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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 음향 시스템의 계산 및 설계. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
뒷벽이 없는 케이스 그러한 경우의 주 공진 주파수
여기서 I는 상자의 깊이, m입니다. S - 구멍 면적, m2. 상대적으로 평평한 경우에는 주 공명 주파수에서 음향 출력이 3~6dB 증가하고 깊은 경우에는 6~10dB 증가하여 연구 중인 사운드에 부자연스러운 음색이 제공됩니다. fI = fG이면 더 낮은 주파수에서 음향 전력의 증가가 가장 중요합니다. 상자의 공명 주파수보다 낮은 공명 주파수를 가진 확성기를 사용하는 것이 좋습니다. 가장 일반적인 비율은 fG / fY = 0,5 - 0,7입니다. 후면 덮개가 없는 케이스는 현재 고품질 재생 시스템에서 음향 설계로 사용되지 않습니다. 대안이 없다면 케이스는 가능한 한 평평해야 합니다. 스피커가 있는 후면 덮개가 없는 케이스는 벽에서 20cm 이상 떨어져 있어야 하며 두꺼운 카펫으로 적시는 것이 좋습니다. 라우드스피커를 벽 중 하나를 따라 배치해야 하는 경우에는 짧은 벽을 따라 중앙에 더 가깝게 배치하는 것이 좋습니다. 닫힌 케이스의 계산 충분히 큰 볼륨의 밀폐형 케이스에 스피커를 설치하면 디퓨저 전면이 후면 방사로부터 완벽하게 보호되므로 저주파수를 만족스럽게 재생할 수 있습니다. 이로 인해 유한한 크기의 음향 배플에 스피커를 설치할 때보다 낮은 주파수에서 음향 출력이 더 느리게 감소합니다. 라우드스피커가 설치된 벽 면적의 XNUMX/XNUMX 미만을 차지하는 경우 중형 밀폐형 케이스 fP에 설치된 라우드스피커의 공진 주파수는 다음 순서로 결정됩니다. 1) 모바일 확성기 시스템 СР의 서스펜션의 유연성을 결정합니다. 2) 공식을 사용하여 경우의 공기 부피의 유연성을 계산합니다.
여기서 V는 케이스의 공기 부피, m3, 내부 볼륨에서 확성기의 볼륨을 뺀 값과 같으며 첫 번째 근사값에서 0,4 d4입니다. d - 디퓨저 직경, m; 3) 그림의 노모 그램을 사용하여 SG / CB와 관련하여. 4-20은 주어진 볼륨 V의 경우에 의해 제공되는 비율 fP/fG를 결정합니다. 음향 스크린에서 확성기의 기계적 공진 주파수는 표에서 가져올 수 있습니다. 4-11. 공진 주파수 fP를 갖는 밀폐형 케이스 형태의 음향 시스템을 생성하기 위해 기존 스피커를 사용해야 하는 경우 케이스에 필요한 볼륨은 다음 순서로 결정됩니다. 1) 표에서 음향 스크린의 확성기 fG의 공진 주파수 값을 취합니다. 4-11; 2) 모바일 확성기 시스템 SG의 서스펜션의 유연성을 결정합니다. 3) 원하는 비율 fP / fG를 설정한 후 그림 4의 그래프에 따라 결정합니다. 20-XNUMX 해당 비율 SG/SV를 찾고 닫힌 케이스에서 필요한 공기량 CD의 유연성을 찾습니다.
4) 공식을 사용하여 케이스 내부의 필요한 공기량을 입방 미터로 계산합니다. 케이스의 전체 내부 볼륨은 계산된 값 V에 확성기 볼륨을 더하여 얻습니다. fG 값을 알 수 없거나 충분히 큰 크기의 음향 스크린에서 이를 결정하기 어려운 경우 스크린 없이 스피커 fB의 기계적 공진 주파수를 측정할 수 있으며 그림의 fP / fB 곡선을 사용할 수 있습니다. . 4-20. 위의 계산은 주파수 f에 대해서만 유효합니다.<;40/L(L은 케이스의 깊이(미터)입니다.) 이와 관련하여 밀폐된 케이스의 스피커 콘 후면은 더 높은 주파수에 해당하는 내벽에서 반사되는 음파로부터 이러한 벽을 흡음재로 덮어 보호해야 합니다. 닫힌 케이스의 치수는 유리솜 또는 이와 유사한 재료로 채워서 줄일 수 있습니다. 이러한 충전은 케이스의 부피를 40% 증가시키는 것과 같습니다.
계산으로 얻은 주파수 /p가 충분히 낮으면 확성기의 Q가 약 1이어야 합니다. 주파수 fP가 허용할 수 없을 정도로 높으면 품질 계수를 약 0,1의 Q 값으로 줄이면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 이 경우 당연히 증폭기의 저주파수를 주파수에서 시작하여 약 6dB/옥타브 정도 높여야 합니다.
위상 인버터 계산 베이스 리플렉스는 동일한 벽에 장착된 스피커 1 옆에 추가 구멍 4이 있고 일반적으로 디퓨저 면적과 동일한 면적을 갖는 케이스 21(그림 3-2)입니다. 위상 반전 구멍의 깊이, 측면의 비율을 지정하고 디퓨저의 유효 면적을 계산하고 (구멍의 면적 결정) 위상 반전기의 공진 주파수 fФ = fГ를 취합니다. 그림의 노모그램 4-22에서 필요한 케이스 볼륨을 결정할 수 있습니다.
터널 끝에서 상자 뒤쪽 벽까지의 거리는 dG/2보다 작아서는 안 됩니다. 주파수 fФ에서 저음 반사는 스피커와 공기 부하의 매칭을 향상시키는 음향 변환기로 간주될 수 있습니다. 이 주파수에서는 콘 전면에서 전달되는 음향 전력이 감소하지만 전체 음향 전력은 크게 증가할 수 있습니다. 동시에 비선형 왜곡이 크게 감소하고 콘 변위 진폭의 감소로 인해 라우드스피커의 정격 출력이 증가합니다.
위상 반전 구멍의 깊이는 케이스 벽의 두께(그림 4-21, a)에서 터널 30(그림 5-4, b)를 사용할 때 대략 21/fF와 같은 값까지 다양할 수 있습니다. 터널의 길이가 길어서 작은 상자를 사용할 수 있습니다. fF 미만의 주파수에서 공기량의 유연성 응답은 증가하고 구멍의 공기 질량과 확성기 이동 시스템의 질량 사이에 단단한 연결을 형성합니다. 따라서 공기의 질량은 움직이는 시스템의 질량에 추가되고 서스펜션의 유연성과 함께 공진 주파수 f1 < fФ 인 기계 회로를 형성합니다. 디퓨저가 이 주파수에서 앞으로 이동하면 구멍의 공기가 뒤로(또는 그 반대로) 이동하고 복사 효율은 무시할 수 있습니다. fФ 이상의 주파수에서는 구멍 내 공기 질량의 저항이 높아지고 베이스 반사는 완전히 닫힌 경우로 간주될 수 있습니다. 공기량의 강성은 서스펜션의 강성에 추가되고 이동 시스템의 질량과 함께 공진 주파수 f2 > fФ를 갖는 회로를 형성합니다. 주파수 f2에서 위상 반전 정공의 방출은 매우 작습니다. 저음 반사에서 확성기 RG의 총 전기 임피던스는 일반적으로 평면 음향 스크린 fG에서 확성기의 공명 주파수의 양쪽에 위치한 주파수 f4과 f23에서 두 개의 최대값(그림 1-2의 실선)을 갖습니다(그림 4-23의 실선). 그림 XNUMX-XNUMX의 점선. 여기서 R은 직류에 대한 스피커 코일의 저항입니다.
베이스 리플렉스에서 스피커의 임피던스 피크는 음향 스크린에서 스피커의 피크보다 상당히 낮지만, Q1과 Q2의 해당 값은 음향 스크린에서 스피커의 Qr보다 높습니다. 이러한 단점은 특히 주파수 f1에서 두드러집니다. 디퓨저의 이동 속도가 증가하면 비선형 왜곡이 증가하고 이 주파수에서 유용한 방사선이 없기 때문에 눈에 띄게 나타나기 때문입니다. 이 현상은 f1에 가까운 주파수에서 증폭기의 출력 전력을 제한함으로써 해결될 수 있습니다. 위상 인버터에 있는 확성기의 주파수 응답이 /r부터 시작하여 작동 주파수 범위의 하위 부분에서 수평이 되는 것이 바람직하면 Qr = 0,6 조건이 충족되어야 합니다. QG가 증가함에 따라 Qg의 값이 증가하고 QF의 값이 감소하여 주파수 응답이 고르지 않게 됩니다. Qr을 줄일 수 없는 경우 QG > 2에서 발생하는 주파수 f0,6에서 주파수 응답의 피크를 최소한 억제해야 합니다. 이것은 상자에 흡음재 4를 도입함으로써 달성됩니다(그림 4-21 참조). 때로는 전체 볼륨이 유리솜으로 채워집니다. 이 경우 그림 4의 노모그램에서 계산하여 얻은 위상 반전 구멍의 면적입니다. 22-2,5는 XNUMX배 증가해야 합니다. 베이스 반사에 다량의 흡음재를 도입하면 저주파 방사가 약화되며, 이러한 주파수 쪽으로 특성을 최소한 fG까지 확장하려면 상당한 증가를 보장해야 합니다. 증폭기의 저주파에서. 위상 인버터는 구멍의 면적(예: 회전으로 구멍의 면적이 변경되도록 고정된 플레이트) 또는 터널의 깊이를 변경하여 조정됩니다. 공진 임피던스 피크를 분리하는 주파수 간격이 옥타브와 크게 다르지 않도록 노력해야 합니다. 피크 진폭은 동일했습니다. 상자의 정상파로 인한 추가 피크는 감쇠 재료를 추가하여 제거되었습니다. 동일한 볼륨의 닫힌 상자에 비해 위상 인버터의 장점은 5~2옥타브 범위에서 음향 전력이 약 XNUMXdB 증가하고 주파수 범위 fph - XNUMX/f에서 비선형 왜곡이 감소한다는 것입니다. 동일한 음향 출력에서. 저음 반사의 단점은 닫힌 상자보다 fФ 미만의 주파수에서 음향 출력이 더 빨리 감소하고 튜닝이 필요하다는 것입니다. 케이스 구성 확성기가 장착된 경우 음역대의 하나 이상의 주파수에서 공진이 가능하여 소리 재생의 음색에 불쾌한 변화를 일으킵니다. 이 현상은 부분적으로 또는 완전히 닫힌 경우에 가장 두드러집니다. 고밀도 재료를 사용하면 벽 진동 감소에 기여합니다. 이러한 목적으로 사용되는 합판은 두께가 20mm 이상이어야 합니다. 두 개의 얇은 합판 시트 사이에 부은 건조한 강 모래로 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 벽, 특히 후면과 부분적으로 전면은 나무 블록으로 보강해야 합니다. 마분지를 사용하는 것이 가능합니다. 케이스 벽 댐핑 케이스 1(그림 4-24)의 내부 표면은 두께가 6mm 이상인 흡음재 10 층(또는 두 배 두께의 층이 있는 한 쌍의 평행 표면 중 하나)으로 덮여 있습니다. 그러나 더 낮은 주파수의 정상파는 제거되지 않습니다. 가장 좋은 결과는 케이스의 부피를 2-5mm 두께의 펠트와 같은 하나 이상의 흡음 파티션 10로 나누어 얻을 수 있습니다. 이 경우 하나 이상의 파티션에 의해 확성기와 분리된 상자 섹션은 음향 처리가 거의 필요하지 않습니다. 트위터(4)는 여러 층의 흡음재 또는 금속 캡(5)으로 우퍼 콘의 후면에서 방출되는 복사로부터 보호되어야 합니다. 우퍼(3)는 케이스 바닥에 배치됩니다.
스피커 배치 확성기가 배치되는 구멍은 길이가 벽이나 판의 두께와 같은 파이프처럼 작동합니다. 이 튜브의 공명과 반공진, 그리고 구멍 가장자리의 반사로 인해 주파수 응답이 고르지 않습니다. 명백한 권장 사항은 구멍의 가장자리를 베벨링하거나 더 얇은 스크린에 스피커를 설치한 다음 벽 또는 일반 두께 스크린에 배치하는 것입니다.
서랍 모양 더 낮은 주파수에서 확성기는 구형파를 방출하고 상자의 가장자리, 특히 전면 벽을 구성하는 가장자리는 음파의 경로에 장애물을 형성합니다. 이것은 파면(회절)의 왜곡과 에지로부터의 5차 복사를 일으켜 간섭 현상을 일으켜 주파수 응답에서 최대 ± 4dB까지 피크와 딥을 유발합니다. 25차 방사선과의 싸움의 관점에서 볼 때 이상적인 모양은 구형이고 최악은 측면 중 하나의 중앙에 확성기가 있는 입방체입니다. 짧은 면 중 하나에 더 가깝게 배치된 확성기가 있는 직사각형 직육면체는 정육면체보다 바람직합니다. 그러나 이상에 대한 최상의 근사는 직육면체에 배치된 잘린 직사각형 피라미드에 의해 제공됩니다(그림 1-4). 어떤 모양이든 상자의 선형 치수 값이 다른 것이 바람직합니다. 선형 치수 중 어느 것도 다른 치수보다 훨씬 크거나 훨씬 작지 않았습니다. 가장 큰 상자 크기는 작동 범위의 더 낮은 주파수의 XNUMX/XNUMX 파장을 초과해서는 안 됩니다. 장식용 천 음향 전력의 심각한 손실을 일으키지 않아야 합니다. 가장 적합한 천은 단단하고 강한(면 또는 플라스틱) 느슨하게 짠 실로 만들어집니다. 부드럽고 푹신한 실로 만든 천을 사용하는 것은 바람직하지 않습니다. 그룹화 및 확성기 위상 그룹 연결은 하나의 음향 스크린에 서로 가까이 배치된 여러 개의 동일한 스피커로 구성됩니다. 라우드스피커 그룹은 더 낮은 주파수에서 큰 방사 영역을 갖습니다(이는 하나의 라우드스피커를 사용할 때 이동 시스템의 크기와 무게가 크게 증가해야 함). 동시에 과도 모드 및 고주파수 재생의 관점에서 상대적으로 가벼운 이동 시스템을 갖춘 별도의 스피커의 장점이 유지됩니다. 그룹에 있는 각 확성기의 복사에 대한 공기 저항은 낮은 주파수에서 n의 계수만큼 증가합니다(ha는 그룹의 확성기 수). 이것은 진동하는 공기의 질량이 n배의 제곱근만큼 동시에 증가하지 않는 경우 음향 전력에서 상당한 이득을 얻는 것을 가능하게 할 것입니다. 결과적으로, n == 2 -:- 4에서 음향 전력은 크게 증가하지만 여전히 n(동일한 전력에 대해)의 계수만큼 증가하지 않으며 n이 더 증가해도 이득이 거의 없습니다. 진동하는 공기의 질량이 증가하면 그룹의 각 확성기의 공진 주파수가 낮아지고 결과적으로 작동 주파수 범위가 확장됩니다. 그룹에서 가장 만족스러운 스피커 연결은 병렬입니다. 그러면 시스템의 Q가 QG와 다르지 않습니다. 그룹의 저항이 하나의 확성기의 저항과 같아야 하는 경우 그룹의 최상의 Q의 관점에서 확성기의 직렬 병렬 연결을 사용하는 것이 좋습니다(수 n2와 같아야 합니다. 여기서 n = 1, 2, 3 ...). 라우드스피커가 그룹으로 연결될 때마다 올바른 위상이 지정되어야 합니다. DC 소스(예: 저전압 배터리)가 입력 단자에 연결되면 모든 라우드스피커의 원뿔이 같은 방향으로 이동해야 합니다. 라우드스피커 디퓨저의 변위 방향 변경은 입력단의 전환 순서를 변경하여 수행됩니다. 닫힌 상자에 스피커 그룹을 배치하는 것이 어려운 경우 - 계산에 따르면 케이스의 필요한 볼륨이 수용할 수 없을 정도로 큰 것으로 판명되면 라우드스피커를 작은 음향 스크린이나 흡음재로 채워진 작은 상자에 배치할 수 있습니다 증폭기에서 적절한 보정을 통해 저주파 방사의 감쇠를 보상하는 재료. 그룹 연결의 단점은 주파수 응답의 심각한 불규칙성과 더 높은 주파수에서의 지향성을 포함합니다. XNUMX방향 및 XNUMX방향 스피커 시스템 스피커 선택. 클래스 I 품질의 사운드 재생은 일반적으로 4GD4, 4GD7 또는 4GD28과 같은 전체 범위 확성기를 사용하거나 이 클래스에 해당하는 전체 주파수 범위를 두 개의 대역으로 나누어 얻을 수 있습니다. "최고" 등급의 음질로 사운드 재생을 보장하려면 전체 범위를 XNUMX개의 밴드로 나눌 필요가 있습니다. 특정 대역을 재생하기 위한 확성기의 공칭 주파수 범위는 기울기가 6dB/옥타브인 필터를 사용할 때는 이 대역보다 12옥타브, 기울기가 400dB/옥타브인 필터를 사용할 때는 한 옥타브여야 합니다. 양방향 시스템의 크로스오버 주파수는 일반적으로 1~200Hz에서 선택됩니다. 300방향 시스템에서 저주파 링크는 최대 600-2Hz, 중간 주파수 링크는 최대 000-5Hz로 작동할 수 있습니다. 크로스오버 주파수 근처에서 확성기의 상호 작용으로 인해 종종 심각한 왜곡이 발생합니다. 각 확성기에서 청취자까지의 거리가 동일하지 않은 경우 시스템의 주파수 응답은 수신 신호의 위상 관계에 의해 결정되는 상당한 불균일성을 가질 수 있습니다. 필터 분리. 트위터를 연결하는 가장 간단한 방법은 낮은 주파수에서 트위터를 과부하로부터 보호하는 커패시터를 사용하는 것입니다. 이 포함은 메인 스피커의 주파수 범위가 충분히 넓지 않을 때 사용됩니다. 커패시터 커패시턴스는 공식에 의해 계산됩니다.
여기서 fP는 교차 주파수(Hz)입니다. RP - 주파수 fР, Ohm에서의 스피커 임피던스. 적절하게 구성된 필터를 사용하면 각 라우드스피커는 설계된 주파수 범위에서만 작동해야 합니다. 통과대역의 필터 손실은 가능한 한 낮아야 합니다. 옥타브당 주파수 변화에 따른 감쇠 변화로 정의되는 서로 다른 차단 기울기에서 필터의 인덕턴스 및 커패시턴스는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.
6dB/옥타브 슬로프의 경우(필터 에 그림의 다이어그램. 4-26) 12dB/옥타브 슬로프의 경우(그림 4-27과 같은 필터)
공식 (4-11) 및 (4-12)에서 인덕턴스는 밀리헨리 및 커패시턴스 - 마이크로 패럿의 차원을 갖습니다.
계산에 따라 가장 가까운 공칭 표준 커패시턴스가 큰 커패시터가 선택됩니다. 커패시턴스를 선택하기 위해 여러 커패시터를 병렬로 연결할 수 있습니다. 분명히 커패시터의 커패시턴스가 계산으로 얻은 값과 다른 경우 분리 주파수는 지정된 값과 다릅니다.
필터에 수십 마이크로 패럿 이상의 커패시턴스가 필요한 경우 치수를 줄이기 위해 전해 커패시터를 사용하는 것이 좋습니다. 후자는 극성이고 교류 회로에서 작동하기 때문에 각 필터 섹션에서 두 개의 백투백 커패시터를 사용해야 하며 각 커패시터는 계산에 의해 얻은 것과 가능한 한 가까운 용량을 가져야 합니다 . 무 변압기 트랜지스터 증폭기의 크로스 오버 필터 섹션에서 하나의 전해 커패시터를 사용할 수 있으며 포함 된 올바른 극성을 관찰 할 수 있습니다. 4방향 음향 장치용 필터(그림 28-XNUMX)는 위에서 설명한 두 필터의 조합입니다. 첫 번째는 저주파 영역을 중간 주파수 영역에서 분리합니다. 후자는 두 번째 필터로 나뉩니다. 두 필터 모두 컷오프 기울기가 같을 필요는 없습니다. 그들은 하나의 저항에 대해서만 계산되어야 합니다.
크로스오버 필터를 계산하는 방법은 분리된 대역에서 라우드스피커의 활성 특성과 동등성 가정을 기반으로 합니다. 크로스오버 주파수에서 라우드스피커 임피던스는 상당한 유도성 성분을 가질 수 있으므로 중첩 영역에서 주파수 왜곡을 피하기 위해 필터의 일부로 계산할 때 중간 및 저주파 라우드스피커의 인덕턴스를 고려해야 합니다. 즉, 스피커의 인덕턴스에서 계산된 것보다 작은 인덕턴스를 사용하여 스피커와 직렬로 연결된 필터 코일을 만듭니다. 다중 대역 시스템의 링크에 있는 스피커의 임피던스가 동일하지 않은 경우 그룹 연결을 통해 링크의 동일한 임피던스를 선택해야 합니다(고주파 스피커의 직렬 연결은 허용됨). XNUMX개 또는 XNUMX개의 트위터를 병렬로 연결하면 거의 모든 우퍼와 함께 사용할 수 있습니다. 저항으로 만든 전압 분배기를 사용하여 고주파수 링크의 입력 임피던스를 증가시켜 음향 시스템 링크 임피던스 값의 가능한 불일치를 제거할 수 있습니다. 여러 개의 고주파 스피커를 1링크 또는 3링크 시스템(예: 20GD-30)에서 사용하는 경우 수평면에서 축 사이의 각도가 약 XNUMX-XNUMX도가 되도록 케이스에 배치해야 합니다. °. 다중 대역 사운드 재생 시스템에서 우퍼보다 임피던스가 더 큰 하나의 트위터만 사용되는 경우 고음 영역에서 크로스오버 필터의 부하 저항을 균등화하기 위해 트위터는 다음과 같이 분류되어야 합니다. 적절한 저항의 저항. 스테레오 스피커 시스템 4채널 스테레오 시스템의 스피커는 엄격하게 동일해야 합니다. 그림 29에 따라 배치해야 합니다. XNUMX-XNUMX에서는 최적의 입체 음향 효과 영역이 음영 처리됩니다.
확성기의 방향은 지향성 특성에 따라 다르며 실험적으로 결정해야 합니다. 라우드스피커 축은 청취 영역에서 교차하지 않아야 합니다. 간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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