Рупор для акустической системы

Рупорные акустические системы

11 Мая 2015 Автор: Павел

Один из способов повышения отдачи состоит в использовании рупоров. Вспомните старинные граммофоны: благодаря рупору малые колебания иглы, связанной с мембраной, создавали весьма громкий звук. В патефонах часть рупора свернута и «спрятана» внутрь корпуса.

Открытая крышка служит отражателем звука. Рупорные громкоговорители используют для озвучивания открытых площадей. Профессиональный рупорный громкоговоритель может иметь КПД до 25-35%.

Радиолюбителям хороший рупорный громкоговоритель вряд ли доступен, но кое-что можно сделать и из обычных головок.

Обратите внимание

Из имеющихся у автора хорошие результаты показала малогабаритная АС промышленного изготовления в узком и глубоком пластмассовом корпусе с одной головкой 1ГД-40. Ее отдачу, довольно большую и без дополнительных мер, удалось заметно увеличить складным рупором (рис. 3.

4), изготовленным из картонных папок для бумаг. Излучение задней части диффузора головки, выходя из открытой задней части АС, отражается от средней части рупорной акустической системы и направляется его расширяющимися боковыми стенками к слушателю.

Сверху и снизу система также закрыта картонными крышками.

Другую складную рупорную акустическую систему легко изготовить из старого «дипломата», имеющего жесткие фибровые стенки (мягкие поглощают звук). Конструкция (вид сбоку) ясна из рис. 3.5.

Две эллиптические головки 1 (например, 1ГД-40) укрепляются в одну линию на узкой отражательной доске 2, расположенной в передней части чемодана. Рупорная система образован дном и слегка изогнутой пластиковой панелью 3. Щели, образующиеся у боковых стенок, надо закрыть.

Выходя из широкого прямоугольного отверстия, звук отражается открытой крышкой чемодана 4, направляясь к слушателю, и складываясь со звуком, излучаемым передней стороной диффузоров. Для лучшего отражения вблизи петель устанавливаются «акустические зеркала» 5 из пластика.

В «дипломате» остается достаточно места и для размещения выходного трансформатора, приемника и других полезных вещей.

Широкогорлый фазоинвертор иногда изготавливают в виде «подковы», о которой рассказывалось выше, или «лабиринта». Обе конструкции показаны на рис. 3.6, причем вид спереди (по А) у них практически одинаков – сверху отверстие для головки, снизу – выходное отверстие рупора.

Боковые стенки можно сделать вертикальными, но лучше – расширяющимися в сторону отверстия рупора. Размеров не приводим, поскольку они некритичны. При длине пути звуковой волны внутри «подковы» или «лабиринта» порядка метра следует ожидать воспроизведения нижних частот до 70-100 Гц.

Важно

Разумеется, эти АС можно располагать и горизонтально, совместив их, например, с книжной полкой.

О согласующих трансформаторах уже упоминалось в предыдущем разделе. Где его устанавливать, в приемнике или в АС? Ответ однозначен – только в акустической системе, иначе потери в соединительных проводах могут заметно понизить КПД.

Например, при сопротивлении проводов от приемника к четырехомной АС всего 1 Ом КПД будет 80%. Повысив входное сопротивление АС до 4-10 кОм трансформатором, получаем КПД 100% и возможность использовать тонкие провода.

А вот блокировочный конденсатор надо устанавливать в приемнике, поскольку он замыкает высокочастотные токи детектора. Если уж размеры АС все равно велики, лучше использовать «солидные» трансформаторы – у них меньше потери. Хорошо подходят ТВК и ТВЗ от старых телевизоров.

Их ориентировочные данные: сечение сердечника 2,5-3 см2, первичная обмотка – 3000 витков ПЭЛ 0,15, вторичная – 100 витков ПЭЛ 0,7. Можно также использовать «силовички» – сетевые трансформаторы блоков питания с коэффициентом трансформации 220/6-12.

Источник:

Источник: https://baseacoustica.ru/akustika/43-rupornye-sistemy/214-rupornye-akusticheskie-sistemy.html

Рупор для акустической системы

Евгений Карпов, Александр Найденко 

В статье представлена технология изготовления рупора, позволяющая получить достаточно высокую точность его геометрических размеров, и пригодная для реализации в домашних условиях.

Эта статья посвящена исключительно технологическим вопросам изготовления круглого рупора, в ней вы не найдете ни методики расчета рупоров, ни конкретных размеров, ни расхваливания получившегося рупора, а только как ее сделать дома, на коленках, с достаточной точностью и минимальными материальными затратами. Предполагается, что вы имеете набор координат, задающий ее геометрию.

Сомнения

Итак, мы решили сделать среднечастотное звено будущей акустической системы в виде рупора. После выбора динамической головки, расчета рупора и получения всех необходимых чертежей в Автокаде, мы уставились на эти чертежи и крепко задумались. Как же изготовить такую большую деталь (диаметр более полуметра), имеющую достаточно сложную форму.

Вариант изготовления рупора из сегментов был отброшен сразу. Вызывала большое сомнение возможность обеспечить приемлемую точность геометрических размеров при использовании толстого материала (МДФ или фанеры), а делать рупор из 3-х миллиметровой фанеры не было особого смысла. Да и хотелось все-таки сделать его круглым.

Совет

Дальше пошли полуфантастические предложения наподобие вытачивания рупора из цельной заготовки или изготовления прессформы для литья под давлением. После зондирования вопросов о наличии соответствующего оборудования и стоимости работ мы от этих идей быстренько отказались.

Получалось, что или затраты на изготовление нескольких экспериментальных образцов были неприемлемо велики, или возникали большие технологические трудности, или не было подходящего оборудования.

Спустившись с небес на землю и слегка поспорив (наше любимое времяпрепровождение), мы сошлись во мнении, что наиболее подходящим вариантом изготовления нескольких образцов – будет выклейка рупора.

Так как жесткие требования по соблюдению геометрии и качеству поверхности предъявляются к внутренней поверхности рупора, а к наружной поверхности особых требований нет, то приняли способ выклейки на модели.

Теперь следовало решить вопрос, из чего клеить.

Рассматривалось три варианта (в принципе, все три пригодны), клееный рупор из бумаги или бумаги и ткани с использованием клея ПВА, выклеивание из стеклоткани на полиэфирной смоле и формование из папье-маше, приготовленного на ПВА. Нам показался наиболее технологичным именно третий вариант, очень привлекала и ничтожная стоимость исходных материалов.

Для оценки свойств материала был проведен эксперимент, в качестве модели использовался полиэтиленовый рассекатель от большой лейки по форме очень напоминающий будущий рупор. После полного высыхания наформованной массы мы сняли готовую детальку с импровизированной модели и пристально ее изучили.

Читайте также:  Jbl 4312

Результаты были очень обнадеживающими, внутренняя поверхность рупора была практически без изъянов и точно повторяла форму рассекателя, высохшее папье-маше по фактуре напоминало ДВП (но более рыхлое), было весьма прочным, легким и “глухим”.

Это окончательно подвигло нас на изготовление полноразмерного рупора из папьемаше.

Проект

Обратите внимание

Как мы себе представляли конструкцию рупора и крепление к нему динамической головки, показано на рисунке 1. Предполагалось, что динамическая головка крепится к фанерному фланцу, приформованному к горлу рупора и фактически являющимся его продолжением. Внутренняя поверхность фланца соответствовала профилю горла рупора.

Для обеспечения достаточной механической прочности крепления фланца и армирования самого рупора во фланец должны вкручиваться восемь резьбовых шпилек диаметром 4 мм и длиной 200.250 мм, которые заформовываются в тело рупора (как показала практика, выдернуть шпильку без разрушения рупора – невозможно).

Толщина фланца выбрана достаточно большой – порядка 20мм, с расчетом на то, чтобы на его внешнюю поверхность можно было бы надеть и закрепить заднюю камеру. Попутно фланец используется как элемент, за который можно стянуть готовый рупор с модели. Чертеж фланца показан на рисунке 2.

Так как рупор – тело вращения, то используя некоторое подобие гончарного круга и точный шаблон, можно обеспечить высокую точность изготовления модели из пластичного материала. Вполне достижима погрешность, не превышающая долей миллиметра. Исходя из этих соображений, был спроектирован наш вариант приспособления для изготовления модели (Рис. 3).

Он состоит из центральной стойки (использовали отрезок толстой трубы), на которую снизу надеты два фланца, а сверху вставлена пробка с вкрученной металлической осью.

Верхний фланец предназначен для крепления диска, на котором будет формоваться модель, и он же обеспечивает его перпендикулярность к стойке, а нижний – для крепления всей конструкции к верстаку (в итоге, использовали кусок толстой широкой доски). Фланцы просто лежат друг на друге.

Диск и основание крепятся к фланцам шурупами через просверленные в них отверстия. На нижний (неподвижный) фланец и верхнюю ось надеты две втулки по скользящей посадке, к которым приварены поводки для крепления шаблона.

Конструкция получилась довольно удобной для работы, так как вокруг оси независимо могут вращаться и шаблон, и диск, но несколько сложноватой. Вы можете придумать и более простую конструкцию, например, с неподвижным шаблоном, но в любом случае необходимо выполнить два основных требования, обеспечивающих точность изготовления модели.

Во-первых, стойка (ось вращения) должна быть перпендикулярна диску, на котором формуется модель. И конечно, поводки, крепящие шаблон, должны иметь достаточную жесткость.

Важно

Во-вторых, следует стремиться обеспечить минимальные люфты во вращающихся деталях. Шаблон можно изготовить из любого тонкого (0.8.1.5 мм) и жесткого материала – дюралюминия, стали, стеклотекстолита.

Фактически, обращение к внешней помощи требуется только при изготовлении фанерного фланца и приспособления для формования модели (требуется токарная обработка). Если это вызывает непреодолимые сложности, то в принципе, можно обойтись и собственными силами.

Фланец можно выпилить лобзиком, а для формования модели использовать конструкцию с неподвижным шаблоном. В этом случае шаблон и центральная стойка жестко и перпендикулярно крепятся к нижнему основанию, а диск надет на стойку и лежит прямо на основании (для облегчения вращения диска целесообразно проложить между ними прокладку из тонкой и скользкой пластмассы).

Ценные указания

Несмотря на полушутливое название этого раздела, в нем есть доля истины.

Так как в дальнейшем основные работы по изготовлению рупора будут связаны со шпатлеванием, ошкуриванием и покраской, то чтобы многократно не повторяться, мы позволим себе дать несколько советов по выполнению этих работ и выбору материалов.

Профессиональные маляры могут этот раздел сразу пропустить, но для тех, кто знаком с малярными делами исключительно по покраске окон и дверей, он может быть полезен.

Во-первых, следует использовать только качественные материалы известных марок. Это необходимо для их правильного применения и проверки на предмет совместимости (например, на некоторые марки шпатлевок плохо ложатся синтетические эмали). В общем, идя в магазин покупать материалы – смотрите, что написано в инструкциях по применению.

При выполнении грубых работ мы, в основном, использовали гипс и водорастворимые шпатлевки на основе гипсового вяжущего (наилучшей, можно считать шпатлевку для гипсокартонных плит с торговым названием – «Изогипс»). Для более тонких операций использовались также водорастворимые акриловые шпатлевки – стартовая и финишная.

Эти шпатлевки практически не имеют запаха, отлично шлифуются всухую, имеют достаточно твердую поверхность и допускают нанесение практически любых красок.

Из лакокрасочных материалов использовались: натуральная подсолнечная олифа, глифталевый или пентафталевый лак с любым номером, начинающимся на 1 (признак устойчивости к атмосферным воздействиям) и пентафталевая эмаль типа ПФ115 для выполнения промежуточных операций окраски.

Для финишной окраски желательно использовать высококачественную импортную масляно-фталевую синтетическую эмаль холодной сушки, обладающей свойством самовыравнивания, и наносить ее распылением. Удовлетворительные результаты также можно получить, используя для финишной окраски декоративные алкидные эмали в аэрозольной упаковке.

Читайте также:  25 ас-102 «вега»

Во-вторых, каждая следующая операция по обработке заготовок выполняется только после полного высыхания нанесенных ранее покрытий.

В-третьих, при выполнении шпатлевки никогда не пытайтесь исправить замеченные дефекты на только что прошпаклеванной поверхности, дайте шпатлевке высохнуть, ошкурьте поверхность, и тогда исправляйте.

В противном случае, подсохшая шпатлевка потянется за шпателем, и вы получите лунную поверхность вместо нескольких небольших дефектов, усилий на ее ошкуривание уйдет раз в десять больше. При шпатлевании придерживайтесь принципа – лучше десять впадин, чем один бугор.

Совет

Вы потратите гораздо больше времени на сведения со света этого бугра, чем на повторное шпатлевание.

В-четвертых, каждая следующая операция по доводке поверхности до желаемого качества начинается с ошкуривания, это правило относится и к многослойным лакокрасочным покрытиям (в том числе и на финишных этапах покраски).

Для ошкуривания удобно использовать сетчатую шкурку, для грубой обработки применяются шкурки с зернистостью 60.200, для финишной обработки используется шкурка с зернистостью 400.500.

Запаситесь достаточным количеством шкурки, за время работы над рупорами вы с ней сроднитесь.

В-пятых, после ошкуривания и перед началом нанесения следующего слоя покрытия деталь следует тщательно обеспылить.

В-шестых, после завершения очередного этапа работы тщательно отмойте инструмент.

Прекрасно смываемые водой сырые шпатлевки ни в какую не хотят удаляться после высыхания, ну о кистях и нечего говорить – не отмытую кисть придется просто выбросить.

В заключение этого раздела хотим мы также вам заметить, что итог вашей работы по изготовлению рупора на 99% зависит от вашей аккуратности и терпения.

Источник: http://www.radionic.ru/node/2557

Рупорные Акустические системы

Применение рупора, нагружающего подвижную систему головки громкоговорителя, очень сильно (в десяток раз) улучшает коэффициент полезного действия последней и, таким образом, дает возможность получить достаточную величину звукового давления и, следовательно, громкость при сравнительно небольшой мощности усилителя.

Формой рупора, обеспечивающей наилучшее воспроизведение низких частот, является так называемая экспоненциальная.
Однако для хорошего воспроизведения низких частот нужно иметь достаточное выходное отверстие рупора – устья. Его диаметр должен быть не менее гр/.

Отсюда для нижней граничной частоты 100 Гц, для которой длина волны составляет , диаметр устья должен составлять около . Для более низких граничных частот размеры устья рупора будут еще больше.

Насколько спорным является применение рупорного оформления для воспроизведения низких частот, настолько же оправданным является его использование в громкоговорителях, служащих для воспроизведения средних и высоких частот, что имеет место в многочисленных конструкциях некоторых зарубежных фирм.

Особенно хорошие результаты дает применение рупоров с сильно демпфированными стенками. Демпфирование производится, например, незасыхающим компаундом, заливаемым между двойными стенками рупора, изготовляемыми в этом случае из листового тонкого материала.

Широкая и линейная (АЧХ) акустических систем – важный аспект конструкции громкоговорителя.

Если динамики акустических систем имеют большие пики и падения в кривой (АЧХ), то некоторые частоты воспроизведённые громкоговорителями будут звучать громче, чем другие.

Это субъективно воспринимается, как нарушение тонального баланса звучания деревянных духовых и струнных инструментов, кажущиеся резонансы или выкрики женского вокала, произвольное перемещение (метание) звуковых образов между акустическими системами.

Обратите внимание

Низкие фазовые, интермодуляционные, гармонические искажения столь же важны, как и линейность ширины полосы.

Искажения динамиков имеют разные гармонические ряды, что очень существенно влияет на их звучание (окрашивание), что свидетельствует о несовершенстве самых современных громкоговорителей.

В акустических системах фазовые искажения порождаются как свойствами их корпуса, а в многополосных системах еще и свойствами разделительных фильтров.

Низко чувствительные акустические системы при малой громкости имеют значительные провалы в АЧХ, что приводит к сужению их динамического диапазона. Сужение динамического диапазона воспринимается на слух, как потеря высокочастотных и низкочастотных составляющих, и повышенная громкость восприятия среднечастотных составляющих.

Этой физической особенностью обладают наши органы слуха, лучше слышать в среднечастотном диапазоне. Низко чувствительная акустическая система при малых мощностях (и при больших мощностях, где в мощном сигнале присутствуют слабые сигналы), просто физически не в состоянии донести до слушателя высокочастотный спектр звукового сигнала.

ВЧ составляющие, излучаемые маленькой диафрагмой ВЧ динамика с маленькой амплитудой, просто физически затухают в воздушном столбе между акустикой и слушателем. То же относится и к низкочастотному диапазону, особенно к НЧ динамикам компрессионного типа с малым диаметром диффузора.

При маленьких уровнях громкости, уже нельзя пренебрегать упругостью воздуха находящегося между акустическими системами и слушателем. В таких случаях для корректировки АЧХ низко чувствительной акустической системы приходится применять разнообразные темброблоки, АЧХ корректоры, тон компенсаторы и т.д., что существенно ухудшает общее звуковоспроизведение.

Но существует другой радикальный метод существенного улучшения звуковоспроизведения, как при маленьких, так и при больших подводимых мощностях, позволяющий иметь широкий динамический диапазон.

Важно

Это повышение общего КПД акустических систем, в том числе и использования рупоров (горнов), позволяющие согласовать звуковое давление диафрагмы громкоговорителей с внешней воздушной средой. Рупорное оформление уменьшает нелинейные искажения динамика, выравнивает неравномерности его АЧХ. Акустические системы с высоким КПД прекрасно подходят для маломощных ламповых усилителей.

Источник: http://audioakustika.ru/node/1275

Громкоговорители и акустические системы

Категория: Бытовые товары

Громкоговорители — это устройства для преобразования электрических колебаний в звуковые, акустические колебания воздушной среды. Громкоговорители являются последними звеньями звукопроизводящего тракта (или линии связи), их свойства оказывают решающее влияние на качество его работы.

Читайте также:  Дополнение к идеальному звучанию

Громкоговоритель — устройство для эффективного излучения звука в окружающее пространство в воздушной среде, содержащее одну или несколько головок громкоговорителя, акустическое оформление, необходимые электрические устройства (фильтры, трансформаторы, регуляторы и т. п.).

Головкой громкоговорителя называется пассивный электроакустический преобразователь, предназначенный для преобразования сигналов звуковой частоты из электрической формы в акустическую.

Пассивный громкоговоритель — это громкоговоритель, не увеличивающий энергию электрического сигнала, поступающего на вход головки, а активный — имеет усилитель и поэтому увеличивает энергию сигнала.

Наглядно устройство головки громкоговорителя представлено на рис…

Головки могут различаться по конструкции и принципу действия. В аудио- и видеотехнике наибольшее распространение получили электродинамические головки прямого излучения (диффу-зорные).

Принцип работы головки основан на явлении перемещения проводника с током, помещенного в магнитном поле. При протекании тока по звуковой катушке 6, находящейся в магнитном поле, катушка перемещается и увлекает за собой скрепленный с ней диффузор 1. В результате колебания диффузора создается звук.

Преобразование электрического сигнала в звуковой сопровождается появлением искажений: частотных (линейных) и нелинейных.

Частотные (линейные) искажения возникают из-за неодинаковой эффективности воспроизведения различных частот. Так, излучение низких частот возрастает при увеличении размеров диффузора, повышений гибкости подвижной системы.

Совет

Такая головка хорошо излучает низкие частоты, но плохо — высокие частоты звукового давления, так как массивный диффузор не успевает реагировать на быстрые колебания звуковой катушки.

Для эффективного излучения высоких частот необходимы малые размеры и масса подвижной системы.

Отсюда становится понятным, что для качественного воспроизведения звукового диапазона необходимо применять отдельные головки для воспроизведения низких, средних и высоких частот.

Низкочастотные головки воспроизводят диапазон частот от 30—50 Гц до 1000—2000 Гц; среднечастотные — от 500— 1000 Гц до 3000—5000 Гц; высокочастотные — от 3000— 5000 Гц до 15 000—25 000 Гц.

В наиболее простых громкоговорителях используются широкополосные головки, воспроизводящие диапазон от 70— 100 Гц до 10 000—12 000 Гц.

Для улучшения воспроизведения высоких частот такие головки часто имеют дополнительный диффузор в виде небольшого конуса, вклеенного в основной диффузор.

Акустическое оформление громкоговорителя является необходимым условием для его нормальной работы и связано с необходимостью устранения взаимодействия противофазных звуковых волн, излучаемых передней и задней сторонами диффузора. Наиболее часто применяемой конструкцией является закрытая акустическая система и фазоинвертор, гораздо реже применяется открытая акустическая система

рис… Акустическое оформление громкоговорителей: а) закрытая система; б) открытая система; в) фазоинвертор

Обратите внимание

Наиболее эффективной конструкцией акустического оформления является фазоинвертор в), где полезно используется излучение задней стороны диффузора. Задняя волна, созданная задней стороной диффузора, излучается через отверстие в колонке.

Размеры колонки подобраны так, что на пути от задней поверхности диффузора до отверстия звуковая волна меняет фазу на противоположную. В результате звуковая волна, излучаемая отверстием, синфазна ее звуковой волне, излучаемой головкой, и, как следствие, интенсивность излучения низких частот увеличивается.

Эффективность работы фазоинвертора зависит от объема колонки (ящика) и площади отверстия.

Открытая акустическая система используется там, где главным требованием являются простота конструкции и низкая стоимость.

Акустическая система — это широкополосная звуковоспроизводящая система средней и большой мощности 10— 1000 Вт и более. Акустические системы могут быть встроенными и выносными.

Встроенная акустическая система — это система, в которой в качестве акустического оформления используется корпус РЭА.

Выносная акустическая система — это система, конструктивно не связанная с совместно используемой РЭА.

Акустическая система состоит из громкоговорителей, которые монтируются в звуковой колонке.

Основные функциональные показатели

(технические характеристики)

динамических головок, громкоговорителей

и акустических систем

Важно

Верность воспроизведения информации любой звукопро-изводящей аппаратуры зависит от качественных показателей электроакустических преобразователей.

Основными техническими характеристиками динамических головок, громкоговорителей и акустических систем являются:

♦  номинальная мощность;

♦ коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник);

♦  диапазон воспроизводимых частот;

♦  среднее звуковое давление;

♦  чувствительность.

Номинальная мощность (Вт) — электрическая мощность, при которой нелинейные искажения не превышают оговоренных значений. Эта мощность определяет среднюю громкость звучания.

Коэффициент нелинейных искажений (%) (коэффициент гармоник) определяет искажения звучания, характеризующиеся возникновением в воспроизводимом спектре звуковых частот составляющих гармоник, отсутствовавших в подводимом сигнале. Появление этих гармоник вызывает различные помехи (дребезг, хрипы и др.).

Искажения до 2% слушателем не ощущается, до 6% — практически незаметны, до 8% — становятся заметны.

Диапазон воспроизводимых частот (в Гц), показывает, какие электрические колебания могут быть преобразованы в звуковые. Он определяется частотной характеристикой по звуковому давлению — графическим изображением зависимости уровня звукового давления от частоты сигнала.

Это диапазон частот, в котором задаются электрические и электроакустические характеристики громкоговорителя.

Среднее звуковое давление (в Па), т.е. давление, создаваемое динамической головкой или громкоговорителем на расстоянии 1 м. От него зависит громкость звучания.

Совет

Давление 0,8—1 Па достаточно для озвучивания помещения площадью 75—100 м2; 0,5—0,6 Па — площади 25—30 м2; давление 0,3—0,4 Па обеспечивает звучание средней громкости в помещении небольшой площади; 0,1—-0,2 Па — тихое звучание, слышимое лишь на расстоянии 2—-3 м от громкоговорителя.

Чувствительность — это отношение звукового давления, создаваемого громкоговорителем на расстоянии 1 м в неограниченном пространстве, к корню квадратному из потребляемой мощности.

Чем выше чувствительность, тем громче звук при заданной мощности подводимого сигнала.

Источник: https://znaytovar.ru/new2223.html

Ссылка на основную публикацию