Плоский экран (щит). Акустическое оформление

Плоский экран или щит является наиболее простым видом акустического оформления головки громкоговорителя (динамика). Чаще всего это деревянная панель квадратной или прямоугольной формы довольно больших размеров. Например, для воспроизведения без ослабления звука частотой 50 Гц (λ=680 см), необходимо, чтобы сторона экрана была не менее 0,5λ, т.е. примерно 340 см. Однако, хорошие результаты можно получить с панелью меньшего размера, сторона которой приблизительно равна четверти длины волны низшей воспроизводимой частоты, если поднять частотную характеристику по низким частотам. Вместе с тем эта частота не может быть ниже основной резонансной частоты головки, так как при этом резко уменьшается излучение звука головкой в экране (18 дБ/окт.).

Симметричность экрана относительно оси диффузора нежелательна, так как при этом в частотной характеристике громкоговорителя появится глубокий провал в результате акустического короткого замыкания на одной из частот. Значительного улучшения АЧХ можно добиться применением несимметричного экрана или асимметричным расположением динамика в экране правильно формы.

оформление плоский экран (щит) ldsound.ru (7)

оформление плоский экран (щит) ldsound.ru (6)На рисунке выше, показаны размеры стандартного плоского экрана для измерения параметров головок громкоговорителей и два способа их установки в щите. Такое оформление мало распространено в виду громоздкости и эстетичности.

Установка экрана в углу комнаты позволяет уменьшить его размеры без ухудшения воспроизведения низких частот, так как образующие угол стены, служат продолжением экрана, увеличивая его эффективные размеры. Щит подвешивают у потолка, придав ему форму треугольника или трапеции. Между верхней кромкой щита и потолком необходимо оставить широкую щель, а пространство позади щита заполнить звукопоглощающим материалом.

оформление плоский экран (щит) ldsound.ru (4)

АЧХ динамика при расположении его в прямоугольном щите. 1 – по центру, 2 – при смещении вдоль длинной стороны

Экран рекомендуется выполнять из толстой доски, ДСП, фанеры и т.д. толщиной 10-20 мм. Предпочтительно соотношение сторон прямоугольной формы от 2:1 до 3:1. Абсолютные размеры желательно выбирать такими, при которых на нижней границе диапазона частот (резонансная частота динамика) эквивалентный диаметр экрана (диаметр круга, площадь которого равна площади экрана) D определяется по формуле:

D=0,5λ/Q, где
D – эквивалентный диаметр экрана;
λ – длина звуковой волны на нижней границе диапазона частот;
Q – полная добротность.

При таких размерах экрана частотная характеристика получится более равномерной. Если экран сделать меньше, то следует ожидать, что будет спад на нижней частоте диапазона, расчитывается по формуле:

N=20lg(D/D1), где

N – спад на резонансной частоте;
D1 – фактический диаметр экрана.

Пример. Резонансная частота динамика 85 Гц, добротность 2. Определим спад на резонансной частоте, если D1=0,5 м. Определяем эквивалентный диаметр экрана: D = 0,5 · (343 : 85) · 2 ~ 1 м. При D1=0,5 м на нижней граничной частоте N = 20lg (1 : 0,5) = 6 дБ.

Динамик рекомендуется распологать в центре прямоугольного щита. Смещение от центра уменьшает развиваемое звуковое давление и ухудшает частотную характеристику. Для квадратного щита смещение места установки головки улучшает частотную характеристику, хотя и снижает звуковое давление.

Настоятельно рекомендуют устанавливать динамик заподлицо панелью экрана. В случае установки динамика с внутренней стороны панели, перед ним образуется цилиндрической углубление (род короткой трубы), и столб воздуха, находящийся в нем, может резонировать на ряде частот, тем самым ухудшая частотную характеристику и качество звучания. При закрывании передней стороны экрана грилем, нужно обращать внимание на то, чтобы ткань была хорошо натянута. Сзади, со стороны магнита, на динамик рекомендуется надевать «юбочку», например из бязи.

Встречаются акустические системы, в которых головка громкоговорителя вставляется в отверстие стены комнаты, т.е. стена является экраном. Такое конструктивное решение выгодно, но надо учитывать достаточную громкость в соседней комнате. Использование стены в качестве экрана дает заметное улучшение частотной характеристики и качества звучания (особенно на низких частотах). Дополнительный мешочек сзади динамика следует делать большим (например в виде полусферы с диаметром, равным диаметру динамика) и заполнять его ватой от нежелательных резонансов.

Щит может быть небольших размеров (размеры сторон 40-50 см), если динамик будет воспроизводить частоты выше 150-200 Гц, как например в случае с системой 2.1, где в роли озвучивания НЧ звуков выступает сабвуфер.

Рассмотрим еще один расчет по размерам плоского экрана (щита). Нужен такой экран, который позволил бы на нижней граничной частоте воспроизводимого диапазона получить такой же уровень звукового давления, как и на верхней границе поршневого диапазона fгр.в. зоны его действия, т.е. выровнять звуковое давление на НЧ и СЧ частотах. Значение fгр.в. может быть найдено из формулы: fгр. = 1,4 • с / (∏ • d).

оформление плоский экран (щит) ldsound.ru (3)

Типичная АЧХ в области низких частот при Q>1,93

Выбор нижней граничной частоты зависит от добротности применяемой головки. Форма АЧХ при Q<1,93 монотонно возрастает, а при Q≥1,93 на АЧХ появляется провал на частоте ω2 и пик на частоте ω1. Добротность головки при помещении ее в плоский щит практически не меняется. Неравномерность АЧХ при Q<1,93 и при правильном выборе размеров экрана определяется только спадом в область более низких частот. Поэтому за нижнюю граничную частоту при Q<1,93 выбирают резонансную частоту динамика ω0. При Q≥1,93 за нижнюю граничную частоту обычно выбирают частоту пика ω1 АЧХ динамика и неравномерность АЧХ в этом случае определяется провалом на частоте ω2. Однако при этом несколько сужается расчетный диапазон воспроизводимых частот по сравнению с его значением при Q<1,93.

оформление плоский экран (щит) ldsound.ru (2)

Зависимость φ(Q) от Q

Для устранения этого недостатка предлагается другой способ выбора нижней граничной частоты, позволяющий снизить ее значение. Суть его заключается в том, что граничная частота выбирается на частоте ω<ω2, на которой уровень АЧХ равен ее уровню на частоте провала ω2. В зависимости от значении Q эта частота может быть несколько выше или ниже ω0. Исследования показали, что наиболее рациональная добротность головки для открытых АС равна 2,4. При этом нижняя граничная частота открытой АС fгр.н. совпадает с резонансной частотой динамика ω0.

оформление плоский экран (щит) ldsound.ru (1)

Зависимость fгр.н. от Q

Площадь экрана, исходя из обеспечения наиболее равномерной характеристики, может быть определена как:

S=0,15 • (c / (fгр.н.2 • φ2  (Q)), где

φ(Q) – некоторая функция от Q, при 1,93<Q<2,5 приближенно равна Q;
fгр.н. – определяется по рисунку «зависимость fгр. от Q»;

При Q<1,93 выражение имеет вид: S=0,15 • (c2 / (f02Q2))

Обычно экраны выполняют меньших размеров, чем рекомендовано по вышеприведенным формулам. Тогда на нижней граничной частоте следует ожидать спада АЧХ:

Nдб=10lg • (S’/S), где

S – вычесленная по формулам выше площадь экрана;
S– фактическая площадь экрана.

Пример расчета:

Пусть требуется рассчитать размеры экрана для головки 0,5ГД-37 со следующими параметрами: f0=315 Гц; d=0,08 м, если допустимый спад АЧХ на fгр.н. равен 6 дБ.

  1. Из формулы находим fгр.в. = (1,4  343) / (3,14  0,08)=1920 Гц.
  2. По рисунку «зависимость fгр.н. от Q», определяем fгр.н.=315 Гц.
  3. φ(Q)≈Q=2,3.
  4. Площадь экрана по формуле: S = 0,15 • 343/ 315• 2,3= 0,034 м2.
  5. При допустимом спаде АЧХ на нижней граничной частоте, равном 6 дБ, из формулы Nдб = 10lg • (S’ / S), находим S’ = 0,017 м2.
  6. Выбираем размеры экрана равными 0,17 х 0,1 м2.

6 комментариев: Плоский экран (щит). Акустическое оформление

  1. Стас пишет:

    Куча ошибок! – Поправлено!

    • Вадим пишет:

      Помогите с расчетами щита, я полный профан в расчетах. Хочу приобрести Ноэма 150ГДШ 35-8

      • LDS пишет:

        Если брать по паспорту, то данные:
        Резонанс 42 Гц
        Диаметр 0,3 м
        1. (1,4 х 343) / (3,14 х 0,3) = 480,2 / 0,942 = 510 Гц
        2. 42 Гц
        3. 0,34
        4. 0,15 х 3432 / 422 х 0,342 = 17647 / 16036 = 1,1 м2
        5. При допустимом спаде АЧХ на нижней граничной частоте, равном 6 дБ, из формулы Nдб = 10lg • (S’ / S), находим S’ = 0,55 м2
        6. Соотношение сторон 1 к 3. Т.е. 1,23 х 0,45 м. Или высота/ширина: 123/45 см

  2. Сергей пишет:

    Добрый день!А как рассчитать щит для головок 4а-32?
    Хочу сделать два щита и в каждом по два 4а-32 поставить.
    А вообще читал что лучше корпус “Онкен”.
    http://plastinka-rip.ru/lampovaya-zvukotehnika/296-chuvstvitelnaya-akustika-dlya-lampovyh-usiliteley-onken-petite-onken-altec4a-322f-12-.html

  3. Afonya пишет:

    делай Онкен не ошибешься , вч надо добавить 2гд36 от телеков старых подойдет.

    • LDS (администратор) пишет:

      Вы делали? У меня лежит пара 4А-32, но еще не решил какой корпус для них сделать.

Добавить комментарий

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