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.

Еще одна статья по данному акустическому оформлению.

28 комментариев: Плоский экран (щит). Акустическое оформление

  1. 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.

  4. Роман пишет:

    Добрый день, помогите рассчитать плоский экран для динамика
    Динамик
    мин част 34 Гц
    добротность 0,691
    XMAX 1 мм
    vas 228,816 л
    размер диффузора 281 мм, а самого динамика 330 мм

  5. Роман пишет:

    Отлично!..Жду с нетерпением!..

    • LDS пишет:

      Пока не расписал, примерно получается щит 32 кв. метра. Чем ниже частота и ниже добротность, тем больше будет щит.

      • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

        не учитываете т.н. румгейн, добавки давления на нижнем крае ачх от самой комнаты. Поэтому в комнате щиты скромного размера -гораздо меньше физических расчётов- создают протяженную вниз полку на нч, звук также совершенно достаточен . Единственным условием нормального звучания является Qts = 0,7 и выше.

  6. Роман пишет:

    Хороший динамик получается, придется делать ЗЯ!..

  7. Михаил пишет:

    “Динамик рекомендуется располагать в центре прямоугольного щита” На первом рисунке динамик смещен от центра ЧЕГО??? Внимание подсказка: у этой фигуры две стороны 1650 мм и две 1350. Разве это не прямоугольник??? Как по этой статье делать акустику, ась?

    • LDS пишет:

      Во 2 абзаце идет описание: “Значительного улучшения АЧХ можно добиться применением несимметричного экрана или асимметричным расположением динамика в экране правильно формы”. Т.е. на рисунке показано как несимметричный экран так и несимметричное расположение динамика.

      • Димитрий пишет:

        Подскажите пожалуйста что за значение маркируется под буквой “c”

      • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

        это красивая ложь. Асимметрией расположения динамика в щите вы можете как-то чуть-чуть улучшить АЧХ на средине, но главной задаче – устранению АКЗ – данное решение никак не поможет

  8. Димитрий пишет:

    Подскажите пожалуйста что за значение маркируется под буквой “c”

  9. Владимир пишет:

    Добрый день , можно размеры на 4а32. ? Заказал , должны придти , а то уже весь свой механический мозг сломал с выбором что делать . Пожалуйста выберите время .

    • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

      4а32 не заточены под открытое оформление (щит или ОЯ), их назначение – фазоинвертор , в объёме литров 120-150.
      Содраны с Гудманс Аксиом 301 , ачх, звук и оформление очень похожи. Одни из лучших динамиков , способных играть Музыку.

  10. Василий. пишет:

    Добрый день! Помогите рассчитать плоский экран для динамика Visaton FR 13-4
    Работать будут с сабиком.
    С уважением, Василий.

    • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

      Знаете, можно считать по разным программам, и получить разный результат, там всё влияет на всё, и размер щитка и соотношение диаметра динамика к размеру щита, и даже то, вплотную к ящику приделан щиток или висит в воздухе. Гораздо проще увидеть микрофоном реальое поведение вашего динамика и на ходу внести изменения в конструкцию . Навскидку скажу, что динамик в щитке 50 на 50 см , приделанный к басовому ящику, обеспечил горизонтальную басовую полку со спадом ниже 200гц.
      Есть по памяти и простейшая формула, видел в одной книжке, там частота среза динамика в щитке (Гц) что-то типа 5000 делить на расстояние в см от центра динамика до края щитка

  11. Василий. пишет:

    Саб в отдельном корпусе, типа 2.1. мне бы оптимальные размеры шита для них, для пробы.

  12. Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

    Нет каких-то оптимальных размеров и советов без предварительных измерений, даже сделанных на слух.
    Вы знаете полосу вашего саба, от и до? И на какой частоте собираетесь стыковать два излучателя? Рассчитываем щиток под неизвестную частоту? очень конкретная задача.

  13. Василий. пишет:

    JBL SCS 75 сабик пасивный
    Техническая информация
    Мощность – около 80 вата
    Импеданс – 4+4 ом
    Чувствителност: 87 db
    Диапазон : 35 Hz – 200 Hz
    Размер – 8″

    • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

      с 150- 200 гц можете подхватить ваши джибиэльки щитком 60 на 60 см и визатоном FR . Формула 4250 делить на L см (от центра динамика до края щита) .

      • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

        но учтите, что ваши ширики нужно подрезать конденсатором от самых нижних частот, иначе захлебнутся они на нижних нотах. А как рассчитать этот самый ” конденсатор”- как говорит ведущий криминальной программы – это уже совсем другая история)))

  14. Василий. пишет:

    Спасибо. Попробую без сабика, его можно всегда пристегнуть, дело в том, что в нем выход на две АС с готовым фильтром, думаю там уже подрезаны нижние частоты.

Добавить комментарий

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