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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 위상 인버터의 이론과 실제. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
저자의 축복을 받아 여기에서 재생산된 이탈리아 음향학자의 기사는 원래 제목이 Teoria e pratica del condotto di accordo였습니다. 즉, 문자 그대로 번역하면 "위상 인버터의 이론과 실습"입니다. 이 제목은 공식적으로 기사의 내용과 일치한다고 생각합니다. 실제로 우리는 위상 인버터의 가장 단순한 이론적 모델과 연습이 준비하는 놀라움 사이의 관계에 대해 이야기하고 있습니다. 그러나 이것은 공식적으로나 표면적으로나 마찬가지입니다. 그러나 본질적으로이 기사에는 위상 인버터 서브 우퍼를 계산하고 제조 할 때 항상 편집 메일로 판단하여 발생하는 질문에 대한 답변이 포함되어 있습니다. 질문 XNUMX: "오랫동안 알려진 공식을 사용하여 위상 인버터를 계산하면 완성된 위상 인버터가 계산된 주파수를 갖게 됩니까?" 평생 동안 위상 인버터로 약 XNUMX마리의 개를 먹은 우리 이탈리아 동료는 "아니요, 작동하지 않을 것입니다. "라고 대답합니다. 그런 다음 그는 왜 그리고 가장 중요한 것은 작동하지 않는지 설명합니다. 질문 XNUMX: "터널을 계산했는데 길이가 너무 길어서 어디에도 안 맞아요. 어때요?" 그리고 여기서 서명자는 우리가 헤드 라인에 넣은 것이 바로 그의 작업의 이쪽 측면이라는 독창적 인 솔루션을 제공합니다. 따라서 새 제목의 핵심 단어는 새로운 러시아어 방식이 아니라 (그렇지 않으면 "짧게-위상 인버터"라고 썼을 것입니다) 문자 그대로 이해해야합니다. 기하학적으로. 이제 Matarazzo 씨가 발언권을 갖게 되었습니다. 위상 인버터: 요컨대!
그림 1. Helmholtz 공진기의 다이어그램. 모든 것이 나오는 것입니다.
그림 2. 위상 인버터의 고전적인 디자인. 이 경우 벽의 영향을 고려하지 않는 경우가 많습니다.
그림 3. 끝이 여유 공간에 있는 터널이 있는 위상 인버터. 여기에는 벽 효과가 없습니다.
그림 4. 터널을 완전히 꺼낼 수 있습니다. 여기서 다시 "가상 신장"이 발생합니다.
그림 5. 다른 플랜지를 만들어 터널의 양쪽 끝에서 "가상 확장"을 얻을 수 있습니다.
그림 6. 상자 벽에서 멀리 떨어진 슬롯 터널.
그림 7. 벽 근처에 위치한 슬롯 터널. 벽의 영향으로 인해 "음향" 길이는 기하학적 길이보다 큽니다.
그림 8. 잘린 원뿔 형태의 터널.
그림 9. 원추형 터널의 주요 치수.
그림 10. 원추형 터널의 슬롯 버전 치수.
그림 11. 지수 터널.
그림 12. 모래시계 모양의 터널.
그림 13. 모래시계 형태의 터널의 주요 치수.
그림 14. 모래시계의 슬롯 버전. 마법의 공식 저자의 이메일에서 가장 일반적인 소망 중 하나는 ACS 판독기가 자체적으로 위상 인버터를 계산할 수 있는 "마법의 공식"을 제공하는 것입니다. 이것은 원칙적으로 어렵지 않습니다. 위상 인버터는 "Helmholtz 공진기"라는 장치의 구현 중 하나입니다. 계산 공식은 그러한 공진기의 가장 일반적이고 접근 가능한 모델보다 훨씬 복잡하지 않습니다. 빈 코카콜라 병 (알루미늄 캔이 아닌 병만)은 185Hz의 주파수에 맞춰진 공명기입니다. 그러나 Helmholtz 공진기는 점차 구식이 되어가는 이 인기 있는 음료 포장보다 훨씬 오래되었습니다. 그러나 Helmholtz 공진기의 고전적인 구성은 병과 유사합니다(그림 1). 이러한 공진기가 작동하기 위해서는 체적 V와 단면적 S, 길이 L인 터널을 갖는 것이 중요합니다. 이를 알면 Helmholtz 공진기(또는 위상 인버터)의 튜닝 주파수는 같은 것) 이제 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.
여기서 Fb는 Hz 단위의 튜닝 주파수, s는 344m/s에 해당하는 소리의 속도, S는 평방 단위의 터널 면적입니다. m, L은 터널의 길이(m), V는 상자의 부피(입방 미터)입니다. 중. 이 공식은 저음 반사 설정이 설치될 스피커의 매개변수에 의존하지 않는다는 점에서 정말 마법과도 같습니다. 상자의 부피와 터널의 크기에 따라 튜닝 빈도가 결정됩니다. 모든 것이 끝난 것 같았습니다. 시작하자. 부피가 50리터인 상자가 있다고 가정합니다. 우리는 그것을 50Hz로 조정된 베이스 리플렉스 박스로 바꾸고 싶습니다. 터널의 직경은 8cm로 정했습니다. 방금 주어진 공식에 따르면 터널의 길이가 50cm일 때 12,05Hz의 동조 주파수가 얻어집니다. 그림에서와 같이. 2, 검증을 위해 실제로 발생하는 위상 인버터의 공진 주파수를 측정합니다. 놀랍게도 공식에 따르면 50Hz가 아니라 41Hz라는 것을 알 수 있습니다. 무엇이 잘못되었으며 어디에서 잘못되었습니까? 예, 아무데도 없습니다. 우리가 새로 구축한 위상 인버터는 그림 3과 같이 Helmholtz 공식으로 얻은 주파수에 가까운 주파수로 조정됩니다. 18. 이 경우는 다음 공식으로 설명되는 이상적인 모델에 가장 가깝습니다. 여기서 터널의 양쪽 끝은 "공중에 매달려" 장애물에서 상대적으로 멀리 떨어져 있습니다. 우리 디자인에서는 터널의 끝 중 하나가 상자의 벽과 맞물립니다. 터널에서 진동하는 공기의 경우 터널 끝의 "플랜지"의 영향으로 인해 가상 신장인 것처럼 보입니다. 위상 인버터는 터널의 길이가 실제로 12cm가 아니라 XNUMXcm인 것처럼 구성됩니다. 터널이 상자 외부에 완전히 배치되고 터널 끝 중 하나가 다시 벽과 정렬되면 동일한 일이 발생합니다(그림 4). 터널의 크기에 따라 터널의 "가상 신장"은 경험적으로 의존합니다. 하나의 컷이 상자의 벽(또는 다른 장애물)에서 충분히 멀리 떨어져 있고 다른 하나는 벽의 평면에 있는 원형 터널의 경우 이 신장은 대략 0,85D와 같습니다. 이제 모든 상수를 Helmholtz 공식으로 대체하고 "가상 연신율"에 대한 보정을 도입하고 모든 치수를 친숙한 단위로 표현하면 직경 D의 터널 길이에 대한 최종 공식이 됩니다. 볼륨 V는 주파수 Fb로 조정되며 다음과 같이 표시됩니다.
여기서 주파수는 헤르츠 단위이고 부피는 리터 단위이며 터널의 길이와 직경은 우리가 익숙한 밀리미터 단위입니다. 얻은 결과는 계산 단계에서 최종 값에 가까운 길이 값을 얻을 수 있고 필요한 튜닝 주파수 값을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 터널을 단축하기 위한 특정 예비를 열어주기 때문에 가치가 있습니다. 우리는 이미 거의 하나의 직경을 이겼습니다. 그림과 같이 양쪽 끝에 플랜지를 만들어 동일한 튜닝 주파수를 유지하면서 터널을 더 짧게 만들 수 있습니다. 5. 이제 모든 것이 고려된 것 같고 이 공식으로 무장한 우리는 전능한 것 같습니다. 여기서 우리는 어려움에 직면합니다. 첫 번째 어려움 첫 번째(그리고 주요) 어려움은 다음과 같습니다. 상대적으로 작은 상자를 상당히 낮은 주파수로 조정해야 하는 경우 큰 직경을 터널 길이 공식에 대입하면 큰 길이를 얻을 수 있습니다. 더 작은 직경으로 대체하려고 노력하면 모든 것이 잘됩니다. 큰 직경에는 큰 길이가 필요하고 작은 직경에는 작은 길이가 필요합니다. 그게 무슨 문제야? 그리고 여기에 무엇이 있습니다. 이동하면서 뒷면이 있는 스피커 콘은 위상 인버터 터널을 통해 실질적으로 압축할 수 없는 공기를 "밀어냅니다". 진동하는 공기의 부피가 일정하기 때문에 터널의 공기 속도는 디퓨저의 진동 속도보다 터널 단면적이 디퓨저 면적보다 몇 배 더 작기 때문에 몇 배 더 빠를 것입니다. 터널을 디퓨저보다 25배 작게 만들면 그 안의 유속이 빨라지고 초속 27~XNUMXm에 이르면 필연적으로 난기류와 제트기 소음이 나타난다. 음향 시스템의 위대한 연구원 R. Small은 터널의 최소 섹션이 스피커의 직경, 콘의 최대 스트로크 및 위상 인버터의 튜닝 주파수에 따라 다르다는 것을 보여주었습니다. Small은 터널의 최소 크기를 계산하기 위해 완전히 경험적이지만 작동하는 공식을 내놓았습니다.
Small은 그에게 친숙한 단위로 공식을 유도하여 스피커 직경 Ds, 최대 콘 트래블 Xmax 및 최소 터널 직경 Dmin을 인치로 표시했습니다. 위상 인버터의 튜닝 주파수는 평소와 같이 헤르츠 단위입니다. 이제 상황은 이전처럼 장밋빛으로 보이지 않습니다. 터널의 올바른 직경을 선택하면 엄청나게 길어지는 경우가 종종 있습니다. 직경을 줄이면 중간 출력에서도 터널이 "휘파람"할 가능성이 있습니다. 고유한 제트 소음 외에도 작은 직경의 터널은 소위 "장기 공진" 경향이 있으며, 그 주파수는 위상 인버터의 튜닝 주파수보다 훨씬 높고 높은 난류에 의해 터널에서 여기됩니다. 유속. 이러한 딜레마에 직면한 ACS 독자들은 일반적으로 편집자에게 전화를 걸어 솔루션을 요청합니다. 쉬움, 중간, 극한의 세 가지가 있습니다. 작은 문제에 대한 간단한 솔루션 터널의 예상 길이가 선체에 거의 맞고 동일한 설정 및 단면적에서 길이가 약간만 줄어들면 원형 터널 대신 슬롯형 터널을 사용하는 것이 좋습니다. 선체 전면 벽의 중간(그림 6 참조), 측면 벽 중 하나에 가깝습니다(그림 7 참조). 그런 다음 상자 내부에 위치한 터널 끝에서 옆에 있는 벽으로 인해 "가상 신장" 효과가 영향을 받습니다. 실험은 일정한 단면적과 튜닝 주파수로 그림 7에 표시된 터널이 있음을 보여줍니다. 15은 그림과 같은 구성보다 약 6% 짧습니다. XNUMX. 슬롯형 위상 인버터는 원칙적으로 원형 위상 인버터보다 장기 공진에 덜 취약하지만 자신을 더욱 보호하기 위해 터널 내부에 흡음 요소를 좁은 펠트 스트립 형태로 설치하는 것이 좋습니다. 길이의 XNUMX/XNUMX 영역에 있는 터널의 내부 표면. 이것은 간단한 해결책입니다. 충분하지 않으면 평균으로 가야합니다. 더 큰 문제를 위한 중간 솔루션 중간 복잡도 솔루션은 그림 8과 같이 원추형 터널을 사용하는 것입니다. XNUMX. 이러한 터널에 대한 나의 실험은 여기에서 제트 소음의 위험 없이 작은 공식에 따라 허용 가능한 최소값에 비해 입구의 단면적을 줄이는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다. 또한 원추형 터널은 원통형 터널보다 기관 공명에 훨씬 덜 취약합니다. 1995년에 나는 원추형 터널을 계산하는 프로그램을 작성했습니다. 원추형 터널을 일련의 원통형 터널로 대체하고 연속적인 근사를 통해 일정한 단면 터널을 대체하는 데 필요한 길이를 계산합니다. 이 프로그램은 모두를 위해 만들어졌으며 ACS 소프트웨어 섹션의 ACS 잡지 웹사이트 audiocarstereo.it/에서 다운로드할 수 있습니다. DOS에서 실행되는 작은 프로그램으로 직접 다운로드하여 계산할 수 있습니다. 그리고 다르게 할 수 있습니다. 이 기사의 러시아어 판을 준비할 때 CONICO 프로그램을 사용한 계산 결과는 완성된 버전을 가져올 수 있는 표에 요약되어 있습니다. 테이블은 직경 80mm의 터널용으로 작성되었습니다. 이 직경 값은 콘 직경이 250mm인 대부분의 서브우퍼에 적합합니다. 공식을 사용하여 필요한 터널 길이를 계산한 후 첫 번째 열에서 이 값을 찾습니다. 예를 들어, 계산에 따르면 예를 들어 부피가 400리터인 상자를 30Hz의 주파수로 조정하려면 33mm 길이의 터널이 필요하다는 것이 밝혀졌습니다. 프로젝트는 사소한 것이 아니며 그러한 상자 안에 그러한 터널을 배치하는 것은 쉽지 않을 것입니다. 이제 다음 세 열을 살펴보십시오. 프로그램에 의해 계산된 동등한 원추형 터널의 치수를 보여주며 길이는 더 이상 400mm가 아니라 250mm입니다. 또 다른 문제입니다. 표의 치수가 의미하는 바는 그림에 나와 있습니다. 9.
표 2는 직경 100mm의 초기 터널에 대해 작성되었습니다. 이것은 300mm 드라이버가 있는 대부분의 서브우퍼에 맞습니다. 프로그램을 직접 사용하기로 결정한 경우 다음을 기억하십시오. 모선 a의 경사각이 2도에서 4도까지 잘린 원뿔 모양의 터널이 만들어집니다. 6~8도 이상의 이 각도는 권장하지 않으며, 이 경우 터널의 입구(좁은) 끝에서 난기류 및 제트 소음이 발생할 수 있습니다. 그러나 작은 테이퍼에도 불구하고 터널 길이의 감소는 상당히 중요합니다. 원뿔대 형태의 터널은 단면이 원형일 필요가 없습니다. 일반 원통형과 마찬가지로 슬롯 형태로 만드는 것이 더 편리한 경우가 있습니다. 일반적으로 평평한 부품으로 조립되기 때문에 더 편리합니다. 원추형 터널의 슬롯형 버전의 치수는 표의 다음 열에 나와 있으며 이러한 치수의 의미는 그림에 나와 있습니다. 10. 기존 터널을 원추형 터널로 교체하면 많은 문제를 해결할 수 있습니다. 그러나 전부는 아닙니다. 때때로 터널의 길이가 너무 커서 30~35%만 줄여도 충분하지 않은 경우가 있습니다. 이런 어려운 경우에... ...큰 문제에 대한 극단적인 솔루션 극단적인 해결책은 그림 11과 같이 지수 윤곽이 있는 터널을 사용하는 것입니다. 12. 이러한 터널의 경우 먼저 단면적이 점차 감소한 다음 부드럽게 최대로 증가합니다. 주어진 튜닝 주파수에 대한 소형화, 제트 소음 및 장기 공진에 대한 저항의 관점에서 지수 터널은 동등하지 않습니다. 그러나 원추형 터널의 경우와 동일한 원리에 따라 윤곽을 계산하더라도 제조 복잡성 측면에서 동등하지 않습니다. 실제로 기하급수적 터널을 계속 활용할 수 있도록 "모래시계"라고 부르는 터널을 수정했습니다(그림 XNUMX). 모래시계 터널은 원통형 단면과 두 개의 원추형 단면으로 구성되어 있어 외관상 고대 시간 측정 도구와 유사합니다. 이 형상을 통해 원래의 일정한 단면에 비해 터널을 최소 XNUMX배 또는 그 이상 단축할 수 있습니다. 모래 시계를 계산하기 위해 프로그램도 작성했습니다. ACS 웹 사이트에서 찾을 수 있습니다. 그리고 원추형 터널과 마찬가지로 미리 만들어진 계산 옵션이 있는 표가 있습니다.
표 3과 4의 치수가 의미하는 바는 그림에서 명확해집니다. 13. D와 d는 각각 원통형 단면의 직경과 원추형 단면의 최대 직경이며, L1과 L2는 단면의 길이입니다. Lmax는 모래시계 터널의 전체 길이로, 비교를 위해 얼마만큼 짧게 만들었는지, 일반적으로는 L1 + 2L2입니다. 기술적으로 단면이 원형인 모래시계를 만드는 것이 항상 쉽고 편리한 것은 아닙니다. 따라서 여기서는 프로파일 슬롯 형태로도 만들 수 있으며 그림 14과 같이 나타납니다. 80. 직경이 50mm인 터널을 교체하려면 슬롯 높이를 100mm로 선택하고 60mm 원통형 터널을 교체하려면 1mm로 선택하는 것이 좋습니다. 그런 다음 일정한 섹션 Wmin의 섹션 너비와 터널 Wmax 입구 및 출구의 최대 너비는 표와 동일합니다 (섹션 L2 및 LXNUMX의 길이-원형 섹션의 경우와 같이) , 여기서는 아무 것도 변경되지 않습니다). 필요에 따라 단면적(h.Wmin, h.Wmax)의 값이 변하지 않도록 Wmin과 Wmax를 동시에 조정하여 슬롯 터널 높이 h를 변경할 수 있습니다. 예를 들어 17Hz의 튜닝 주파수로 홈 시어터 서브우퍼를 만들 때 위상 인버터의 모래시계 터널 변형을 사용했습니다. 터널의 예상 길이는 100 미터 이상으로 밝혀졌고 "모래 시계"를 계산하여 거의 절반으로 줄일 수 있었고 약 XNUMX 와트의 전력에서도 소음이 없었습니다. 이것이 당신에게도 도움이 되기를 바랍니다... 저자 소개: Jean-Pierro Matarazzo는 1953년 이탈리아 Avellino에서 태어났습니다. 70년대 초반부터 그는 전문 음향 분야에서 일해 왔습니다. 수년 동안 그는 잡지 "Suono"("Sound")의 음향 시스템 테스트를 담당했습니다. 90년대에 그는 라우드스피커 디퓨저에 의한 사운드 방출 과정에 대한 여러 가지 새로운 수학적 모델과 이탈리아에서 인기 있는 Opera 모델을 포함하여 산업용 음향 시스템의 여러 프로젝트를 개발했습니다. 90 년대 후반부터 그는 "Audio Review", "Digital Video", 그리고 가장 중요한 것은 "ACS"( "Audio Car Stereo") 잡지와 적극적으로 협력해 왔습니다. 세 가지 모두에서 그는 매개변수 측정 및 음향 테스트를 담당합니다. 또 뭐야?. 기혼. 7살, 10살 두 아들이 자라고 있습니다. 저자: 장 피에로 마타라초. E. Zhurkova의 이탈리아어 번역; 게시: cxem.net
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