Как влияет на звук короб для сабвуфера. Делаем короб для сабвуфера своими руками: пошаговая инструкция Расчет короба для сабвуфера зя

В прошлом выпуске мы, упростив картину до предела, выяснили и убедились: на нижнем басе в машине играет не сабвуфер, а сабвуфер и салон. Всегда вместе, и результат, тот самый, слышимый и желаемый, к которому вы стремитесь, затевая сабвуфер в авто, будет определяться результатами совместной работы одного и другого. На сто процентов совместной.

Господи, дай мне душевный покой,
Чтобы принимать то, что я не могу изменить,
Мужество, чтобы изменить то, что могу,
И мудрость - всегда отличать одно от другого.

Молитва рабби Авраама-Малаха, едва не превратившаяся в банальность от частого цитирования

МОЛИТВА И СМИРЕНИЕ

Наши дизайнеры очень не любят эпиграфы, считая эту литературную форму атавизмом. Однако на этом я настоял, мало того, что он очень нужен в жизни, он несколько раз пригодится конкретно сегодня. Далеко не всё мы в силах изменить, проектируя басовую систему в автомобиле, и главное из того, что не можем, - передаточная функция салона, определяющая итоговую АЧХ на нижних частотах так же решительно и неизбежно, как и АЧХ собственно сабвуфера, показанная им в свободном пространстве.

Что мы знаем о передаточной функции, ну, хотя бы - по прошлому выпуску? Что в предельно упрощённом виде она состоит из горизонтального участка, на котором не влияет на итоговую АЧХ, и из наклонного, где отдача басового громкоговорителя растёт в темпе 12 дБ/окт. со снижением частоты. Частота, на которой появляется этот эффект прогрессирующего усиления басов, зависит от максимального размера салона. Мелкие детали на передаточной функции зависят от подробностей, в том числе - от ширины, высоты, геометрии внутренних поверхностей, их отражающих свойств и т.д., но всё это перестаёт влиять на частотную характеристику, когда мы по-настоящему углубимся в басовую область. Там нет отражений, поскольку нет звуковых волн, звук ниже частоты перегиба создаётся по компрессионному принципу, как будто к салону приделали поршень и с его помощью изменяют давление внутри с требуемой частотой. Там нет поглощения, низкие частоты в этом отношении чрезвычайно живучи, в отличие от верхних, охотно умирающих при падении звуковых волн на мягкие и пористые поверхности. Не случайно ведь все измерительные безэховые камеры в мире сертифицированы до какой-то частоты, ниже которой даже эти помещения, уделанные внутри полуметровым слоем звукопоглощающего материала, перестают быть безэховыми. Лучшие камеры в мире начинают врать ниже 30 Гц, те, что попроще (и тем не менее стоят как чугунный мост) - ниже 50.

Вот и получается: одну из двух главных составляющих образования АЧХ на низких частотах в салоне мы измерить никак не можем, с этим надо смириться, проявив рекомендованную в эпиграфе мудрость.

Смиряться не желают одни лишь профессионалы SPL-соревнований. Они делают то единственное, чем можно повлиять на общий ход передаточной функции: урезают длину салона до минимума. Мы так далеко заходить не собираемся, и не предлагайте...

Периодически возникают вопросы, связанные с индивидуальной передаточной функцией для того или иного автомобиля. Так же периодически мы на них отвечаем: не парьтесь более абсолютно необходимого. Чем сидеть и горевать, что для вашей любимой ласточки такую функцию никто не снял, воспользуйтесь простым рецептом, которым мы не только давно пользуемся, но и опытным путём проверили: пользуемся правильно.

Больше пяти лет назад мы провели сопоставление передаточных функций в разных машинах, с габаритами, статистически преобладающими в общей массе, на этой основе составили свою универсальную передаточную функцию и даже опубликовали её, тогда же, в №8/2000. С тех пор всякий раз, когда у нас появляется возможность сравнить прогнозные характеристики с реальными, измеренными в салоне (при тестировании корпусных сабвуферов или при подготовке обзоров по системам, когда есть исчерпывающая информация по настройке сабвуфера), мы сравниваем свою эмпирическую кривую с практикой, неизменно убеждаясь: с достаточной для практики точностью ею можно пользоваться, забив нужные цифры в нужные клеточки «Спикершопа». Тем, кому и это в лом, даём рецепт ещё более простой, по достоверности результатов уступающий крайне незначительно: в том же «Спикершопе» вводится частота начала подъёма АЧХ, равная 60 Гц. Мы сравнивали: главные отличия «фирменной автозвуковской» универсальной функции от простейшей (график 1) проявляются на инфранизких частотах, где теория продолжает гнать АЧХ вверх, а неизбежная на практике нежёсткость панелей кузова и утечки через щели прибивает её книзу. Но на это, по большому счёту, наплевать, речь идёт о частотах ниже 15 - 20 Гц.

Итак: смиренно взяли типовую передаточную функцию, изменить которую мы не можем, и стали формировать АЧХ сабвуфера так, чтобы в сумме получилось вожделенное басовое чудо. Вооружившись, разумеется, мужеством изменить то, что можно. Приготовьтесь, однако, к тому, что мудрость опять понадобится - изменить при проектировании сабвуфера можно отнюдь не всё.

ТРЕТИЙ ЛИШНИЙ

С этого места и дальше из трёх великих параметров Тиля - Смолла мы будем пользоваться двумя, полностью игнорируя третий. Два, которым повезло - резонансная частота и добротность. Третий, нетрудно сообразить - эквивалентный объём головки. Почему? Потому что, хоть и привыкли они ходить втроём, роль этих параметров при проектировании разная. Резонансная частота и добротность определяют, как будет играть сабвуфер. А эквивалентный объём головки - как он будет при этом выглядеть.

Наша задача - при проектировании сабвуфера выйти на требуемое значение частоты резонанса головки в оформлении (напомним: мы говорим только об оформлении типа «закрытый ящик», всему своё время) и, как очень скоро станет ясно, на требуемое значение итоговой добротности. Они примут нужное значение, когда динамик (со своими значениями Fs и Qts) окажется в ящике определённого, нужного объёма. А нужный объём будет определяться не абсолютными цифрами, а соотношением с эквивалентным объёмом динамика. Пример: есть три головки с одинаковыми значениями резонансной частоты Fs и полной добротности Qts, но с разными значениями эквивалентного объема:

Динамик №1: Fs = 30 Гц; Qts = 0,5; Vas = 30 л.

Динамик №2: Fs = 30 Гц; Qts = 0,5; Vas = 60 л.

Динамик №3: Fs = 30 Гц; Qts = 0,5; Vas = 120 л.

Мы хотим (к примеру), чтобы в итоге у сабвуфера была частота резонанса Fc = 45 Гц при добротности Qtc = 0,7. Первый из перечисленных динамиков выйдет на эти параметры в ящике объёмом 22 л, второй - 45 л, третьему потребуется около 90 л, а итог, АЧХ, будет у всех абсолютно одинаковым.

Поэтому сейчас мы будем говорить о том, какие параметры в оформлении (готовое блюдо) надо приготовить из параметров головки (исходное сырьё), умалчивая о том, какой получится объём, это - следующий шаг, важный, но следующий. Сначала надо определиться, а чего мы, собственно, хотим.

БАС НАРОДА - БАС БОЖИЙ

Своего рода подсказка была в прошлом выпуске, опять в наших традициях основанная не на умозрении, а на практике. Мы вывели обобщённую АЧХ баса, любимую народом, судя по статистике, и АЧХ, выбранную для себя аудиофилами и чемпионами. Не поленитесь, загляните в прошлый номер на страницу 35. Эти АЧХ несколько разные, но обе можно получить с помощью закрытого ящика, а одну (чемпионскую) - почти исключительно с помощью закрытого ящика. Отличие баса, любимого народом, от баса, привеченного аудиофилами, таково: у аудиофилов АЧХ ниже 200 Гц идёт практически горизонтально, в то время как основная масса трудящихся предпочитает подъём характеристики ниже 80 Гц.

В том же номере, но на следующей странице, есть подсказка и для второго, практического шага. Грубо-приблизительно: в отличие от домашней акустики, где резонансная частота определяет, как низко будет играть колонка при сохранении ровной АЧХ, в машине благодаря действию передаточной функции от этого будет зависеть, как громко будет играть сабвуфер. Общее правило: чем ниже резонансная частота сабвуфера в ящике, тем выше будет проходить его АЧХ ниже частоты, где начинается компрессионный эффект. Всё, кажется, дело сделано, вопрос закрыт. Выбираем достаточно (в пределах возможного) низкую частоту сабвуфера в оформлении и наслаждаемся божественным басом. Согласитесь, это было бы уж чересчур просто, чтобы быть правдой. Правда тоже довольно проста, но не настолько. Кроме резонансной частоты важен и другой параметр из оставленных в игре двух.

ДОБРОТА СПАСЁТ БАС

В смысле - добротность. Или спасёт, или загубит, как пойдёт. Это прежде всего зависит от того, что вы хотите получить. Предположим, что вас влекут лавры чемпионов. Или ваши музыкальные пристрастия требуют предельно деликатных манипуляций с басовым регистром (что часто одно и то же). И вы хотите получить настолько ровную, горизонтальную, без малейших следов экстремизма АЧХ, насколько это возможно. Для этого, если речь идёт по-прежнему о закрытом ящике (а она по-прежнему идёт), надо, чтобы спад АЧХ сабвуфера в свободном пространстве начинался там же, где начинается подъём АЧХ передаточной функции. Скажем, на уже упоминавшихся 60 Гц. Пара ударов по клавиатуре - и вот, получено значение объёма ящика, в котором резонансная частота выйдет на заданный рубеж. А какая при этом выйдет добротность? Вот тут-то и находится главный подводный камень. Взгляните на график 2. Взяв заведомо разные головки, мы построили АЧХ в салоне для одной и той же итоговой резонансной частоты, но с разными значениями итоговой добротности головки в ящике Qtc.

При низких значениях добротности АЧХ будет безбожно провалена во всей басовой области, оживая только там, где этого уже не надо: ниже 25 Гц. При высоких значениях добротности появляется так часто наблюдаемый нами в посредственных системах горб на 50 - 60 Гц. А при знаменитой баттервортовской добротности 0,7 АЧХ горизонтальна, как поверхность мирового океана.

Видите, что получилось: резонансную частоту мы ввели, задав определённый объём ящика, а добротность при этом сама встала, куда захотела. Можно попробовать зайти с другого конца, раз нам важна именно добротность. При расчёте задаться значением Баттерворта, а резонансная частота - как получится. Вот, что тогда получится (график 3). При Fc = 60 Гц результаты, естественно, совпадают. Если при требуемом значении добротности резонансная частота уйдёт вверх, АЧХ провалится. Если уйдёт вниз, получим закономерный подъём, но не совсем там, где надо, а на совсем, неприлично низких частотах. Выходит, что надо попасть сразу в два параметра головки, и здесь всё оказывается проще, чем можно было предположить, руководствуясь просвещённым пессимизмом. При выборе головки под аудиофильский, суперинтеллигентный, нейтральный бас надо брать ту, у которой отношение частоты собственного резонанса к полной добротности равно (или близко к) 80.

И НАКОНЕЦ, ПРОСТЫЕ ЧИСЛА

Это - тот самый знаменитый параметр EBP (Enegry Bandwidth Product), по которому определяется, для какого акустического оформления пригодна головка. Только теперь мы им пользуемся и для решения других задач.

Чарующая простота подхода в том, что сами по себе значения Fs и Qts в определённых пределах на выбор не влияют. Важно только их соотношение, а также то, чтобы Fs не оказалась выше 60 Гц. Ведь в закрытом ящике резонасная частота стать выше может (даже обязана), а ниже - никогда. Итог применения первого из «простых чисел»: возьмём, скажем, головку с Fs = 24 Гц и Qts = 0,3. Выбором объёма ящика можно добиться Fc = 60 Гц и Qtc = 0,7. Возьмём другую: Fs = 36 Гц, Qts = 0,45. Итог - тот же, но в другом объёме, который к тому же будет зависеть от Vas головки, мы этого не касаемся. Возьмём головку с Fs = 60 Гц при Qts = 0,7. Она уже имеет нужные итоговые параметры, значит, ящик ей нужен бесконечно большой, то есть - акустический экран. Или free air, если угодно. И всё: вот оно, простое число аудиофила, 80.

А если мы не столь утончены и хотим бас как-то ближе к народу? Для этого резонансную частоту выберем ниже, при этом, как мы знаем, АЧХ на басах поднимется. А добротность? Такую же? А вот и нет. Взгляните на график 4. При низких добротностях совсем беда, но и при баттервортовской - не все гладко. Наиболее же логичная, достаточно мощная, но не горбатая АЧХ получается теперь при более высоком значении итоговой добротности, в районе 0,9 - 1,0. А график 5, где мы закрепили добротность и варьируем резонансной частотой, показывает: Fc = 40 Гц - действительно оптимальная частота резонанса. Ниже - теряем басы или приобретаем горб, выше - получаем нерационально высокую отдачу на инфразвуке, которая будет означать и повышенный ход диффузора со всеми вытекающими (вернее - выскакивающими) последствиями.

Каково простое число для такого варианта? Оно равно (или приблизительно равно, у нас не бухгалтерия, а физика) 45. То есть, если у «голого» динамика Fs = 40 Гц, а добротность Qts = 0,9 (бывают такие, хоть и редко), ему одна дорога: во free air. А если, скажем, Fs = 30 Гц при Qts = 0,65 (бывают куда чаще), дорога лежит в закрытый ящик, и будет счастье. Любителям басового экстрима, не боящимся угробить динамик излишними амплитудами, можно выбрать «простое число» и ниже, но - за свой счёт.

Есть ли «гиблые простые числа»? А как же... Вот, смотрите: если выбрать частоту резонанса сабвуфера в оформлении заведомо выше частоты перегиба передаточной функции, скажем, 80 Гц, когда речь идёт о не совсем мелком автомобиле, то какая ни будь добротность, АЧХ выйдет либо горбатая, либо провалившаяся, либо, что самое трагичное, и то и то одновременно (график 6). Но взгляните на кривую, соответствующую значению Qtc = 0,5. Известны случаи, очень, однако, редкие, когда значение добротности сабвуфера выбиралось таким или ненамного выше. При этом, если одновременно выбрана достаточно высокая частота резонанса, АЧХ получалась вялой по отдаче (график 7), но ровной, а делалось это затем, чтобы получить ценой ослабленной басовой чувствительности лучшие импульсные характеристики сабвуфера. Для таких систем «простое число» оказывается большим, 100 и выше, хотя, вообще-то, такой показатель свидетельствует: головка рождена для работы в фазоинверторе. Но если есть желание - пожалуйста, запретов у нас нет. А что касается фазоинверторов, придёт день, поговорим и о них...

Подготовлено по материалам журнала "Автозвук", апрель 2006 г. www.avtozvuk.com

Очень большое распространение в последние годы получили закрытые АС, которые до недавнего времени были единственным видом АС для высококачественного воспроизведения как в нашей стране, так и за рубежом. И только в последние годы АС с фазоинвертором (АС с ФИ) и АС с пассивным излучателем (АС с ПИ) нарушили монополию закрытых АС. Тем не менее закрытые АС и в настоящее время являются одной из наиболее распространенных конструкций высококачественных АС в Западной Европе и довольно широко выпускаются в США, как это было видно из таблицы:

Страна	Закрытый ящик	Фазоинвертор	Пассивный излучатель	Другое оформление
США	43 %	32 %	9 %	16 %
Европа	61 %	32 %	6 %	1 %
Япония	28 %	62 %	10 %	–

На рис. 1 представлена типичная закрытая АС и ее электрический аналог. Преимущество закрытой АС заключается в том, что задняя поверхность диффузора головки не излучает и, таким образом, полностью отсутствует «акустическое короткое замыкание». Недостатком закрытых АС является то, что диффузоры их головок нагружены дополнительной упругостью объема воздуха внутри оформления. Наличие дополнительной упругости приводит к повышению резонансной частоты подвижной системы головки в закрытом оформлении ω 01 и, как следствие, к сужению снизу воспроизводимого диапазона частот. Значение дополнительной упругости объема воздуха S В может быть найдено как:

S В =γρ 0 S эфф 2 /V [ 1]

γ – показатель адиабаты;

S эфф – Эффективная площадь диффузора головки;

V – внутренний объем корпуса оформления.

Рис. 1 . Типичная закрытая акустическая система и ее электроакустический аналог.

Эффективной площадью диффузора считают 50-60 % его конструктивной площади. Для круглого диффузора диаметром d S эфф =0,55S =0,44d 2 . Это эквивалентно тому, что эффективный диаметр диффузора составляет 0,8 от конструктивного диаметра. Упругость S В суммируется с собственной упругостью подвеса подвижной системы головки S 0 и в результате резонансная частота головки в закрытом оформлении вычисляется по формуле:

ω 01 =√((S 0 +S B)/m ) = ω 0 √( 1+S B /S 0 ) , [ 2]

где m 0 – масса подвижной системы головки.

Как видно из , упругость воздушного объема внутри оформления обратно пропорциональна этому объему. Упругость подвижной системы можно также выразить через упругость некоторого эквивалентного объема воздуха V Э, имеющего упругость S 0 . Отсюда резонансная частота головки в закрытом оформлении:

ω 01 =ω 0 √(1 + V Э / V )

Чтобы резонансная частота все же не была чрезмерно высокой, иногда применяют головки с более тяжелой подвижной системой, что дозволяет несколько снизить резонансную частоту головки в закрытом оформлении, как это видно из . Однако следует иметь в виду, что увеличение массы подвижной системы снижает чувствительность АС.

Особенно малой эффективностью обладают так называемые малогабаритные акустические системы (MAC), у которых упругость объема внутри оформления существенно больше упругости закрепления подвижной системы головки. Такие системы, у которых упругость подвижной системы определяется упругостью объема воздуха внутри оформления, называются системами «с компрессионным подвесом» головки.

Рис. 2 . АЧХ закрытой системы (ЗЯ)

Неравномерность АЧХ закрытых АС в области низких частот так же, как и открытых, определяется их добротностью (рис. 2). При Q 01 <0,707 частотная характеристика АС равномерно понижается с понижением частоты в область низких частот и неравномерность проявляется как спад на резонансной частоте ω 01 по сравнению с высшими частотами. При 0,707<Q 01 <1 частотная характеристика имеет небольшой пик на частоте ω 1 и далее спад на резонансной частоте ω 01 . Неравномерность частотной характеристики при этом определяется подъемом на пике ω 1 , и спадом на резонансной частоте ω 01 . При Q 01 >1 неравномерность частотной характеристики определяется только ликом на частоте ω 1 относительно горизонтальной части характеристики.

Рис. 3 . Зависимость неравномерности АЧХ закрытой АС от Q 01 .

Неравномерность частотной характеристики в зависимости от добротности закрытой АС приведена на рис. 3. Как следует из рисунка, минимальная неравномерность частотной характеристики закрытых АС имеет место при добротности Q 01 =1 и составляет 1,3 дБ. Желательная же добротность самой головки находится из условия:

Q=Q 01 /√(1+V э фф /V)

Исследования показали, что добротность головок, предназначенных для закрытых АС, не должна превышать 0,8-1. В противном случае головка получается «раздемпфированной». Это означает, что при ее возбуждении, т.е. при подаче на нее напряжения музыкальной или речевой программы, головка помимо колебаний в такт с поданным напряжением будет колебаться и с частотой собственных колебаний, близкой к резонансной частоте. Для слушателей это будет проявляться в том, что к звучанию программы будет примешиваться звучание этой частоты как своего рода «гудение», «нечистота» низких тонов. Отметим также, что если головка помещена в закрытом ящике, ухудшается равномерность частотной характеристики в области средних и высоких частот из-за резонансных явлений в оформлении. Для их устранения внутренние поверхности (особенно заднюю стенку) покрывают звукопоглощающим материалом и заполняют им часть объема. Кроме того, заполнением внутреннего объема рыхлым звукопоглощающим материалом преследуют и другую цель - изменить термодинамический процесс сжатия-расширения воздуха в оформлении.

Без заполнения процесс сжатия-расширения воздуха внутри оформления адиабатический. Заполняя оформление рыхлым звукопоглощающим материалом можно сделать так, чтобы адиабатический процесс сменился на изотермический. В этом случае внутренний объем оформления как бы увеличивается в 1,4 раза, так как коэффициент γ в , составляющий 1,4 для адиабаты, заменяется значением, равным единице для изотермы. Соответственно снижается и резонансная частота закрытой АС. Это снижение в пределе (для компрессионной АС) достигает √1,4, так как для нее можно пренебречь упругостью подвеса головки. В противном случае резонансная частота головки ω 01 ’ может быть найдена как:

ω 01 ’ = ω 01 √ ((1+0,75 ∙ S/S 0 ) ∙ (1+ S/S 0 )) [ 5]

Как практически определить, что изотермический процесс сжатия-расширения воздуха внутри оформления достигнут? Процесс будет достигнут, если при добавлении внутрь оформления новой порции рыхлого звукопоглощающего материала резонансная частота закрытой АС уже не понижается. Исследования авторов показали, что заполнять внутренний объем оформления более, чем на 60%, нецелесообразно. Вместе с тем количество рыхлого звукопоглощающего материала не должно быть чрезмерным, чтобы активные акустические потери в оформлении и заполнении не были значительны. Следует отметить, что степень влияния активных акустических потерь в оформлении (и заполнении) на ход частотной характеристики зависит, строго говоря, не от их абсолютных значений, а от соотношения активных акустических потерь в оформлении и полных потерь в головке. Потери в головке - это собственные акустико-механические активные потери на внутреннее трение в материале головки, трение о воздух при работе, потери в виде активной составляющей сопротивления излучения и т.д., а также «вносимые» в головку потери.

Чрезмерные активные акустические потери могут быть в АС при некачественном (с акустической точки зрения) выполнении корпуса оформления, креплении головки, при чрезмерном заполнении оформления звукопоглощающим материалом, а также при чрезмерно малых внутренних объемов оформления (V Э /V>8 ).

Пример . Расчитаем объем закрытой АС с нижней граничной частотой 50 Гц, имеющей головку со следующими характеристиками: f=38 Гц, Qts=0,8, Vas=60 л.

Определяем объем оформления из формулы : V=60∙10 -3 /((50/38) 2 -1)=83 л . (результат умножаем на 1000)
Находим добротность головки в закрытом оформлении из формулы : Q 01 =0,8√(1+60/83)=1,05 . В соответствии с рис. 3 минимальная неравномерность АЧХ имеет место при Q 01 =1. Так что полученная неравномерность частотной характеристики из-за пика на частоте ω 1 практически минимальна и составляет всего около 1,5 дБ.

Акустическое оформление в виде закрытого ящика можно рассматривать как предельный случай ящика-фазоинвертора с бесконечно малым отверстием. Эквивалентная акустическая схема низкочастотной головки в закрытом ящике может быть получена, если в схеме рис. 3 отбросить элементы, относящиеся к инвертору. Соответствующая частотная характеристика громкоговорителя совпадает с уравнением (17) при y3 = y4 = 0.

Среди множества типов частотных характеристик, которые могут быть получены для громкоговорителя в виде закрытого ящика. Наибольший интерес представляют гладкие частотные характеристики Баттерворта второго порядка. Эти характеристики образуются при условии выполнения соотношений между параметрами головки и ящика, выраженных уравнением (27) при f b /f s = 0. Особенностью громкоговорителей с частотными характеристиками Баттерворта второго порядка является то обстоятельство, что частота среза f 3 (29) совпадает с резонансной частотой головки в ящике f c .

Графическое представление уравнений (27) и (29) образует номограмму для расчета громкоговорителей с акустическим оформлением в виде закрытого ящика. На рис. 17 в прямоугольной системе координат изображены зависимости отношений V as /V , f 3 /f s , f c /f s в функции от Qt. Методика расчета акустического оформления громкоговорителя с известной частотой среза или с ящиком известных размеров полностью подобна методике для громкоговорителей в виде ящика-фазоинвертора. Номограмма построена для громкоговорителя без потерь в акустическом оформлении (Qb = бесконечность), однако практически с удовлетворительной точностью ею можно пользоваться при условии Q b >10.

Частичное заполнение (до 20% объема) закрытого ящика поглощающим материалом с целью подавления стоячих волн и улучшения неравномрсности частотной характеристики на средних частотах мало влияет на Qb. Помимо сглаживания частотной характеристики, подглушение оказывается полезным еще и в том отношении, что за счет изменения закона сжатия и разрежения воздуха при колебаниях в звукопоглощающем материале происходит увеличение эффективного объема ящика (уменьшение измеряемого отношения Vas/V). Это дает возможность по сравнению с незаполненным ящиком получать частотную характеристику с более низкой частотой среза или одну и ту же частоту среза в меньшем по размерам оформлении. Чрезмерно плотное заполнение ящика поглощающим материалом приводит к обратному результату — уменьшению эффективного внутреннего объема за счет механического вытеснения воздуха и одновременно к росту потерь в ящике. Современные тенденции в построении громкоговорителей с закрытыми ящиками заключаются в использовании головок с низкой резонансной частотой и большой гибкостью подвижной системы. Для таких громкоговорителей отношение Vas/V больше или равно 3, а частота среза в 2 раза и более превышает собственную резонансную частоту головки в свободном воздухе.

Закрытый ящик и ящик-фазоинвертор являются в настоящее время самыми распространенными типами акустических оформлений громкоговорителей. Сравнительный анализ показывает, что каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

К преимуществам громкоговорителя с закрытым ящиком относят плавный спад частотной характеристики в сторону низких частот (12 дБ на октаву для закрытого ящика и 18 дБ на октаву для ящика-фазоинвертора). Более плавный спад частотной характеристики обеспечивает меньшие переходные искажения.

К преимуществам громкоговорителя, выполненного в виде ящика-фазоинвертора, можно отнести следующие.

При прочих равных условиях в области самых низких частот к. п. д. громкоговорителя оказывается на 3 дБ выше, чем для закрытого оформления. Этот выигрыш в эффективности может быть переведен в преимущество в частоте среза или объеме оформления. Так, при одинаковых к. п. д. и объемах оформлений громкоговоритель в виде ящика-фазоинвертора будет иметь более низкую частоту среза, а при равных к. п. д. и частотах среза — меньший объем оформления.

Из-за лучшего согласования головки громкоговорителя со средой амплитуда подвижной системы в области частоты резонанса громкоговорителя оказывается во много раз меньшей, чем у закрытого ящика. Это означает, что при равной излучаемой мощности громкоговоритель в виде ящика-фазоинвертора имеет меньшие нелинейные искажения.

Расчет корпуса для сабвуфера

Расчет корпуса для сабвуфера по зубам не каждому автомобилисту, даже очень увлеченному музыкой и разбирающемуся в различных акустических тонкостях. Сабвуфер представляет собой сложную и самостоятельную акустическую систему, предназначенную для создания качественного звука в салоне автомобиля.
Однако, мало кто из автомобилистов знает, как рассчитать корпус для сабвуфера грамотно и без проблем.

Корпус и его расчет

Итак, непосредственно сам алгоритм расчета корпуса сабвуфера:

На сегодняшний день существует четыре основных вида корпуса для сабвуфера;
Корпус 3Я представляет собой конструкцию закрытого типа. Данный вид , с точки зрения проектирования и изготовления, является наиболее простым. Однако, у него коэффициент полезного действия практически отсутствует. В придачу ко всему, он является негерметичным;
Фазоинвертор (ФИ) имеет сложный принцип расчёта, но зато обладает высоким показателем коэффициента полезного действия;
Бандпас 4 и 6-го порядков является самым трудным, с точки зрения проектирования и практического изготовления вариантом, но обладает наивысшим показателем коэффициента полезного действия в пределах низких частот звука и при этом, полностью глушит высокие.

Примечание. Объективно каждый из описанных выше вариантов обладает рядом характерных преимуществ и недостатков, однако, выбор нужно осуществлять согласно рекомендациям программы проектирования.

Программа WinlSD 0.44

Перед тем, как перейти непосредственно к процессу проектирования, необходимо создать звуковой динамик в базе данных с помощью программы WinlSD 0.44:

Вначале нужно навести курсор компьютерной мышки на вкладку New, после чего, необходимо поставить Owndrivers и снова кликнуть на New. После этого, загрузить параметры, выбранные в соответствии с собственными пожеланиями и возможностями. В конце просто нажать OK, Close;
Затем необходимо выполнить создание проекта уже на основе динамика, заданных ранее размеров;
Далее, необходимо многократно повторить вышеописанную процедуру с изменением вида корпуса, перепробовав все четыре вариации.

Непосредственный алгоритм создания самого корпуса для сабвуфера автомобиля

Вот, что нужно знать:

Наиболее оптимальной формой будет усеченная пирамида, поскольку она является наиболее универсальной;
Скос задней стенки должен составлять примерно 23 градуса, так как абсолютное большинство современных легковых автомобилей имеют салон с наклоном спинок задних сидений именно под этим углом;
Обязательно необходимо рассчитать объём корпуса в соответствии с размерами свободного пространства багажника(см.).

Создание корпуса закрытого типа

Начинаем:

Все стенки корпуса 3Я (корпуса закрытого типа) должны быть выполнены из ДСП, причем, передняя стенка должна обладать толщиной 23 мм, а боковая ровняться 220 мм;
Теперь нужно просто выпилить из ДСП стенки указанного размера с точностью до миллиметра, а после можно переходить к непосредственной сборке корпуса;
Соединение следует выполнять с помощью клея и специализированных саморезов с их дальнейшим вкручиванием на расстоянии 5 см друг от друга;

Под саморезы нужно создать с помощью свёрл отверстия размером ровно 3 мм, а уже под головки саморезов необходимо будет с помощью сверла в 10 мм создать соответствующие выемки;
Теперь пришло время выполнить разметку отверстий для акустического терминала при помощи самого простого циркуля;
Далее нужно создать соответствующие отверстия при помощи электронного лобзика.

Примечание. Если акустический терминал будет постоянно находиться в условиях высокого давления, то от него будут регулярно исходить различного рода призвуки. С целью избегания описанного выше эффекта, необходимо акустический терминал с помощью маленькой коробочки просто экранировать.

Продолжаем:

Перед тем, как перейти к прикручиванию заготовленных предварительно саморезов, необходимо клеем промазать всю поверхность мест соединения;
Части корпуса, выступающие после склеивания, нужно просто аккуратно срезать с помощью рубанка;
Аналогичным способом необходимо выполнить разметку и вырезку соответствующих отверстий уже на передней стенке с целью качественной установки автомобильного динамика;
Нитролак для мебели нужно нанести на деревянный корпус с целью сохранения свойств анти воздействия влаги и процесса конденсации;
Для создания красивого внешнего облика рекомендуется наружную часть корпуса покрыть карпетом(см.);
Теперь осталось просто выполнить соединение акустического терминала и сабвуферного динамика.

Примечание. Крайне важно ознакомиться со всеми этапами инструкции и разобраться в программе проектирования, так как это позволит выполнить самостоятельную установку и индивидуально сконструировать короб непосредственно под габариты и возможности багажного отсека своего автомобиля. Также во время абсолютно всех этапов работы важна высокая степень внимательности и аккуратности, ведь любая неточность непременно скажется на конечном результате.

Инструкция самостоятельного конструирования в сочетании с фото и видео - материалами позволит выполнить работу быстро и качественно. Цена вопроса минимальна и в десятки раз отличается от операции, проведенной в мастерской.
Своими руками соорудить корпус вполне реально. Главное, повторимся, при первом создании и конструировании внимательно ознакомиться с подробной практической инструкцией.

Предлагаемый метод расчета фазоинвертора основан на простейших измерениях, проводимых с вполне определенным экземпляром громкоговорителя, устанавливаемым в акустический фазоинвертор и на номографическом определении размеров последнего.

В первую очередь, руководствуясь рис. 1 и таблицей, необходимо изготовить «стандартный объем» — герметичный фанерный ящик, все стыки которого во избежание утечек воздуха тщательно подогнаны, проклеены и промазаны пластилином.

Малогабаритные колонки для качественного воспроизведения звука

Расчет закрытого ящика (Версия 2)

Расчет фазоинвертора

В связи с частыми письмами о помощи расчета того или иного акустического оформления, пишу эту статью. Я не буду ни кому рассчитывать оформление, не всегда есть время. Я это сайт создал специально для тех, кому интересна акустика и которые хотят в ней разбираться. Я лучше выложу для ленивых готовые варианты и примеры расчетов, а дальше сами разбирайтесь, крутите мозгами. И так.

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.

FAQ по динамикам и сабвуферам

В связи с множественными вопросами, как рассчитать корпуса длядинамиков я выкладываю несколько статей, связанных с расчетом акустического оформления для динамиков. Не забываем, что акустическое оформление важно для НЧ-головок. И так начинаем....

В последнее время стало слышно очень много вопросов про динамики и сабвуферы. Подавляющее большинство ответов можно получить на первых трех страницах любой книги, написанной профессионалами. Материал адресован в первую очередь начинающим, ленивым;) и сельским самодельщикам, подготовлен на основе книг И.А.Алдощиной, В.К.Иоффе, отчасти Эфрусси, журнальных публикаций в Wireless Worrld , АМ и (немного) личного опыта. HЕ использовалась информация из Интернета и ФИДОнета. Материал никоим образом не претендует на полноту освещения проблемы, а представляет собой попытку объяснить на пальцах азы акустики.

Чаще всего вопрос звучит примерно так: "нашел динамик, что с ним делать?", или "Товарищч, а говорят такие сабвуферы бывают...". Здесь мы рассмотрим только один вариант решения этой проблемы: По имеющемуся динамику сделать ящик, с оптимальными параметрами на HЧ, насколько это возможно. Этот вариант сильно отличается от задачи заводского конструктора-натянуть нижнюю частоту системы до необходимой по ТУ величины

Звук в конце тоннеля

"Володя, будешь на складе - захвати порты для фазиков …"
(подслушано в одной из московских установочных студий)

Когда АвтоЗвук был еще маленьким и сидел под крылом Салона АВ , вышли в свет две первые части трилогии о сабвуферах - о том, чего ждать от разных типов акустического оформления и как подобрать динамик для закрытого ящика.

Значительная часть тех, кто, обдумывая житье, решил с пониманием отнестись к басовому вооружению своего автомобиля, этим, в принципе, уже могла бы обойтись. Но не все. Поскольку существует как минимум еще один, чрезвычайно популярный тип акустического оформления, по распространенности не уступающий закрытому ящику.

Фазоинвертор в отечественной литературе, bass reflex, ported box, vented box - в англоязычной - все это, по сути, звукотехническая реализация идеи резонатора Гельмгольца. Идея проста - замкнутый объем соединяется с окружающим пространством с помощью отверстия, содержащего некоторую массу воздуха. Вот именно существование этой массы - того самого столба воздуха, который, по утверждению Остапа Бендера, давит на любого трудящегося, и производит чудеса, когда резонатор Гельмгольца нанимают на работу в составе сабвуфера. Здесь мудреная вещь имени германского физика приобретает прозаическое имя тоннеля (по-буржуйски port или vent) .

Заряжаем....

Потом стал считать объем скрипичной коробки, и работа эта была долгая и увлекательная. …. Объем нельзя уменьшить - скрипка засипит, начнет глухо бубнить. Если увеличить - пронзительно завизжит, басы танут тусклыми и слабыми.…
(А.А.Вайнер, Г.А.Вайнер Визит к Минотавру)

В статье выяснили, чем хороши различные типы акустического оформления и чем плохи. Казалось бы, теперь "цели ясны, за работу, товарищи.." Не тут-то было. Во-первых, акустическое оформление, в которое не установлен собственно динамик - всего лишь с той или иной степенью тщательности собранная коробка. А зачастую и собрать-то ее нельзя, пока не будет определено, какой динамик окажется в нее установлен. Во-вторых, и в этом главная потеха в проектировании и изготовлении автомобильных сабвуферов — характеристики сабвуфера немногого стоят вне контекста характеристик, хотя бы самых основных, автомобиля, где он будет работать. Есть еще и в-третьих. Мобильная акустическая система, одинаково приспособленная для любой музыки — редко достигаемый идеал. Грамотного установщика можно узнать обычно по тому, что, "снимая показания" с клиента, заказывающего аудиоустановку, он просит принести образцы того, что клиент будет слушать на заказанной им системе после ее завершения.

Как видно, факторов, влияющих на решение - очень много и свести все к простым и однозначным рецептам нет никакой возможности, что и превращает создание мобильных аудиоустановок в занятие сильно родственное искусству. Но некоторые общие ориентиры наметить все же можно.