Измерение динамика в домашних условиях и настройка фазоинвертора

(В помощь начинающим басовикам)

 

Глава А – Измерения

 

Сразу оговорюсь, что удобнейший способ измерения параметров НЧ динамиков изложен в методе JBL Speaker Shop. Владельцам программы предлагаю воспользоваться этим методом (сам я его не проверял, но думаю, там глюков нет). Для тех же, у кого этой программы нет или не хватает измерительного оборудования, я опишу способ почерпнутый мной из журналов “РАДИО” прошлых лет. Я этот способ использовал и при определенной степени аккуратности и усидчивости с его помощью можно получить довольно точные (уж точнее, чем в справочнике или в инструкции пользователя) параметры.

Итак начнем:

1)  Соберем схему:

measure-002 ldsound_ru (1)

Где на схеме испытуемый динамик, я думаю, ясно. Остальные элементы схемы требуют развернутого пояснения.

Генератор – либо генератор звуковой частоты способный выдавать напряжение 10-20 В, либо сочетание генератор-усилитель, удовлетворяющее тому же требованию.

Резистор 1000 Ом, стабилизирующий ток через динамик. Номинал резистора можно брать меньше, но это будет снижать точность вычисления Qts. (Правда при использовании резистора всего 200 Ом погрешность измерения вряд ли превысит 10%, но, как говориться, береженного … ).

а, в, с – точки для подсоединения вольтметра.

Сам вольтметр на рисунке не указан, но он должен быть: – во-первых, переменного тока; – во-вторых, уметь измерять напряжения порядка 100 мВ. При отсутствии у вольтметра такого предела измерений, его можно подключить через усилитель. А так как современные усилители обычно “стерео” и более, особых проблем с этим нет.

2) Схема собрана, размещаем динамик вдали от стен, потолка и пола (часто рекомендуют подвешивать).

3) Подключаем вольтметр к точкам а и с, и устанавливаем напряжение равным 10-20 В на частоте 500-1000 Гц.

4) Подключаем вольтметр к точкам в и с, и изменяя частоту генератора находим частоту, на которой показания вольтметра максимальны, см. рисунок ниже по тексту. Это и есть Fs. Записываем Fs и Us-показания вольтметра.

5) Изменяя частоту вверх относительно Fs, находим частоты, на которых показания вольтметра постоянны и значительно меньше Us (при дальнейшем повышении частоты напряжение опять начнет увеличиваться, пропорционально увеличению импеданса динамика). Запишем это значение, Um.

График импеданса динамика в свободном пространстве и в закрытом ящике выглядит приблизительно так:

measure-002 ldsound_ru (2)

 

6) Находим по графику (если мы его строили) или измеряем частоты среза F1 и F2 по уровню U12=(Us*Um)^0.5;

7) Вычисляем акустическую добротность Qa=(Us/Um)^0.5*Fs/(F2-F1), и

8) Электрическую добротность Qe=Qa*Um/(Us-Um);

9) И, на конец, полную добротность Qts=Qa*Qe/(Qa+Qe).

Чтобы узнать Vas нам потребуется ящик (хороший герметичный ящик, ни в коем случае не картонный, а с толстыми стенками) с круглой дыркой совпадающей по размеру с диаметром диффузора динамика. Объем ящика, V, лучше выбрать ближе к тому, в котором мы потом собираемся этот динамик слушать.

10) Устанавливаем динамик в ящик и герметизируем все щели;

11) Проводим все измерения и вычисления по пунктам 1)-6) и получаем значения Fs'(на самом деле это Fc) и Qts’ (Qtc);

12) Вычисляем Vas=((Fs’/Fs)^2-1)*V;

13) Вычисляем Qtc=Qts*(1+Vas/V)^0.5, если измеренная Qts’=Qtc, ну или почти равна, значит – все сделано правильно, и можно переходить к проектированию акустической системы.

 

Глава B – Настройка ФИ

 

Предлагаемая методика настройки тоже списана из Литературы, но достаточно проста, что бы стать достоянием любопытных масс. Единственная оговорка (ее я сам придумал) в том, что эта методика позволяет легко настраивать ФИ, изготовленные на базе динамиков с добротностью Qts=0.3…0.5. Для прочих ФИ придется дополнительно применять природную смекалку. Итак.

         В основе методики лежит зависимость, существующая между параметрами ФИ и ЗЯ (закрытого ящика). Если в ФИ с гладкой АЧХ (по spl) закрыть отверстие туннеля, то полная добротность системы, Qtc, окажется равной 0.6, а резонансная частота, Fc, будет связана с частотой настройки ФИ зависимостью: Fb=0.61…0.65*Fc. Если допустить погрешность определения частоты настройки ФИ в 5%, то отношение Fb/Fc для реальных конструкций можно принять равным 0.63.

Настройка:

14) Закрываем герметично отверстие туннеля, и собираем схему для измерения Fc (см. главу А).

15) Подбираем количество звукопоглащающего материала и добиваемся минимального значения Fc;

16) Закрепляем материал внутри ящика и измеряем Fc;

17) Вычисляем Fb=0.63*Fc;

18) Вычисляем длину туннеля: Lv=31*10^3*S/(Fb^2*V)-1,7*(S/ПИ)^0.5, где S – площадь отверстия порта ФИ в кв.см., V – объем ящика в литрах;

19) Делаем туннель, вставляем его внутрь ящика (именно внутрь, если в готовой конструкции он предполагается внутри) и измеряем Fb’.

Должно получится, что-то вроде:

measure-002 ldsound_ru (3)

 

20) Полученное значение Fb’ подставляем в формулу 18) и вычисляем уточненное значение V’;

21) Подставляем V’ в ф-лу 18) и вычисляем Lv’ для расчетного значения Fb (кто забыл, это произошло в п.17);

22) Укорачиваем (удлинить его невозможно, поэтому меры лучше принять заранее) туннель и снова измеряем;

23) По методике определения Qtc (глава А) определяем добротность системы и, если она меньше 1, успокаиваемся. Если она больше, то вероятно, что-то где-то было сделано не так, но переделывать уже поздно. Послушаем, если действительно бубнит (что совсем необязательно), будем принимать меры.

Возможные меры:

24) Задемпфировать частично-акустически-прозрачным материалом туннель ФИ. Другими словами – закрыть туннель синтепоном, ватой, карпетом и т.д;

25) Задемпфировать сам динамик, наклеив на окна диффузородержателя перечисленные выше материалы (только не все сразу).

Эти меры снизят общую добротность системы, Qtc.

 

Литература:

Салтыков О.,Расчет характеристик громкоговорителя, Радио 1981

Жбанов В., Настройка фазоинвертора, Радио 8/1986

Алдошина И. Там, где живут басы, АМ 2/1999

Фрунзе, О повышении качества звучания АС, Радио 9/1992

19 комментариев: Измерение динамика в домашних условиях и настройка фазоинвертора

  1. Alik пишет:

    Не удается замерить динамик.Напряжение растет и после 50 Гц,чем выше частота,тем больше показания….Динамик 35ГДН.Год назад мерил динамик с дубовым подвесом,36 Гц,а тут с мягким и хрень…

    • LDS пишет:

      Схема подключения правильна? У меня даже без резистора показывает, но врет сильно.

      • Alik пишет:

        Да,только вместо генератора у меня усилитель.Замерил по методике ” динамик в ящике “,и при падении напряжения на резисторе получилось 55 Гц,что соответствует настройке фазоинвертора на 34 Гц.Но стоило сунуть мешочек ваты,как падение началось на 27 Гц.Может настроить не на динамик,а на ящик?

        • Alik пишет:

          Начал мерить повторно,не падает напряжение начиная с 25 Гц до 70 Гц.Есть ли еще варианты настройки фазоинвертора?

          • Александр Ростов-на-Дону пишет:

            смотрите поведение динамика вблизи резонанса: пик смещения его будет на резонансе в ящике, потом по мере снижения частоты смещение падает до мизера, но начинает дуть из порта( мокрой рукой это ловится) Между этими двумя частотами будет частота суммарной работы излучателей или частота настройки инвертора

  2. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Неточность метода в том, что даже 1 килоом балластного резистора на частоте резонанса становится сравнимой с импедансом динамика , ток через динамик падает, а мы считаем, что он неизменен. Это -раз. Второй момент- подвес имеет внутренние потери,некий гистерезис, преодолеть который -нужна энергия.
    Какой ток мы можем подать в динамик через наш 1килоом от генератора , пусть с 10 вольтами на выходе? 10 мА МАКСИМУМ и то, не на резонансе. Хотя, во многих источниках советуют ток 100ма, а это, на минуточку, 100 вольт от генератора. Так что, непросто всё. Надолбался с этим методом до тошноты, плюнул, но ,слава Богу, нашел микрофонную методику измерения Т-с и успокоился надолго.

    • Марков Николай пишет:

      Постоянно меряю с балластным резистором 100 Ом. Для определения резонансной частоты очень удобный номинал. Если надо получить точное значение сопротивления, пересчитывается УСТНО. Например, балласт 100 Ом, до балласта 1 Вольт, на динамике намерили 0,2 Вольта, т.е., сопротивление приблизительно 20 Ом . На самом деле сопротивление равно 20*(100+20)/100=20*1,2=24 Ома. При измеренных 0,1 Вольта получаем 10*1,1=11 Ом и т.д. Проблем нет! У Алика либо не то со схемой, либо где-то неучтённая щель (с ФИ свистеть не будет). Однажды прицепил 75ГДН на переднюю панель для прикидки характеристик и проморгал отсутствие прокладки, получились щели 2мм. Характеристика вышла с одним широким плавным горбом с максимумом 8 Ом, и это в ФИ!

      • Александр Ростов-на-Дону пишет:

        я тоже подаю шум и свип в динамик через 100 ом, но мне это надо чтобы увидеть пик на резонансе и больше ничего.А для измерений и килоома мало. Там нужно либо источник тока городить либо все время мерить падение на резисторе, поддерживая величину тока через дин.

        • Марков Николай пишет:

          Уважаемый А.Б.! Для измерений ничего городить не надо, формула для пересчёта – не от фонаря, а выведенная. Серьёзно.

          Для Алика. Провал сопротивления вблизи Fфи может быть плавным, и точное значение Fфи – неоднозначным. В таком случае находим соседние (сверху и снизу) частоты, на которых сопротивление увеличивается, скажем, на 1 Ом (с 4 до 5 например), и берём среднее арифметическое.

          Цешка – шикарный прибор для оценки напряжённости электромагнитного поля, им удобно настраивать радиопередатчики. Но малые напряжения по переменке – не для него. Могу посоветовать для адекватных измерений следующее:
          1. ровная поверхность. 2.контроль ноля без сигнала (подстройка – на оси стрелки, под шлиц). 3. любит постукивание по корпусу – система на керне!

          • Александр Ростов-на-Дону пишет:

            выведенная формула всего лишь перевод на число фразы из учебника , что инвертор обычно настраивается на треть-пол-октавы ниже от резонанса в ящике. Что на самом деле только часть правды а не вся правда. вся правда -в исходных Т-С динамика, от них и зависит частота настройки. Она может быть равна резонансной динамика, может быть ниже или выше.
            Для строящего бумбокс – хватит и этой важной цифры- “умножь на 0,63” В других вариантах она не сработает.

            • Марков Николай пишет:

              Я имел в виду формулу по пересчёту сопротивления динамика в моём посте, и только её.

              • Александр Ростов-на-Дону пишет:

                Омическое динамика обычно 0,7- 0,8 от заявленного импеданса. Либо обратный ход, омическое умножить на 1, 4 , получим импеданс.

      • Alik пишет:

        Схема правильная,там путать то нечего,щупы на резистор.Щели может и есть,но они погоды не делают.ХЗ короче,настрою на глаз.

        • Александр Ростов-на-Дону пишет:

          у цешки шкала дБ на 3-в пределе, ноль дБ это 0,775 в, значит, вольт 10 должен выдавать усилитель. Другое дело, что вы там увидите, ежели тестер прицепите к резистору. Вот тут уж действительно ХЗ.

          • Alik пишет:

            Ну повышение напряжения же показывает (каждые 1-2 Гц стрелка движется),а падение нет.Может когда стрелка не движется это и есть падение,так стрелка не один раз тормозит.
            В статье написано про простой вольтметр:

            Абсолютные значения нам не важны, нам нужно лишь найти максимум сопротивления (минимум напряжения на резисторе), частоты довольно низкие, поэтому пользоваться можно обычным тестером (мультиметром) в режиме измерения переменного напряжения.

            • Александр Ростов-на-Дону пишет:

              увидеть резонансный пик- даже тестер не нужен, это видно по смещению диффузора. Хватает комариной мощности генератора .

  3. Куприянов Александр пишет:

    Пользуюсь этим методом многие годы. И всё было точно. Только вольтметр включал параллельно динамику. Вольтметр должен быть высокоомный , переменного тока , с шкалой до 1V. Резистор можно уменьшить до 100 ом. ничего не изменится. Генератор использую старый советский, ламповый ГЗ-33. Который работает уже 45 лет и не разу не сдох. Первое измерение : динамик, подключен, лежит на подушке. На генераторе вкл. 1 диапазон (20-200Гц). Меняем частоту. На резонансной частоте динамика амплитуда максимальная. Смотри на шкалу. Второе измерение : Динамик в колонке. Процедура та-же. Но на резонансной частоте амплитуда минимальная. Дальше решай что делать с трубой (укорачивать или удлинять). И ничего сложного.

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      Мне часто хватает обычного не сильно мощного г3-112, чтобы все понять.
      тупо выход генератора- на динамик, миливольтметр- параллельно .
      А замерить добротность – есть микрофон.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *