Делаем короб для сабвуфера своими руками: пошаговая инструкция. Простые числа. Закрытый ящик: продолжение практики. Журнал "Автозвук" Как рассчитать объем зя

Предлагаемый метод расчета фазоинвертора основан на простейших измерениях, проводимых с вполне определенным экземпляром громкоговорителя, устанавливаемым в акустический фазоинвертор и на номографическом определении размеров последнего.

В первую очередь, руководствуясь рис. 1 и таблицей, необходимо изготовить «стандартный объем» — герметичный фанерный ящик, все стыки которого во избежание утечек воздуха тщательно подогнаны, проклеены и промазаны пластилином.

Малогабаритные колонки для качественного воспроизведения звука

Расчет закрытого ящика (Версия 2)

Акустическое оформление в виде закрытого ящика можно рассматривать как предельный случай ящика-фазоинвертора с бесконечно малым отверстием. Эквивалентная акустическая схема низкочастотной головки в закрытом ящике может быть получена, если в схеме рис. 3 отбросить элементы, относящиеся к инвертору. Соответствующая частотная характеристика громкоговорителя совпадает с уравнением (17) при y3 = y4 = 0.

Среди множества типов частотных характеристик, которые могут быть получены для громкоговорителя в виде закрытого ящика. Наибольший интерес представляют гладкие частотные характеристики Баттерворта второго порядка. Эти характеристики образуются при условии выполнения соотношений между параметрами головки и ящика, выраженных уравнением (27) при f b /f s = 0. Особенностью громкоговорителей с частотными характеристиками Баттерворта второго порядка является то обстоятельство, что частота среза f 3 (29) совпадает с резонансной частотой головки в ящике f c .

Расчет фазоинвертора

В связи с частыми письмами о помощи расчета того или иного акустического оформления, пишу эту статью. Я не буду ни кому рассчитывать оформление, не всегда есть время. Я это сайт создал специально для тех, кому интересна акустика и которые хотят в ней разбираться. Я лучше выложу для ленивых готовые варианты и примеры расчетов, а дальше сами разбирайтесь, крутите мозгами. И так.

В области низких частот работа громкоговорителя не зависит от формы ящика или типа фазоинвертора, а определяется лишь двумя параметрами акустического оформления — объемом ящика-фазоинвертора V и частотой его настройки F b . К нахождению этих величин и сводится в основном расчет акустического оформления.

FAQ по динамикам и сабвуферам

В связи с множественными вопросами, как рассчитать корпуса длядинамиков я выкладываю несколько статей, связанных с расчетом акустического оформления для динамиков. Не забываем, что акустическое оформление важно для НЧ-головок. И так начинаем....

В последнее время стало слышно очень много вопросов про динамики и сабвуферы. Подавляющее большинство ответов можно получить на первых трех страницах любой книги, написанной профессионалами. Материал адресован в первую очередь начинающим, ленивым;) и сельским самодельщикам, подготовлен на основе книг И.А.Алдощиной, В.К.Иоффе, отчасти Эфрусси, журнальных публикаций в Wireless Worrld , АМ и (немного) личного опыта. HЕ использовалась информация из Интернета и ФИДОнета. Материал никоим образом не претендует на полноту освещения проблемы, а представляет собой попытку объяснить на пальцах азы акустики.

Чаще всего вопрос звучит примерно так: "нашел динамик, что с ним делать?", или "Товарищч, а говорят такие сабвуферы бывают...". Здесь мы рассмотрим только один вариант решения этой проблемы: По имеющемуся динамику сделать ящик, с оптимальными параметрами на HЧ, насколько это возможно. Этот вариант сильно отличается от задачи заводского конструктора-натянуть нижнюю частоту системы до необходимой по ТУ величины

Звук в конце тоннеля

"Володя, будешь на складе - захвати порты для фазиков …"
(подслушано в одной из московских установочных студий)

Когда АвтоЗвук был еще маленьким и сидел под крылом Салона АВ , вышли в свет две первые части трилогии о сабвуферах - о том, чего ждать от разных типов акустического оформления и как подобрать динамик для закрытого ящика.

Значительная часть тех, кто, обдумывая житье, решил с пониманием отнестись к басовому вооружению своего автомобиля, этим, в принципе, уже могла бы обойтись. Но не все. Поскольку существует как минимум еще один, чрезвычайно популярный тип акустического оформления, по распространенности не уступающий закрытому ящику.

Фазоинвертор в отечественной литературе, bass reflex, ported box, vented box - в англоязычной - все это, по сути, звукотехническая реализация идеи резонатора Гельмгольца. Идея проста - замкнутый объем соединяется с окружающим пространством с помощью отверстия, содержащего некоторую массу воздуха. Вот именно существование этой массы - того самого столба воздуха, который, по утверждению Остапа Бендера, давит на любого трудящегося, и производит чудеса, когда резонатор Гельмгольца нанимают на работу в составе сабвуфера. Здесь мудреная вещь имени германского физика приобретает прозаическое имя тоннеля (по-буржуйски port или vent) .

Заряжаем....

Потом стал считать объем скрипичной коробки, и работа эта была долгая и увлекательная. …. Объем нельзя уменьшить - скрипка засипит, начнет глухо бубнить. Если увеличить - пронзительно завизжит, басы танут тусклыми и слабыми.…
(А.А.Вайнер, Г.А.Вайнер Визит к Минотавру)

В статье выяснили, чем хороши различные типы акустического оформления и чем плохи. Казалось бы, теперь "цели ясны, за работу, товарищи.." Не тут-то было. Во-первых, акустическое оформление, в которое не установлен собственно динамик - всего лишь с той или иной степенью тщательности собранная коробка. А зачастую и собрать-то ее нельзя, пока не будет определено, какой динамик окажется в нее установлен. Во-вторых, и в этом главная потеха в проектировании и изготовлении автомобильных сабвуферов — характеристики сабвуфера немногого стоят вне контекста характеристик, хотя бы самых основных, автомобиля, где он будет работать. Есть еще и в-третьих. Мобильная акустическая система, одинаково приспособленная для любой музыки — редко достигаемый идеал. Грамотного установщика можно узнать обычно по тому, что, "снимая показания" с клиента, заказывающего аудиоустановку, он просит принести образцы того, что клиент будет слушать на заказанной им системе после ее завершения.

Как видно, факторов, влияющих на решение - очень много и свести все к простым и однозначным рецептам нет никакой возможности, что и превращает создание мобильных аудиоустановок в занятие сильно родственное искусству. Но некоторые общие ориентиры наметить все же можно.

• Предыдущая

При изготовлении самодельного корпусного сабвуфера для автомобиля всегда встает вопрос: как рассчитать корпус для сабвуфера?Для начала если неизвестен объем необходимо рассчитать объем короба для сабвуфера и затем, уже зная его сделать расчет короба для сабвуфера.

Заказать изготовление корпуса!

Расчет размера корпуса

Когда известен объем корпуса, то форма этого корпуса на звучание не влияет.
Существуют различные программы для расчета короба для сабвуфера (программа для расчета корпуса сабвуфера– «JBL SpeakerShop» или «Winisd beta».), но можно просто расчет произвести, самостоятельно зная, что объем равен V=h x L x A (где h это высота, L -длина, А - ширина).

Для примера, как рассчитать короб для сабвуфера, если для 12 дюймового сабвуфера (305 мм), рекомендуемый объем 45 л. Измеренная допустимая высота для корпуса в автомобиле, 340 мм (h=340 мм), длина 680 мм (L=680 мм), рассчитаем ширину. А=V/Lxh

Допустимая высота (h) для места в автомобиле h=340 мм=34 см=0,34 м, а допустимая длина L=680 мм=68 см=0,68м. 1 литр = 1 10−3 м³ 1 л = 0.001 м³ тогда V= 45 л = 0,045 м³.

Не забудьте, что есть внутренний и внешний объем, поэтому учитывать необходимо толщину материала, из которого делают сабвуферный короб.
Если короб делают из МДФ с толщиной в 2 мм (0,02м), тогда уменьшаем измеренные величины высоты и длины на толщину МДФ с обеих сторон и рассчитываем внутренний объем.h = 0,34м -0,02 х 2= 0,3м; L = 0,68м – 0,04м = 0,64м.

Кроме этого необходимо учесть при расчете и объем используемых при изготовлении корпуса внутренних распорок. Предположим в качестве распорок используем брус с толщиной 3 см на 3см, тогда получится 4 бруска с длиной 0,64м (длина L =0,64м) и 4 бруска с длиной 0,24м (длина получившееся из высоты «h» уменьшенной на 3 см с обеих сторон 0,3 – 0,03 х 2 = 0,24). Пока учитывать внутренние распорки по бокам не будем. Объем, который будет у распорок в этом случае - V=(0,03 x 0,03 x 0,64) x 4 +(0,03 x 0,03 x0,24) x4=0,003168 м³. Тогда увеличиваем объем короба на объем распорок. V= 0,048168 м³ А = V/L x h = 0, 048168м³ /0,3м x 0,64 = 0,2509м.
Если объём увеличить и на объем распорок боковых тогда, А=0,255 м.
Хотим сделать сабвуферный корпус с чуть наклоненной передней стенкой, в этом случае длины боковых стенок изменятся: если, А=0,255 м, тогда А= а + b / 2= 0,33 + 0,18 /2=0,255 , то есть уменьшите величину длины «b» на величину на которую увеличите величину «а».

к примеру, корпус сабвуфера устанавливается в нишу крыла, и будет иметь сложную геометрическую форму, повторяя геометрию ниши, при этом задняя часть корпуса сабвуфера имеет разные формы.В этом случае придётся рассчитывать корпус сабвуфера по частям, считая отдельно объемы «1» и «2» частей.

Делаем короб для сабвуфера своими руками: пошаговая инструкция

12-ти дюймовый динамик для сабвуфераПеред началом проектирования и сборки короба необходимо определиться с выбором динамика. Рекомендуем остановить свой выбор на 10-12 дюймовых импортных динамиках, так как они наиболее часто используются в автомобильных сабвуферах и лучше всего подходят. Как подобрать динамик для сабвуфера мы подробно рассказывали в предыдущей статье. Конструкция короба также имеет важное значение: от нее зависит качество и громкость звучания низких частот.

Какими бывают короба для сабвуфера?

Существует несколько типов ящиков для сабвуфера. От конструкции короба напрямую зависит качество звука, которое Вы получите на выходе. Ниже представлены наиболее популярные типы сабвуферов:

• Закрытый ящик – наиболее простой в изготовлении и проектировке, его название говорит само за себя. Низкочастотный динамик помещается в герметичный деревянный корпус, который улучшает его акустические характеристики. Изготовить сабвуфер в авто с таким корпусом довольно просто, однако он имеет самый низкий КПД.
• Бандпас 4-го порядка – это тип сабвуфера, корпус которого разделен на камеры. Объемы этих камер разные, в одной из них размещен динамик, а во второй – фазоинвертор (воздуховод). Одной из особенностей этого типа сабвуфера является способность конструкции ограничивать частоты, которые воспроизводит диффузор.
• Бандпас 6-го порядка отличается от 4-го порядка наличием еще одного фазоинвертора и еще одной камеры. Есть два типа бандпасов 6-го порядка – первый имеет один фазоинвертор, а второй два (один из них общих для обеих камер). Этот тип короба является наиболее сложным в проектировании, но выдает максимальный КПД.
• Фазоинвертор – сабвуфер со специальной трубкой в корпусе. Она выводит воздух и обеспечивает дополнительное звучание от задней части динамика. По сложности в изготовлении и качеству звучания этот тип нечто среднее между закрытым ящиком и бандпасом.

Желая получить наиболее качественное звучание, можно остановить свой выбор на бандпасах. Но конструкция этого типа имеет множество деталей, которые надо тщательно спроектировать и просчитать. Все это можно сделать с помощью специальной программы WinlSD, которая не только определит оптимальный размер и объем сабвуфера, но и создаст его 3D модель, а также просчитает размеры всех деталей.

К сожалению, эта программа требует хотя бы минимальный знаний в этой сфере и рядовому автолюбителю навряд ли удастся сделать все верно с первого раза. Тем более, для того, чтобы программа правильно работала, ей необходимы некоторые параметры динамика, которые также известны не всем. Если Вы не планируете принимать участие в соревнованиях по авто-звуку советуем отбросить бандпасы.

Фазоинвертор будет наиболее оптимальным решением для самодельного сабвуфера. Этот тип короба хорош тем, что трубка (фазоинвертор) позволяет лучше воспроизводить самые низкие частоты. Фактически это дополнительный источник звука, который содействует звучанию сабвуфера и повышает КПД.

Какие материалы нам потребуются для сборки сабвуфера?

Многослойная фанера для корпуса сабвуфераМатериал для изготовления короба сабвуфера должен быть прочным, плотным и хорошо изолировать звук. Для этого отлично подойдет многослойная фанера или ДСП. Основные преимущества этих материалов – доступная цена и простота в обработке. Они достаточно прочны и обеспечивают хорошую шумоизоляцию. Мы будем делать сабвуфер из многослойной фанеры толщиной 30 мм.

Чтобы сделать короб для сабвуфера нам понадобится:

Саморезы по дереву (примерно 50-55 мм, 100 штук)
Шумоизоляционный материал (шумка)
Дрель и шуруповерт (или отвертка)
Електролобзик
Жидкие гвозди
Герметик
Клей ПВА
Карпет, примерно 3 метра
Клемник

Чертежи короба для сабвуфера

В данной статье мы будем делать короб под сабвуфер с 12-ти дюймовым динамиком. Рекомендуемый объем ящика для одного 10-12 дюймового динамика – 40-50 литров. Рассчитать короб под сабвуфер не сложно, вот примерная схема с размерами панелей.
Схема и чертеж короба
Стоит обратить внимание на минимальное расстояние от стенок корпуса до динамика. Оно, как и объем всего ящика, рассчитывается по внутренней поверхности.

Собираем короб для сабвуфера своими руками

Можно приступать к сборке. Мы используем 12-ти дюймовый динамик Lanzar VW-124.
12-ти дюймовый динамик для сабвуфера
Его диаметр 30 см, и первое что нужно сделать это вырезать отверстие под динамик. Минимальное расстояние от центра диффузора до стенки сабвуфера – 20 см. Мы отмеряли по 23 см (20 см + 3 см ширина фанеры) от края панели и прорезали отверстие електролобзиком. Далее вырезаем отверстие под фазоинверторную щель, в нашем примере она имеет размер 35*5 см.

Вырезаем щель фазоинвертора и отверстие для динамика

Вместо щели можно использовать классический воздуховод – трубку. Теперь собираем фазоинверторную щель и крепим ее к передней панели сабвуфера. Проходим по стыкам жидкими гвоздями и закручиваем саморезами.
Собираем панели фазоинверторной щели
Важно очень плотно закручивать саморезы, чтобы не оставить пустотелостей. Они будут создавать резонансные колебания, которые испортят звучание сабвуфера.

Далее собираем боковые стенки короба, предварительно смазав их жидкими гвоздями, и плотно закручиваем саморезами.
Боковые стенки короба
На задней крышке короба нужно вырезать небольшое отверстие под клемник. Соединяем все части корпуса. Убеждаемся в том, что мы правильно вырезали и скрепили все части.
Короб в сборке
Вставляем динамик. Смотрим, любуемся.

Внутренняя отделка

Переходим к внутренней отделке короба. Первое, что необходимо сделать это проклеить все стыки и щели эпоксидным клеем или герметиком. Далее с помощью клея ПВА приклеиваем на всю внутреннюю поверхность короба шумоизоляционный материал.
Обклеиваем корпус шумкой
Обклеиваем корпус шумкой
Теперь обтягиваем всю внешнюю плоскость короба карпетом, включая щель фазоинвертора. Крепить его можно на эпоксидный клей или с помощью мебельного степлера.
Короб обтянут карпетом
Далее вставляем и плотно прикручиваем динамик. Сабвуфер почти готов, осталось только протянуть провода от динамика к клемнику и подключить усилитель.
Установленный сабвуфер с усилителем
Усилитель мы докупали, но его также можно сделать своими руками. Это довольно сложно, так как требует знаний и практики в области радиотехники. Также можно использовать готовые наборы и схемы для радиолюбителей, вроде Мастер-КИТ, и самостоятельно проводить сборку усилителя. Единственное требование к усилителю – его максимальная мощность должны быть меньше, чем максимальная мощность динамика.

Делаем сабвуфер стелс своими руками

Сабвуфер стелс своими рукамиНадоело возить в багажнике огромный ящик? Тогда стелс сабвуфер просто создан для вас. Этот уникальный тип корпуса более практичный, чем классический ящик. Он не стоит квадратной коробкой посреди багажника и занимает меньше места. Зачастую стелс устанавливают во внутренней части крыла, иногда в нише вместо запасного колеса. Минимальный объем ящика, который требует 10-12 дюймовый динамик для нормальной работы – 18 литров.

Для изготовления пассивного стелс сабвуфера нам потребуются:

низкочастотный динамик;
защитная решетка и розетка для подключения к усилителю;
провод для подключения динамика к розетке;
многослойная фанера или ДСП (толщина 20 мм);
небольшой кусок ДВП;
эпоксидный клей;
кисточка;
стеклоткань;
монтажный скотч;
полиэтиленовая пленка;
саморезы по дереву;
дрель, лобзик.

Выбор места для установки корпуса

После выбора места, где будет установлен стелс, освобождаем багажник и приступаем к изготовлению корпуса. Можно снять обшивку багажника в том месте, где будет установлен сабвуфер, чтобы поместить его еще ближе к крылу. Первым делом стелем на пол багажника полиэтиленовую пленку. Она выполняет сразу две функции: защищает обшивку багажника от эпоксидного клея и позволяет нам сделать крепление, к которому мы прикрутим днище сабвуфера. Далее обклеиваем внутреннюю сторону крыла монтажным скотчем в два слоя.
Обклеиваем багажник малярным скотчем
Нарезаем стеклоткань небольшими кусками, примерно 20х20 см. На малярный скотч накладываем куски стеклоткани и проклеиваем эпоксидным клеем. Накладывать стеклоткань лучше внахлёст, чтобы не было очевидных стыков и швов.
Эпоксидный клей + стекломат
Лепим слои стеклоткани друг на друга, попутно смазывая их эпоксидным клеем, пока толщина листа не достигнет 10 мм (примерно 4-5 слоев).
Толщина панели примерно 1 см
Материал будет застывать примерно 12 часов. Для ускорения процесса можно использовать лампу. Теперь вырезаем дно сабвуфера и приклеиваем к нашему корпусу. Стык обрабатываем герметиком или проклеиваем эпоксидной смолой.
Приклеиваем днище
В этом конкретном случае форму нужно подогнать под петли багажника, чтобы наш самодельный сабвуфер не мешал ему закрываться. После того, как мы отрезали все лишнее, вырезаем из ДСП боковые стенки и верхнюю крышку. Округлую часть изготавливаем из фанеры, мы это делали “на глаз”.

Делаем боковые, верхние и нижние стенки короба

Чтобы фанере было проще придать округлую форму, ее необходимо сначала намочить, придать ей нужную форму, закрепить и дать высохнуть.

Листы ДСП необходимо проклеить эпоксидным клеем или герметиком, а затем скрепить саморезами. Короб из стекловолокна также приклеиваем с помощью эпоксидной смолы, а когда она высохнет – скрепляем саморезами.
Приклеиваем и скрепляем детали
Для лучшей герметизации можно проклеить швы еще раз. Мы наложили еще один слой эпоксидного клея и прижали конструкцию песком, чтобы клей лучше взялся.
Мешки с песком для лучшего сцепления
Далее мы можем замерить переднюю панель и вырезать ее. С помощью лобзика вырезаем круг для динамика. Для того, чтобы надежно прикрепить переднюю панель к корпусу, нужно закрутить ее саморезами со всех сторон. То есть на всей внутренней части панели нужно установить бруски, на расстоянии чуть большем, чем толщина фанеры (в нашем случае мы прикрепили бруски на расстоянии примерно 25 мм от края панели). Благодаря этому мы сможем закрепить переднюю часть сверху, снизу, по бокам, и самое главное – надежно прикрепить ее к округлому элементу.
Подготавливаем переднюю панель
Вырезаем отверстие в торце для розетки.
Вырезаем отверстие для клемника
В конце было решено добавить еще два слоя стеклоткани и эпоксидного клея на изогнутую часть корпуса для стелс сабвуфера.

Проводим окончательную сборку: устанавливаем розетку и подключаем к ней динамик, но пока не прикручиваем его. Далее есть два варианта – покрасить сабвуфер, либо обтянуть карпетом. Покрасить немного сложнее, так как надо сначала выровнять поверхность. Для этого мы использовали универсальную шпаклевку.

// Что будет, если сделать слишком малый или очень большой короб для сабвуферного динамика?

Что будет, если сделать слишком малый или очень большой короб для сабвуферного динамика?

18 сентября на стриме Сергея Туманова прозвучал вопрос: «В чём разница 15 и 40 литрового ящика для динамика размером 10”?». Был дан ответ: 15 – слишком малый объем, а 40 — слишком большой. Давайте разберемся почему. Для лучшего понимания сразу оговоримся, что наши теоретические оформления и динамики к ним сделаны на совесть и герметичны, полярность подключения усилителя соблюдена.

Итак, мы имеем 2 ящика, пусть не 15 и 40 литров, а ящик с явно меньшим объёмом (рис. а,б,в) и явно большим объемом (рис. г,д,е), чем требуется данному динамику. Рассмотрим первый случай, когда объёма «мало». На рисунке А показан ящик в который смонтирован динамик, находящийся в равновесном положении и его импеданс минимален. Точками условно обозначен воздух внутри ящика. В данный момент на его катушку не подается
никакой сигнал.

Если подать на динамик с усилителя сигнал +/-, его подвижная часть под воздействием электрических сил пойдет вперед (рис б), но этим силам будет оказано сопротивление креплением подвижной части к корзине (шайба вместе с подвесом). В данной статье пренебрегаем силами шайбы, т.к речь идет о движении воздуха. Просто примем во внимание, что шайба, с некоторой силой, из любого положения пытается вернуть «подвижку» на место.

Огромный вклад в возвращение в равновесное положение внесет разрежённость, которую создал динамик, увеличивая объем камеры. Из школьного курса термодинамики (закон Бойля-Мариотта) мы знаем, что при изотермическом процессе, чем больше объём, тем меньше давление и наоборот. Так как количество воздуха в ящике маленькое и физически расширяться практически нечему, вакуум (слишком малое давление) будет тянуть подвижную систему обратно в равновесное положение.

Следствие – невозможно получить длинный ход данными электрическими силами. Требуется большая мощность. Похожая ситуация, когда на динамик подать -/+ сигнал и подвижная часть динамика совершает ход внутрь ящика (рис в), объем уменьшается, давление воздуха увеличивается и стремится вытолкнуть динамик в равновесное положение.

Выводы: с маленьким объемом закрытого ящика потенциал динамика не раскрывается как по громкости, так и по глубине воспроизведения.

Случай второй - когда объем сильно завышен (рис г,д,е). Главное отличие от первого случая такое, что изменение общего объёма при равновесном состоянии и объема, в одном из крайних положений, не так кардинально отличаются. А силы, действующие на возврат подвижной системы не такие большие.

И для того, чтоб вернуть динамик в равновесное положение малого давления и силы возврата шайбы, вместе с подвесом, становится недостаточно. Усилителю приходится подать сигнал обратный -/+, чтобы помочь вернуть динамик на место. Тут вступает в свои права понятие контроля усилителя, но об этом в следующий раз.

Итак, подаем сигнал +/- на динамик и подвижка уходит вперед (условно из ящика), (рис. д). Происходит всё то же - увеличение объёма и уменьшение давления, но в гораздо меньшей мере. И сопротивление к движению диффузора оказывается гораздо меньшее. Поэтому получаем вероятность вылета подвижной части из катушки, поломки динамика из-за превышения хода. Для борьбы с этим явлением используют усилители с более высоким демпинг-фактором.

Резюмируя выше сказанное: сверхмалый объём ЗЯ не раскроет потенциал динамика, а сверхбольшой может привести к выходу динамика из строя. Учитесь сабостроению в наших курсах! Если будет желание можно привести теоретические расчёты объемов и давлений для более наглядных результатов.

Антон Беломестных
https://vk.com/id177535382

Понравилось? Поделись с друзьями, нажав на социальную кнопку!

Оставьте ваш комментарий

Очень большое распространение в последние годы получили закрытые АС, которые до недавнего времени были единственным видом АС для высококачественного воспроизведения как в нашей стране, так и за рубежом. И только в последние годы АС с фазоинвертором (АС с ФИ) и АС с пассивным излучателем (АС с ПИ) нарушили монополию закрытых АС. Тем не менее закрытые АС и в настоящее время являются одной из наиболее распространенных конструкций высококачественных АС в Западной Европе и довольно широко выпускаются в США, как это было видно из таблицы:

На рис. 1 представлена типичная закрытая АС и ее электрический аналог. Преимущество закрытой АС заключается в том, что задняя поверхность диффузора головки не излучает и, таким образом, полностью отсутствует «акустическое короткое замыкание». Недостатком закрытых АС является то, что диффузоры их головок нагружены дополнительной упругостью объема воздуха внутри оформления. Наличие дополнительной упругости приводит к повышению резонансной частоты подвижной системы головки в закрытом оформлении ω 01 и, как следствие, к сужению снизу воспроизводимого диапазона частот. Значение дополнительной упругости объема воздуха S В может быть найдено как:

S В =γρ 0 S эфф 2 /V [ 1]

γ – показатель адиабаты;

S эфф – Эффективная площадь диффузора головки;

V – внутренний объем корпуса оформления.

Рис. 1 . Типичная закрытая акустическая система и ее электроакустический аналог.

Эффективной площадью диффузора считают 50-60 % его конструктивной площади. Для круглого диффузора диаметром d S эфф =0,55S =0,44d 2 . Это эквивалентно тому, что эффективный диаметр диффузора составляет 0,8 от конструктивного диаметра. Упругость S В суммируется с собственной упругостью подвеса подвижной системы головки S 0 и в результате резонансная частота головки в закрытом оформлении вычисляется по формуле:

ω 01 =√((S 0 +S B)/m ) = ω 0 √( 1+S B /S 0 ) , [ 2]

где m 0 – масса подвижной системы головки.

Как видно из , упругость воздушного объема внутри оформления обратно пропорциональна этому объему. Упругость подвижной системы можно также выразить через упругость некоторого эквивалентного объема воздуха V Э, имеющего упругость S 0 . Отсюда резонансная частота головки в закрытом оформлении:

ω 01 =ω 0 √(1 + V Э / V )

Чтобы резонансная частота все же не была чрезмерно высокой, иногда применяют головки с более тяжелой подвижной системой, что дозволяет несколько снизить резонансную частоту головки в закрытом оформлении, как это видно из . Однако следует иметь в виду, что увеличение массы подвижной системы снижает чувствительность АС.

Особенно малой эффективностью обладают так называемые малогабаритные акустические системы (MAC), у которых упругость объема внутри оформления существенно больше упругости закрепления подвижной системы головки. Такие системы, у которых упругость подвижной системы определяется упругостью объема воздуха внутри оформления, называются системами «с компрессионным подвесом» головки.

Рис. 2 . АЧХ закрытой системы (ЗЯ)

Неравномерность АЧХ закрытых АС в области низких частот так же, как и открытых, определяется их добротностью (рис. 2). При Q 01 <0,707 частотная характеристика АС равномерно понижается с понижением частоты в область низких частот и неравномерность проявляется как спад на резонансной частоте ω 01 по сравнению с высшими частотами. При 0,707<Q 01 <1 частотная характеристика имеет небольшой пик на частоте ω 1 и далее спад на резонансной частоте ω 01 . Неравномерность частотной характеристики при этом определяется подъемом на пике ω 1 , и спадом на резонансной частоте ω 01 . При Q 01 >1 неравномерность частотной характеристики определяется только ликом на частоте ω 1 относительно горизонтальной части характеристики.

Рис. 3 . Зависимость неравномерности АЧХ закрытой АС от Q 01 .

Неравномерность частотной характеристики в зависимости от добротности закрытой АС приведена на рис. 3. Как следует из рисунка, минимальная неравномерность частотной характеристики закрытых АС имеет место при добротности Q 01 =1 и составляет 1,3 дБ. Желательная же добротность самой головки находится из условия:

Q=Q 01 /√(1+V э фф /V)

Исследования показали, что добротность головок, предназначенных для закрытых АС, не должна превышать 0,8-1. В противном случае головка получается «раздемпфированной». Это означает, что при ее возбуждении, т.е. при подаче на нее напряжения музыкальной или речевой программы, головка помимо колебаний в такт с поданным напряжением будет колебаться и с частотой собственных колебаний, близкой к резонансной частоте. Для слушателей это будет проявляться в том, что к звучанию программы будет примешиваться звучание этой частоты как своего рода «гудение», «нечистота» низких тонов. Отметим также, что если головка помещена в закрытом ящике, ухудшается равномерность частотной характеристики в области средних и высоких частот из-за резонансных явлений в оформлении. Для их устранения внутренние поверхности (особенно заднюю стенку) покрывают звукопоглощающим материалом и заполняют им часть объема. Кроме того, заполнением внутреннего объема рыхлым звукопоглощающим материалом преследуют и другую цель - изменить термодинамический процесс сжатия-расширения воздуха в оформлении.

Без заполнения процесс сжатия-расширения воздуха внутри оформления адиабатический. Заполняя оформление рыхлым звукопоглощающим материалом можно сделать так, чтобы адиабатический процесс сменился на изотермический. В этом случае внутренний объем оформления как бы увеличивается в 1,4 раза, так как коэффициент γ в , составляющий 1,4 для адиабаты, заменяется значением, равным единице для изотермы. Соответственно снижается и резонансная частота закрытой АС. Это снижение в пределе (для компрессионной АС) достигает √1,4, так как для нее можно пренебречь упругостью подвеса головки. В противном случае резонансная частота головки ω 01 ’ может быть найдена как:

ω 01 ’ = ω 01 √ ((1+0,75 ∙ S/S 0 ) ∙ (1+ S/S 0 )) [ 5]

Как практически определить, что изотермический процесс сжатия-расширения воздуха внутри оформления достигнут? Процесс будет достигнут, если при добавлении внутрь оформления новой порции рыхлого звукопоглощающего материала резонансная частота закрытой АС уже не понижается. Исследования авторов показали, что заполнять внутренний объем оформления более, чем на 60%, нецелесообразно. Вместе с тем количество рыхлого звукопоглощающего материала не должно быть чрезмерным, чтобы активные акустические потери в оформлении и заполнении не были значительны. Следует отметить, что степень влияния активных акустических потерь в оформлении (и заполнении) на ход частотной характеристики зависит, строго говоря, не от их абсолютных значений, а от соотношения активных акустических потерь в оформлении и полных потерь в головке. Потери в головке - это собственные акустико-механические активные потери на внутреннее трение в материале головки, трение о воздух при работе, потери в виде активной составляющей сопротивления излучения и т.д., а также «вносимые» в головку потери.

Чрезмерные активные акустические потери могут быть в АС при некачественном (с акустической точки зрения) выполнении корпуса оформления, креплении головки, при чрезмерном заполнении оформления звукопоглощающим материалом, а также при чрезмерно малых внутренних объемов оформления (V Э /V>8 ).

Пример . Расчитаем объем закрытой АС с нижней граничной частотой 50 Гц, имеющей головку со следующими характеристиками: f=38 Гц, Qts=0,8, Vas=60 л.

1. Определяем объем оформления из формулы : V=60∙10 -3 /((50/38) 2 -1)=83 л . (результат умножаем на 1000)
2. Находим добротность головки в закрытом оформлении из формулы : Q 01 =0,8√(1+60/83)=1,05 . В соответствии с рис. 3 минимальная неравномерность АЧХ имеет место при Q 01 =1. Так что полученная неравномерность частотной характеристики из-за пика на частоте ω 1 практически минимальна и составляет всего около 1,5 дБ.