Излучатели Хейла

Стремление повысить КПД громкоговорителей привело к созданию нового типа электродинамического преобразователя, получившего название излучатель Хейла или Air Motion Transformer (AMT). Этот излучатель запатентовал в 1973 году в США известный ученый Oskar Heil — физик и один из изобретателей полевых транзисторов. Он работал над созданием такого преобразователя несколько лет, первая его работа на эту тему была опубликована в 1964 году.

Принцип устройства излучателя заключается в следующем: излучающий элемент представляет собой прямоугольную мембрану, которая изготавливается из тонкой тефлоновой (или майларовой) пленки толщиной ~10 мк. На нее методом напыления наносится проводник из алюминия в виде прямоугольных полосок. Затем мембрана гофрируется в продольном направлении (расположение проводника на гофрированной мембране показано на рисунке ниже) и закрепляется в прямоугольной рамке.

Пленка с нанесенным металлическим проводником:

излучатели хейла ldsound.info (6)

Расположение проводника на гофрированной пленке:

излучатели хейла ldsound.info (8)

Рамка с гофрированной мембраной помещается в сильное магнитное поле между полюсами магнитов. Общая конструкция магнитной цепи (которая выполняет также роль акустической линзы) показана ниже. Она состоит из четырех прямоугольных ферритовых магнитов (1), наборных магнитопроводов (2), уголкового магнитопровода (3), рамы-корпуса (4) и магнитного зазора (5), куда вставляется рамка с мембраной.

излучатели хейла ldsound.info (1)

Как и во всех электродинамических преобразователях, на проводник с током, помещенным в магнитное поле, действует механическая сила. Направление действия силы зависит от направления магнитных силовых линий и направления тока. В случае гофрированной мембраны, показанной, механическая сила будет действовать на каждый гофр с противоположных направлений, то есть сжимать и разжимать гофрированную мембрану. При этом происходит всасывание и выталкивание воздуха (на рисунке ниже направления стрелок показывают движение воздуха при работе диафрагмы). Скорость воздуха за счет такого преобразования увеличивается в отношении 5:1 к скорости мембраны, что позволяет увеличить КПД громкоговорителя, так как излучаемая акустическая мощность пропорциональна сопротивлению среды и колебательной скорости.

излучатели хейла ldsound.info (3)

Использование гофрированной мембраны позволило существенно уменьшить размеры излучающей поверхности, тем самым обеспечив расширение характеристики направленности на высоких частотах. Кроме того, поскольку вес тонкой пленочной диафрагмы много меньше, чем вес подвижной системы обычного громкоговорителя, то, соответственно, уровень переходных искажений в ней значительно ниже, чем в диффузорных громкоговорителях (за счет меньшей инерционности).

Производство и применение излучателей Хейла

После того, как излучатель был запатентован, фирма ESS, основанная в начале 70-х годов в США, получила лицензию и начала выпуск акустических систем с таким излучателем в 1973 г. Первая модель, AMT-1, стала довольно популярной, в ней излучатель Хейла использовался в качестве высокочастотного звена.

излучатели хейла ldsound.info (5)

Измерения этого излучателя, выполненные в 80-е годы, показали, что он имеет следующие параметры: частотный диапазон 1-25 кГц, неравномерность ±3 дБ, чувствительность 98 дБ, полное электрическое сопротивление 3,6 Ом, суммарный коэффициент гармонических искажений 1%. Проведенные прослушивания показали, что он действительно обладает чистым и прозрачным звуком.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

В 1974 году фирма ESS выпускала уже пять моделей акустических систем такого типа, к 1980 году их выпуск составил четырнадцать моделей. В 1977 году фирма разработала акустическую систему Transor ATD полностью на излучателях Хейла, которые использовались в качестве НЧ, СЧ и ВЧ звена. Однако дальнейшего развития эта идея не получила, так как магнитные системы для НЧ и СЧ звена оказались слишком дорогими. В настоящее время фирма продолжает выпускать акустические системы с излучателями Хейла как для домашнего использования (серия AMT), так и в качестве студийных контрольных агрегатов.

излучатели хейла ldsound.info (9)

Некоторое время фирма ESS была единственным производителем таких излучателей, хотя они и были запатентованы в Японии, Англии, Франции и других странах. Несколько фирм (например, Consept) выпускали акустические системы с использованием излучателей Хейла под торговой маркой ESS.

Затем наступил период значительной потери интереса к производству такого типа излучателей, даже фирма ESS сократила выпуск до восьми моделей к 1986 году. Очевидно, причина заключалась в том, что, несмотря на несомненные преимущества (высокая чувствительность, низкие переходные и нелинейные искажения и др.), для их обеспечения требовались мощные и дорогие магнитные цепи.

Однако за последние годы интерес к преобразователю Хейла резко вырос, так как появились новые материалы и новые технологии. Например, фирма Orchid Precision Audio выпустила двухполосную акустическую систему LWO с излучателем Хейла, работающем в диапазоне от 1500 Гц, а фирма Precide SA — акустическую систему Oskar A.V.T. (AMT) Kithara Loudspeaker.

излучатели хейла ldsound.info (10)

излучатели хейла ldsound.info (2)

На 106-м конгрессе AES в 1998 году фирма ADAM Audio (Германия) представила доклад и показала образцы разработанных ею новых излучателей, использующих принцип излучателя Хейла. Излучатель получил название A.R.T. (Accelerated Ribbon Technology). Изменения коснулись, в первую очередь, материала и технологии изготовления диафрагмы.

излучатели хейла ldsound.info (4)Слева показана общая конструкция такого высокочастотного излучателя. Диафрагма изготовлена из каптона с нанесенным (методом горячего прессования) проводником из алюминия. Такая диафрагма выдерживает температуру до 400 градусов, что позволяет увеличить паспортную мощность громкоговорителя. Применение глубокой гофрировки позволяет существенно увеличить эффективную площадь диафрагмы по сравнению с обычным купольным громкоговорителем. В качестве магнита используется новый высокоэффективный материал неодим, что позволяет существенно уменьшить габариты магнитной цепи.

Излучатель обеспечивает диапазон частот 1-25 кГц, быстрый спад переходных процессов (30 дБ за 0,5 мс), низкий уровень нелинейных искажений (0,2% выше 2 кГц), чувствительность 93 дБ/Вт/м. С аналогичными диафрагмами был разработан среднечастотный громкоговоритель с чувствительностью 89 дБ/Вт/м. С этими громкоговорителями был создан студийный контрольный агрегат, имеющий отдельный хорошо задемпфированный корпус для среднечастотного излучателя.

Определенный интерес так же вызывают наушники с такими излучателями. Как пример, можно привести модель ERGO A.M.T. фирмы Precide:

излучатели хейла ldsound.info 22

Отечественные разработки

История отечественных систем с использованием в качестве высокочастотного звена излучателя Хейла началась в 1984-86 годах, когда в ИРПА им. Попова была разработана конструкция высокочастотного излучателя, использующая принцип “акустического трансформатора”. Там же были отработаны макеты акустических систем с таким излучателем, которые были переданы на ряд предприятий для освоения. На одном из них (НПО “Ферроприбор”) были отработаны промышленные образцы акустических систем и запущены в производство.

Акустические системы состояли из низкочастотного блока с пассивным излучателем (один из вариантов был с фазоинвертором) и отдельного средне-высокочастотного блока с излучателем Хейла. Параметры одной из таких моделей, 150 АСАТ-001, следующие: диапазон воспроизводимых частот 40-25000 Гц, чувствительность 91 дБ/Вт/м, долговременная шумовая мощность 150 Вт, частота раздела 1500 Гц.

Сравнительные субъективные экспертизы (с акустической системой фирмы ESS AMT-1) показали, что система обладала чистотой и прозрачностью звучания, особенно при воспроизведении струнных инструментов и фортепиано. Что еще раз подтверждает — принципы, заложенные в основу создания “акустического трансформатора” (излучателя Хейла), заслуживают того внимания, которое уделяется им в настоящее время.

19 комментариев: Излучатели Хейла

  1. Борис пишет:

    Кто автор статьи?

    • LDS пишет:

      Я, но я только дополнил статью фото и немного подкоректировал.

      • Влад пишет:

        Спасибо за урок истории. Спасибо. Даже не знал, что в Союзе такие выпускались. Интересно было бы почитать о других альтернативах обычного динамика.

        • А.Б. пишет:

          Наши Хейлы посадят на горшок фирму. Есть опыт сравнения. Самые крутые AMT от ESS при близком знакомстве выдали кучу грохота и дребезга, там сильно неважно в плане незадавленных резонансов.
          Наши Хейлы разного калибра очень неплохие, но не нужно думать, что средину с ними можно озвучить, без средника. Средина у них мерзкая. зато как пищалы- им нет цены, широченная направленность, ровнейшая полка, высоченная отдача. Как-то так.

      • Михаил Чуйковский пишет:

        Очень интересуюсь данной темой в целях расширения кругозора. Шаловливые ручки требуют освоения новых горизонтов, а наличие спецоборудования у знакомых буквально кричит, что давно я этих знакомых не загружал своими безумными идеями… Есть ли у кого-нибудь черетежи хейлов? Хотя бы тех, что использовались в 150ас-001?
        С уважением, Михаил.

        • А.Б. пишет:

          Недавно парниша знакомый привозил наши Хейлы времен конца 80-х, а к ним сегодняшнего розлива гармошки, сделанные в Питере. Сняли ачх и отдачу- шедевры, идентичная отдача, ровнейшая ачх, отменный звук. Так что, тема жива и развивается.

    • V пишет:

      Ирина Аркадьевна Алдошина.

      • Игорь пишет:

        А причём тут Ирина Аркадьевна.

        • V пишет:

          Ну, притом, что это её статья. Точнее, оригинал с картинками. Здесь она ещё дополнена, но фуданмент данной статьи именно скопирован с доклада И. А. Алдошиной: доклад о посещении 106го конгресса и выставки AES, если не ошибаюсь.

          • Игорь пишет:

            При в сём уважении к Ирине Аркадьевне к разработке хейлов она отношения не имеет, свои статьи она писала по отчётам сотрудника отдела которым она руководила.

            • V пишет:

              А речь и не шла об отношении И. А. Алдошиной к разработке “Хейлов”. Речь шла о том, чья эта статья. По поводу статьи Вы не правы. Данную статью она писала лично, после посещения 106го конгресса AES. Отчётами сотрудников она не использовала.
              Хотите – верьте или нет, но сегодня мне удалось уточнить этот вопрос лично с ней, так как она преподаёт у меня Акустику.

  2. Олег Сергеевич пишет:

    Восхитительно прекрасный сайт. Рспект и УВАЖЕНИЕ. СОЗДАТЕЛЮ ЭТОГО САЙТА. БЛАГОДАРЮ.!!

  3. шел мимо пишет:

    “При этом происходит всасывание и выталкивание воздуха (на рисунке ниже направления стрелок показывают движение воздуха при работе диафрагмы). Скорость воздуха за счет такого преобразования увеличивается в отношении 5:1 к скорости мембраны, что позволяет увеличить КПД громкоговорителя, так как излучаемая акустическая мощность пропорциональна сопротивлению среды и колебательной скорости.”

    Ничего не режет уши?

  4. Олег пишет:

    Здравствуйте, подскажите пожалуйста где можно приобрести хейлы для Электpoника 150аc-001?

    • Евгений пишет:

      Мембраны или сами излучатели? Мембранами вроде торгует некий Сергей на Авито. Где взять всё остальное, боюсь, Вам никто не подскажет….

  5. Олег пишет:

    Здравствуйте, подскажите пожалуйста, хотел бы продать 150ас-001 без хейлов ( вместо них отец что то другое установил, могу фото прислать) не подскажите какую реальную цену поставить?

    • Евгений пишет:

      За дорого такое, ИМХО, не продать… EVMовские НЧ-головки не уникальны и сейчас есть в продаже, пара ПИ на их основе – тоже… А так, что и за сколько продавать – личное дело каждого…

Добавить комментарий для LDS Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *