A hangszóró q-tényezője: számítási képlet, hogyan lehet csökkenteni vagy növelni a hangszóró q-tényezőjét

Bármely hangszóró valójában oszcilláló rendszer. Ennek alapján az ilyen hangkibocsátók paramétereinek szinte minden számítása megtörténik. A modern hangszórók egyik legfontosabb jellemzője a minőségi tényező. Ez a paraméter elsősorban az ilyen típusú eszközök minőségét jelzi.

Mi a jellemző

Tehát a dinamika Q-tényezője-mi ez a mutató? Erre a jellemzőre összpontosítva először is meg lehet határozni, hogy a hangkibocsátók oszcilláló mozgása hogyan csillapodik. Úgy gondolják, hogy ez a mutató nem lehet túl nagy a fejek számára.

Ha a hangszóró Q-faktor értéke magas, például 2 vagy 3, akkor az ingadozások akkor is folytatódnak, ha az őket okozó erő eltűnik. Ez természetesen a hangminőség csökkenéséhez vezet. A dinamikában olyan zajhatások lépnek fel, amelyek irritálják a fület.

Alacsony Q-tényező (kevesebb, mint 1) esetén a készülék rezgései nagyon gyorsan elhalványulnak. Vagyis az éles ütés után a dinamikában lévő membrán szinte azonnal stabil állapotba kerül. Ennek eredményeként a készülék tisztább és kellemesebb hangot ad a fülnek. Ennek megfelelően a szakértők ritkán gondolkodnak arról, hogyan lehetne javítani a hangszóró minőségét. Alapvetően az akusztikus rendszerek tervezésekor a mesterek megpróbálják csökkenteni ezt a mutatót.

Pontos meghatározás

A hangszóró Q-tényezője - mi ez, , általános értelemben megtudtuk. Pontosabban, ez a jellemző egy olyan paraméter, amely jelzi, hogy a vizsgált oszcillációs rendszerben az energiatartalékok hányszor meghaladják a veszteségeket, amikor a fázis 1 radiánnal változik. Így határozható meg a Q-faktor a fizika szempontjából.

Hol vannak a dinamikában koncentrált energiatartalékok

Ha erős szinuszos jelet alkalmaznak a fejre, az energiatartalékok elsősorban a kifeszített rugókban koncentrálódnak, csillapított rezgésekkel, amelyek hajlamosak a DIV-t központi helyzetbe állítani. A modern hangszórók DIV-je eltérő súlyú lehet. Ennek megfelelően a hangkibocsátó szerkezetében lévő rugókat egyenlőtlen merevséggel használják. Vagyis minél nehezebb a hangszóró, annál több energiatartalék van.

Hangszóró energia veszteség

Az ilyen típusú eszközöket elsősorban az emberi fül által érzékelt hangkibocsátásra tervezték. Az ilyen rezgések továbbítása a környezet a dinamika energiavesztesége. A modern hangszórók hatékonysága azonban általában nagyon alacsony. Ezért a hangátvitel aránya az eszköz energiafogyasztásának csak egy kis részét teszi ki. Általában az összes veszteség kevesebb, mint 1% - A fordul elő ilyen módon.

A dinamikában a hang rezgések költsége a legfontosabb mutató. Végül is a hang továbbítására szolgálnak az ilyen eszközök tervezése és gyártása. De még mindig sokkal több veszteség van az ilyen berendezésekben tisztán mechanikus. Az ilyen eszközökben sok energiát költenek a súrlódásra:

• felfüggesztésben;

• a mágneses résben;

• a levegőről stb.

A hangszórók legnagyobb energiafogyasztása a motorjukban fordul elő. A Modern eszközök működnek ez a típus a kis generátorok elvén alapul, amelyek elég sok ellenállást hoznak létre.

A készletek és veszteségek aránya

Így egy kellően erős rugókkal és nehéz mozgással rendelkező hangszóró sok energiát fog felhalmozni. Ennek megfelelően a készülékben lévő mennyisége jelentősen meghaladja a veszteségeket. Egy ilyen hangszóró rendkívül versenyképesnek tekinthető. Az ingadozások lassan elhalványulnak. Nem különösebben erős rugókkal rendelkező könnyű eszközben kevesebb energia halmozódik fel. Ennek megfelelően a rendelkezésre álló és az elfogyasztott energia arányának mutatója kicsi lesz. Az ilyen hangszórót alacsony költségűnek, ennek megfelelően jobb minőségűnek tekintik.

Elektromos és mechanikai indikátorok

A hangszórók Q - tényezője kiszámítható többféle módon. Bizonyos esetekben ennek a paraméternek a meghatározásakor csak a hangveszteségeket, valamint a súrlódást veszik figyelembe. Ilyen számítási módszer alkalmazásakor a mechanikai minőség mutatóját kapjuk.

Néha csak a hangszóró motor ellenállásának áramlási sebességének értékeit veszik figyelembe a számítás során. Ezt a minőségi tényezőt elektromosnak nevezik. Ez a mutató a dinamikában általában kis értékekkel rendelkezik. Mindenesetre a hangkibocsátók mechanikus Q-tényezője mindig meghaladja az elektromos értéket. Általában egy ilyen dinamikai mutató értéke nagyobb, mint egy.

Megnevezések

Akusztikus rendszerek tervezésekor és különféle számítások végrehajtásakor a következő megnevezéseket kell használni:

• Qts-teljes Q-faktor.

• Qms-a hangszóró mechanikus Q-tényezője.

• Qes-electric.

Mindenesetre a képletekben a hangszórók Q - tényezőjét mindig Q-ként jelöljük.

Mitől függhet a mutató

Úgy gondolják, hogy a legjobb minőséget a modern hangszórók különböztetik meg, amelyeknek közös Q-tényezője (elektromos és mechanikai veszteségek) körülbelül 0,7 vagy annál alacsonyabb. Azonban egy ilyen értéknek jellemeznie kell a hangszórót, figyelembe véve többek között az akusztikai kialakítását. Ugyanakkor meg kell ne feledje, hogy az utóbbi mindig növeli a nettó Q-tényező a készülék.

Például a hangszóró akusztikus kialakítása gyakran zárt doboz. Ebben az esetben a rugó rugalmassága hozzáadódik a levegő rugalmasságához zárt térben. Vagyis az így megtervezett dinamikában több energiatartalék lesz. A Q tényező akkor is növekszik, ha fázisátalakítót, kürtöt stb.

Így az akusztikus kialakítást mindig figyelembe kell venni a hangszóró kiválasztásakor. A megvásárolt eszköz nettó minőségének mindenképpen 0,7-nek vagy annál alacsonyabbnak kell lennie. Ez lehetővé teszi, hogy kiváló minőségű hangzású akusztikus rendszert hozzon létre.

Úgy gondolják például, hogy a zárt doboz hangszórójának Q-tényezőjének körülbelül 0,5-0,6-nak kell lennie. Ha fázisinverterként használják, az eszköz optimális nettó Q tényezője 0,3-0,5 lesz. Ugyanakkor a kürt még alacsonyabb mutatókat igényel, mivel nagyon képes betölteni a hangszórókat.

Mit befolyásol a hangszóró minőségi tényezője?

Az akusztikai rendszerekben a Q elsősorban a hangszóró frekvenciaválaszát és impulzusjellemzőit befolyásolja. Vagyis ez a mutató nagymértékben meghatározza a hangszórók hangjának jellemzőit. Például 0,5 Q tényezővel a legjobb impulzusválasz érhető el. 0,707 mutatóval egyenletes frekvenciaválasz érhető el. Szintén a:

• Q-faktor 0,5-0,6, a hangszórók audiofil basszust adnak ki;

• indikátorok 0,85-0,9 a basszus rugalmas és dombornyomott lesz;

• 1,0-es Q-tényezővel egy 1,5 dB amplitúdójú" púp " jelenik meg a szeletben, amelyet az emberi fül ostorcsapásként érzékel.

A Q jelző további növekedésével a hang" púpja " növekszik, a hangszórókból pedig jellegzetes zümmögő zajok kezdenek áradni.

Elmélet és gyakorlat

Így egyértelmű, hogy mi befolyásolja a hangszóró Q-tényezőjét. Mint kiderült, akusztikus kialakítás esetén ennek a mutatónak meglehetősen alacsonynak kell lennie. Elméletileg pontosan ez a helyzet. A gyakorlatban azonban az alacsony forgalmú dinamika sajnos meglehetősen ritka. Még például egy fázis inverter használatakor is, amely, mint kiderült, 0,5-0,6 mutatót igényel, gyakran használják az egyik feletti mutatóval rendelkező fejeket.

Bármely hangkibocsátó eszköznek saját rezonáns frekvenciája van. Ezen keresztül a membránok éles jelek után egyensúlyi állapotba kerülnek. Sok esetben, magas Q-tényezővel, a hangszóró nem is hosszabbítja meg vagy fejezi be a hangok lejátszását. Amikor a külső befolyás megszűnik, egyszerűen kellemetlenül zümmögni kezd. Így viselkednek az olcsó számítógépes hangszórók egy bizonyos frekvencián, például.

A hangszórók alacsony minősége leggyakrabban nagyon jó a hangszórórendszer számára. Sajnos azonban manapság még a viszonylag drága hangátviteli eszközök is meglehetősen jó minőségűek lehetnek. Például a boltban értékesített berendezésekben körülbelül 5-6 ezer áron. , hang., a kibocsátók gyakran nem felelnek meg ennek a mutatónak a tervezéshez. Általában van egy csomó túlárazott.

Ugyanakkor a drága, kiváló minőségű hangszórók a leggyakrabban meglehetősen jó minőségű hangot adnak ki. A lényeg itt elsősorban abban rejlik, hogy az ilyen eszközök általában meglehetősen alacsony rezonanciafrekvenciával is rendelkeznek. Ebben az állapotban a zajokat az emberi fül érzékeli, amely az akusztika szempontjából nem különösebben képzett, nem bosszantó "interferenciaként", hanem egyszerűen nagyon erős hangként. Különösen az ilyen "szennyeződés" láthatatlanná válik egyszerű zene, például a modern pop hallgatásakor. Vagyis a zümmögés ebben az esetben áthalad a "helyes" frekvencián.

Mi mástól függ

A kialakítás tehát nagy hatással van a hangszóró minőségére. Ez a mutató az ilyen berendezésektől is függ:

1. A motor ereje. Minél magasabb ez a jellemző, annál alacsonyabb a fej minőségi tényezője.

2. Tömegmozgalmak. Ennek a mutatónak a növekedésével a hangátviteli eszköz motorerői kevésbé észrevehetők. A súrlódási veszteségek ugyanakkor növekednek. Mindezek eredményeként nő a készülék minősége.

3. Huzal átmérője. Abban az esetben, ha a hangszóró vezetékei nagy ellenállást biztosítanak, a készülék elektromos minősége növekedni fog. Valójában ebben az esetben a hangszóró terhelése, amely egyfajta generátor, esik.

A Q-faktor mérése: képletek

Otthon ezt a hangszóró paramétert gyakran egy egyszerű AC millivoltmérővel számítják ki. Ehhez az eljáráshoz egy tábla és egy 1000 ohmos ellenállás készül, amely stabilizálja az áramot a hangszórón keresztül. Ezen túlmenően, ha ezt a technikát használja, szüksége lesz egy számítógépes szoftvergenerátorra és egy teljesítményerősítőre (hogy jel küldése a hangszórónak). A Q-faktor mérési eljárást az alábbi berendezésekkel végezzük:

• a hangszóró szabad állapotban van felfüggesztve, például valamilyen kötélen;

• szerelje össze a rendszert.

Az áramkör összeszerelése előtt egy grafikon készül, ahol a millivoltos (100, 200, 300) feszültséget az y tengely mentén elhalasztják. Ugyanakkor a frekvenciát x-en (10, 20, 30...140 és t. e). Ezután egy áramkört szerelnek össze, ahol az erősítőből származó jelet az ellenállásba táplálják, majd a hangszóróhoz mennek.

A következő szakaszban:

• helyezzen be egy millivoltmérőt az áramkörbe az A és c pontokban, és állítson be 10-20 V feszültséget 500-1000 Hz frekvencián;

• csatlakoztassa a voltmérőt a B és c pontokhoz, a generátor beállításával keresse meg azt a frekvenciát, ahol a volt értékek maximálisak (Fs);

• változtassa meg a frekvenciát az Fs - hez képest, és keresse meg azokat a pontokat, ahol a voltmérő leolvasása lényegesen kisebb, mint az FS és az állandó (Um).

A feszültség mérésével a hangszóró bizonyos frekvenciáján a megfelelő grafikon látható. A következő szakaszban a minimális feszültség és a maximális közötti átlagos érték megtalálható. Ebben az esetben az U1/2=Umax * Umin képletet használjuk. A kapott érték vízszintes vonal formájában átkerül a grafikonra, és az F1 és F2 arányvonalakkal (a megfelelő frekvenciajelzőkkel) metszéspontok találhatók.

Ezután keresse meg az akusztikai Q tényezőt a QA = ~ Umax / Umin * Fs/ F2-F1 képlet szerint, ahol Fs-frekvencia érték a maximális millivoltmérő leolvasásoknál. Ezután megtalálja az elektromos Q-tényezőt:

• Qes=Qa * Umin/(Umax-Umin).

Ezt követően kiszámítják a hangszóró teljes Q-tényezőjét:

• Qts=Qa*Qes / (Qa+Qes).

A következő szakaszban egy grafikon készül a második hangszóróra, és ugyanazokat a számításokat hajtják végre.

Milyen egyéb paramétereket lehet mérni

Mi ez — a hangszórók minősége, megtudtuk. Ezt a mutatót általában a legmegfelelőbb kialakítás kiválasztásakor, akusztikus rendszerek tervezésekor határozzák meg. Annak érdekében azonban, hogy a hangszórók a jövőben a legmagasabb minőségű hangot továbbítsák, ebben az esetben a számításokat más mutatók szerint is el kell végezni.

Az akusztikus kialakítás kiválasztásakor mindig figyelembe veszik az úgynevezett Thiel-kis paramétereket. Ezen jellemzők egyike pontosan a minőségi tényező, amelyet, amint kiderült, a Qts jelöl. Az akusztikai kialakítás kiválasztásakor az olyan járműjelzők is, mint:

• az FS rezonáns frekvenciát figyelembe veszik;

• a vas hangszóró felfüggesztésének rugalmassága.

A három fő jellemző mellett az akusztikus rendszerek tervezésének kiszámításakor a szakemberek olyan paramétereket is használhatnak, mint:

• a diffúzor területe és átmérője;

• induktivitás;

• érzékenység;

• impedancia;

• csúcsteljesítmény;

• a mobil rendszer tömege;

• hajtóerő;

• mechanikai ellenállás;

• relatív merevség stb.

Úgy gondolják, hogy ezeknek a jellemzőknek a többsége könnyen meghatározható tartalom nem különösebben kifinomult mérőműszerek használata.

Rezonáns frekvencia

A hangszóró, amint kiderült, egy oszcilláló rendszer. Magára hagyva a diffúzor, amikor ki van téve, bizonyos frekvenciával oszcillál. Vagyis ugyanúgy viselkedik, mint egy húr egy csipet után, vagy például egy harang egy ütés után.

Úgy gondolják, hogy a rezonáns frekvencia lehet:

• a házba nem szerelt mélysugárzófejek esetében-20-50 Hz;

• basszus hangszórók-50-120 Hz;

• squeakers — 1000-2000 Hz;

• diffúzor középtartomány — 100-200 Hz;

• dome-400-800 Hz.

Megmérheti a hangszóró rezonáns frekvenciáját, például egy hanggenerátor jelének átvezetésével (egy ellenállás soros bekapcsolásával) vagy bármely más hasonló módszerrel. Ezt a mutatót a készülék csúcsimpedanciája határozza meg.

Vas indikátor

Ez a paraméter a hangszórók számára két módszerrel mérhető:

• további tömeg;

• további kötet.

Az első esetben a méréseket bármilyen súly felhasználásával végezzük (10 gramm a diffúzor átmérőjének minden hüvelykére). Ezek lehetnek például gyógyszertári mérlegek vagy régi érmék súlyai, amelyek megnevezése megfelel súlyuknak. Ilyen tárgyakkal a diffúzor betöltődik, frekvenciáját mérik. Ezután végezze el a szükséges számításokat a képletek szerint.

A kiegészítő hangerő-módszer alkalmazásakor a hangkibocsátót hermetikusan rögzítik egy speciális mérődobozban, kifelé mágnessel. Ezután megmérjük a rezonáns frekvenciát, és kiszámítjuk a hangszóró elektromos és mechanikus Q-tényezőjét, valamint a teljes. Ezután, figyelembe véve a kapott adatokat, a Vas-t a következő képlet határozza meg.

Úgy gondolják, hogy minél kisebb a Vas, más dolgok egyenlőek, annál kompaktabb a kialakítás a hangszóróhoz. Általában ennek a paraméternek a kis értékei ugyanazon a rezonáns frekvencián egy nehéz mobil rendszer és egy merev felfüggesztés kombinációjának eredménye.

További paraméterek mérési módszerei

Mint már említettük, a jármű három fő jellemzője mellett más mutatók is használhatók az akusztikus rendszerek tervezésében. Például a fej tekercsének ellenállását a re egyenárammal szemben 0 Hz-hez közeli frekvencián vagy egyszerűen ohmmérővel mérjük.

Az Sd diffúzor területe, vagy, ahogy azt is nevezik, a hatékony sugárzó felület, alacsony frekvenciákon egybeesik a konstruktív. Keresse meg ezt a paramétert az Sd=nR egyszerű képlet segítségével². Ugyanakkor a gumi felfüggesztés közepétől a szélességtől való távolság fele az egyik oldalon az ellenkező oldal közepére a sugár. Ez elsősorban annak a ténynek köszönhető, hogy a felfüggesztés szélességének fele is sugárzó felület.

Mit kell tudni

Az akusztikai rendszerek tervezésekor nagyon fontos a jármű paramétereinek, beleértve a minőségi tényezőt is, helyes mérése. A nagy hibák elkerülése érdekében a mérések elvégzése előtt "ki kell húzni" a hangszórót. Az a tény, hogy az ilyen típusú új vagy nem használt eszközök esetében egy ideig a jármű paraméterei jelentősen eltérhetnek a számítások megkezdése előtt használt mutatóktól.

A méréseket megelőzően" gyúrhatja " a hangszórókat, például szinuszos jelekkel, csak zenével, fehér-rózsaszín zajjal, tesztlemezekkel. Ugyanakkor az eszköz ilyen előkészítésének eljárása a szakértők szerint legalább egy napig tart.

Az akusztikai tervezés típusai

A legnépszerűbb típusú hangszóró dobozok jelenleg zárt dobozok és fázis inverterek. Az első típusú kialakítás a legegyszerűbb. Szerkezetileg a zárt doboz 6 falú doboz. Az ilyen tervezési szakértők előnyei elsősorban a tömörség, a könnyű összeszerelés, a jó impulzív jellemzők, a gyors és tiszta basszus. A zárt dobozok hátránya alacsony hatékonysági szintnek tekinthető. Ez a kialakítás nem alkalmas magas hangnyomás létrehozására. A zárt dobozokat általában jazz kompozíciók, rock, klubzene hallgatására használják.

A fázis inverterek meglehetősen összetett kialakításúak. Általában műanyagból készülnek. Ugyanakkor a fázisátalakítók nagy hatékonysággal rendelkeznek, és lehetővé teszik a dinamika gyors lehűlését. Ezenkívül egy ilyen kialakítás könnyen konfigurálható, ha szükséges.

Néha nyitott akusztikus kialakítás is használható a hangszórókhoz. Ebben az esetben a diffúzor hangkibocsátó felületének hátsó fala nincs elválasztva az elsőtől. Leggyakrabban egy nyitott doboz olyan doboz ,amelynek nincs hátsó fala (vagy sok lyuk van benne).

A fejek Horn kialakítását leggyakrabban más típusokkal kombinálva használják. Bizonyos esetekben azonban az ilyen minták 100% - ban eredetiek lehetnek%. Ilyen rendszereket használnak például alacsony Q-tényezőjű SHP hangszórókhoz. Az ilyen típusú akusztikus kialakításnak sok előnye van. Fő előnye a nagy mennyiség. Ennek a kialakításnak a hátrányai közé tartozik az egységes frekvenciaválasz, az alacsony hangerő stb.

Q-faktor dinamika és tervezés

Úgy véljük, hogy a fejek az FS / Qts index>50 kell használni zárt burkolatok, Fs / Qts>85-fázis inverterekkel, Fs / Qts>105-sáváteresztő rezonátorokkal, Fs / Qts>30-képernyőkkel és nyitott fiókokkal.

Lehetőség van a hangszórók akusztikus kialakításának kiválasztására, amint azt már említettük, egyszerűen a minőségi mutatók alapján. Például fejek Qts-sel> Az 1,2-et leggyakrabban nyitott dobozokhoz használják. Az optimális Q tényező számukra 2,4. QTS hangszórók

A fázisátalakító hangszóróinak Q-tényezője a következő: Qts<0.6. Az optimális ebben az esetben 0,4. QTS eszközök<0.4 alkalmas szarvakra.

Hogyan lehet megváltoztatni a minőségi tényezőt, csökkenteni vagy növelni

Néha annak érdekében, hogy a hangátviteli berendezés jobban működjön, ezt a paramétert fel kell emelni vagy csökkenteni kell. Gyakran például a mesterek érdeklődnek, hogyan lehet csökkenteni a hangszóró minősége. A feladat valójában nagyon nehéz lehet. A hangszóró minőségének csökkentése érdekében általában szükség van a motor radikális megváltoztatására. Ez természetesen meglehetősen bonyolult eljárás, és a legtöbb esetben nem túl indokolt.

Egyes szakértők megjegyzik, hogy csökkenthető a hangszórók minősége ragasztással mágnes. Ebben az esetben azonban a mutatója legfeljebb 5-10% - kal változik %. Ezenkívül ez a módszer csak akkor alkalmazható, ha nagyon gyenge saját mágnest használnak a dinamikában.

Más technológiák is választ adhatnak arra a kérdésre, hogy miként lehet csökkenteni a hangszóró Q-tényezőjét. Például ezt meg lehet tenni:

• rezonátorok használata;

• diffúzorok impregnálása;

• szektorok vágása, például az Efrussi módszerrel.

A válasz arra a kérdésre, hogy, hogyan lehet növelni a minőséget a hangszóró meglehetősen egyszerű. Ehhez, amint azt már fentebb megtudtuk, általában csak meg kell növelni az eszköz mozgásának tömegét.