Акустическое оформление лабиринт (четвертьволновой резонатор)

Корпус с лабиринтом позволяет избежать акустического «короткого замыкания». Наиболее распространение этот вид АС за рубежом, где его называют линией передачи (transmission line). Задняя сторона диффузора сообщается с окружающей средой через сложенную трубу прямоугольного или круглого сечения (волновод). Площадь этого сечения должна быть равна эффективной площади диффузора. Лабиринт заканчивается выходным отверстием на одной из стенок корпуса. Желательно, чтобы длина лабиринта была равна половине длины волны на нижней граничной частоте рабочего диапазона АС, благодаря чему излучение звука выходным отверстием лабиринта будет совпадать с излучением звука передней стороной диффузора по фазе, что улучшит передачу низких звуковых частот.

К примеру, если АС должна воспроизводить звук с частотой 50 Гц (длинна волны 6,8 м, половина длины волны 3,4 м), то нужно, чтобы длинна выпрямленного лабиринта равнялась также 3,4 м. Размеры корпуса можно уменьшить, если увеличить число коленьев лабиринта. Внутренние стенки лабиринта покрывают звукопоглощающим материалом, например слабо набитыми стегаными ватными матами.

Пример конструкции АС такого типа в разрезе: Лабиринт Рогожина ldsound.ru

Скачать файл (PDF, 2.06MB)

Четвертьволновой резонатор расчитывается по частоте настройки. Для начала нужно определить на какую частоту настраивают. После этого узнаем длину тонеля нашего будущего ЧВ. Для этого подсчитываем ее по формуле: l=(c/f)/4, где l – длина ЧВ [м], c – скорость звука 340 м/с [м/с], f – частота настройки [Гц]. Полученную длину волны делим на 4 по закону ЧВ. Площадь сечения тонеля берется равной площади излучаемой поверхности диффузора (от центра подвеса (гофра) до центра подвеса). Сам тонель ЧВ измеряется по центральной оси.
К примеру частота настройки пусть 30 Гц: 340/30=11,3 м. Длина волны на частоте 30 Гц составляет 11,3 м. В случае с ЧВ делим длину волны на 4 и получаем 2,8 м. Подробно об этом расписано в одной из групп вконтаке ЧВ/Четвертьволновой резонатор.Автозвук. Конкретно здесь.

23 комментария: Акустическое оформление лабиринт (четвертьволновой резонатор)

  1. Дмитрий пишет:

    Очень полезная статья. Отвечает на 90% потенциальных вопросов.

  2. Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

    Год назад я настраивал 3-полоску на основе лабиринта Рогожина , динамики все были для автозвука, дорогие и качественные. Пробная настройка показала невиданно ровную ачх на басу, очень протяженную , с очень низкой частотой среза, там было что-то герц от 40, дальше полка до 2 кгц. Причём, ачх практически не менялась с расстоянием до колонки, редкий случай.( Обычно у колонки все неплохо, но на метре-двук ачх ужасная.) Очень быстро вырулил три полосы с отменным звуком. хозяин колонок -сам профессиональный музыкант- долго благодарил, был очень доволен результатом, оставил на вегалабе тёплые отзывы автору идеи Рогожину – и мне, скромному настройщику , работнику микрофона.

  3. Александр пишет:

    Здравствуйте! Вопрос к Александру Рогозину. Посоветуйте схему фильтра для Вашего лабиринта. Корпуса сделал. Динамики такие 75 ГДН 3-4, 30 ГДС 1м8, 10 ГД 35 Б. В своей статье Вы обещали тему фильтра осветить. Спасибо.

  4. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Рогожин обитатель Вегалаба .

  5. Андрей пишет:

    Правильно ли я понимаю, что четвертьволновой резонатор-это “усеченный” вариант полуволнового резонатора с меньшим КПД по сравнению с последним? Т.е. можно также рассчитать полуволновой лабиринт и отдача будет выше?

  6. Марков Николай пишет:

    Итак, тема ЧВ. И тут же, в первом и втором абзаце: ” половине длины волны”. Это – непорядок (С)! Определитесь, пожалуйста. Полуволновой лабиринт даст резонанс, если его конец будет закрытым (та же комната резонирует на длине волны/2), а ЧВ – резонирует с открытым концом (как в ОЯ).
    Или я могу ошибаться? Время позднее.

  7. kolobrkin пишет:

    В древних справочниках четвертьволновый резонатор и не упоминали (может не знали))). Ограничивались корпусом с лабиринтом. Длина которого должна быть в половину длины волны, дабы излучения динамика и отверстия трубы совпадали по фазе. В.К.Иофе, В.Г.Корольков, М.А. Сапожков “Справочник по акустике” 1979г. стр.182

    • Куприянов Александр пишет:

      Древние инженеры (60 , 70 , 80е годы) всё знали. λ – это расстояние, на которое волна распространяется за один период (T) в метрах. Это касается радио и телевизионных антенн и звуковых волн. И это проходили в институте связи. Есть и формулы и расчёты. Экзамены сдавали. И ответ на вопрос: Если в размер устройства укладывается λ то эффективность принимают за единицу. Если λ/2 то и эффективность 1/2. Если λ/4 то и эффективность 1/4. И т.д. Но эффект на кратности всё равно есть. И резонанс есть. Но амплитуда падает. А если кратности нет то амплитуда падает ещё круче. Это и есть ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ – способность выделить одну частоту и ослабить остальные. Вот мы и выделяем самые низкие частоты и их усиливаем.

      • А.Б. пишет:

        Воистину так. Волновой диполь самый эффективный, но сложен в согласовании, высокоомный, а полуволновой- проще, 75 Ом или 300 Ом и есть нулевая точка, за которую крепить удобно.
        А четвертьволновой штырь- фактически выродок полуволнового вибратора с домысленной противоположной частью.
        За счет суммирования от обеих сторон диффузора плюс резонанса самой трубы получаем могучий эффект на низу. Но дальше все портят кратные резонансы, от которых нужно избавиться, а это ой как непросто, особенно когда строится по понятиям.

        Как-то законспектировал про работу лабиринта . Делюсь.
        Лабиринт.Частота настройки лабиринта, при котором его средняя линия L равна половине длины волны излучаемой частоты, равна
        F=170 делить на L. Где F частота настройки Гц.L -длина лабиринта в метрах.
        При этом наступает резонанс трубы и ее открытый конец излучает синфазно с передней стороной диффузора.
        При длинах волн, кратных 0,75 резонансной частоты, наступает антирезонанс и снижение давления. Обычно антирезонанс совмещают с резонансной частотой динамика и этим подавляют резонансный пик .С учетом сказанного, длина лабиринта становится такой L= 225 делить на Fs.

        Ясен пень, что полуволновой резонатор открыт с другого конца трубы и синфазно работает с динамиком. А ЧВР закрыт и излучает только диффузор. Остальное прессует воздух внутри трубы и порождает местечковые резонансы.

        Так понимаю. что в лабиринте Рогожина есть четвертьволновой аппендикс, выравнивающий ачх излучателя . Может по этой причине и прилепился к нему этот ЧВР.

      • Андрей пишет:

        В данном случае при лабиринте 1/2 длины волны эффективность равна 1
        В приведенном случае лабиринты длиной от 1/4 до 3/4 длины волны будут складывать амплитуду колебаний с разным кпд для данной длины волны, близким к ней и кратным ей. Но рассматривать такое решение для широкополосных АС я бы не стал по причине резонансных пиков и провалов (избавиться от них демпфированием лабиринта можно лишь в той или иной степени), а так же существенной задержке колебаний ны выходе лабиринта на частотах выше рассчетной. Для узкого сабвуферного диапазона вполне себе вариант. Лишний раз убеждаешься после таких статьей, что лучше закрытого ящика для ровного АЧХ еще ничего не придумали.

        • А.Б. пишет:

          Знаете, я бы согласился с вами. Но измерив лично АЧХ и выслушав подачу того лабиринта по Рогожину на Полк Аудио, крепко призадумался. Потому как такой ровной и протяженной басовой полки я не видел никогда ранее. Звук внушает.
          Правда, комната просторная, не каморка. видимо, отсюда и результат. Как говорится, по Хуану и сомбреро.

          • Андрей пишет:

            Да похуано то самбреро, если АЧХ мерили не в заглушенной камере. Про субъективное восприятие спорить не стану, оно имеет право быть.

            • А.Б. пишет:

              Можно подумать, что вы лично участвовали при замерах в безэховой камере и понимаете разницу между там и между в комнате. И будете смеяться, но колонки делаются для озвучивания помещений с людями, а не безэховых камер.
              Свою машину вы наверняка проверяете на стенде в автомастерской, а не на дороге с ухабами. Безэховая- тот же стенд.

  8. kolobrkin пишет:

    Измерять в заглушенной камере можно и нужно, вот только жить там, даже ради прослушивания настроенных там колонок – затруднительно.)))

  9. Андрей пишет:

    Измеренные в безэховой камере АС с ровным АЧХ имеют больше шансов верно передать звук в реальной комнате прослушивания с рекомендуемой площадью (объемом). Также можно предпринять хотя бы простейшие известные меры для предотвращения возникновения стоячих волн. Для особо “искушенных” аудиодрочеров вплоть до демпфирования слухового канала овечьей шерстью и коррекции формы ушных раковин.

  10. А.Б. пишет:

    Стоячие волны в помещении досаждают в основном на низких частотах , частоты повыше быстренько успокаиваются мебелью ,драпировкой и ковриками. И комнатными резонансами на низу корежатся и дешевые мультимедийные скворечники и распонтованные студийные мониторы. Другое дело- что выбрать для себя: на этапе строительства дома вложиться в специальную комнату для прослушивания либо подобрать домашнюю систему, способную без воя и гудения озвучить обычную каморку. Что проще и дешевле.

  11. kolobrkin пишет:

    Андрей, подскажите в какой графе паспорта акустических систем есть указания на площадь (объем) помещения в которых они должны применяться. Также интересует ваше мнение по поводу изобретения и применения графических и параметрических эквалайзеров и прочей корректирующей электроники, особенно сейчас, когда задача: получить с источника полновесный сигнал – не вызывает особых затруднений.

  12. Синьор Распони из Турина пишет:

    Добрый вечер всем форумчанам!
    Прочитав комментарии, сразу вспомнил институт и предмет АФУ с антеннами, длинными линиями и телеграфными уравнениями…
    Считаю не совсем корректно (а точнее, совсем не корректно) сравнивать эффективность излучения линейных вибраторов радиочастотных систем различной длины (четверть волны, полуволновых) с эффективностью излучения акустического лабиринта, ибо излучает не сам лабиринт (хоть полуволновый, хоть четвертьволновый), а его выходное отверстие, которое подобно легкой поршневой диафрагме порождает сферическую звуковую волну.
    Нет смысла доказывать, что наш лабиринт это длинная линия с распределенными параметрами. Волновое сопротивление такой линии равно произведению плотности воздуха на скорость звука и на площадь сечения лабиринта.
    Если линия однородна и нагружена на сопротивление, равное ее волновому сопротивлению, то линия считается согласованной и в ней распространяется только бегущая волна.
    Неоднородность нашей четвертьволновой линии в виде открытого порта (то есть связи с окружающей средой) порождает отражения (резонансы), частоты которых (основной тон и обертоны) будут соответствовать длине конкретного лабиринта.
    В общем случае, нагрузка нашей четвертьволновой линии-лабиринта комплексная и содержит активную и реактивную составляющие.
    Убрав все выкладки, получаем, что при резонансе на основном тоне, активная составляющая входного импеданса четвертьволнового лабиринта частотно-независима и равна произведению плотности воздуха на скорость звука и на площадь сечения. Реактивная часть входного импеданса частотнозависима и “бежит” к нулю при уменьшении длины волны (возрастании частоты) и при увеличении расстояния от порта “до слушателя”.
    Кроме того, помним, что четвертьволновый отрезок длинной линии подобен параллельному контуру на сосредоточенных параметрах (LC – контур) и на резонансной частоте обладает максимальным сопротивлением.
    Источником энергии для резонирующего ЧВР служит динамик, который и подпитывает резонирующий лабиринт энергией.
    Поэтому, когда народ пишет, что “ЧВР закрыт” (очевидно на резонансной частоте) и “излучает только диффузор”, то это не так: при настройке четвертьволнового лабиринта на резонансную частоту динамика, как раз интенсивно излучает отверстие лабиринта, а амплитуда колебаний диффузора минимальна и динамик излучает очень слабо. А вот “местечковые резонансы” (по-моему это обертоны трубы, открытой с одного конца) имеют место в любой трубе, как в полуволновой, так и в четвертьволновой и с ними справляются укладкой стенок лабиринта ЗПМ.
    По-моему, делать полуволновый коленвал, чтобы сдвинуть фазу на 180 градусов – дело хлопотное в смысле габаритов, а вполовину короткий ЧВР в нашем случае – “самое оно” для поклонников лабиринта.
    Что касается “четвертьволнового аппендикса, выравнивающего АЧХ излучателя”: это не “аппендикс” и его длинна не равна четверти длины волны. На самом деле инженер Рогожин в своём четвертьволновом лабиринте “просто” сместил НЧ динамик относительно начала ЧВР лабиринта на одну треть его длины, чтобы подавить первый (и самый низкочастотный) обертон, частота которого равна 3c/(4L). Этот самый низкочастотный обертон (относительно более высокочастотных 5c/(4L), 7c/(4L), 9c/(4L), …), который наиболее трудно задавить ЗПМ. Более высокочастотные обертоны начинает более-менее эффективно глушить ЗМП.
    На условия возбуждения нашего ЧВР на основной частоте “такое” смещение динамика, равное одной двенадцатой длины волны (соответствующей основной частоте лабиринта), практически не влияет, а для волны, длина которой соответствует первому обертону, условия возбуждения из-за отражения от закрытой стенки ЧВР (фазовый набег) будут другие. В итоге, на выходе лабиринта колебания с частотой первого обертона будут сильно ослаблены.
    Всем доброго здоровья от Распони!

  13. А.Б. пишет:

    Чудно изложено. Все понятно, как на лекции, спасибо!!!
    Как говорится, дело ясное- что дело темное.

    • Синьор Распони из Турина пишет:

      Спасибо Александру Сергеевичу и терпеливым читателям!

      К счастью, тут народ обитает, который, что называется “сами с усами”, поэтому и учусь здесь потихоньку у добрых людей.
      Все, что я “наваял” выше – не мною придумано.
      Колебания и распространение звука в трубах изучали много ранее, чем электрические колебания в симметричных (и несимметричных) линиях и волноводах.
      На Ютюбе есть интересное видео резонанса длинной трубы, возбуждаемой динамиком. В трубе есть легкий наполнитель, который забавно извивается.
      Ссылка, если позволительно: https://www.youtube.com/watch?v=XLcivdwCgOs
      P.S. Иногда в Интернетах видишь конструкции, в которых всё сечение канала лабиринта забито ЗПМ. Это несколько странно, ибо канал лабиринта все-таки должен “дышать”.
      И ещё: один человек за бугром делает колонки-лабиринты из готовых труб – https://www.youtube.com/watch?v=4Y8GxywhBJs
      Там хорошо виден “аппендикс”, размещаемый сверху.

  14. Валерий2В2 пишет:

    Собирал Рогожина на Нокиях(LPB130).Пионеры ставил,Санио,с примерно одинаковыми параметрами.На Нокиа очень прилично звучало,ВЧ голоки тоже разные пробовал,и автомобильные,и бытовые.Лежат корпуса пока)но есть задумки).

  15. Андрей пишет:

    Можно развлекаться сколько угодно, но для звука лучше бумажного диффузора и закрытого ящика ничего не придумали.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *