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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 Baffle-Step(파동 간섭) - 선형 음향으로 가는 길에 장애물. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
우선, 무엇입니까? 배플 단계. 이것은 스피커 시스템의 전면 패널에서 반사되는 파동과 이 패널에 위치한 스피커에서 방출되는 파동이 간섭하는 현상입니다. 이 현상은 이미터와 전면 패널의 치수에 의해 아래에서 결정되는 주파수 범위에서, 스피커가 피스톤 모드에서 존 모드로 전환될 때 위에서부터 즉 파장이 이미터보다 작아질 때 발생합니다. 그 자체. 물론 하한은 폐쇄형 설계에 유효합니다. 열리면 모든 것이 훨씬 더 복잡해집니다. "버플 단계"의 무시를 약속하는 것. 기껏해야 주파수 응답의 불균일성이 증가합니다. 최악의 경우, 이 불균일성은 6-7dB 이상의 상대 레벨로 주파수 응답에서 피크 및 딥에 도달할 수 있으며 스펙트럼은 더 긴 기생 공진으로 보완됩니다. 의심할 여지 없이 둘 중 어느 것도 사운드에 긍정적인 영향을 미치지 않습니다. "버플 단계"의 영향이 그래픽 형식으로 표시되는 방식 또는 그렇지 않으면 질적 특성에 반영되는 방식입니다. D'Appolito의 최적화된 양방향 스피커 시스템이 포함된 LspCAD 6 패키지의 예를 들어 보겠습니다. 초기에 최적화된 시스템의 주파수 응답은 다음과 같습니다.
다음 데이터가 포함된 케이스로 시스템을 완성했습니다.
배플 시뮬레이션을 켭니다.
이제 전체 주파수 응답은 2.5Hz - 300kHz의 주파수 범위에서 +/-20dB입니다. 불균일이 크지 않은 것 같지만 초기는 1.5Hz ~ 100kHz의 주파수 범위에서 +/-20dB, 즉 초기에는 특성이 매우 잘 정렬되어 있습니다. 예, 스피커의 위치는 분명히 성공적입니다. 그리고 최적화가 수행되지 않고 주파수 응답의 원래 선형성이 원하는 대로 많이 남아 있거나 더 나쁜 경우 "버플 단계"가 가장 중요한 수정을 할 주파수 영역에 이미 불균일성이 있는 경우 어떻게 됩니까? 합리적인 질문은 다음과 같습니다. 선형 스피커 설계의 경우 "배플"을 고려해야 하기 때문에 시뮬레이션 결과가 스피커의 실제 동작과 일치합니까? 나는 이 질문을 하고 답을 얻었다. "버플 단계" 실험의 결과는 작지만 의미가 있습니다. 그래서 어떻게 되었습니까? 나는 손에 든 것을 표준으로 사용했습니다. 이것은 공칭 직경이 4.5인치(유용한 직경이 표시됨, "바구니"의 외경은 150mm임)와 금속 콘이 있는 우퍼/미드레인지 스피커입니다. 오디오 주파수 범위의 상위 부분. 두 번째 "실험"인 4A28은 4.5인치 스피커와 마찬가지로 열린 공간 조건(Free-Air 디자인)에서 스피커 작동을 시뮬레이션할 때 유용한 것으로 밝혀졌지만 4A28은 " 적절한 어쿠스틱 스크린 부족으로 인한 버플 단계". 시작점을 갖기 위해 스피커 시스템의 일정한 위치에 스피커를 설치했을 때 근거리(드라이버로부터 10cm)에서 스피커를 측정하였다. 이 설계는 12리터 용량의 FI이지만 이 경우에는 포트가 닫혀 있습니다. 근거리에서 측정하면 "배플" 효과를 크게 제거할 수 있으며 SP의 경우 ACD를 완전히 제거할 수 있습니다. 그 후 스피커는 폭 315mm, 높이 840mm의 차폐물인 음향 차폐물의 중앙에 위치했다. 측정은 이미 터에서 70cm 거리에서 수행되었으며 GC의 근거리 장에서 측정 결과와 함께 LspCAD 프로그램에 배치되었습니다. 이 프로젝트는 110개의 이미터와 "버플 단계"를 시뮬레이션하는 "회절 시뮬레이션" 도구를 사용했습니다. "배플"의 치수는 실드의 치수에 해당하고 스피커의 위치는 실드의 위치와 유사합니다. 즉, 중앙에서 이미 터의 직경은 실제와 같이 70mm입니다. 이미 터까지의 거리도 실제 측정과 유사하게 XNUMXcm로 설정됩니다. 내 측정 콤플렉스는 음압의 절대 값으로 측정할 수 있기 때문에 전압 비율의 로그를 고려하여 수직 눈금을 따라 이동하여 1m 이외의 거리에서 측정할 때 주파수 응답을 수정했습니다. 간단히 말해서, 모든 그래프에서 주파수 응답 측정 결과는 스피커에 1v의 전압을 공급하고 2.828m 거리에서 얻은 값으로 제공됩니다. 독립적으로 그것의 공칭 저항에서. LspCAD가 70개의 이미터를 사용하는 이유 첫 번째는 "참조"입니다. "버플 단계"의 영향 없이 주파수 응답을 표시합니다. 두 번째는 XNUMXcm 거리에서 실제 측정한 결과이고 세 번째는 "기준" 라디에이터의 주파수 응답을 기반으로 한 "버플 단계" 시뮬레이션입니다. LspCAD에서 모델링한 결과:
곡선 아래에는 부호가 있습니다. 참조 - "참조" 이미터; 측정됨 - 실제 측정 결과 및 모델링됨 - 시뮬레이션 결과. LspCAD가 시뮬레이션된 주파수 응답을 위로 이동한 이유를 알 수 없습니다. 실제로는 그렇지 않습니다. 시뮬레이션 스피커의 발전기 전압 값을 선택하여 정확히 6dB 이동했습니다. 주파수 응답을 6dB 아래로 이동합니다.
보시다시피, 시뮬레이션 결과와 실제 측정값 사이의 일치도는 꽤 좋습니다. 주파수 응답이 6dB 위로 이동할 때 LspCAD가 정확히 무엇을 안내하는지 개인적으로 명확하지 않습니다. 저는 이 프로그램 사용을 중단하고 더 심각한 CAD 시스템인 LEAP에서 추가 비교를 수행했습니다. 결과적으로 후자는 그러한 "특이성"으로 고통받지 않으며 또한 자유 공간의 방사선까지 다양한 조건에서 역학을 시뮬레이션 할 수 있습니다. LEAP 모델링을 위해 두 드라이버(4.5" 우퍼/미드레인지 및 8" 4A28)의 Thiel-Small 매개변수가 소프트웨어 데이터베이스에 입력되었습니다. 스피커의 일정한 위치에 설치했을 때 우퍼/미드레인지 스피커의 근접장에서의 측정 결과와 비슷한 볼륨의 WA 위치를 고려한 시뮬레이션 결과 비교 " 버플 단계"는 다음과 같습니다.
내가 제공할 모든 그래프에서 파란색 곡선은 무한 화면("버플" 없음)의 시뮬레이션에 해당하고 보라색 곡선(나중에 있음)은 열린 공간 조건에서의 시뮬레이션에 해당합니다(" 버플") 및 녹색은 실제 측정값입니다. 위의 그래프에서 Thiel-Small 매개변수만으로 구성된 시뮬레이션 스피커의 평균 음압은 실제 스피커보다 1.5dB 낮습니다. 이것은 매우 좋은 결과입니다. 이 시뮬레이션은 다음과 같은 개체 배열로 수행되었습니다.
"버플 단계"를 고려하지 않고 모델링하려면 무한 스크린 방법을 지정해야 합니다. 그러면 적절한 스피커 전면 패널 디자인이 표시됩니다. 다음으로 70cm 거리에서 실드의 스피커 측정 결과를 프로그램으로 가져오고 실제와 유사한 조건에서 시뮬레이션을 시작했습니다.
주파수 응답 비교 결과:
마찬가지로 이미터까지의 거리가 10cm인 경우:
보시다시피 시뮬레이션과 실제 측정값이 상당히 잘 일치합니다. 그리고 누락된 1.5dB를 더하면 LEAP가 시뮬레이트된 스피커의 평균 감도를 과소평가하므로 매칭이 훨씬 더 좋아집니다. 제조업체가 +1.5dB의 보정을 고려하여 이 우퍼/미드레인지 스피커를 미드레인지 링크로 설치한 "버플 스텝" 상자를 LEAP에서 모델링하는 예:
마찬가지로 LspCAD 6에서:
내 작은 실험의 목표가 달성되었습니다. "버플 단계"는 전문화된 "소프트웨어"에 의해 완벽하게 모델링되며 최종 주파수 응답에 미치는 영향을 과소평가할 수 없습니다. LEAP는 열린 공간에서 스피커의 동작을 시뮬레이션할 수 있기 때문에 시뮬레이션의 정확성을 확인할 기회를 무시하지 않았습니다.
왜 이것이 나에게 관심이 있었습니까? 나는 한 번 주제 중 하나에서 상자의 작동 주파수 범위의 주파수 응답이 +/-1.5dB의 불균일에 맞고 상자 외부에 맞을 때 일반 상자 외부에서 이전에 이해할 수 없었던 스피커 동작에 대해 말한 적이 있습니다. 즉, Free-Air 설계에서 )는 +/-7.5dB이며 미드레인지 영역의 주파수 응답에서 뚜렷한 피크가 있습니다. 방출기에서 10cm 거리에서 비교 결과:
실드에서 측정한 바로 그 스피커입니다. 아름다운! 라디에이터에서 4cm와 28cm 거리에서 Free-Air 디자인의 30A10 스피커에 대한 비교 결과는 다음과 같습니다.
말할 수있는 것. 첫째, 발견이 아닌 영역 모드로 전환되기 전 스피커는 원형에 가까운 지향성을 가지므로 ACZ는 이 영역에만 완전히 나타납니다. 둘째, 어떤 이유로 나는 설계없이 자연스럽게 두 스피커를 귀로 비교하여 감도, 주파수 응답 선형성을 평가하고 때로는 특정 숫자를 제공하려는 시도를 즉시 기억했습니다. 차트를 보세요. 청각이 가장 민감한 영역에서 방사 비선형성이 완전히 나타납니다. 주파수 응답의 변화는 방사체까지의 거리 변화로 나타날 뿐만 아니라 방사체의 직경에 따라 달라집니다. 그리고 측정 결과에 따르면 "버플 단계"를 고려하여 다음과 같이 말할 수 있습니다. 서로 다른 음향 설계로 설치되거나 크기가 다른 스피커 전면 패널에 설치되거나 동일한 스피커 전면 패널에 다르게 배치되는 두 개의 완전히 동일한 스피커, 또는 이 모든 것이 함께 다른 공칭 크기의 라디에이터 - 이 모든 것이 제공됩니다. 각각의 특정 사례에서 특정 스피커 동작. 저자: Lexus(Sirvutis Alexey Romasovich); 간행물: cxem.net
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