Как устроен динамик? Неисправности динамиков

Mark 2: прорезав отверстие в перегородке, я понял — звук перестал «зажиматься»

Работая над предыдущей моделью, я читал кучу литературы по акустическому оформлению и мой взгляд упал на оформление под название «Труба Войта», она же — TQWP. Как и большинство начинающих аудиоконструкторов, я видел идеал в идеальной АЧХ — типа «выровнял частотку и будет тебе щастье».

MARK 1: динамик с лицевой стороны панели, стальное ребро жесткости

Ну заказал я раскрой, собрал, все «по науке». Поэксперементировал с демпфирующим материалом. Вроде и баса больше, и динамики те же, но звук — невозможная плоскотня. Каждый, кто имеет музыкальное образование уровня училище/консерватория знает, что поиск «своего» звука — одно из важнейших составляющих обучения. Звук должен быть круглым, крепким, летящим.

Звук — неотъемлемая часть музыканта и произведения. Когда годами работаешь над звуком, по-другому относишься к тому, что прилетает из колонок, больше раздражаешься что ли, если звук корявый. В MARK II звук был исключительно корявый, хотя его АЧХ была намного ровнее, чем у MARK I. Парадокс, однако…

Марк 2, Труба Войта (TQWP) — стоит и поныне у приятеля

Уже сам не понимаю, как я пришел к следующему действию — будем считать, что это интуиция. Дело в том, что в TQWP есть перегородка, которая располагается за динамиком: я психанул, взял фрезу 50 мм и прорезал в перегородке отверстие прямо по оси динамика.

Вывод из этого эксперимента такой: за динамиком должно быть как можно больше свободного места. Всякое сжатие воздуха калечит звук.

Mark 4: если пенопласт рыхлый, то бетон жесткий

Действительно, бетон — превосходный материал: он дешев, акустически инертен. MARK4 я уже проектировал как коммерческую модель. 400 мм в ширину, 600 мм в глубину. Почему именно эти размеры? Потому что если читатель пойдет на сайт ИКЕА и посмотрит, какие бывают, например, столешницы и/или глубина шкафчиков, то 400-600-800 мм — самые употребительные.

Идея была такая: я вырезаю негатив обратного рупора из пенопласта, этакую расширяющуюся колбасу, использую его как форму, «накатываю» на него стеклопластик — получается матрица-позитив рупора — а потом заполняю матрицу монтажной пеной (получается такая же «колбаса»), вынимаю из половинок, склеиваю, монтирую в деревянном корпусе, заливаю бетоном, а потом, когда застынет, просто выдираю пенопласт из бетона, получая искомый профиль расширения.

MARK 4 с прямым рупором из вспененного композита и крашенный блестками (идея дочери), которые смотрятся довольно спорно. Тут установлен тот самый 4а28

В этой модели предполагался прямой рупор из вибробетона. Однако производитель, с которым у нас был договор, потянув резину полгода, вернул деньги — пришлось делать прямой рупор самому из вспененного композита. Этот материал намного лучше пенопласта, но дорогой и тоже недостаточно жесткий.

Негатив прямого рупора для Марк 4 из шпатлевки и покрытый эпоксидкой. Видите гвоздик в центре? На него насаживался фанерный профиль рупора, и вращением получалась требуемая поверхность

MARK IV звучал уже довольно хорошо. На некоторых жанрах — превосходно. Еще бы: бетон жесткий, безрезонансный — не то что пенопласт. Чтобы вписать модель в кухонные размеры, было принято решение делать ее на 10-дюймовом динамике, и это сократило длину обратного рупора — одну из причин больших размеров всех обратных рупоров.

Проблема в том, что мне не удалось найти достаточно качественные 10-дюймовые динамики, чтобы они, во-первых, изготавливались серийно, во-вторых, имели высокие хотя бы до 17–18 кГц и приемлемо стоили. Даже купив Аудионирвану, я остался неудовлетворен.

Больше всех мне понравились 4а28. Но во-первых, они уже не выпускались, а НОЭМА, которая вроде как считается наследницей, выпускает динамики совсем для других целей (их я тоже пробовал). Во-вторых, ВЧ все-таки не хватало, и в-третьих, эти динамики хорошо работали в весьма узком диапазоне громкостей: чуть погромче сделаешь — и диффузор начинало перекашивать.

В совокупности:

• бетон — хотя и акустически подходящий материал, к тому же дешевый, но грязный в производстве, долго набирает прочность, неудобный при работе с деревом по причине влажности и очень тяжелый. На потоке эта технология вызывала вопросы.

• сама модель имеет коротковатый рупор и выходное устье недостаточного размера — в результате дает неравномерность на НЧ.

• главное — не нашел динамик, который достаточно понравился. Оглядываясь назад, я думаю, что не дожал эту модель. Теперь я знаю ребят, которые бы сделали 10 дюймов с нормальным верхом. Возможно, я когда-нибудь вернусь к этой модели или к этой технологии, как к самой дешевой для производства рупора из возможных.

Mark 5: лаконичность, лаконичность и еще раз лаконичность

К концу 2022 года мое понимание идеальной АС описывалось следующими тезисами:

• полный рупор (прямой и обратный);

• абсолютно жесткий корпус;

• минимум сочленений — желательно, вообще без них;

• 8-дюймовый динамик. Больше размер — страдает верх, меньше — страдает низ. 8 дюймов — оптимально;

• максимальные размеры основания: ширина — 600, глубина — 800 мм. Примерно столько занимает человек, сидящий на обычном офисном стуле, если подожмет ноги — то есть весьма компактно;

• оригинальный внешний вид;

• повторяемость производства.

Посчитав математику прямого и обратного рупоров, я на новогодних праздниках засел за рисование. Прежде всего, надо было выбрать, как сворачивать обратный рупор — от этого зависели внешний вид и размеры. Нарисовав на бумажке простым карандашом рисунок, я принялся укладывать расчет в эскиз.

Это сейчас кажется, что все очевидно, что никак не возможно было иначе нарисовать. Но учитывая, что каждые 1–2 дня я начинал рисовать все заново, а первый приемлемый макет профиля, от которого меня не стошнило, появился месяца через полтора — можете сами посчитать, сколько попыток было сделано. И это только начало.

Марк 5. Эскиз карандашом, первая 3D-модель, фото готового изделия.

Когда я еще мучился над эскизом, я постоянно спотыкался вот об какой вопрос: как монтировать динамик в полном рупоре? Просматривая тысячи (ну реально тысячи!) рупорных конструкций, я не получил ответ на этот вопрос. Если бы это был просто обратный рупор, все понятно: изготавливаем обратный рупор и грузим с лицевой стороны динамик. Если бы это был только прямой, то все наоборот: монтируем с обратной стороны рупора динамик и нет проблем.

С полным рупором вечная засада: либо горло прямого рупора должно быть не диаметра диффузора динамика, как нужно при расчетах, а сильно шире, чтобы корзина динамика в него поместилась. Либо прямой рупор должен как-то монтироваться поверх корзины динамика, тогда он обязан быть съемным для целей ремонтопригодности, то есть уметь как-то пристегиваться или прикручиваться у обратному рупору. Все эти решения мне не нравились, т.к. нарушали основные правила:

• горло прямого рупора должно строго примыкать к диффузору динамика. Помните опыт с MARK 1, когда получился небольшой, буквально 2 см, рупор? Точность исполнения горла рупора — залог четкой звуковой картины и божественного рупорного звука, поэтому вариант с прямым рупором, у которого горло имеет диаметр, позволяющий поместить корзину динамика — не годится.

• не должно быть сочленений, ибо каждое сочленение калечит звук, а резьбовое соединение, на котором висит довольно тяжелый прямой рупор, при постоянной вибрации вообще непонятно как себя поведет со временем — так что прикручивать рупор поверх корзины динамика тоже не вариант.

• лаконичность внешнего вида не позволяет делать всякие фланцы под нормальные болты.

Громкоговорители

Компоненты техники звукоусиления

В этой статье дано краткое описание различных устройств, оборудования и систем (с учетом их технологической важности в технике звукоусиления), а также соответствующие технические характеристики. Кроме того, приведены необходимые для расчетов систем звукоусиления технические параметры всех основных электроакустических преобразователей.

Громкоговорители

Громкоговорители разделяют по типу конструкции электромеханического преобразователя (головки) на электродинамические, электростатические и пьезоэлектрические. В технике звукоусиления применяются почти исключительно электродинамические громкоговорители.

(Кроме пьезоэлектрических высокочастотных систем, которые используются главным образом для громкоговорителей в музыкальной электронике). Следующие разделы посвящены динамическим громкоговорителям, наиболее часто применяющимся в технике звукоусиления.

Принцип работы электродинамического громкоговорителя

Основные элементы конструкции динамического громкоговорителя: звукоизлучающий диффузор, подвижная катушка на цилиндрическом каркасе и постоянный магнит. Фронтальное крепление диффузора, достаточно жесткое для низких частот, называют также краевым подвесом или круговым гофром.

В месте соединения с сердечником подвижной катушки диффузор центрируется с помощью центрирующей шайбы. Чтобы диффузор двигался свободно, эти фиксирующие элементы изготавливают из эластичного материала, который помимо жесткости обеспечивает необходимое демпфирование.

Катушка, по которой протекает электрический ток и которая движется в магнитном поле, имеет размеры, определяемые механическими, электрическими и температурными условиями. Практическое значение здесь имеют теплоотвод и термостойкий клей, который используется для соединения катушки и сердечника, испытывающих большое механическое напряжение…

Электроакустическая трансформация

Электроакустическая трансформация, осуществляемая громкоговорителем, определяется различными факторами.

Номинальная мощность Рп — допустимая электрическая мощность, устанавливаемая производителем громкоговорителя на основе конструктивных характеристик. Чтобы определить ее, необходимо провести испытание на долговечность с использованием специального шумового сигнала.

Испытательный сигнал либо включают на 1 мин и выключают на 2 мин, повторяя данный цикл в течение 300 ч, либо подают постоянно в течение 100 ч. В испытании необходимо использовать лимитер, чтобы не искажались случайные всплески испытательного сигнала.

Спектральная огибающая испытательного сигнала первоначально была определена на основе статистики амплитуд обычного программного материала. Однако все более широкое использование электронных инструментов и передача сигналов от инструментов, близко расположенных к микрофону, выявили увеличение процента высокочастотных составляющих в спектре программ.

В связи с этим в начале 1980-х гг. испытательный сигнал был несколько изменен и получил больший подъем спектра в области высоких частот. После появления в 1982 г. публикации МЭК 268-1С (2-е издание) это изменение было внесено в новые стандарты. Необходимо помнить, что при использовании указанных испытательных сигналов создается впечатление, будто ВЧ-громкоговорители обладают значительно большей номинальной мощностью, чем это допускается при использовании синусоидального сигнала…

Характеристики направленности

Все громкоговорители имеют более или менее выраженную направленность, которая почти во всех случаях зависит от частоты. Эта угловая зависимость излучения звука характеризуется тремя количественными величинами, на которых следует остановиться подробнее.

Коэффициент направленности Г для определенной частоты или полосы частот — это отношение между звуковым давлением р для излучения под углом…

Частотный диапазон передачи

В соответствии со стандартом МЭК 268-5 диапазон передачи громкоговорителя — это полоса частот, которая может быть использована для передачи звука. Она обычно характеризуется областью передаточной кривой, в которой уровень, измеренный на опорной оси в свободном поле, не снижается более чем на 10 дБ относительно определенного опорного уровня; в любом случае он не должен выходить из поля допуска.

Это опорное значение является усредненным в полосе одной октавы, в области наивысшей чувствительности (или в более широкой полосе частот, указанной производителем). При определении верхнего и нижнего пределов передаваемого диапазона частот пики и провалы не учитываются, если они лежат в интервале менее 1/9 октавы (одной трети треть-октавной полосы).

Для определения частотного диапазона наряду с синусоидальным сигналом используется розовый шум. В последнее время применяются импульсные измерительные методы для получения комплексной характеристики передачи, несущей информацию не только об амплитуде, но и о фазе.

Необходимо, чтобы диапазон передачи громкоговорителей быть определен перед использованием громкоговорителей в системах звукоусиления. У громкоговорителей, предназначенных для применения в помещении, необходимо учитывать коэффициент осевой концентрации, то есть влияние компоненты диффузного поля на формирование результирующего звукового давления.

У громкоговорителей специального назначения, таких как студийные мониторы, указываются более узкие допуски на частотную характеристику. Так, в рекомендации OIRT 55/1 в диапазоне от 100 Гц до 8 кГц допускается максимальное отклонение ±4 дБ от среднего значения, а на более низких частотах (до 50 Гц) и более высоких (до 16 кГц) поле допуска расширяется до — 8 и 4 дБ.

Типы излучателей

Различные задачи техники звукоусиления решаются с помощью разных типов излучателей, различаемых по размерам и форме корпусов, форме звукопровода и типам используемой системы возбуждения, а также по размещению и комбинации всех этих компонентов. Такое разнообразие излучателей позволяет получить самые разные характеристики направленности излучения звука, концентрации звука, чувствительности, частотных диапазонов и размеров.

Одиночные шширокополосные излучатели без явной направленности

Среди простейших излучателей можно выделить одиночные громкоговорители малых размеров и мощности, используемые в децентрализованных информационных системах при озвучивании больших плоских помещений или для создания различных звуковых эффектов в залах универсального назначения.

Встраивание этих громкоговорителей в стену или корпус исключает «акустическое короткое замыкание», возникающее при сложении излучений передней и задней сторонами диффузора. Для этой же цели можно использовать плоский экран, открытый или закрытый корпус.

При использовании плоского экрана минимальное расстояние от центра громкоговорителя до ближайшего края экрана должно составлять не менее 1/8 длины волны.

В закрытом корпусе колеблющаяся (движущаяся) часть громкоговорителя работает против сравнительно жесткой воздушной подушки корпуса, что существенно уменьшает, по сравнению с громкоговорителем без корпуса, гибкость системы громкоговоритель-корпус. Поэтому громкоговорители для компактных корпусов снабжают особенно мягкой подвеской диффузора, из-за чего их затруднительно использовать для других целей.

Громкоговорители в корпусах с фазоинвертором сейчас редко используют в качестве децентрализованных широкополосных излучателей, чаще — для больших групп громкоговорителей высокой мощности. Такие громкоговорители будут подробно рассмотрены в следующем разделе.

В громкоговорителях, которые должны применяться для децентрализованного распределения звука, используют конические диффузоры диаметром 100…200 мм. У меньших диффузоров значительно уменьшенная номинальная чувствительность, а большие характеризуются направленностью в области высоких частот, которая нежелательна для этих целей.

Поэтому громкоговорители с большим диаметром диффузора снабжаются дополнительными устройствами рассеяния (диффузерами), устанавливаемыми перед центром основного диффузора. По этой же причине купольные диафрагмы ВЧ-громкоговорителей более пригодны для излучения высоких частот, чем ВЧ-конусы.

Важным достоинством громкоговорителей, предназначенных главным образом для использования в больших распределенных системах, является то, что у них приемлемая цена и они легко устанавливаются.

Громкоговорители с фазоинвертором

Чтобы улучшить излучение звука громкоговорителями в акустическом оформлении на нижней границе диапазона передачи, в начале 1950-х годов были разработаны корпуса с фазоинвертором. Они представляют собой резонаторы Гельмгольца с гибкостью воздуха, в корпусе и массой воздуха, в отверстии и перед ним…

Группы громкоговорителей с линейным расположением излучателей (линейки громкоговорителей, звуковые колонки, линейные группы)

Классические звуковые колонки

Для решения многих задач звукоусиления требуются излучатели, способные создавать высокий уровень звука на большом расстоянии от места их установки…

Недостатки линейного расположения громкоговорителей:

• требуемый эффект направленности обеспечивается только ниже критической частоты, а выше этой частоты возникают дополнительные вторичные максимумы;
• направленность является частотно-зависимой;
• увеличение направленности возникает не только в «области направленности», но также, с учетом расстояния до отдельных громкоговорителей, в «области рассеяния». При этом эффект направленности колонки на высоких частотах теряется.

Частотно-зависимые характеристики колонки (или линейного источника) могут привести к изменению тембра звучания при перемещении по ширине и глубине аудитории. Для устранения или уменьшения этого недостатка форму линейки громкоговорителей несколько изменяют, улучшая таким образом характеристики в области высоких частот.

Это может быть достигнуто с помощью либо физического изгиба колонки «в форме банана», либо сдвига элементов колонки до 10° вправо и влево. В обоих случаях колонка работает по всей длине в области низких частот, а на более высоких частотах эффект интерференции снижается.

Недавнее предложение уменьшить частотную зависимость направленности излучения звуковых линеек и колонок заключается в подаче на отдельные громкоговорители звукового сигнала с различными фазами и уровнями. По данным Мёзера, это позволяет в значительной степени устранить частотную зависимость направленности излучения и получить частотно-независимый спектр мощности. Однако при этом эффективность колонки или звуковой линейки в области низких частот существенно снижается.

Такое управление фазой и уровнями было разработано компанией Philips для больших групп громкоговорителей. Компания внедрила в практику различные распределения Бесселя для уровней и фаз, которые создают определенные характеристики направленности групп громкоговорителей без образования на диаграммах дополнительных лепестков.

Такие распределения Бесселя в настоящее время используются для мощных, централизованных групп громкоговорителей, устанавливаемых на концертах поп- и рок-музыки, чтобы достичь оптимального покрытия в залах разного размера.

Для уменьшения нежелательных высокочастотных боковых лепестков и потенциального рассеяния звука в широкополосные линейки громкоговорителей, в частности, вводят дополнительные ВЧ-громкоговорители, помещаемые в основном в центр звуковой колонки. Это еще один способ расчленения линейки.

Чтобы получить эффект направленности и в диапазоне частот ниже номинальной эффективности звуковой колонки, группы громкоговорителей часто конструируют как излучатели градиента давления. Корпуса снабжают одним или несколькими задними отверстиями, обладающими определенным акустическим сопротивлением и работающими как фазосдвигающие элементы.

Таким образом, создается гашение заднего сигнала и формируется кардиоидная диаграмма направленности. При увеличении заднего отверстия возможно также получить двунаправленную диаграмму (в форме восьмерки). Однако для улучшения излучения высоких частот необходимо устанавливать сзади дополнительные ВЧ-громкоговорители.

Не всегда оказывается возможным оптимально установить линейки громкоговорителей перед аудиторией. В связи с этим была разработана звуковая колонка с электронными линиями задержки между отдельными возбудителями; виртуальный поворот линейки громкоговорителей достигается соответствующим выбором приращений времени задержки.

Необходимо наклонять отдельные громкоговорители на продольной оси линейки, чтобы поддерживать основное направление излучения линейки и минимизировать изменения тембра, которые иначе бы возникли (рис. 4.18). Требуемое время задержки зависит от расстояния между отдельными системами и от желаемого поворота виртуальной линейки.

Линейные группы

Современные линейные группы громкоговорителей состоят не из отдельных конусных громкоговорителей, а из линейно расположенных волноводов длиной 1, которые создают так называемый когерентный волновой фронт. В отличие от традиционных звуковых колонок, эти группы излучают в ближней зоне так называемые цилиндрические волны. Эта ближняя зона является частотно-зависимой, и ее формирование справедливо для следующих расстояний…

Линейные группы с цифровым управлением

Метод уменьшения частотной зависимости характеристик направленности и направленности звуковых линеек состоит в подаче на отдельные громкоговорители, составляющие группу, звуковых сигналов с разными фазами и уровнями.

Фирма DURAN Audio была одним из первых производителей, уменьшивших длину линеек громкоговорителей INTELLIVOX с одновременным расширением частотной характеристики с помощью электронных средств. Так появилось DDC (Digital Directivity Control — «Цифровое управление направленностью»), которое позволило создавать линейки громкоговорителей с выраженной направленностью по вертикали и концентрацией постоянной звуковой мощности по горизонтали

Решение DDC имеет следующие характеристики. Неизменный уровень звукового давления при изменении расстояния…

Рупорные громкоговорители

Еще один способ достижения желаемой диаграммы направленности — создание звукопроводящих поверхностей перед головкой громкоговорителя. Поскольку такие устройства имеют конструкцию, подобную рупору, их называют рупорными громкоговорителями. Рупорная конструкция влияет не только на направленность излучения, но и обеспечивает лучшую адаптацию головки громкоговорителя к волновому сопротивлению воздуха, что в результате повышает эффективность.

Одновременно за счет большей направленности увеличивается характеристическая чувствительность. Благодаря высокой характеристической чувствительности и направленности излучения эта конструкция громкоговорителя пригодна для звукоусиления в больших помещениях, где почти всегда требуются различные типы громкоговорителей.

Искажения, определяемые конструкцией, можно рассматривать как недостаток. Для адаптации драйвера (камеры давления) к окружающим условиям часто необходимо идти на компромисс в отношении размеров, создавая оптимальную конструкцию рупора. В результате появляются вредные резонансы, которые особенно проявляются в НЧ-рупорах.

А в области сопряжения камеры давления и рупора ВЧ-систем с высокой нагрузкой возникают воздушные потоки, превышающие скорость звука, которые создают нелинейные искажения. Не менее важно и то, что особенно в диапазоне низких частот на систему драйвера могут оказывать влияние отражения от поверхностей помещения с системой звукоусиления, попадающие внутрь рупора. Это связано с высокой направленностью, определяемой конструктивной формой рупора.

Оптимальный рупорный громкоговоритель требует широкополосной головки и формы рупора, пригодной для воспроизведения всего требуемого диапазона частот. У таких рупоров могут быть различные формы; соответствующие рекомендации можно найти в литературе. Для сведения к минимуму отражений от выходного отверстия (раструба) рупор должен плавно сопрягаться с окружающим пространством.

Это может быть достигнуто, например, при выборе экспоненциальной формы рупора. Чтобы такие рупоры работали и на низких частотах, они должны быть очень большого размера. Например, для нижней граничной частоты 50 Гц рупор соответствующей формы должен иметь диаметр раструба 2 м.

Длина рупора тоже зависит от требуемой направленности и излучаемой частоты. Длину можно уменьшить, если использовать сравнительно большую возбуждающую поверхность (которая, однако, может быть оптимизирована только для узкой полосы частот) или «сложенный рупор».

Рупор должен быть как можно более жестким и иметь высокое акустическое затухание. Поскольку это не может быть реализовано, в частности, для низких и средних частот, стенки рупора, по крайней мере, не должны иметь явных собственных резонансов. Кроме того, они должны обладать высоким внутренним демпфированием, чтобы обеспечить высокую линейность характеристики передачи.

Низкочакстотные рупоры

Большие размеры НЧ-рупоров вынуждают их создателей идти на компромиссы. Практические модели НЧ-рупоров имеют форму рупора только в одном направлении; под прямыми углами к этому направлению звук направляется параллельными поверхностями. Рупор может быть образован в вертикальном или горизонтальном направлении.

Рупор возбуждается задней стороной громкоговорителя, а передняя часть громкоговорителя используется для прямого излучения. Поэтому этот рупор должен иметь такие размеры, чтобы обеспечивался поворот фазы на 180°, в противном случае возникнет акустическое короткое замыкание.

Этот тип конструкции называют передающим рупором, с достаточным приближением он может быть реализован только для ограниченного диапазона частот. «Сложенный рупор», у которого может быть приемлемая компактная форма. Головки НЧ-рупоров обычно представляют собой большие громкоговорители с коническим диффузором, в некоторых конструкциях помещаемые в корпуса с фазоинвертором.

Компромиссы при конструировании таких НЧ-рупоров и особенности используемых головок ограничивают возможность их применения: они могут работать только в узком диапазоне частот ниже примерно 300 Гц. Но даже в этом случае их использование допустимо только потому, что на этих частотах ухо человека не очень хорошо распознает тембр .

Мощность таких НЧ-рупоров, используемых главным образом для звукоусиления музыки, около 100-500 Вт.

Среднечастотные рупоры

Для среднего диапазона частот (примерно от 300 Гц до 3 кГц) существует большое разнообразие головок и конструкций рупоров.

В качестве головок используются главным образом динамические системы с предрупорными компрессионными камерами, присоединяемыми к входному отверстию рупора (к расширяющейся части) посредством согласующей горловины, так называемой горловины-adanmepa. Для увеличения мощности возбуждения к одному рупору можно присоединять несколько предрупорных камер, используя Y-образный адаптер (рис. 4.20а).

В этом случае необходимо обеспечить равенство фаз и времени прохождения в месте пересечения двух каналов, чтобы не возникало взаимного подавления звука. Компания Electro-Voice указывает, что она решила эту проблему, применив «коллекторную» технологию, в которой благодаря новой конфигурации адаптера не может возникать подавления звука в продольном направлении и появляются лишь незначительные эффекты поперечного подавления звука.

Для покрытия площади аудитории звуком используют рупоры с различной направленностью. В настоящее время эти рупоры часто конструируют таким образом, что направленность их излучения практически не зависит от частоты. Такие CD-рупоры (constant directivity horns), то есть рупоры с неизменной направленностью имеют различные экспоненциальные и гиперболические изгибы по всей длине.

Преимущество частотно-независимой направленности, важное при определении оптимальных зон покрытия, утрачивается вследствие уменьшения чувствительности на высоких частотах (эту частотную зависимость приходится компенсировать за счет электрической коррекции).

Высокочастотные рупорные

Для верхнего частотного диапазона выпускаются два основных типа рупорных громкоговорителей: рупорные излучатели, обладающие конструктивными характеристиками, аналогичными характеристикам среднечастотных рупоров, и работающие в диапазоне частот от 1 до 10 кГц, и специальные ВЧ-громкоговорители для диапазона частот от 3 до 16 кГц.

Небольшие специальные ВЧ-излучатели имеют в основном осесимметричнуто конструкцию. Их головка работает на предрупорную камеру и состоит из металлической или, реже, пластмассовой диафрагмы, связанной с очень маленькой камерой. Как и в большинстве систем с предрупорной камерой, задняя сторона диафрагмы демпфируется слоем вспененной пластмассы.

На излучающем конце предрупорная камера содержит фазокорректирующий вкладыш, который тоже образует центральный элемент концентрического рупора (рис. 4.25). Каналы, формируемые куполом и стенками рупора, расположены так, что они оказываются выше пиков (пучностей), образующихся за счет первого собственного резонанса диафрагмы. Таким образом улучшается эффективность предрупорной камеры на высоких частотах…

Рупорные громкоговорители для информационного звукоусиления

Информационные звуковые системы обычно предназначены для передачи речи с высокой ясностью, для чего часто достаточно излучать частоты в диапазоне от 200 Гц до 4 кГц (это даже улучшает разборчивость). Можно создать очень жесткие сложенные рупоры со встроенными компрессионными головками, способные передавать весь диапазон частот.

Благодаря хорошей защите от воздействий окружающей среды, для чего применяется листовой металл или различные пластмассы, эти рупоры часто используют для работы на открытом воздухе. Явно выраженная характеристика направленности делает их пригодными для покрытия узких площадей.

Одиночные громкоговорители

В технике звукоусиления небольшие широкополосные одиночные громкоговорители используются только в децентрализованных системах, например, в качестве потолочных или настенных громкоговорителей для информационных систем или для воспроизведения звуковых эффектов, для усиления эффекта пространственности и увеличения времени реверберации.

Громкоговорители особо малого размера (с диаметром диффузора <120 мм) встраивают в спинки кресел зала, в стол председателя или в балюстрады балконов, а также с передней стороны сцены на малом расстоянии от слушателей. Уровни мощности — 1,5…3 Вт, а у потолочных громкоговорителей — 6… 12,5 Вт.

Большие громкоговорители для использования внутри помещений

Для основных групп громкоговорителей больших систем звукоусиления требуются излучатели большой номинальной мощности, с широким диапазоном воспроизводимых частот и предпочтительно с высокой направленностью излучения. Обычно для достижения этих характеристик используют звуковые колонки или комбинации громкоговорителей с фазоинвертором и рупорных громкоговорителей для воспроизведения средних и высоких частот или, что реже, комбинации только рупорных громкоговорителей.

Эти излучатели часто располагают как централизованные группы основных громкоговорителей, определяющих уровень звука и нередко тембр всей системы. За исключением излучателей, используемых только для передачи речи и воспроизведения музыки очень высокого качества, диапазон передаваемых частот обычно составляет 80 Гц… 16 кГц.

Для систем, предназначенных только для речи, достаточно иметь более узкий диапазон частот — от 150…200 Гц до 10… 12 кГц, а для воспроизведения музыки требуется нижний предел <40 Гц. Это требование обычно может быть выполнено только с помощью специальных дополнительных громкоговорителей (сабвуферов) большего размера, чем обычные громкоговорители для звукоусиления.

Расположение и ориентация громкоговорителей оказывают важное влияние на направление восприятия акустического сигнала. Более важно, однако, чтобы звуковое поле громкоговорителей не создавало положительной акустической обратной связи через микрофоны, используемые во время представления.

Если централизованное расположение по каким-либо причинам не подходит и приходится выбирать более или менее децентрализованное расположение громкоговорителей (это обычно требует применения устройств задержки), необходимо обращать внимание на то, что звук, отражаемый обратно, в сторону сцены, должен быть минимальным по уровню, потому что «реакция помещения» может привести к нежелательному эффекту пространственности и даже создавать на сцене или вблизи нее мешающее эхо.

Оба эти явления мешают актерам, а также зрителям, места которых находятся рядом со сценой. Поэтому основные группы громкоговорителей почти всегда содержат излучатели с кардиоидной или другой диаграммой, характеризующейся очень высокой направленностью.

Для концертов рок- и поп-музыки и в системах, которые должны воспроизводить очень высокие уровни звука, используют почти исключительно комбинации специальных рупорных громкоговорителей, и только из-за размеров их приходится размещать на сцене. Мощность систем, используемых в больших залах или на открытой площадке, может значительно превышать 100 кВт.

Сценические громкоговорители

Для целей мониторинга в месте проведения представления (на сцене или помосте) используют стационарные или мобильные сценические мониторы. Их функция — подача исполнителям специального сигнала, на который оказывают минимальное влияние группы громкоговорителей для озвучивания помещения или удаленные громкоговорители. Этот сигнал предназначен для координации действий исполнителей между собой и с фонограммой.

Стационарные системы могут представлять собой небольшие звуковые колонки, расположенные внутри авансцены (на поперечной балке и по бокам), поскольку в этих местах имеется минимальный временной сдвиг по отношению к основным громкоговорителям.

Мобильные сценические мониторы можно располагать на сцене между исполнителями и зрительным залом, так как они не мешают наблюдать за происходящим на сцене. Сценические мониторы должны создавать минимальное излучение в обратном направлении, поскольку иначе звук от них будет мешать зрителям, места которых находятся вблизи сцены. Компактная конструкция громкоговорителей ухудшает чувствительность и сужает частотный диапазон.

Сценические мониторы дополняются громкоговорителями сценических эффектов, с помощью которых, например, в театрах создаются звуковые эффекты, которые должны восприниматься как исходящие из глубины театральной сцены. Наиболее удобны для этого большие стационарные или мобильные громкоговорители того же типа, что и используемые в основных группах громкоговорителей.

Третья группа сценических громкоговорителей может быть применена для обеспечения акустической локализации слабых источников. Эти громкоговорители должны отвечать нескольким, иногда противоречивым, требованиям:

• малые размеры, чтобы не ухудшался обзор;
• широкий частотный диапазон, соответствующий исходному источнику;
• высокий максимальный уровень звука, чтобы на расстоянии разница в уровнях звука по сравнению с ближайшим основным громкоговорителем, излучающим усиленный звука, была минимальной;
• широкий угол излучения в сторону зрительного зала и по возможности отсутствие частотной зависимости;
• высокое затухание в обратном направлении для исключения положительной обратной связи через микрофоны на сцене.

Поскольку практически удовлетворить все эти требования одновременно невозможно, необходимо устанавливать приоритеты для каждого конкретного случая. В настоящее время на практике применяют громкоговорители, подобные тем, что используются в группах основных громкоговорителей, но более компактные, поскольку нет необходимости в излучении самых низких частот (<100 Гц), несущественных для локализации. Громкоговорители для локализации/звукоусиления в лекционном зале часто встраивают в трибуну [4.28, 4.29].

Громкоговорители для использования на открытом воздухе

Механическая конструкция громкоговорителей, предназначенных для систем, работающих на открытом воздухе, должна отвечать специальным требованиям. Однако их акустические параметры в основном определяются теми же условиями, что и у комнатных излучателей.

Корпуса должны быть прочными, защищены от внешних воздействий — от влаги и сильного солнечного излучения. Их обычно изготовляют из окрашенной листовой стали, алюминия, пластмассы, реже из дерева.

Особая проблема — не ухудшающая условия излучения защита бумажного диффузора конических громкоговорителей. Защита главным образом обеспечивается несколькими слоями мелкоячеистой ткани, натягиваемой за покрытием, защищающим от механических повреждений.

Защитное покрытие, структура которого в большинстве случаев подобна аналогичному покрытию комнатных громкоговорителей, может состоять из металлического листа с перфорацией, имеющей прозрачность более 50%, проволочной сетки или решетки. Все они должны быть жестко закреплены, чтобы избежать шумов вибраций. Для этого часто используют обрезиненные зажимные скобы, а в ряде случаев дополнительные обрезиненные накладки.

Если диффузоры изготовлены из пропитанной бумаги или пластмассы, допустим больший уровень влажности.

При температурах ниже точки замерзания громкоговорители необходимо плавно доводить до рабочего уровня мощности с помощью излучения низкочастотного тона.

Спад излучения на высоких частотах, вызываемый покрытием громкоговорителя, можно удерживать в допустимых пределах; его можно также компенсировать электронной коррекцией. Если излучатель покрыт толстым слоем пористого материала, необходимо исключить повышение температуры внутри корпуса под воздействием солнечных лучей на поверхность излучения громкоговорителя, поскольку это может блокировать подвижную катушку из-за различных коэффициентов температурного расширения катушки и магнитной системы (в результате это изменяет величину воздушного зазора).

Рупорные громкоговорители с компрессионной камерой, изготовленные из листового металла или пластмассы, не требуют дополнительной защиты от внешних воздействий окружающей среды.

Как выявить неисправный элемент динамика без разборки?

Все неисправности динамиков можно условно разделить на «механические» и «электрические». Однако некоторые электрические дефекты отличить от механических на слух очень сложно.

Если никаких внешних изменений, таких как разрушение гофра или диффузора не выявлено, но при этом появились посторонние призвуки в виде потрескивания или происходит периодическое пропадание звука, то сначала следует проверить гибкие выводы.

Для этого подключают стрелочный омметр к клеммам динамика и шевелят косички при неподвижном диффузоре. Если при этом стрелка омметра двигается, значит, гибкий вывод повреждён.

К другим электрическим дефектами относятся обрыв катушки и замыкание части витков катушки или всей катушки. Эти дефекты также можно выявить при помощи омметра.

Если гибкие выводы и катушка «звонятся» как исправные, то можно попытаться выявить источник паразитных призвуков при помощи генератора низкой частоты.

Для этого на вход усилителя подают сигнал задающего генератора.

Ссылка на портативную программу генератор низкой частоты есть в «Дополнительных материалах».

Частично отклеившуюся катушку или часть витков можно выявить, плавно меняя частоту генератора или включив генератор в режим ГКЧ (Генератор Качающейся Частоты).

При проверке этого динамика был использован диапазон ГКЧ 20Гц…2кГц с периодом 3 секунды. В данном динамике, видимо, отклеилась существенная часть катушки так как призвуки слышны в большом диапазоне частот. Если от гильзы отклеивается небольшой фрагмент катушки, призвуки могут появляться только на какой-нибудь отдельной частоте, и только тогда, когда повреждённый элемент конструкции входит в резонанс.

В некоторых случаях, для выявления неисправности, полезно использовать генератор инфранизких частот. Это может помочь выявить, например, дефекты склейки резинового гофра с диффузором. Стрелкой показано место, где формируется призвук.

Затирание гильзы о керн или катушки об внутреннюю поверхность верхнего фланца также можно вывить на частоте в несколько герц, если слегка прижать пальцами волны гофра.

Конечно, для дефектовки динамиков на слух, требуется некоторый опыт, но он быстро приходит, так как характер и тембр паразитных призвуков соответствует размеру и материалу конструктивных элементов динамика.

Более серьёзные повреждения динамиков выявить ещё проще.

Так, например, если при переворачивании динамика что-то слышно, то значит, от гильзы отвалилась часть витков или вся катушка.

Если диффузор двигается очень плохо, то, скорее всего, катушка слетела и заклинила гильзу в магнитном зазоре.

Если диффузор вообще не двигается, то, возможно, сдвинулся керн и заклинил катушку вместе с гильзой.

Никогда не пытайтесь разбирать такой динамик, предварительно не освободив гильзу, так как это может привести ещё и к повреждению диффузора.

Вернуться наверх к «Навигации».

О пользе зеркал и вреде отражений

Во время всех манипуляций с акустическими системами важно помнить, что самые большие неприятности обычно доставляют хорошо отражающие звук поверхности большой площади, особенно, когда они расположены симметрично. Именно поэтому студии звукозаписи и концертные залы высокого класса не имеют прямых углов и параллельных стен, а потолки их сформированы панелями сложной формы, работающими, в зависимости от конкретной задачи, на поглощение или рассеивание звуковой энергии.

Применительно к нашей ситуации, «настройка комнаты» может включать три этапа. Сначала определяем уровень реверберации (самый простой способ — громко хлопнуть в ладоши и внимательно вслушаться в реакцию помещения). Слишком звонкие комнаты встречаются куда чаще, чем переглушенные.

Для корректировки сгодятся любые звукопоглощающие материалы и объекты: мягкая мебель, плотные занавески, картины и книжные полки на стенах (ни в коем случае не застекленные), и даже большие плюшевые игрушки. Если же звук от хлопка исчезает чуть ли не раньше, чем вы свели ладони, значит с элементами украшательства и комфорта явный перебор, и от некоторых из них неплохо бы избавиться.

Этап второй — борьба с ранними отражениями. Тут отлично помогает ковер на полу (чем толще, тем лучше), и потолок, облицованный звукопоглощающими плитками (отлично работает и натяжная ткань). Компромиссный вариант: декоративный коврик непосредственно перед колонками.

Не забудьте и про стены, вместо картин на них лучше разместить специальные звукопоглощающие панели, некоторые из которых выглядят вполне стильно и симпатично. Оптимальное место для размещения поглощающих элементов найти не сложно. Приложите к исследуемой поверхности зеркало или лист зеркальной пленки и перемещайте до тех пор, пока сидящий в месте прослушивания не увидит в нем отражение динамиков. Ну а поскольку угол падения равен углу отражения, в данной области и нужно располагать звукопоглощающий материал.

Пример эффективного размещения звукопоглощающих панелей

В финале еще пара слов об укрощении басов. Эффективный способ борьбы с их избытком, неравномерным распределением и характерным бубнением — размещение в углах (иногда и вдоль стен тоже) акустических ловушек — цилиндрических конструкций, поглощающих энергию низкочастотных колебаний.

Принципы построения моделей[ | ]

Социально-экономическая система может быть описана множеством системно-динамических моделей. Выбор факторов, подлежащих включению в модель, обусловлен теми вопросами, на которые должен быть дан ответ. Однако, в общем случае нельзя ограничивать базу построения модели какой-либо узкой научной дисциплиной.

Следует включать в модель технические, правовые, организационные, экономические, психологические, трудовые, денежные и исторические факторы. Все они должны найти своё место при определении взаимодействия элементов системы. Любой фактор может оказывать решающее влияние на поведение системы.

Как правило, наиболее важные модели, отвечающие запросам управления, включают от 30 до 3000 переменных. Нижний предел близок к тому минимуму, который отражает основные типы поведения системы, интересующие тех, кто принимает решения. Верхний предел ограничивается нашими возможностями восприятия системы и всех её взаимосвязей.

Следует уделять особое внимание таким аспектам исследуемой системы, как:

• временны́е зависимости,
• усиление,
• искажение информации.

При построении модели её переменные должны соответствовать переменным моделируемой системы и измеряться в тех же единицах. К примеру, потоки товаров должны измеряться натуральными, а не денежными единицами. Потоки денежных средств рассматриваются отдельно.

Товарные и денежные показатели связываются ценами. Нельзя представлять товары в виде соответствующих денежных сумм, иначе не будет учтено значение цен и тот факт, что движение денег не синхронно движению товаров. Заказы на товары не есть товары, отгруженные товары не равнозначны счетам к оплате, а последние не равнозначны денежным средствам.

В модели экономической системы следует использовать фактические цены, а не приведенные или индексированные. Фактические цены и их колебания вызывают важные психологические последствия, например при установлении величины заработной платы.

Системно-динамическая модель не обязательно должна быть устойчивой. Среди существующих социально-экономических систем некоторые неустойчивы в математическом понимании. Они не стремятся к состоянию равновесия даже при отсутствии внешних возмущений. Социальные системы в высшей степени нелинейны и большую часть времени противодействуют ограничениям, связанным с недостатком рабочей силы, сокращением денежных ресурсов, преодолением инфляции, спадом деловой активности, недостатком средств производства.[1]

Как заменить гибкие выводы динамика?

Будьте крайне осторожны при замене гибких выводов на неразобранном динамике, так как стальной инструмент, притянутый магнитной системой, может повредить диффузор и пылезащитный колпачок.

Если доступ к гибким выводам (косичкам) динамика свободен, то можно попытаться заменить их, не разбирая динамик. Но, в некоторых случаях, динамик придётся всё же разобрать. На картинке надломленный гибкий вывод.

Демонтировать старые гибкие выводы следует с максимальной осторожностью, чтобы не повредить диффузор и не оборвать выводы катушки.

Сначала разгибают латунную скобку, удерживающую гибкий вывод, если она, конечно, есть.

Затем прогревают паяльником место пайки, чтобы отделить от диффузора, и гибкий вывод, и вывод катушки. Обычно, после прогрева, клей размягчается и выводы можно демонтировать.

Чем можно заменить повреждённые гибкие выводы?

Конечно, самое простое решение, это позаимствовать гибкие выводы у другого динамика близкой мощности или заказать у поставщиков, торгующих запасными частями для динамиков. Но, если такой возможности нет, или Вы хотите сэкономить на запасных частях, то можно изготовить суррогатные косички самому.

Я Вам могу предложить два хорошо зарекомендовавших себя варианта замены. Обе эти технологии прошли самые жёсткие испытания на динамиках, работающих с большими перегрузками.

Первый и более простой вариант, это замена вышедшей из строя косички отрезком провода МГТФ подходящего сечения. Кто это впервые придумал, я не знаю, но именно с такими гибкими выводами поступали в продажу некогда популярные динамики 4A32.

Другой вариант, это изготовление косичек из гибкого телефонного кабеля советского производства. Его до сих пор можно найти среди всякого хлама на блошиных рынках.

Мне знакомо два типа такого кабеля. В одном, каждый провод состоит из семи жил, а в другом из четырнадцати. Каждая жила изготовлена путём намотки медной ленты на лавсановую нить. В разрезе лента имеет форму прямоугольника размерами 0,03 х 0,3мм.

Нетрудно рассчитать общее сечение.

0,03 * 0,3 * 14 = 0,126(мм²)

Как видите, сечение невелико, поэтому для мощных динамиков можно скрутить два и более многожильных проводов.

Вначале отрезок или отрезки телефонного кабеля препарируется при помощи паяльника.

Изоляция удаляется небольшими участками, во избежание повреждения жил.

Затем жилы каждого многожильного провода раскручиваются и снова скручиваются уже в один провод.

Чтобы во время лужения сохранить скрутку, края провода зажимаются между двумя деревянными прищепками. Затем будущие концы косички лудятся. В качестве шаблона используется оригинальный гибкий вывод.

И, наконец, гибкий вывод дважды тщательно проклеивается резиновым или 88-м клеем с интервалом в 20-ть минут.

До первой проклейки скрутка должна быть свободной, чтобы клей проник промеж жил. Сразу после первой проклейки жилы скручиваются до конца. Вторая проклейка окончательно фиксирует жилы относительно друг друга.

Таким образом, можно изготовить гибкий вывод для динамика любой мощности.

Если нет ни телефонного ни МГТФ провода, то в качестве временной меры можно использовать провод МГШВ или даже оплётку от экранированного провода, но такие косички долго не живут, да и нагрузку на диффузор оказывают бо’льшую, из-за меньшей гибкости.

При установке гибкого вывода, нужно учитывать, что самыми слабыми местами данного узла являются места крепления косички к диффузору и клемме.

Если крепёжные скобки повреждены или утеряны, то косичка крепится двумя перекрещенными стежками нити. Затем место крепления проклеивается клеем с большим сухим остатком. Подойдёт выветрившийся БФ-2/БФ-4.

Для предотвращения преждевременного перелома косички, места крепления покрываются несколькими слоями резинового или 88-ого клея с переходом на гибкий вывод.

Вернуться наверх к «Навигации».