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

аналогично определяется Vэ1.

Эквивалентный объ м ПИ равен [8]

Отсюда, VэПИ = 23,5 дм3, Vэ1 = 22 дм3. По аналогии с (5.5)

Получается Qп1 > 0,6, что требует неоправданно большого объ ма V2.

Поскольку мы не учитывали акустические сопротивления потерь, в том числе Rизл ПИ1, Qп1 будет меньше, рассчитанного по формуле (5.34), поэтому вос-

пользуемся аппроксимацией по Чебышеву для Qп1 = 0,5 [10]. В этом случае,

тить, что общий объ м конструкции совпадает с «бумбоксовым» вариантом, но частота fф2 здесь ниже, кстати, применение регулируемых ПИ позволяет пре-

вратить рассчитанное изделие в бумбокс или ещ чего-нибудь. И, наконец, рас-

стройки ПИ на более низкие частоты, в том числе на fф2 = 33 Гц, используются

дополнительные грузы, массы которых вычисляются по формуле (5.29).

Полосовой резонатор 6-го порядка, представленный на рис. 5.16 в, явля-

ется, пожалуй, самым симметричным из всех рассмотренных, поскольку ГГ и слева, и справа нагружена на одинаковые акустические оформления. Однако эта конструкция скорее «квазисимметричная» из-за разных параметров и настройки первого и второго фазоинверторов. ПР 6-го порядка обладает максимальной эффективностью по сравнению с двумя предыдущими, его эквивалентная схема приведена на рис. 5.23.

110

Рис. 5.23. Упрощ нная эквивалентная акустическая схема ПР 6-го порядка: 1 — источник сигнала; 2 — ГГ;

3 — левый фазоинвертор объ ма V1;

4 — правый фазоинвертор с объ мом V2; вс остальное аналогично предыдущим схемам

Схема также представляет собой две связанные через ГГ колебательные системы — два контура: первый — ГГ в первом фазоинверторе, второй — ГГ во втором. Правда, частоты настройки этих контуров разные, второй контур настраивается на частоту в 1,7–2 раза выше чем первый, чтобы уменьшить эффект акустического «короткого замыкания» (п. 5.4), поскольку фазоинвертора излучают в противофазе. АЧХ таких ПР также как и КПР асимметрична (рис. 5.20), крутизна спада в сторону НЧ – 36 дБ/окт, в сторону ВЧ – 15 дБ/окт.

Рассмотрим случай расч та ПР 6-го порядка с ПИ, если гипотетическая ГГ из предыдущих примеров надоела, возьм м реальный сабвуферный излучатель «SICA» 10SR2.5CP. Для первого фазоинвертора с использованием номограммы на рис. 5.13 получим V1 =Vэ 1,8 ≈ 30 дм3, fф1 = 36 Гц. Для ПИ с площа-

дью, примерно равной Sгг и DПИ = 22 см, выполненного из пластины алюминия

му рис. 5.13, получим V2 = 38 дм3. Выберем fф2 = 62 Гц, тогда при использовании

в ПИ2 такой же пластины, как и для ПИ1, для получения этой частоты гибкость подвеса ПИ2 должна быть СПИ2 = 4,2 10−5 м/Н. Из соображений симметрии, мож-

но поступить проще и выбрать V1 =V2 = 30 дм3, параметры ПИ2 при этом оста-

ются прежними. Управляя объ мами камер и частотами настройки ПИ и (или) труб фазоинверторов в этом и других случаях можно менять положение пика АЧХ, его высоту и ширину, определяя эффективность и полосу пропускания ПР. В случае использования ПИ удобно располагать дополнительные грузы снаружи, это позволяет производить настройки и эксперименты, не вскрывая

111

корпус. Энергетические характеристики ПР и формы АЧХ можно рассчитать, используя данные работы [10], в которой фундаментально исследованы и проработаны эти вопросы для закрытого корпуса и фазоинвертора.

Тр хкамерные ПР (рис. 5.16, г, д) являются разновидностями рассмотренных ПР и образованны из 2-х двухкамерных с общей третьей камерой с фазоинвертором. Применение 2-х ГГ снижает уровень нелинейных искажений, подавляя ч тные гармоники [1].

Как уже упоминалось, несмотря на высокую эффективность воспроизведения НЧ, ПР не получили широкого распространения в АС Hi-Fi-класса из-за не самых лучших переходных характеристик. Тем не менее, их применение в качестве сабвуферов в системах домашнего кинотеатра и, особенно, в автоустановках вполне оправдано. В последнем случае ещ одним положительным моментом является полная защищ нность ГГ, спрятанной внутри корпуса.

К достоинствам этого оформления также следует отнести более низкий коэффициент нелинейных искажений из-за минимальной амплитуды колебаний диффузора на fф и фильтрации высоких гармоник полосовым фильтром с дос-

таточно узкополосной АЧХ. Возрастание амплитуды колебаний в ПР ниже fф

проявляется слабее, поскольку обе стороны диффузора ГГ нагружены на оформления, и ГГ ни при каких обстоятельствах не оказывается открытой.

5.3.6. Акустическая трансмиссионная линия

(acoustics transmissions line)

АС на основе акустической трансмиссионной линии (ТЛ) представляет собой открытую трубу длиной l и площадью поперечного сечения S, на входе которой установлена ГГ (рис. 5.24). Для уменьшения габаритов, трубы ТЛ ча с- то сворачивают, получая АС, называемые акустическим лабиринтом (АЛ) (рис. 5.25). Рассчитываются они также как обычные.

Рис. 5.24. Акустическая трансмиссионная линия

112

Рис. 5.25. Акустический лабиринт

Вотличие от традиционных конструкций, ТЛ является системой с распредел нными параметрами, в которой определяющими будут линейные размеры. В ТЛ, как и в фазоинверторах, излучение задней стороны диффузора ГГ помогает излучению передней на НЧ. Единого подхода к конструированию АС на основе ТЛ, судя по всему, нет. Длина ТЛ колеблется от одной восьмой до полуволны, поперечное сечение и закон его изменения вдоль линии также различны. Настройка ТЛ и АЛ осуществляются иногда на слух и не всегда удачно.

Как было отмечено выше, ТЛ является системой с распределенными параметрами, поэтому электрическим аналогом трубы является длинная линия с произвольной нагрузкой (рис. 5.26).

Вработе [13] с использованием метода электромеханических аналогий было показано, что механическое волновое сопротивление длиной трубы

где с — скорость звука; ρ — плотность воздуха;

S — площадь поперечного сечения трубы.

Рис. 5.26. Электрическая аналоговая схема ТЛ

Когда сопротивление нагрузки ТЛ равно е волновому сопротивлению, отражений от конца трубы не наблюдается. Е входное механическое сопро-

113

тивление определяется акустическим сопротивлением плоской бегущей волны, т.е.

Вреальных ТЛ отражения от конца будут наблюдаться, и в трубе наряду

сбегущей образуются стоячие волны, приводя к резонансам при определ нных частотах как в длинных линиях.

Сопротивление нагрузки ТЛ ZH зависит от свойств среды, частоты колебаний и формы фронта волны, в общем случае оно комплексное:

Входное сопротивление электрической длинной линии без потерь, нагруженная на произвольную нагрузку:

ZВ — волновое сопротивление линии.

Подставляя (5.38) в (5.37) и разделяя действительную и мнимые части, получим активную Rвх и реактивную Xвх составляющие Zвх:

При длине линии, равной четверти волны, получим:

Соответственно для входного сопротивления ТЛ с учетом (5.35) имеем:

114