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无线电电子与电气工程百科全书 汽车低音炮。 第2部分.无线电电子电气工程百科全书
收费… “然后我开始数小提琴盒的体积，这项工作漫长而令人兴奋。......音量不能减少 - 小提琴会发出嘶嘶声，它会开始沉闷地咕哝。如果你增加它，它会刺耳地尖叫，低音会变得沉闷和无力......”，A.A. Vainer，G.A. Vainer，“拜访牛头怪”。 上下文 在我们谈话的前一部分中，我们已经清楚了各种类型的声学设计的优点和缺点。 看来现在“目标很明确，开始工作，同志们……”但没有这样的运气。 首先，声学设计，其中没有安装扬声器本身，只是一个经过不同程度精心组装的盒子。 在确定要安装哪个扬声器之前，通常无法组装它。 其次，这是汽车低音炮设计和制造的主要乐趣 - 低音炮的特性几乎脱离了其所使用的汽车的特性，甚至是最基本的特性。 还有第三个。 能够同样适应任何类型音乐的移动扬声器系统是一个很少能实现的理想。 一个好的安装人员通常可以通过这样的事实来识别：当“听取”订购音频安装的客户的信息时，他会要求客户在完成后在他订购的系统上听到的内容的样本。 正如你所看到的，影响这个决定的因素有很多，而且没有办法把一切都简化为简单明确的食谱，这使得移动音频装置的创作变成了一个与艺术密切相关的职业。 但仍然可以概述一些一般准则。 齐菲尔 我赶紧警告那些胆怯、懒惰和受过人道主义教育的人——几乎没有公式。 只要有可能，我们就会尝试不用计算器——一种被遗忘的心算方法。 低音炮是汽车声学中唯一用代数测量和谐度的环节，并不是一件无望的事情。 说得更直白一点，不经过计算就设计一个低音炮简直是不可想象的。 扬声器的参数充当此计算的初始数据。 哪个？ 是的，不是那些在商店里催眠你的，当然！ 要计算低频扬声器的特性，即使是最近似的特性，您也需要了解其无数的机电参数。 这是共振频率，还有运动系统的质量，还有磁系统间隙中的感应，还有至少另外两打指标，可以理解，但不是很清楚。 沮丧的？ 不奇怪。 大约二十年前，理查德·斯莫尔（Richard Small）和内维尔·蒂尔（Nevil Thiel）这两个澳大利亚人感到很沮丧。 他们建议使用一组普遍且相当紧凑的特征，而不是齐菲里山，这当之无愧地延续了他们的名字。 现在，当您在演讲者的描述中看到名为 Thiel/Small 参数（或简称 T/S）的表格时，您就知道我在说什么了。 如果您没有找到这样的表 - 转到下一个选项 - 这个是没有希望的。 您需要找出的最小特征集是：
固有频率 是在没有任何声学设计的情况下扬声器的谐振频率。 它是通过这种方式测量的 - 扬声器悬浮在空中，与周围物体的距离尽可能远，因此现在它的共振将仅取决于其自身的特性 - 移动系统的质量和悬架的刚度。 有一种观点认为，谐振频率越低，低音炮的效果就越好。 这只是部分正确；对于某些设计来说，不必要的低谐振频率是一个障碍。 供参考：低频率为 20 - 25 Hz。 低于 20 Hz 的情况很少见。 对于低音炮来说，40 Hz 以上就被认为是高频率。 全品质因数 这种情况下的品质因数并不是产品的质量，而是扬声器运动系统在谐振频率附近存在的弹性力和粘性力的比值。 移动扬声器系统很像汽车的悬架，其中有弹簧和减震器。 弹簧产生弹力，即在振荡过程中积累和释放能量，而减震器是粘性阻力的来源，它不会积累任何东西，而是以热量的形式吸收和耗散。 当扩散器和与其相连的所有物体振动时，也会发生同样的情况。 高品质因数意味着弹性力占主导地位。 这就像一辆没有减震器的汽车。 只要碰到一块小石子就足够了，车轮就会开始跳跃，不受任何东西的限制。 以该振荡系统固有的共振频率跳跃。 当应用于扬声器时，这意味着谐振频率处的频率响应的超调，越大，系统的总品质因数越高。 最高的品质因数（以千为单位）属于钟，因此，除了共振频率之外，钟不想以任何频率发出声音，幸运的是，没有人需要它。 通过摆动来诊断汽车悬架的一种流行方法无非就是以手工方式测量悬架的品质因数。 如果我们现在对悬架进行整理，即在弹簧上平行安装一个减震器，那么弹簧压缩过程中积累的能量不会全部返回，而是会被减震器部分破坏。 这是系统品质因数的降低。 现在回到动态。 没什么值得我们来回走动的吗？ 他们说，这很有用……扬声器上的弹簧似乎一切都很清楚。 这是扩散器悬架。 还有减震器？ 减震器 - 多达两个，并行工作。 扬声器的全部品质因数由两个部分组成：机械品质因数和电气品质因数。 机械品质因数主要由悬架材料的选择决定，并且主要由定心垫圈决定，而不是有时认为的由外部波纹决定。 这里通常没有大的损失，机械品质因数对总量的贡献不超过10-15%。 主要贡献属于电气品质因数。 扬声器振动系统中最坚硬的减震器是音圈和磁铁的组合。 作为电动机的本质，它可以作为发电机工作，而这正是它在谐振频率附近（当音圈运动的速度和幅度最大时）的作用。 线圈在磁场中移动，产生电流，这种发生器的负载是放大器的输出阻抗，即几乎为零。 事实证明，所有电动火车都配备了相同的电动制动器。 在那里，制动时，牵引电机也被迫以发电机的方式工作，其负载是屋顶上的制动电阻电池。 音圈运动的磁场越强，产生的电流的大小自然就越大。 事实证明什么 更强大 扬声器磁铁，TEM 下面，在其他条件相同的情况下，其品质因数。 但是，当然，由于绕组线的长度和磁系统中间隙的宽度都与该值的形成有关，因此仅根据磁体的尺寸得出最终结论还为时过早。 以及初步的-为什么不呢？... 基本概念——扬声器的总品质因数小于0,3 - 0,35则被认为是低的； 高 - 超过 0,5 - 0,6。 等效体积 大多数现代扬声器头都基于“声学悬浮”原理。 我们有时称它们为“压缩”，这是错误的。 压缩头则完全不同，与使用号角作为声学设计相关。 声学悬架的概念是将扬声器安装在这样体积的空气中，其弹性与扬声器悬架的弹性相当。 在这种情况下，事实证明，与悬架中已有的弹簧平行，还安装了另一个弹簧。 在这种情况下，等效体积将使得新出现的弹簧与现有弹簧的弹性相等。 等效音量的值由悬架的刚度和扬声器的直径决定。 悬架越软，气垫的尺寸就越大，气垫的存在将开始干扰扬声器。 改变扩散器的直径也会发生同样的情况。 相同排量下的散流器越大，对箱内空气的压缩就越强烈，从而受到的风量弹性力的倒数也越大。 正是这种情况通常会根据可用音量来决定扬声器尺寸的选择，以适应其声学设计。 大锥体为高输出低音炮创造了先决条件，但也需要大体积。 学校走廊尽头的房间里的论点“我还有更多”在这里必须谨慎应用。 等效体积与共振频率之间存在着有趣的关系，但很容易被忽视而没有意识到。 谐振频率由悬架的刚度和运动系统的质量决定，等效体积由扩散器直径和相同的刚度决定。 结果，这种情况是可能发生的。 假设有两个相同尺寸且具有相同谐振频率的扬声器。 但其中只有一个由于较重的扩散器和刚性悬架而获得了该频率值，而另一个则相反，由于软悬架上的轻型扩散器。 这样一对的等效体积，尽管外部相似，但可能差异很大，并且当安装在同一个盒子中时，结果将显着不同。 因此，在确定了重要参数的含义后，我们最终将开始选择订婚对象。 模型将是这样的 - 我们相信您已经根据本系列上一篇文章的材料决定了声学设计的类型，现在您需要从数百种替代方案中选择一个扬声器。 掌握了这个过程后，反向操作，即为所选扬声器选择合适的设计，将毫无困难地交给您。 我的意思是，几乎毫不费力。 封闭箱 正如上面的文章中提到的，封闭式箱体是最简单的声学设计，但远非原始，相反，特别是在汽车中，它具有许多优于其他设计的重要优势。 它在移动应用程序中的受欢迎程度丝毫没有减弱，所以让我们从它开始吧。 当扬声器安装在封闭的盒子中时，其特性会发生什么变化？ 这取决于一个数量——盒子的体积。 如果音量太大以至于扬声器几乎察觉不到，我们就会选择无限屏幕。 实际上，当盒子（或位于扩散器后面的其他封闭体积，或者更简单地，隐藏的东西 - 汽车后备箱）的体积超过扬声器的等效体积三倍或更多时，就会出现这种情况。 如果满足这种关系，系统的谐振频率和总品质因数将几乎与扬声器相同。 这意味着必须相应地选择它们。 众所周知，扬声器系统在总品质因数等于 0,7 时将具有最平滑的频率响应。 较小的值可以改善脉冲响应，但滚降的频率相当高。 总的来说，频率响应在谐振附近获得上升，瞬态特性有所恶化。 如果您专注于古典音乐、爵士乐或原声音乐流派，品质因数为 0,5 - 0,7 的轻微过阻尼系统将是最佳选择。 对于更有活力的流派，强调底部（通过 0,8 - 0,9 的品质因数实现）不会有什么坏处。 最后，如果系统的质量因子等于 1,2 甚至更高，说唱爱好者就会被完整的节目所吸引。 XNUMX 的值也许应该被视为任何自称音乐的流派的极限。 还必须记住，在乘客舱中安装低音炮时，由于乘客舱的尺寸，低频会从某个频率开始上升。 对于吉普车或小型货车等大型汽车，启动频率响应的典型值为 40 Hz； 50 - 60 为中间，如八字形或“腰部”； 小的 70 - 75，Tavria。 现在很清楚了 - 要以无限屏幕模式（或 Freeair，如果您不介意这个姓氏是 Stillwater Designs 的专利的话）安装，您需要一个总品质因数至少为 0,5 甚至更高的扬声器，并且谐振频率至少为 40 - 60 赫兹，具体取决于您放置的内容。 这些参数通常意味着相当刚性的悬架，只有这样才能在没有封闭体积的“声学支撑”的情况下避免扬声器过载。 这是一个例子 - Infinity 生产具有 Reference 和 Kappa 系列索引的相同头版本 br （低音反射）和 ib （无限挡板）。 例如，十英寸参考的 Thiel-Small 参数差异如下：
可以看出该选项 ib 就谐振频率和品质因数而言——“按原样”运行，并从谐振频率和等效体积来判断——这种修改比其他修改要困难得多，针对在反相器中运行进行了优化，因此更有可能在困难的 Freeair 条件下生存。 如果在不注意小写字母的情况下，在这些条件下驾驶一个索引看起来像两滴水的扬声器，会发生什么 br？ 事情是这样的：由于品质因数较低，频率响应在大约 70 - 80 Hz 的频率下就已经开始崩溃，不受约束的“软”头在该范围的低端会感觉非常不舒服，并且很容易在那里过载。 所以我们同意： 在“无尽的屏幕”模式下使用，需要选择具有高总品质因数（不低于0,5）和谐振频率（不低于45 Hz）的扬声器，具体这些要求取决于主要音乐材料的类型和箱体的大小。 现在讲“天堂”卷。 如果将扬声器置于与其等效音量相当的音量中，则系统将获得与扬声器进入系统时的特性显着不同的特性。 首先，当安装在封闭体积中时，谐振频率会增加。 刚度增加，但质量保持不变。 善良也会增加。 自己判断-通过增加一个小的刚度，即不屈服的空气量，来帮助悬架的刚度，因此，我们可以说，放置了第二个弹簧，并留下了旧的减震器。 随着体积的减小，系统的品质因数及其谐振频率以同样的方式增长。 因此，如果我们看到一个品质因数为 0,25 的扬声器，并且我们想要一个品质因数为 0,75 的系统，那么谐振频率也会增加三倍。 那里的演讲者是什么样的？ 35赫兹？ 因此，在正确的音量下，从频率响应形状的角度来看，它将变为 105 Hz，而这，你知道，不再是低音炮了。 所以很合适。 看，你甚至不需要计算器。 我们再看看另一个。 谐振频率 25 Hz，品质因数 0,4。 事实证明，系统的品质因数为 0,75，谐振频率约为 47 Hz。 相当值得。 让我们在不离开柜台的情况下尝试估算一下这个盒子需要多少。 据说 Vas = 160 升（或 6 立方英尺，可能性更大）。 （在这里我会写一个公式 - 它很简单，但这是不可能的 - 我保证）。 因此，为了在柜台计算，我将提供一份备忘单：如果您的购物计划中包括购买低音扬声器，请将其复制并放入您的钱包中：
我们 - 大约两次，所以结果是一个容量为 50 - 60 升的盒子。这会有点多......让我们去下一个。 等等。 事实证明，为了实现可想象的声学设计，扬声器参数不仅必须在一定的值范围内，而且还必须相互关联。 有经验的人将这种联系减少到 Fs / Qts 指标。 如果Fs/Qts值为50以下，则该扬声器是为封闭箱而生的。 在这种情况下，所需的盒子体积将较小、Fs 较低或 Vas 较小。 根据外部数据，“天生的隐士”可以通过重型扩散器和软悬架（其谐振频率较低）、不是很大的磁铁（因此品质因数不会太低）、长音圈（因为在封闭箱中工作的扬声器的锥体行程可以达到相当大的值）来识别。 空间逆变器 另一种流行的声学设计是反相器，柜台上的所有热切愿望都无法计算，甚至无法近似计算。 但要估计动态对他的适用性 - 你可以。 我们将单独讨论一般的计算。 这类系统的谐振频率不仅取决于扬声器的谐振频率，还取决于反相器的设置。 这同样适用于系统的 Q 因子，即使在主体体积恒定的情况下，Q 因子也会随着隧道长度的变化而发生显着变化。 由于与封闭的盒子不同，反相器可以调谐到接近甚至低于扬声器的频率，因此“允许”头部自身的谐振频率高于前一种情况。 这意味着，通过一个好的选择，可以使用更轻的锥体，从而改善脉冲响应，这正是反相器所需要的，因为它的“固有”瞬态响应不是最好的，至少比封闭盒子的响应更差。 但品质因数最好尽可能低，不超过0,35。 将其减少到相同的 Fs / Qts，选择低音反射扬声器的公式很简单： Fs/Qts 值为 90 或更高的扬声器适合在反相器中运行。 反相岩石的外部迹象：光扩散器和强大的磁铁。 带通（相当简短） 带状扬声器尽管具有响亮的优点（与其他类型相比，这是指最高效率的意义上），但却是最难计算和制造的，如果将它们的特性与经验不足的汽车内部声学相匹配，可能会变成地狱，因此，对于这种类型的声学设计，最好是克服困难并使用扬声器制造商的建议，尽管这会束缚您的双手。 然而，如果您的双手仍处于解开状态并渴望尝试：对于单带通，几乎相同的扬声器适用于反相器，而对于双带或准带状扬声器，它们是相同的，或者更理想的是 Fs / Qts 等于 100 或更高的头。 如何计算这一切已经远离柜台 - 下一次。 作者：Andrey Elyutin，AvtoZvuk； 出版：avtozvuk.com
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