Карта друге, не вимірюється ні в чому - студопедія

Потужність гальм динаміка чисельно виражається в другому параметрі Тіля - Смолла. Це - повна добротність динаміка. позначається Qts. Виражається чисельно, але не буквально. У сенсі, чим потужніший гальма, тим менше величина Qts. Звідси і назва «добротність» в російській (або quality factor в англійському, з якого виникло позначення цієї величини), що це як би оцінка якості коливальні системи. Фізично добротність - відношення пружних сил в системі до в'язким, інакше - до сил тертя. Пружні сили зберігають енергію в системі, поперемінно переганяючи енергію з потенційною (стисла або розтягнута пружина або ж підвіс динаміка) в кінетичну (енергія рухомого дифузора). В'язкі норовлять енергію будь-якого руху перетворити в тепло і безповоротно розвіяти. Висока добротність (а у того ж дзвони вона буде вимірюватися десятками тисяч) означає, що пружних сил набагато більше, ніж сил тертя (в'язких, це одне й те саме). Це ж означає, що на кожне коливання в тепло буде переходити тільки мала частина енергії, запасеної в системі. Тому, до речі, добротність - єдина величина в трійці параметрів Тіля - Смолла, яка не має розмірності, це ставлення одних сил до інших. Як розсіює енергію дзвін? Через внутрішнє тертя в бронзі, головним чином, потихеньку. Як це робить динамік, у якого добротність набагато менше, а значить, темпи втрати енергії набагато вище? Двома способами, по числу «гальм». Частина розсіюється через внутрішні втрати в пружних елементах підвісу, і цю частку втрат можна оцінити окремої величиною добротності, вона носить назву механічної, позначається Qms. Друга, більша частина розсіюється у вигляді тепла від струму, що проходить по звуковій котушці. Струму, їй же виробленого. Це - електрична добротність Qes. Сумарна дія гальм визначалося б дуже легко, якби в ходу були величини добротності, а навпаки, величини втрат. Ми б їх просто склали. А раз ми маємо справу з величинами, зворотними втрат, то і складати доведеться зворотні величини, тому і виходить, що 1 / Qts = 1 / Qms + 1 / Qes.

Типові значення добротностей: механічна - від 5 до 10. Електрична - від 0,2 до 1. Оскільки в справу йдуть зворотні величини, то виходить, що ми підсумовуємо механічний внесок в втрати близько 0,1 - 0,2 с електричним, що становить від 1 до 5. Ясно, що результат буде визначатися в основному електричної добротністю, тобто головне гальмо динаміка - електричний.

Так як же вирвати у динаміка імена «трьох карт»? Ну хоча б двох перших, до третьої ще доберемося. На допомогу приходить все та ж звукова котушка, полум'яний мотор динаміка. Адже ми вже усвідомили: полум'яний мотор підробляє і полум'яним генератором. І в цій якості як би ябедничає про амплітуду коливань дифузора. Чим більша напруга з'явиться на звуковій котушці як результат її коливань разом з дифузором, тим більше, значить, розмах коливань, тим ближче, значить, ми до резонансної частоти.

Як це напруга виміряти, притому що до звукової котушці підведений сигнал від підсилювача? Тобто як розділити підведене до мотору від виробленого генератором, це ж на одних і тих же висновках? А не треба розділяти, треба виміряти яка утворюється суму.

Для цього надходять так. Динамік приєднують до підсилювача з максимальною вихідним опором, в реальному житті це означає: послідовно з динаміком включають резистор з номіналом набагато, в сто, як мінімум, раз більше номінального опору динаміка. Скажімо, 1000 Ом. Тепер при роботі динаміка звукова котушка буде виробляти протидії ЕРС, ніби як для роботи електричного гальма, але гальмування не відбудеться: висновки котушки замкнуті між собою через дуже великий опір, струм мізерний, гальмо - нікудишній. Зате напруга, за правилом Ленца протилежне по полярності підведеної ( «породжує рух»), складеться з ним в протифазі, і якщо в цей момент виміряти здається опір звукової котушки, то здасться, що воно дуже велике. Насправді при цьому протидії ЕРС не дає току від підсилювача безперешкодно протікати по котушці, прилад це тлумачить як зросле опір, а як ще?

Через вимір імпедансу, того самого «удаваного» (а на ділі - комплексного, з усякими активними і реактивними складовими, зараз про це не час) опору і відкриваються дві карти з трьох. Крива імпедансу будь-якого диффузорного динаміка, від Келлога і Райса до наших днів, виглядає, в принципі, однаково, вона навіть фігурує в логотипі якогось електроакустичного наукової спільноти, зараз забув, якого. Горб на низьких (для цього динаміка) частотах позначає частоту його основного резонансу. Де максимум - там і жадана Fs. Елементарніше не буває. Вище резонансу настає мінімум повного опору, його-то зазвичай і беруть за номінальне опір динаміка, хоча, як бачите, воно залишається таким тільки в невеликій смузі частот. Вище повне опір починає знову зростати, тепер уже через те, що звукова котушка - не тільки мотор, але і індуктивність, опір якої росте з частотою. Але туди ми зараз ходити не будемо, там цікавлять нас параметри не живуть.

Куди складніше з величиною добротності, але, тим не менш, вичерпна інформація про «другий карті» теж міститься в імпедансної кривої. Вичерпна, тому що по одній кривій можна обчислити і електричну Qes. і механічну добротність Qms. окремо. Як потім зробити з них повну Qts. реально необхідну при розрахунку оформлення, ми вже знаємо, справа нехитра, що не біном Ньютона.

Як саме визначаються шукані величини по імпедансної кривої, ми обговоримо іншим разом, коли розмова піде про методи вимірювання параметрів. Зараз будемо виходити з того, що хтось (виробник акустики або соратники вашого покірного слуги) це за вас зробили. Але зазначу ось що. Існує два омани, пов'язаних зі спробами експрес-аналізу параметрів Тіля - Смолла з вигляду кривої імпедансу. Перше - зовсім Лоховського, його ми зараз розвіємо без сліду. Це коли дивляться на криву імпедансу з величезним горбом на резонансі і вигукують: «Нічого собі добротність!» Типу - висока. А дивлячись на маленький пупиришек на кривій, укладають: раз пік імпедансу так пригладжений, значить, у динаміка висока демпфірування, тобто - низька добротність.

Так ось: в найпростішому варіанті це рівно навпаки. Що означає високий пік імпедансу на частоті резонансу? Що звукова котушка виробляє багато протидії ЕРС, призначеної для електричного гальмування коливань дифузора. Тільки при такому включенні, через великий опір, струм, необхідний для роботи гальма, не протікає. А коли такий динамік виявиться включено не для вимірювань, а нормально, безпосередньо від підсилювача, що гальмує ток піде будь здоров, котушка стане могутнім перешкодою на шляху непомірних коливань дифузора на його улюбленої частоті.

За інших рівних можна грубо оцінити добротність по кривій, причому саме пам'ятаючи: висота імпедансного піку характеризує потенціал електричного гальма динаміка, отже, чим він вищий, тим НИЖЧЕ добротність. Чи буде така оцінка вичерпної? Не зовсім, як було сказано, вона залишиться грубою. Адже в імпедансної кривої, як уже говорилося, закопана інформація і про Qes. і про Qms. викопати яку можна (вручну або за допомогою комп'ютерної програми), проаналізувавши не тільки висоту, але і «ширину плечей» резонансного горба. З цього приводу ми тут поставили кілька обчислювальних експериментів, кому цікаво - подивіться.

А як добротність позначається на формі АЧХ динаміка, нас адже саме це цікавить? Як позначається - вирішальним чином позначається. Чим нижче добротність, тобто чим потужніший внутрішні гальма динаміка на резонансній частоті, тим нижче і більш плавно спадаючи, пройде поблизу резонансу крива, що характеризує створюване динаміком звуковий тиск. Мінімальна нерівномірність в цій смузі частот буде при Qts. рівній 0,707, що прийнято називати характеристикою Баттерворта. При високих значеннях добротності крива звукового тиску почне «горбиться» поблизу резонансу, з якогось дива: гальма слабкі.

Чи буває «хороша» або «погана» повна добротність? Сама по собі - ні, тому що, коли динамік виявиться встановлений в акустичне оформлення, в якості якого зараз будемо розглядати тільки закритий ящик, і частота його резонансу, і повна добротність стануть іншими. Чому? Тому що і те і те залежить від пружності підвісу динаміка. Резонансна частота залежить тільки від маси рухомої системи і жорсткості підвісу. З ростом жорсткості Fs росте, з ростом маси - падає. Коли динамік встановлений в закритий ящик, повітря в ньому, що володіє пружністю, починає працювати додаткової пружиною в підвісі, загальна жорсткість підвищується, Fs росте. Зростає і повна добротність, оскільки вона - відношення пружних сил до гальмуючим. Можливості гальм динаміка від його установки в якийсь обсяг не зміняться (з чого б?), А сумарна пружність - зросте, добротність - неминуче зросте. І ніколи не стане нижче, ніж була у «голого» динаміка. Ніколи, це - нижня межа. Наскільки все це зросте? А це залежить від того, наскільки жорсткий у динаміка власний підвіс. Дивіться: одне і те ж значення Fs можна отримати при легкому диффузоре на м'якому підвісі або при важкому - на жорсткому, маса і жорсткість діють в протилежних напрямках, а результат може виявитися чисельно рівним. Тепер якщо ми поставимо в якийсь обсяг (володіє належним цього обсягу пружністю) динамік з жорстким підвісом, то він невеликого зростання сумарної жорсткості і не помітить, величини Fs і Qts зміняться не сильно. Поставимо туди ж динамік з м'яким підвісом, в порівнянні з жорсткістю якого «повітряна пружина» буде вже суттєвою, і побачимо, що сумарна жорсткість змінилася сильно, а значить, Fs і Qts. початково такі ж, як у першого динаміка, зміняться суттєво.

У темні «дотілевскіе» часи для розрахунку нових значень частоти резонансу і добротності (вони, щоб не плутати з параметрами «голого» динаміка, позначаються як Fc іQtc) потрібно було знати (або виміряти) безпосередньо пружність підвісу, в міліметрах на ньютон прикладеної сили, знати масу рухомої системи, а потім мудрувати з програмами розрахунку. Тіль запропонував концепцію «еквівалентного обсягу», тобто такого обсягу повітря в закритому ящику, пружність якого дорівнює пружності підвісу динаміка. Ця величина, що позначається Vas. і є третя чарівна карта.

Схожі статті