Qualsiasi diffusore, infatti, è un sistema oscillatorio. Sulla base di ciò, vengono eseguiti quasi tutti i calcoli dei parametri di tali emettitori di suoni. Una delle caratteristiche più importanti degli altoparlanti moderni è il fattore qualità. Questo parametro indica, innanzitutto, la qualità dei dispositivi di questa varietà.
Che caratteristica
Quindi, il fattore di qualità dell' altoparlante: qual è questo indicatore? Concentrandosi su questa caratteristica, si può anzitutto determinare come vengono smorzati i movimenti oscillatori degli emettitori sonori. Si ritiene che questo indicatore non dovrebbe essere troppo grande per le teste.
Se il fattore di qualità dell' altoparlante è alto e uguale, ad esempio, a 2 o 3, le vibrazioni al suo interno continueranno anche dopo la scomparsa della forza che le ha causate. Questo, ovviamente, comporterà una diminuzione della qualità del suono. Nell' altoparlante inizieranno ad apparire fastidiosi effetti sonori.
Quando il fattore di qualità è basso (inferiore a 1), le oscillazioni nel dispositivo decadono molto rapidamente. Cioè, la membrana in dinamica dopoun forte impatto raggiunge quasi immediatamente uno stato stabile. Di conseguenza, il dispositivo produce un suono più pulito e piacevole. Di conseguenza, gli esperti raramente pensano a come aumentare il fattore di qualità dell'oratore. Fondamentalmente, quando si progettano sistemi acustici, i maestri cercano di abbassare questa cifra.
Definizione esatta
Il fattore di qualità dell' altoparlante: di cosa si tratta, lo abbiamo scoperto in termini generali. Più precisamente, questa caratteristica è un parametro che indica quante volte le riserve di energia nel sistema oscillatorio considerato superano le sue perdite quando la fase cambia di 1 radiante. È così che si può definire il fattore di qualità in termini di fisica.
Dove le riserve di energia sono concentrate nella dinamica
Quando viene applicato un forte segnale sinusoidale alla testa, le riserve di energia saranno concentrate principalmente nelle molle tese, con oscillazioni smorzate che tendono a riportare il DIV in posizione centrale. DIV negli altoparlanti moderni può avere pesi diversi. Di conseguenza, le molle nel design dell'emettitore di suoni vengono utilizzate con rigidità disuguale. Cioè, più pesante è l' altoparlante, più riserve di energia ha.
Perdita di potenza degli altoparlanti
I dispositivi di questo tipo sono progettati principalmente per emettere il suono percepito dall'orecchio umano. La trasmissione di tali vibrazioni all'ambiente è la perdita di energia dell' altoparlante. Tuttavia, l'efficienza degli altoparlanti moderni è generalmente molto bassa. Pertanto, la trasmissione del suono rappresenta solo una piccola parte del consumo del dispositivo.energia. In genere, meno dell'1% di tutte le perdite si verifica in questo modo.
Il costo delle vibrazioni sonore in dinamica è l'indicatore più importante. Dopotutto, è per la trasmissione del suono che tali dispositivi sono progettati e realizzati. Tuttavia, molte più perdite in tali apparecchiature sono puramente meccaniche. Molta energia in tali dispositivi viene spesa per l'attrito:
- in sospensione;
- nel gap magnetico;
- sull'aria, ecc.
Il maggior consumo energetico degli altoparlanti è nel loro motore. I moderni dispositivi di questo tipo funzionano secondo il principio di piccoli generatori che creano molta resistenza.
Rapporto scorte/perdite
Quindi, un diffusore con molle sufficientemente forti e spostamento pesante accumulerà molta energia. Di conseguenza, la sua quantità nel dispositivo supererà significativamente le perdite. Un tale altoparlante può essere considerato di alta qualità. Le oscillazioni in esso decadranno lentamente. In un dispositivo leggero con molle non particolarmente potenti si accumula meno energia. Di conseguenza, l'indicatore del rapporto tra l'energia disponibile e quella consumata in esso sarà piccolo. Tale altoparlante è considerato di bassa qualità e, di conseguenza, di qualità migliore.
Prestazioni elettriche e meccaniche
Il fattore di qualità degli altoparlanti può essere calcolato in diversi modi. In alcuni casi, quando si determina questo parametro, vengono prese in considerazione solo le perdite sonore e le perdite per attrito. Usandoda tale metodo di calcolo si ottiene una cifra meccanica di merito.
A volte nei calcoli vengono prese in considerazione solo le portate per la resistenza del motore dell' altoparlante. Questo fattore di qualità è chiamato elettrico. Questo indicatore nella dinamica di solito ha valori piccoli. In ogni caso il fattore di qualità meccanica negli emettitori di suoni supera sempre quello elettrico. Di solito un tale indicatore nella dinamica ha un valore maggiore di uno.
Notazione
Quando si progettano sistemi acustici e si eseguono vari tipi di calcoli, vengono utilizzate le seguenti designazioni:
- Qts - fattore di qualità completo.
- Qms - fattore di qualità meccanica dell' altoparlante.
- Qes - elettrico.
In ogni caso, il fattore di qualità degli altoparlanti nelle formule è sempre indicato come Q.
Da cosa potrebbe dipendere l'indicatore
I diffusori moderni sono considerati della migliore qualità se hanno un fattore di qualità complessivo (perdite elettriche e meccaniche) di circa 0,7 o meno. Tuttavia, questo valore dovrebbe caratterizzare l' altoparlante, tenendo conto, tra l' altro, del suo design acustico. Va tenuto presente che quest'ultimo aumenta sempre il fattore di qualità netta del dispositivo.
Ad esempio, molto spesso il design acustico di un altoparlante è una scatola chiusa. In questo caso, all'elasticità della molla si aggiunge l'elasticità dell'aria nello spazio chiuso. Cioè, ci saranno più riserve di energia in dinamiche progettate in questo modo. Il fattore di qualità aumenterà equando si utilizza un invertitore di fase, avvisatore acustico, ecc.
Pertanto, il design acustico dovrebbe essere sempre preso in considerazione quando si sceglie un altoparlante. Il fattore di pura qualità del dispositivo acquistato dovrà comunque essere uguale o inferiore a 0,7, ciò consentirà di creare un sistema di altoparlanti con un'elevata qualità del suono.
Si ritiene, ad esempio, che il fattore di qualità di un altoparlante per una scatola chiusa dovrebbe essere di circa 0,5-0,6. Ciò richiede numeri ancora più bassi in quanto può pilotare gli altoparlanti molto duramente.
Cosa influenza il fattore di qualità dell' altoparlante
Influenza Q nei sistemi acustici principalmente sulla risposta in frequenza e sulla risposta all'impulso degli altoparlanti. Cioè, questo indicatore determina in gran parte le caratteristiche del suono degli altoparlanti. Con un fattore di qualità di 0,5, ad esempio, è possibile ottenere la migliore risposta all'impulso. Con un indicatore di 0,707 si ottiene una risposta in frequenza uniforme. Anche a:
- Gli altoparlanti con fattore Q 0, 5-0, 6 producono bassi da audiofili;
- indicatori 0, 85-0, 9 i bassi diventano elastici e goffrati;
- di un fattore di qualità di 1, 0, nel taglio appare una "gobba" con un'ampiezza di 1,5 dB, percepita dall'orecchio umano come un suono pungente.
Man mano che la Q aumenta ulteriormente, la "gobba" nel suono cresce e i caratteristici ronzii cominciano ad emanare dagli altoparlanti.
Teoria e pratica
Che cosa influisce quindi sul fattore di qualità dell' altoparlantecomprensibilmente. Come abbiamo scoperto, quando si utilizza il design acustico, questo indicatore dovrebbe essere piuttosto basso. In teoria funziona così. Tuttavia, in pratica, altoparlanti di bassa qualità sono, purtroppo, piuttosto rari. Anche, ad esempio, quando si utilizza un inverter di fase, che, come abbiamo scoperto, richiede un indicatore di 0,5-0,6, vengono spesso utilizzate teste con un indicatore sopra uno.
Qualsiasi dispositivo che emette suoni ha una propria frequenza di risonanza. Ed è attraverso di essa che le membrane, dopo acuti segnali, raggiungono uno stato di equilibrio. In molti casi, con un fattore di alta qualità, l' altoparlante non prolungherà o non finirà nemmeno di suonare alcuna nota. Quando l'influenza esterna si interrompe, comincerà semplicemente a ronzare in modo sgradevole. Ecco come si comportano gli altoparlanti per computer economici a una certa frequenza, ad esempio.
Il fattore di bassa qualità degli altoparlanti è spesso molto buono per il sistema di altoparlanti. Tuttavia, ai nostri tempi, sfortunatamente, anche i dispositivi di trasmissione del suono relativamente costosi possono essere di qualità piuttosto elevata. Ad esempio, nelle apparecchiature vendute in un negozio al prezzo di circa 5-6 mila rubli, gli emettitori di suoni sono spesso completamente inadatti a questo indicatore. Di solito lo hanno troppo alto.
Con tutto questo, altoparlanti costosi con un fattore di alta qualità producono spesso un suono di qualità piuttosto elevata. Il punto qui sta principalmente nel fatto che tali dispositivi di solito hanno anche una frequenza di risonanza piuttosto bassa. In questa condizione, il rumore non viene percepito particolarmente bene.orecchio umano addestrato acusticamente, non come "interferenza" fastidiosa, ma semplicemente come un suono molto potente. Tale "sporco" diventa particolarmente impercettibile quando si ascolta musica semplice, ad esempio la musica pop moderna. Cioè, il ronzio in questo caso passa attraverso la frequenza "corretta".
Da cos' altro dipende
Il design ha quindi una grande influenza sul fattore di qualità dell' altoparlante. Inoltre, questo indicatore per tali apparecchiature dipende da:
- La potenza del suo motore. Maggiore è questa caratteristica, minore è il fattore di qualità della testa.
- Masse di movimento. Con un aumento di questo indicatore, gli sforzi del motore nel dispositivo di trasmissione del suono diventano meno evidenti. Di conseguenza, le perdite per attrito aumentano. Di conseguenza, il fattore di qualità del dispositivo aumenta.
- Diametro del filo. Nel caso in cui i fili nell' altoparlante forniscano una grande resistenza, il fattore di qualità elettrica del dispositivo aumenterà. Infatti, in questo caso, il carico sull' altoparlante, che è una specie di generatore, diminuisce.
Come misurare il fattore di qualità: formule
In casa, questa impostazione degli altoparlanti viene spesso calcolata utilizzando un semplice millivoltmetro CA. Inoltre, per questa procedura, vengono predisposti una scheda e un resistore da 1000 Ohm per stabilizzare la corrente attraverso l' altoparlante. Inoltre, quando si utilizza questa tecnica, è necessario un generatore di software da un computer e un amplificatore di potenza (per fornire un segnale all' altoparlante). La procedura per misurare il fattore di qualità utilizzando tali apparecchiature viene eseguita come segue:
- l' altoparlante è sospeso in uno stato libero, ad esempio su una corda;
- raccogliere lo schema.
Prima di assemblare il circuito, viene costruito un grafico in cui la tensione in millivolt (100, 200, 300) viene tracciata lungo l'asse y. Allo stesso tempo, la frequenza è indicata su x (10, 20, 30 … 140, ecc.). Successivamente, assemblano un circuito in cui il segnale dell'amplificatore viene inviato al resistore, quindi va all' altoparlante.
Passo successivo:
- includere un millivoltmetro nel circuito ai punti a e c e impostare la tensione su 10-20 V ad una frequenza di 500-1000 hertz;
- collega un voltmetro ai punti in e c, regolando il generatore, trova la frequenza dove i valori di volt sono massimi (Fs);
- cambia la frequenza in relazione a Fs e trova i punti in cui le letture del voltmetro sono molto inferiori a Fs e costanti (Um).
Misurando la tensione a una certa frequenza dell' altoparlante, costruisci il grafico corrispondente. Il passo successivo è trovare il valore medio tra la tensione minima e la massima. In questo caso viene utilizzata la formula U1/2=√UmaxUmin. Il valore risultante sotto forma di linea orizzontale viene trasferito al grafico e vengono trovati i punti di intersezione con le linee del rapporto F1 e F2 (con i corrispondenti indicatori di frequenza).
Successivamente, trova il fattore di qualità acustica con la formula Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, dove Fs è il valore della frequenza alle letture massime del millivoltmetro. Quindi puoi trovare il fattore di qualità elettrica:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Dopodiché, viene calcolato il fattore di qualità totale dell' altoparlante:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Il passo successivo è costruire un grafico per il secondo oratore e fare gli stessi calcoli.
Quali altri parametri possono essere misurati
Che cos'è - il fattore di qualità degli altoparlanti, abbiamo scoperto. Questo indicatore è solitamente determinato quando si sceglie il design più adatto, progettando sistemi acustici. Tuttavia, affinché gli altoparlanti possano successivamente trasmettere la massima qualità del suono, i calcoli in questo caso devono essere effettuati in base ad altri indicatori.
Quando si sceglie un progetto acustico, vengono sempre presi in considerazione i cosiddetti parametri Thiel-Small. Una di queste caratteristiche è proprio il fattore qualità, denotato, come abbiamo scoperto, Qts. Inoltre, quando si sceglie il design acustico, indicatori del veicolo come:
- frequenza di risonanza Fs;
- Elasticità della sospensione dell' altoparlante Vas.
Oltre alle tre caratteristiche principali, nel calcolo della progettazione dei sistemi acustici, gli specialisti possono utilizzare parametri quali:
- area e diametro del diffusore;
- induttanza;
- sensibilità;
- impedenza;
- potenza di picco;
- massa del sistema mobile;
- potenza del motore;
- resistenza meccanica;
- durezza relativa, ecc.
Si ritiene che la maggior parte deiqueste caratteristiche possono essere facilmente misurate a casa con strumenti di misura non particolarmente sofisticati.
Frequenza di risonanza
L' altoparlante, come abbiamo scoperto, è un sistema oscillatorio. Essendo abbandonato a se stesso, il suo diffusore oscilla con una certa frequenza quando esposto ad esso. Cioè, si comporta più o meno allo stesso modo di una corda dopo un pizzico o, ad esempio, di una campana dopo un colpo.
Si ritiene che la frequenza di risonanza possa essere:
- per le testine subwoofer non installate nel cabinet - 20-50 Hz;
- Altoparlanti Mitbass - 50-120Hz;
- tweeter - 1000-2000 Hz;
- midrange diffusore - 100-200 Hz;
- cupola - 400-800 Hz.
Puoi misurare la frequenza di risonanza di un altoparlante, ad esempio, pilotando un segnale del generatore di suoni attraverso di esso (collegando un resistore in serie con esso) o con qualsiasi altro metodo simile. Questo indicatore è determinato dall'impedenza di picco del dispositivo.
Punteggio vas
Questo parametro per gli altoparlanti può essere misurato con due metodi:
- massa aggiuntiva;
- volume aggiuntivo.
Nel primo caso, le misurazioni vengono effettuate utilizzando dei pesi (10 grammi per pollice di diametro del diffusore). Possono essere, ad esempio, pesi di bilance da farmacia o vecchie monete, la cui denominazione corrisponde al loro peso. Il diffusore viene caricato con tali oggetti e la sua frequenza viene misurata. Ulteriorefai i calcoli necessari usando le formule.
Quando si utilizza il metodo del volume aggiuntivo, l'emettitore di suoni è fissato ermeticamente in una speciale scatola di misurazione con un magnete all'esterno. Successivamente, viene misurata la frequenza di risonanza e vengono calcolati i fattori di qualità elettrica e meccanica dell' altoparlante, nonché il totale. Quindi, tenendo conto dei dati ottenuti, la formula determina Vas.
Si ritiene che il più piccolo Vas, ceteris paribus, il design più compatto possa essere utilizzato per l' altoparlante. Solitamente piccoli valori di questo parametro alla stessa frequenza di risonanza sono il risultato di una combinazione di un sistema in movimento pesante e una sospensione rigida.
Metodi per misurare parametri aggiuntivi
Come già accennato, oltre alle tre caratteristiche principali del veicolo, nella progettazione di sistemi acustici possono essere utilizzati altri indicatori. Ad esempio, la resistenza dell'avvolgimento di testa alla corrente continua Re viene misurata a una frequenza prossima a 0 Hz o semplicemente utilizzando un ohmmetro.
L'area del diffusore Sd o, come viene anche chiamata la superficie radiante effettiva, coincide con quella costruttiva alle basse frequenze. Questo parametro si trova usando la semplice formula Sd=nR2. In questo caso, viene presa come raggio la metà della distanza dal centro della sospensione in gomma lungo la larghezza da un lato al centro dell'opposto. Ciò è dovuto principalmente al fatto che metà della larghezza della sospensione è anche una superficie radiante.
Cosa devi sapere
Misurare correttamente i parametri del veicolo, compreso il fattore di qualità, quando si progettano i sistemi acustici è molto importante. Evitareerrori grandi, l' altoparlante deve essere "allungato" prima di effettuare le misurazioni. Il fatto è che per dispositivi di questo tipo nuovi o inutilizzati da tempo, i parametri del veicolo possono differire significativamente dagli indicatori utilizzati prima dell'inizio del calcolo dell'attrezzatura.
Puoi "impastare" gli altoparlanti prima delle misurazioni, ad esempio con segnali sinusoidali, solo musica, rumore bianco e rosa, dischi di prova. Allo stesso tempo, la procedura per tale preparazione del dispositivo dovrebbe, secondo gli esperti, per almeno un giorno.
Tipi di design acustico
I tipi più popolari di casse per altoparlanti al momento sono le casse chiuse e i bass reflex. Il primo tipo di design è considerato il più semplice. Strutturalmente, una scatola chiusa è una scatola di 6 pareti. I vantaggi di un tale design sono, prima di tutto, compattezza, facilità di montaggio, buone caratteristiche impulsive, bassi veloci e chiari. Lo svantaggio delle scatole chiuse è considerato un basso livello di efficienza. Questo design non è adatto per creare un'elevata pressione sonora. Le scatole chiuse vengono solitamente utilizzate per ascoltare musica jazz, rock e da club.
Gli inverter di fase sono un tipo di progettazione piuttosto complesso. Di solito sono fatti di plastica. Allo stesso tempo, gli inverter di fase hanno un'elevata efficienza e consentono anche un rapido raffreddamento dell' altoparlante. Inoltre, questo design può essere facilmente riconfigurato se necessario.
A volte un openprogettazione acustica. In questo caso, la parete posteriore della superficie fonoassorbente del diffusore non è separata dalla parte anteriore. Molto spesso, una scatola aperta è una scatola che non ha una parete posteriore (o ha molti buchi).
Il design del corno per le teste viene spesso utilizzato in combinazione con altri tipi. Tuttavia, in alcuni casi, tali disegni possono essere originali al 100%. Tali sistemi vengono utilizzati, ad esempio, per altoparlanti a basso Q. Il design acustico di questo tipo ha molti vantaggi. Il suo principale vantaggio è l' alto volume. Allo stesso tempo, gli svantaggi di questo progetto includono l'impossibilità di ottenere una risposta in frequenza uniforme, un basso volume del suono, ecc.
Qualità e design degli altoparlanti
Si ritiene che le testine con Fs / Qts>50 debbano essere utilizzate in contenitori chiusi, Fs / Qts>85 - con inverter di fase, Fs / Qts>105 - con risonatori passa-banda, Fs / Qts>30 - con schermi e scatole aperte.
Puoi scegliere il design acustico per gli altoparlanti, come già accennato, e semplicemente in base al loro fattore di qualità. Ad esempio, le teste con Qts> 1, 2 sono più spesso utilizzate per scatole aperte. Il fattore di qualità ottimale per loro è 2, 4. Gli altoparlanti con Qts<0, 8-1, 0 sono progettati per scatole chiuse. In questo caso, l'indicatore ottimale, come abbiamo scoperto in precedenza, è 0,5-0,6.
Il fattore di qualità degli altoparlanti per un inverter di fase dovrebbe essere: Qts<0, 6. L'optimum in questo caso sarà 0,4. I dispositivi con Qts<0.4 sono adatti perbocchini.
Come modificare, ridurre o aumentare il fattore di qualità
A volte, affinché le apparecchiature di trasmissione del suono funzionino meglio, questo parametro deve essere aumentato o diminuito. Abbastanza spesso, i maestri, ad esempio, sono interessati a come ridurre il fattore di qualità di un oratore. Questo compito può essere effettivamente molto difficile. Per ridurre il fattore di qualità dell' altoparlante, di solito è necessario modificare radicalmente il suo motore. E questa, ovviamente, è una procedura piuttosto complicata e nella maggior parte dei casi non molto giustificata.
Alcuni esperti notano il fatto che puoi ridurre il fattore di qualità degli altoparlanti incollando un magnete. Tuttavia, in questo caso, il suo indicatore cambierà di non più del 5-10%. Inoltre, questo metodo è adatto solo quando il magnete dell' altoparlante è molto debole.
Inoltre, la risposta alla domanda su come abbassare il fattore di qualità dell' altoparlante, potrebbero esserci altre tecnologie. Ad esempio, questo può essere fatto:
- usando i risonatori;
- impregnazione del diffusore;
- settori di taglio, ad esempio, secondo il metodo Ephrussi.
La risposta alla domanda su come aumentare il fattore di qualità dell' altoparlante è abbastanza semplice. Per fare ciò, come abbiamo già scoperto sopra, di solito basta aumentare la massa del movimento del dispositivo.
