Материал: Проектирование и конструирование высококачественных акустических систем. Бадаев А.С

Рис. 5.17. Упрощ нная эквивалентная акустическая схема ПР четв ртого порядка:

1 — источник сигнала; 2 — ГГ;

3 — закрытый корпус V1; 4 — корпус фазоинвертора V2; 5 — труба фазоинвертора или ПИ;

Сгг, Мгг, Rгг — гибкость, масса, акустическое сопротивление потерь ГГ соответственно;

CV1 , RV1 — гибкость, акустическое сопротивление потерь воздуха в закрытом корпусе;

CV2 , RV2 — гибкость, акустическое сопротивление потерь воздуха в корпусе фазоинвертора; MТ,ПИ — масса ПИ или воздуха в трубе;

СПИ— гибкость ПИ; RТ,ПИ — сопротивление излучения трубы или ПИ; в случае ПР с трубой СПИ закорачивается

Рис. 5.18. АЧХ ПР при разных факторах связи

Крутизна спада АЧХ составляет 24 дБ/окт.

Как правило ПР используют в качестве сабвуферов — устройств для воспроизведения НЧ и поддержки полноценных АС в этой частотной области, выполненных отдельно, либо входящих в состав АС самостоятельным оформлением. Следовательно, они должны эффективно работать на частотах ниже

105

60–80 Гц, то есть определяющим при расч те ПР является выбор fк = fф. По-

скольку резонансная частота ГГ в закрытом корпусе повысится (как и полная добротность), для ПР следует выбирать ГГ с очень низкой резонансной частотой f0= 20–25 Гц, а лучше ещ ниже. Кроме того такие ГГ должны иметь не

очень высокую гибкость (небольшой Vэ), а следовательно небольшие, но тяж - лые диффузоры, высокую добротность (Qп > 0,5), мощные подвесы, большой ход подвижной системы и соответствующие магнитные системы и звуковые ка-

что совсем не плохо, объ м закрытого корпуса должен быть в 3 раза меньше Vэ , V1 =Vэ 3, при этом Qп также возраст т в 2 раза, Qпк =1,1, как следует из формул

(5.4) и (5.5).

Для обеспечения критической связи между колебательными системами и получения оптимальной АЧХ ПР следует определить V2, принимая во внима-

ние условие fк = fф. Для получения полного резонанса в системе необходимо, чтобы реактивная составляющая сопротивления контура СггМггCV1 компенсировала вносимую реактивную составляющую контура CV2 Мт — в случае фазо-

инвертора с трубой. Из анализа схемы рис. 5.17 следует, что это произойд т, когда гибкость воздуха объ ма V2 будет равна общей гибкости первого конту-

ра, т. е. гибкости ГГ в за крытом корпусе объ мом V1-Сггк. Из механической схемы на рис. 5.3 следует:

Заменяя гибкости эквивалентными объ мами, получим:

Lт = 29 см.

Ещ более сложным по конструкции, расч ту и настройке является, так называемый, квазиполосовой резонатор КПР или ПР с последовательной на-

стройкой (рис. 5.16, б). В этом случае передняя камера фазоинвертора V2 возбуждается излучением ГГ и трубой или ПИ фазоинвертора задней камеры V1,

106

эффективность такой системы выше чем у ПР четв ртого порядка. Эквивалентная схема КПР представлена на рис. 5.19.

Рис. 5.19. Упрощ нная акустическая схема КПР:

1 — источник сигнала; 2 — ГГ; 3 — фазоинвертор в корпусе V1;

4 — фазоинвертор в корпусе V2;

Мгг, Сгг, Rгг — масса, гибкость, акустическое сопротивление потерь ГГ;

CV1 , RV1 — гибкость воздуха и акустическое сопротивление

потерь в корпусе V1;

MТ1 — масса воздуха в трубе фазоинвертора в корпусе V1;

MПИ1 — масса ПИ в V1; RТ,ПИ1 — сопротивление излучения трубы

или ПИ в V1;

CV2 , RV2 — гибкость воздуха и акустическое сопротивление

потерь в V2;

MТ,ПИ2 — масса воздуха в трубе или ПИ в V2; RТ,ПИ2 — сопротивление излучения трубы или ПИ в V2

Эта схема также является аналогом схемы электрических связанных контуров, основным требованием при е расч те также является максимальная пе-

редача энергии от источника сигнала в контур CV2 MТ2 или Спи2 Mпи2 . В случае

фазоинверторов с трубами мкости Спи1 и Спи2 закорачиваются. АЧХ КПР имеет

несимметричный характер, в сторону НЧ крутизна составляет 24 дБ/окт, в сторону ВЧ – 12 дБ/окт (рис. 5.20).

Расч т КПР достаточно сложен, в первом приближении можно использовать подход, используемый при построении «бумбоксов» («boombox»). Объ м V1 выберем равным эквивалентному объ му ГГ или даже меньше, частота на-

стройки первого фазоинвертора выбирается равной частоте основного резонанса ГГ в воздухе fф1 = f0. Параметры трубы первого фазоинвертора выбираются

107

и рассчитываются из табл. 5.2 и формулы (5.22). Частота настройки второго фазоинвертора выбирается в 1,4–1,6 раз выше fф1 = f0, поскольку согласно рис.

5.10, на этих частотах передняя сторона диффузора ГГ и труба первого фазоинвертора излучают практически в фазе. Объ м V2 из соображений симметрии

выбирается равным V1, труба второго фазоинвертора рассчитывается аналогич-

матично, поэтому е надо либо согнуть («S-90»), либо применить ПИ. Перей- д м ко второму фазоинвертору: fф2 = 42 Гц, V2 = 30 дм3, диаметр трубы выбе-

рем больше чем Dтр1, поскольку второй фазоинвертор возбуждается и ГГ и первой трубой, например, Dтр2 = 8 см, тогда Lтр2 = 28 см, что вполне приемлемо.

Рис. 5.20. Примерная АЧХ КПР

Врассмотренных выше примерах не рассматривались вопросы, связанные с высокой добротностью колебательных систем, с пиками АЧХ и переходными характеристиками. Попробуем применить к расч ту КПР «классический» подход при разработке фазоинверторов (п. 5.3.4). Рассмотрим наиболее сложный для расч та случай КПР с ПИ в обеих камерах, конструкция которого приведена на рис. 5.21.

Вкачестве примера воспользуемся ГГ, использованной в предыдущем

случае. Для первого фазоинвертора в объ ме V1 с использованием рис. 5.13. получим: V1 =Vэ1,5 = 26 дм3, fф1 = f0 = 28 Гц. В качестве пластины ПИ выберем

алюминий толщиной 1 мм, площадь пластины SПИ1 примерно равна площади

диффузора ГГ, SПИ ≈170 см2, е диаметр DПИ1 =15 см и масса MПИ1 = 46 г. Если требует геометрия корпуса, пластину можно выполнить прямоугольной.

Для получения, например, fф1 = 33 Гц, гибкость подвеса ПИ1 из формулы (5.28) должна быть СПИ1 = 52 10−5 м/Н. Для настройки ПИ на расч тную частоту

108

fф1 = 28 Гц, для регулировки и экспериментов в центре пластины ПИ разме-

щаются дополнительные грузы, их массу можно рассчитать из формулы (5.29). Для расч та второго фазоинвертора V2 необходимо определить параметры всей

колебательной системы в V1, возбуждающей колебания в V2: резонансную частоту fр, полную добротность Qп1, полную гибкость С1 (эквивалентный объ м Vэ1). Для этого рассмотрим е упрощ нную механическую схему без потерь

(рис. 5.22).

Рис. 5.21. Схема КПР с ПИ

Рис. 5.22. Упрощ нная механическая схема колебательной системы в V1

Полная гибкость определяется по формуле

109