меню Box или нажмите Ctrl + V. Откроется окно Vent Dimensions.

Имейте в виду, что оно имеет секции для всех трех конструкции корпусов с фазоинвертором. Если какая-либо конструкция не используется, данная секция не появляется. Также обратите внимание на текстовую инструкцию. Ее можно прочитать, используя линейку прокрутки.

Окно Vent Dimensions разработано для вычисления одного из двух размеров отверстия, Dv или Lv. Сначала введите количество портов, выберите, будет ли Dv представлять собой диаметр или площадь отверстия, затем введите Dv или Lv и неизвестный параметр будет автоматически рассчитан. Каждый из параметров описывается ниже.

Vent Parameters

Number: Количество портов, которое вы хотите использовать. Все порты должны быть одинакового размера.

Diameter/Area: Размер первого отверстия, Dv, может быть введен либо в виде диаметра (для круглого порта или воздуховода), либо в виде поперечного сечения отверстия. При вводе данного значения в виде площади вы сможете рассчитывать квадратные и прямоугольные порты.

Minimum Size: Нажатие данной кнопки приведет к тому, что программа порекомендует вам минимальные диаметр или площадь воздуховода, которые позволят избежать шумов в отверстии при максимальном отклонении громкоговорителя. Программа также рассчитывает приблизительную длину воздуховода. Эти рекомендации могут показаться слишком большими, потому что приводятся в расчете на максимальное отклонение громкоговорителя. Если вы не будете подавать на громкоговоритель сигнал такого высокого уровня, вы можете использовать более умеренные рекомендации, которые приведены в таблице на предыдущей странице.

Dv: Dv может представлять собой либо диаметр отверстия (если оно круглое), либо поперечное сечение, в зависимости от того, какая из кнопок Diameter или Area нажата. После того, как введено значение Dv и вы переместили курсор, будет автоматически рассчитано значение Lv. Значение Dv может быть введено в дюймах (квадратных дюймах, если нажата кнопка Area) или сантиметрах (или квадратных сантиметрах, если нажата кнопка Area). Для изменения единиц измерения для Dv дважды щелкните на ярлыке единиц измерения.

Важно: Алгоритм расчета отверстия оптимизирован для расчета воздуховодов, имеющих круглое сечение. Также он хорошо работает при расчете воздуховодов, имеющих квадратное сечение. При другой форме сечения, например, прямоугольнике, когда высота и ширина отверстия не одинаковы, расчет будет не совсем точен. Узкие щели рассчитывать не рекомендуется.

Если значение Dv введено в виде площади сечения, значение появится в соответствующей колонке электронной таблицы параметров корпуса с индикацией “а”, показывающий отличие площади от диаметра. Если корпус имеет несколько воздуховодов или портов, перед значением Dv будет указано количество портов и знак х. Например, два воздуховода диаметром по 4 дюйма обозначаются 2 х 4,00. Два порта с поперечным сечением в 16 дюймов обозначаются как 2 х 16,00а.

Lv: Длина воздуховода. После ввода значения Lv и перемещения курсора в другую позицию, значение Dv будет рассчитано автоматически. Значение Lv может вводиться в дюймах или сантиметрах. Для изменения единиц измерения Lv дважды щелкните на ярлыке единиц измерения.

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.

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

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.

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.

Расчет акустического фазоинвертора

Предлагаемые методы расчета фазоинвертора основан на простейших измерениях, проводимых с вполне определенным экземпляром громкоговорителя, устанавливаемым в акустический фазоинвертор и на номографическом определении размеров последнего. А также варианты расчета фазоинвертора с использованием технических параметров динамиков от производителя.

Что такое Фазоинвертор?

И как у всякого резонатора у него есть резонанс, весьма выраженный, с высокой добротностью и крутыми склонами. Так что в корпусе сабвуфера у нас два резонатора: активный (динамик) и пассивный (фазоинвертор). Оба они влияют друг на друга через упругую среду (воздух).

Какой должна быть частота резонанса фазоинвертора?

Пример:
F_рез. динамика в ЗЯ = 60 Гц.
60 х 0,33 = 20гц.
60-20 = 40 Гц.

Расчётная резонансная частота ФИ в данном примере должна быть 40 Гц.

Для этой частоты, а считаю далее диаметр и длина фазоинвертора под объём данного ящика. А теперь рассмотрим более научные варианты расчета фазоинвертора.

Вариант №1. Простой вариант расчета размеров фазоинвертора

Это вариант подойдет для ленивых. Нам надо знать частоту настройки фазоинвертора для данного динамика. Его часто указывают производители динамиков в технических характеристиках, например на упаковке.

• F — частота настройки ФИ;
• C — скорость звука;
• п — число = 3,14…;
• S — площадь отверстия;
• L — эффективная длина трубы (длина трубы плюс процентов 5);
• V — объем корпуса.

Везде метры и герцы.

Соответственно отношение площади отверстия к длине фазоинвертора:

Рис. 1. Формула отношения площади отверстия к длине фазоинвертора

то есть при увеличении площади отверстия вдвое (два порта) — вдвое растет длина каждого из фазоинвертора. Делать узкий фазоинвертор чтобы уменьшить длину трубы нецелесообразно — возрастает скорость потока в нем (там должно быть не более 5% от скорости звука! я ошибся по памяти)

Одновременно сделать очень широкий и длинный фазоинвертор также не имеет смысла — его длина не должна быть больше длины волны на частоте резонанса, чтобы не было стоячих волн, но вообще-то это несколько метров получается, так что тут ошибиться трудно.

Вариант №2

В первую очередь, руководствуясь рис. 2 и таблицей, необходимо изготовить «стандартный объем» — герметичный фанерный ящик, все стыки которого во избежание утечек воздуха тщательно подогнаны, проклеены и промазаны пластилином.

Рис. 2. Чертеж фанерного ящика

Далее измеряют собственную частоту резонанса громкоговорителя, находящегося в свободном пространстве. Для этого его подвешивают в воздухе вдалеке от крупных предметов (мебели, стен, потолка). Схема измерений приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема для измерения параметров Тилля-Смолла

Здесь ЗГ — градуированный звуковой генератор, V — ламповый вольтметр переменного тока и R — резистор сопротивлением 100–1000 ом (при больших значениях сопротивления измерение оказывается более точным).

Вращая ручку настройки частоты звукового генератора в пределах от 15-20 до 200-250 гц, добиваются максимального отклонения стрелки вольтметра. Частота, при которой отклонение максимально и является резонансной частотой громкоговорителя в свободном пространстве F_в.

Следующий этап — определение резонансной частоты громкоговорителя F_в при его работе на «стандартный объем». Для этого громкоговоритель кладут диффузором на отверстие «стандартного объема» и слегка прижимают, во избежание утечек воздуха в месте стыка поверхностей. Метод определения частоты резонанса прежний, но в этом случае она будет в 2–4 раза выше.

Рис. 4. Номограмма для определения резонансной частоты громкоговорителя F_в Рис. 5. Пример определения резонансной частоты громкоговорителя на номограмме

Зная эти две частоты, с помощью номограмм находят размеры фазоинвертора. В зависимости от диаметра диффузора громкоговорителя выбирают номограмму, приведенную на рис. 5 (для диаметра 200 мм). По выбранной номограмме определяют объем фазоинвертора, для чего соединяют прямой линией точки, соответствующие найденным частотам, на осях «Резонансная частота»

Рис. 6. Номограмма для определения оптимального объема ящика

F_в (см. рис. 5 точка А) и «Резонансная частота» F_я (точка В). Отмечают точку пересечения с вспомогательной осью и отсюда ведут вторую прямую линию через точку D до оси «оптимальный объем». Значение, соответствующее новой точке пересечения Е, и является искомым объемом.

Если нет каких-либо особых соображений для конструирования ящика специальной конфигурации, то расчет внутренних размеров его при заданной объеме может быть сделан по номограмме, показанной на рис. 6. Ширина фазоинвертора будет равна 1,4 высоты, а высота — 1,4 глубины. Пользование номограммой не представляет трудностей: проводят прямую линию между крайними осями, на которых нанесены величины объемов. Точки пересечения прямой с осями А, В, С определят ширину, высоту и глубину ящика. Диаметр выреза для громкоговорителя берется равным размеру С, указанному в таблице.

Рис. 7. Номограмма для определения размером ящика и диаметра выреза под фазоинвертор

Далее, задавшись диаметром туннеля, необходимо определить его длину и проверить вмещается ли он в ящик фазоинвертора. Длину туннеля находят из графиков, приведенных на рис. 8, для трех внутренних диаметров: графики А — для диаметра 50 мм, В — для диаметра 75 мм и В — для диаметра 120 мм. Выбрав соответствующие графики, по частоте F_в и объему фазоинвертора, определенным ранее, находят длину туннеля (пример на рис. 7,В). Она должна быть на 35–40 мм меньше внутренней глубины ящика. Если этого не получается, можно нисколько изменить конфигурацию ящика, сохранив его объем, или взять Другой диаметр туннеля.

Рис. 8. Графики для определения длины туннеля фазоинвертора

Фазоинвертор изготавливают из фанеры толщиной около 30 мм. Если нет такой толстой фанеры, то для повышения жесткости нужно приклеить внутри ящика по диагонали или крестообразно бруски размером 25×75 мм. Ящик собирают на винтах и клее и все швы герметизируют. Заднюю стенку рекомендуется крепить шурупами (по пять штук на одну сторону) с фетровой прокладкой. Туннель делают из толстостенной картонной трубки.

Изготовив фазоинвертор и установив в него громкоговоритель, приступают к его демпфированию. Для этого громкоговоритель рекомендуется полностью закрыть с задней стороны слоем стекловаты толщиной 25–50 мм, прикрепляя ее к доске вокруг диффузородержателя с помощью кольца, привинченного шурупами или винтами.

Рис. 9. Схема для проверки достаточности демпфирования

Достаточность демпфирования проверяется с помощью схемы, приведенной на рис. 9. Сопротивление резистора R берется около 0,5 ом. Если же известен коэффициент демпфирования К усилителя, с которым будет работать агрегат, и сопротивление звуковой катушки громкоговорителя переменному току r, то его можно определять из формулы R=r/K ом.

Переводи переключатель из одного положения в другое, прислушиваются к щелчку в громкоговорителе. Если он вполне отчетлив я нет «бубнения» или «звона», значит демпфирование достаточно. Окончательное решение принимают после прослушивания оркестровой музыки с хорошо выраженными басами и верхними котами.

Вариант №3. Расчет размера фазоинвертора по номограмме

рис. 10. Номограмма для расчета размера фазоинвертора

В области низких частот работа громкоговорителя не зависит от формы ящика или типа фазоинвертора, а определяется лишь двумя параметрами акустического оформления — объемом ящика-фазоинвертора V и частотой его настройки F_b. К нахождению этих величин и сводится в основном расчет акустического оформления.

Для того чтобы уяснить методику расчета громкоговорителей с помощью номограммы, рассмотрим несколько примеров.

Пример 1.Рассчитать оптимальное акустическое оформление для известной низкочастотной головки. Допустим, что с помощью измерений параметры головки определены: Q_a=3,2, Q_e=0,33, V_as=0,120м 3 , f_s=40 Гц. При работе от усилителя с нулевым выходным сопротивлением (R_g=0) Q_t головки составит 0,3. Отметим на оси абсцисс точку Q_t=0,3, проведем через нее перпендикулярную оси прямую и найдем ординаты точек пересечения прямой с кривыми в верхней и нижней частях номограммы: V_as/V=3, f_b/f_s=1,25, f₃/f_s=1,47. Подставляя в полученные отношения измеренные значения параметров головки V_as=0,120м3, f_s=40 Гц, находим: V=0,04 м 3 , f_b=50 Гц, f₃=59 Гц. Таким образом, если не принимать мер к дополнительному регулированию Q_t, для получения гладкой частотной характеристики громкоговорителя заданную головку достаточно поместить в ящик-фазоинвертор объемом 0,04 м 3 и настроить его на частоту 50 Гц. Частота среза громкоговорителя при этом окажется равной 59 Гц.

Пример 2.Для той же исходной головки с Q_a=3,2, Q_e=0,33, V_as=0,120м 3 , f_s=40 Гц требуется так рассчитать параметры ящика-фазоинвертора, чтобы частота среза громкоговорителя оказалась равной 35 Гц. При оговоренной частоте среза расчет начинается с определения f₃/f_s. В рассматриваемом случае f₃/f_s=0,875. Далее через точку с ординатой 0,875 на кривой f₃/f_s проводится прямая, перпендикулярная оси абсцисс, и определяются координаты точек пересечения ее с кривыми V_as/V и f_b/f_s , т. е. Q_t=0,415, V_as/V=1.05, f_b/f_s =0.93. Подставляя в полученные отношения значения параметров головки V_as=0,12м 3 , f_s=40 Гц, находим V=0,114 м 3 , f_b=37 Гц. Следовательно, для того чтобы получить гладкую частотную характеристику громкоговорителя с частотой среза f3=35 Гц, объем ящика-фазоинвертора должен составлять 0,114 м 3 , а частота настройки — 37 Гц. Кроме того, поскольку требуемое значение общего Q головки отличается от измеренного (при работе от усилителя с нулевым выходным сопротивлением Q_t=0.3), для достижения желаемой формы частотной характеристики потребуется дополнительное регулирование этого параметра.

Пример 3. Дана низкочастотная головка (Q_a=3,2, Q_e=0,33, V_as=0,12м 3 , fs=40 Гц) и задан объем акустического оформления 19 V=0,06 м 3 . Требуется рассчитать громкоговоритель, обладающий гладкой частотной характеристикой. Определим отношение V_as/V =2. Через точку с ординатой 2 на кривой V_as/V проведем прямую, перпендикулярную оси абсцисс, и найдем координаты точек пересечения ее с кривыми f_b/f_s и f₃/f_s : Q_t=0,345; f_b/f_s=1,1; f₃/f_s=1,2. Подставляя в последние отношения значения параметров головки, находим fb=44 Гц, f3=48 Гц. Таким образом, чтобы с данной головкой и в ящике оговоренных размеров получить гладкую частотную характеристику громкоговорителя, потребуется настроить ящик-фазоинвертор на частоту f_b=44 Гц и с помощью средств регулирования довести общее Q головки до значения 0,345.

Калькуляторы фазоинвертора онлайн

В калькуляторе фазоинвертора Параметры набирать через точку, ноль перед точкой вводить не обязательно.